中亚造山带南缘北山红柳河蛇绿岩带成因及构造意义研究

摘要

北山地区位于中亚造山带南缘，是研究古亚洲洋裂解-扩张-俯冲-闭合和中亚造山带构造演化的关键地区。区内出露多条蛇绿岩带，其中红柳河-玉石山-月牙山蛇绿岩带是北山地区早古生代形成的蛇绿岩，同时也是北山地区目前保存最为完整、出露面积最大的蛇绿岩带。本文以北山地区红柳河-玉石山-月牙山蛇绿岩带为研究对象，在详细野外地质调查和室内研究的基础上，系统开展了蛇绿岩时空分布、岩石组合、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和Sr-Nd同位素研究，揭示了红柳河-玉石山-月牙山蛇绿岩带的成因、时代及构造背景，确定了北山地区古亚洲洋南段初始俯冲的时间，初步构建了早古生代古亚洲洋南缘的构造演化模式。取得的主要研究成果和认识如下：　　1.红柳河-玉石山-月牙山蛇绿岩主要由蛇纹石化橄榄岩（辉石岩）、辉长岩、玄武岩和硅质岩组成，是一套相对完整的蛇绿岩套，出露于花牛山-双鹰山陆缘弧弧前，构造侵位于前寒武纪结晶基底，与地层呈明显的断层接触关系；红柳河、玉石山、月牙山蛇绿岩中辉长岩的锆石 U-Pb 年龄分别为 525.2±4.6Ma、535.3 ±3.6Ma和538.9±3.1Ma，代表了蛇绿岩的形成年龄。　　2. 红柳河-玉石山-月牙山蛇绿岩带中超镁铁质岩 SiO2含量为 37.26%~48%，具有低Al2O3（2.81%~5.82%）、低TiO2（0.02%~0.28%）、低K2O（0.01%~0.04%）、低Na2O（0.13%~0.6%），富MgO（24.4%~33.1%）、Fe2O3（7.25%~12.3%）的特点，Mg#值为68.55~74.91，与原始地幔的Mg#值（68~72）相一致，且均属于超镁铁质堆积岩（UC）；辉长岩和玄武岩的SiO2含量介于45.23%~53.6%，具有低MgO（4.23%~15.9%）低K2O（0.03%~1.9%）、低Na2O（0.45%~4.15%）、低TiO2 （0.06%~1.46%），高Al2O3（10.24%~21%）、高CaO（6.02%~16.7%）的特点，属于钙碱性-拉斑系列的过渡区域，低MgO和Mg#值说明其经历过一定程度的分离结晶作用；球粒陨石标准化稀土元素配分曲线与N-MORB相类似，且在原始地幔标准化微量元素蛛网图中均表现出富集大离子亲石元素（LILE，例如Rb、Ba、K、Sr）、亏损高场强元素（HFSE，如Nb、Ta、Ti）的特征，Nb/U比值（7~13）接近IAB的范围，表明该蛇绿岩兼具N-MORB和IAB的地球化学特征。辉长岩和玄武岩的 87Sr/86Sr(t)值介于 0.703264 和 0.705432之间，而εNd(t)值介于+2.91和+12.25之间。辉长岩和玄武岩的MgO和Co、Ni等呈弱的正相关，而与SiO2、Al2O3、CaO、V为弱的负相关，指示了橄榄石的分离结晶作用，在Zr-Zr/Y、Zr-Ti、Mg-TFeO-Al2O3、Hf-Th-Nb、Ta/Yb-Th/Yb、Th/Nb-Ce/Nb构造判环境别图解中，通过辉长岩-玄武岩与Izu-Bonin-Mariana俯冲体系中弧前、岛弧和弧后火山岩成分对比发现，红柳河-玉石山-月牙山蛇绿岩中的辉长岩和玄武岩与弧前玄武岩的特征一致，指示其是形成于弧前环境的SSZ型蛇绿岩。　　3.基于红柳河-玉石山-月牙山蛇绿岩的年代学以及成因研究，结合前人的研究成果，本文认为在早寒武世（525Ma~538Ma）北山地区的古亚洲大洋由于板片下沉发生向南初始俯冲，在弧前形成兼具N-MORB和IAB地球化学特征的岩浆，岩浆经过结晶分异、上升侵位形成新的弧前洋壳，于晚志留世古亚洲洋闭合最终增生在花牛山-双鹰山陆缘弧的弧前环境，形成现今的红柳河-玉石山-月牙山蛇绿岩。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 选题依据及科学意义

1.2 研究现状

1.2.1 蛇绿岩研究现状

1.2.2 中亚造山带研究现状

1.2.3北山蛇绿岩研究现状

1.3 研究思路及方法

1.4 论文创新点

1.5 完成工作量-分析测试方法

1.5.1 完成工作量

1.5.2 分析 方法

第二章 区域地质背景

2.1 构造

2.2 地层

第三章 岩石学特征

3.1 红柳河蛇绿岩岩石学特征

3.2 玉石山蛇绿岩岩石学特征

3.3 月牙山蛇绿岩岩石学特征

第四章 岩石地球化学特征

4.1红柳河蛇绿岩岩石地球化学特征

4.1.1 辉石橄榄岩地球化学特征

4.1.2 辉长岩地球化学特征

4.1.3 玄武岩地球化学特征

4.2 玉石山蛇绿岩岩石地球化学特征

4.2.1 辉石岩地球化学特征

4.2.2 辉长岩地球化学特征

4.2.3 玄武岩地球化学特征

4.3月牙山蛇绿岩岩石地球化学特征

4.3.1 辉石橄榄岩地球化学特征

4.3.2 辉长岩地球化学特征

4.3.3 玄武岩地球化学特征

第五章 锆石U-Pb年代学及Sr-Nd同位素

5.1红柳河蛇绿岩

（1）锆石 U-Pb年代学

（2）Sr-Nd 同位素地球化学特征

5.2玉石山蛇绿岩

（1）锆石U-Pb 年代学

（2）Sr-Nd 同位素地球化学特征

5.3月牙山蛇绿岩

（1）锆石U-Pb 年代学

（2）Sr-Nd同位素地球化学特征

第六章 讨论

6.1 红柳河蛇绿岩

6.1.1 岩石成因

6.1.2 构造环境

6.2 玉石山蛇绿岩

6.2.1 岩石成因

6.2.2 构造环境

6.3 玉石山蛇绿岩

6.3.1 岩石成因

6.3.2 构造环境

第七章 古亚洲洋南缘早古生代构造演化

第八章 结论

8.1 主要结论

8.2 研究展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢