贺兰山变泥质岩深熔作用和S型花岗岩成因研究

论文摘要

贺兰山杂岩位于华北克拉通孔兹岩带的最西部,广泛出露有泥质麻粒岩和S型花岗岩,通过它们的研究可以揭示华北克拉通孔兹岩带古元古代的碰撞造山作用。虽然前人已对该区高压泥质麻粒岩和S型花岗岩进行了较为详细的研究,并取得了许多重要的进展,但仍然存在较多问题需要进一步研究,如对该区域中压泥质麻粒岩的变质演化过程及其构造意义仍缺乏详细的研究;对该区域S型花岗岩的成因和造山过程关系的认识仍然存在不足。本论文是在野外地质考察的基础上,以贺兰山杂岩中的中压泥质麻粒岩和S型花岗岩为研究对象,通过镜下观察、电子探针分析、变质相平衡模拟、锆石U–Pb年代学、全岩主微量地球化学和全岩Nd同位素地球化学的研究,揭示了贺兰山杂岩中的中压泥质麻粒岩变质演化特征和变质时间以及S型花岗岩的地球化学特征和成因,进而对孔兹岩带造山演化过程给出了一定的限定。本论文取得主要的认识如下:（1）根据镜下观察,在贺兰山中压泥质麻粒岩中识别出四期变质阶段,其中M1–M3阶段位于固相线之上,而M4则为最终稳定于固相线之下的阶段。依据石榴子石变斑晶的边部及内部包体（夕线石+石英±黑云母）和基质中的斜长石、钾长石和金红石残余,划分为峰期变质阶段（M1）;依据金红石被钛铁矿交代,划分为M2阶段;依据石榴石被堇青石交代并形成堇青石的冠状边划分为M3阶段。根据相平衡模拟的结果得出四个变质阶段对应的变质条件分别为9.6–10.2 kbar/825–830℃、6.2–10 kbar/805–835℃、5.5–6.6 kbar/795–835℃和<6.2 kbar/<820℃。因此,贺兰山中压泥质麻粒岩记录了顺时针的P–T演化轨迹,包含近等温降压和之后近等压降温的过程。此外,SHRIMP锆石U–Pb测年得到中压泥质麻粒岩的变质年龄为1931±21 Ma,该年龄指示退变质降温的时代。（2）贺兰山1.95 Ga的S型花岗岩为典型的过铝质花岗岩（A/CNK=1.15–1.25）。该类型花岗岩具有较高的SiO2含量且变化范围较大（64.49–74.07 wt.%）,也具有较高的TiO2（0.14–0.91 wt.%）、Al2O3（13.0–15.60 wt.%）、K2O（4.99–5.93 wt.%）、Fe2O3T（1.10–1.47wt.%）和MgO（0.33–0.38 wt.%）,但Na2O/K2O比值（0.37–0.81）相对较低。此外,该类型花岗岩具有正到负的Eu异常,并且富集轻稀土（LREE）而重稀土（HREE）相对平坦。全岩Nd同位素分析结果显示贺兰山泥质麻粒岩和1.95 Ga的S型花岗岩具有相同的εNd（t）同位素值,分别是–1.62–0.85和–0.980.11,指示这些S型花岗岩是由区域变泥质岩深熔作用形成的,并没有无地幔物质的加入。（3）贺兰山1.95 Ga的S型花岗岩的主量元素成分变化较大,同时对比实验熔体发现该类花岗岩具有较高的铁镁含量。通过主量元素的地球化学模拟,表明此种成分变化与熔融源区残留体中转熔的石榴子石和钛铁矿以及黑云母等富铁镁矿物被捕获到熔体中有关。（4）前人的研究指出孔兹岩带1.93–1.90 Ga的S型花岗岩的形成有地幔物质的加入,并且其εNd（t）值比贺兰山1.95 Ga的S型花岗岩要高。因此,我们认为在整个造山带演化过程中S型花岗岩的εNd（t）值的变化可以用来指示不同的造山阶段,即本研究中1.95Ga的S型花岗岩是在同碰撞过程中完全由变质沉积物深熔形成的,而1.93–1.90 Ga的S型花岗岩的形成伴随着地幔物质的加入,则标志着造山带进入到后碰撞伸展阶段且伴随有局部的地幔物质上涌。（5）在1.95 Ga时,阴山与鄂尔多斯陆块发生陆-陆碰撞,变泥质岩在下地壳发生深熔作用并形成中-高压泥质麻粒岩和1.95 Ga同碰撞S型花岗岩;之后随着板块的断裂导致造山带构造伸展并引起地壳快速抬升和局部地幔物质上涌,使得变泥质岩再次发生减压和/或加热熔融（地幔岩浆的底侵或侵入）,并形成1.93–1.92 Ga的超高温麻粒岩和1.93–1.90 Ga的后碰撞S型花岗岩。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 徐晓飞

导师: 苟龙龙

关键词: 贺兰山,泥质麻粒岩,深熔作用,型花岗岩

来源: 西北大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地质学

单位: 西北大学

分类号: P588.121;P588.3

总页数: 83

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