青藏高原南部早中生代冈底斯弧地壳的岩浆成因和垂向成分结构

论文摘要

岩浆弧的垂向物质组成和分异机制是认识大陆地壳形成和演化的关键。青藏高原南部延伸约1500 km的冈底斯岩基是由中生代俯冲和新生代碰撞相关岩浆岩构成的大型复式岩基,因此是认识岩浆弧的垂向物质组成和分异机制的理想地区。为揭示早中生代冈底斯弧地壳的成因和恢复其垂向成分剖面,本文对冈底斯岩基东部加查县崔久乡地区直接侵位于变质的晚古生代火成岩中的崔久火成杂岩开展了岩石学、锆石和榍石U–Pb年代学、全岩和矿物地球化学以及全岩Sr–Nd–Pb–Hf和锆石Hf同位素的综合研究。崔久火成杂岩的岩性组成十分复杂,包括超基性-基性堆晶岩（辉石角闪石岩、角闪石岩和角闪辉长岩）、酸性堆晶岩（堆晶英云闪长岩）、基性-酸性非堆晶侵入岩（角闪辉长岩、辉长-闪长岩、闪长岩、英云闪长岩和二长花岗岩脉）和闪长岩中的基性微粒包体（MME）。20件锆石和榍石定年结果表明崔久火成杂岩内的各种岩性近同时侵位于200 Ma。岩石学、全岩和矿物地球化学及同位素数据表明含埃达克质岩石的非堆晶侵入岩是由幔源玄武质岩浆经以角闪石为主的分离结晶作用形成的一套成分相对连续的岩石组合。幔源玄武质岩浆源于俯冲相关流体交代的地幔楔的部分熔融。超基性-基性堆晶岩、酸性堆晶岩和MME具有与非堆晶侵入岩相似的同位素组成,代表着上述分异过程中形成的互补组分。野外观察、堆晶英云闪长岩和二长花岗岩脉内的捕获锆石以及同位素数据表明少量的围岩混染也参与了崔久火成杂岩的形成。统计并分析文献中已发表的地球化学和同位素数据,本文认为幔源玄武质岩浆的连续变压AFC（分离结晶和少量的地壳混染）作用是形成早中生代冈底斯弧地壳的主导过程。早中生代冈底斯岩基在平均成分上比同时期火山岩更基性,因此,侵入岩在一定程度上具有堆晶属性,与火山岩并不等同。矿物组合、矿物结晶序列、实验岩石学类比以及角闪石Al压力计计算结果指示崔久火成杂岩具有宽泛的结晶压力（10–2.5kbar）。结合文献资料,本文重建了早中生代冈底斯弧地壳的垂向成分剖面。该地壳具有正常的地壳厚度（35 km）,基底岩石由晚泥盆世-早石炭世正片麻岩和时代更老的其它岩性组成,中-下地壳（35–20 km）以超基性-基性堆晶岩为主、中-上地壳（20–4 km）以厚的花岗质成分为特征,上部地壳为火山沉积地层（约4 km）。

论文目录

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1 引言

1.1 选题依据

1.2 研究现状和研究历史

1.2.1 冈底斯岩基的定义和基本特征

1.2.2 冈底斯岩基的研究历史

1.2.3 冈底斯岩基的研究现状

1.2.3.1 晚三叠世-侏罗纪岩浆作用（220–143 Ma）

1.2.3.2 早白垩世岩浆作用（120–100 Ma）

1.2.3.3 晚白垩世岩浆作用（100–66 Ma）

1.2.3.4 古新世-始新世岩浆作用（65-34 Ma）

1.2.3.5 渐新世-中新世岩浆作用（33–10 Ma）

1.3 存在的科学问题

1.4 研究内容和研究思路

1.5 新发现与研究意义

1.6 主要工作量

2 区域地质概况

2.1 青藏高原大地构造格架

2.2 研究区所处或毗邻的构造块体和缝合带

2.2.1 印度河-雅鲁藏布江缝合带

2.2.2 喜马拉雅造山带

2.2.3 拉萨地体

3 崔久火成杂岩的野外和岩石学特征

3.1 超基性-基性和酸性堆晶岩

3.2 基性-酸性非堆晶侵入岩

3.3 基性微粒包体（MME）和寄主闪长岩

4 分析方法

4.1 样品测试前处理流程

4.2 矿物表征自动定量分析

4.3 单矿物主量元素分析

4.4 锆石U–Pb同位素定年

4.5 原位锆石Hf同位素分析

4.6 榍石U–Pb同位素定年

4.7 全岩主量与微量元素分析

4.8 全岩Sr–Nd–Hf–Pb同位素分析

5 崔久火成杂岩的年龄

5.1 超基性-基性和酸性堆晶岩

5.2 基性-酸性非堆晶侵入岩

5.3 MME和寄主闪长岩

6 崔久堆晶和非堆晶岩的成因

6.1 地球化学数据结果

6.1.1 矿物主量元素地球化学

6.1.1.1 单斜辉石

6.1.1.2 角闪石

6.1.1.3 斜长石

6.1.1.4 绿帘石

6.1.2 全岩元素和同位素地球化学

6.1.2.1 超基性-基性堆晶岩

6.1.2.2 酸性堆晶岩

6.1.2.3 非堆晶角闪辉长岩、辉长-闪长岩、闪长岩和英云闪长岩

6.1.2.4 二长花岗岩脉

6.2 非堆晶侵入岩的成因

6.2.1 玄武质熔体的性质:非堆晶角闪辉长岩

6.2.2 分异序列:辉长-闪长岩、闪长岩和英云闪长岩

6.2.3 二长花岗岩脉:最晚期的分异产物并混染少量围岩

6.3 堆晶岩与非堆晶岩的成因关系

6.3.1 超基性-基性堆晶岩

6.3.2 酸性堆晶岩

6.4 岩浆分异条件和实验岩石学类比

6.4.1 弧岩浆的分异条件

6.4.2 实验岩石学类比

7 崔久MME和寄主闪长岩的成因

7.1 地球化学数据结果

7.1.1 矿物主量元素地球化学

7.1.2 全岩元素和同位素地球化学

7.2 MME和寄主闪长岩的成因

7.3 MME的淬冷机制

8 早中生代冈底斯弧地壳的构建

8.1 早中生代冈底斯弧的成因

8.2 早中生代冈底斯弧地壳的垂向成分剖面

9 结论

9.1 本文主要结论和认识

9.2 存在和需要继续讨论的部分问题

致谢

参考文献

附录

个人简介

文章来源

类型: 博士论文

作者: 许伟

导师: 朱弟成

关键词: 富角闪石堆晶岩,非堆晶侵入岩,岩浆分异,早中生代冈底斯弧,青藏高原

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地质学

单位: 中国地质大学(北京)

分类号: P534.5;P588.11

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.000185

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青藏高原南部早中生代冈底斯弧地壳的岩浆成因和垂向成分结构

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