蚌埠花岗岩中矿物演化及对华北陆块南缘侏罗纪花岗岩形成机制的研究

摘要

本文主要针对华北克拉通东南缘蚌埠荆山侏罗纪花岗岩进行研究，根据野外观察发现荆山岩体中存在主体花岗岩、黑云母和石榴石富集的暗色体以及细晶岩等三种类型的岩石。本文对此三类岩石的全岩以及锆石，石榴石，褐帘石，白云母等单矿物进行地球化学研究。
　　 1)锆石的CASIMSU-Pb定年结果表明:三种类型的岩石的锆石都具有徕罗纪(160Ma)的岩浆锆石边部和三叠纪(210-236Ma)、新元古(700-800Ma)的继承锆石核部，且其侏罗纪岩浆锆石边部均具有相似的稀土元素配分模式。这些地球化学特征表明此三种岩石具有成因上的联系，可能来自同一源区。此外，本文根据全岩的主量元素和微量元素特征将荆山主体花岗岩定义为淡色花岗岩。三叠纪和新元古的继承锆石核部以及全岩Sr-O同位素组成暗示荆山花岗岩的源区可能为来自大别-苏鲁的片麻岩。两全岩的Li同位素特征进一步表明其源区可能为苏鲁或者南大别的片麻岩。
　　 2)通过对三种岩石中石榴石的主量元素，稀土元素以及氧同位素的研究表明荆由花岗岩中存在转熔成因和岩浆成因的石榴石，结合暗色体全岩中锆石的定年数据、石榴石中锆石包裹体的侏罗纪年龄以及与主体花岗岩相似的矿物组成，我们认为这些暗色体是在花岗岩形成过程中矿物脱水熔融后熔体提取形成的残蟹体，而残留体中的石榴石可能是转熔成因的石榴石。残留体中的石榴石相对于主体花岗岩中的石榴石具有较高的重稀土和中稀土元素含量，细晶岩中的石榴石相对于前两者具有明显的Eu负异常和较高的中稀土元素含量。而暗色体中的石榴石具有较低的的δ18O(大部分＜3.8‰)，主体花岗岩中大部分的的δ18O在3.8‰到4.7‰之间，而细晶岩中的石榴石一般都大于4.7‰。花岗岩和细晶岩中的石榴石都具有老的石榴石核部和新生长的石榴石边部暗示在花岗岩中转熔成因的石榴石可能通过溶解-再沉淀过程与花岗岩熔体达到再平衡。
　　 3)通过对残留体和主花岗岩中白云母的激光拉曼，电子探针以及褐帘石的电子探针研究表明荆山岩体中也存在不同成因的白云母和褐帘石，也分别为转熔和岩浆成因。残留体中转熔成因的白云母为多硅白云母，根据多硅白云母的硅原子数推测荆山花岗岩发生部分熔融时的压力为1.0-1.3GPa，结合暗色体中180-220Ma的继承锆石年龄，表明华南板块俯冲到华北克拉通东南缘折返的深度至少为30-40Km，相当于华北克拉通中下地壳水平。
　　 4)转熔的矿物是在变质反应中形成的，不属于花岗岩直接结晶的。我们通过计算发现在花岗岩中转熔的矿物一般不超过10％，而剩余的属于花岗岩的熔体含量大于90％，虽然荆山花岗岩具有亚岩浆的线理结构，由于熔体含量高，因此属于岩浆流，此线理结构可能反映的是岩浆流流动的方向。
　　 5)本文对蚌埠侏罗纪花岗岩与圈岩接触边界进行详细的年代学研究。定年结果以及岩石学证据表明边界围岩中存在类似荆山主体花岗岩的残留体。我们还发现花岗岩脉中同时存在含吉元古代和三叠纪继承锆石，且脉体主要沿围岩的裂隙生长，所以可能是侏罗纪花岗岩的岩浆在上升过程中捕获华北物质的结果，即花岗岩侵位的过程中没有导致华北围岩物质发生大规模的部分熔融。本研究在华北克拉通东南缘蚌埠荆山地区角闪岩中发现27-28亿年岩浆锆石核部和18亿年变质锆石边部的暗示其在27-28亿年形成后经历了18亿年的高压麻粒岩相变质事件。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 花岗岩

1．2 花岗岩的分类

1．3 花岗岩的产生，分凝，上升，侵位

1．4 花岗岩熔融所需的地壳中水和热源

1．5 花岗岩中的包体

1．6 花岗岩岩浆混染

1．7 花岗岩的岩浆态

1．8 科学问题、研究内容和研究方法

1．9 工作量小结

第2章 区域地质背景和样品岩相学特征

2．1 区域地质背景

2．2 岩体地质背景

2．3 主体花岗岩样品的岩相学特征

2．4 与荆山主体花岗岩接触的边界岩石的样品描述

第3章 样品处理以及分析方法

3．1 全岩主、微量元素测定

3．1．1 全岩粉末制备

3．1．2 XRF方法(主量元素)

3．1．3 溶液ICP-MS溶样方法(微量元素)

3．2 全岩Sr-Nd同位素测定

3．3 全岩锂同位素

3．4 各种单矿物分析的样品制备

3．5 单矿物主量元素的电子探针分析

3．6 单矿物微量元素的LA-ICPMS“原位”分析

3．7 原位激光氧同位素的分析

3．8 拉曼光谱分析

3．9 单颗粒锆石Cameca U-Pb定年

3．10 单颗粒锆石LA-ICP-MS U-Pb定年

第4章 荆山花岗岩的全岩地球化学

4．1 前言

4．2 结果

4．2．1 全岩主量元素组成及其意义

4．2．2 全岩微量元素组成及其意义

4．2．3 全岩Sr-Nb同位素及其意义

4．2．4 全岩氧同位素组成及其意义

4．3 讨论

4．3．1 荆山花岗岩岩浆成因以及比例

第5章 荆山花岗岩及其接触边界围岩的年代学研究

5．1 荆山主体花岗岩，残留体，细晶岩的锆石 年代学研究及其地质意义

5．2 荆山花岗岩体边缘的花岗岩脉、角闪岩以及暗色体年代学研究及其地质意义

5．3 小结

第6章：荆山花岗岩的Li同位素组成及其地球化学意义

6．1 前言

6．2 全岩锂同位素组成

6．3 荆山侏罗纪淡色花岗岩的Li同位素成因及其意义

第7章 荆山花岗岩中石榴石的成因研究及其地质意义

7．1 引言

7．2 不同类型的石榴石岩石学特征

7．3 结果

7．3．1 不同类型石榴石的环带和主量元素组成特征

7．3．2 荆山花岗岩中不同类型石榴石稀土元素变化

7．3．3 石榴石氧同位素的组成特征

7．4 不同类型石榴石的成因及其地球化学意义

7．4．1．黑云母富集的暗色体及其石榴石(Grt Ⅰ)的成因

7．4．2 Grt Ⅱ 和Grt Ⅲ的成因

7．4．3 石榴石研究荆山花岗岩的分离结晶温度的限定

7．4．4 荆山花岗岩形成过程中的氧同位素的变化

7．4．5 对荆山花岗岩源区的示踪意义

7．4．6 石榴石研究对荆山花岗岩的形成过程的指示意义

7．5 小结

第8章 荆山花岗岩中不同类型的白云母识别及其地质意义

8．1 前言

8．2 荆山花岗岩中不同类型岩石中白云母的岩相学特点

8．2．1：残留体中白云母

8．2．2 花岗岩中自云母

8．3 结果

8．3．1 残留体和花岗岩以及细晶岩脉脉中白云母的主量元素特点

8．3．2 白云母的拉曼位移特点

8．4 讨论

8．4．1 荆山岩体中不同类型白云母的成因及其地质意义

8．5 小结

第9章 花岗岩中不同类型的褐帘石和长石的研究

9．1 前言

9．2 荆山花岗岩中不同岩石类型的褐帘石的的岩相学特点

9．2．1 残留体中褐帘石的岩石学特点

9．2．2 荆山花岗岩中褐帘石的岩石学特点

9．3 花岗岩中不同类型的褐帘石的主量元素特点

9．4 花岗岩中长石的组成及其地质意义

9．5 讨论

9．5．1 淡色花岗岩中残留体褐帘石的成因

9．5．2 花岗岩中褐帘石的成因

9．6 花岗岩中长石的研究

9．7 花岗岩中磷灰石的研究

第10章 结论

参考文献

致谢

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