论文摘要
北祁连造山带是一条早古生代板块缝合带,其中镶嵌着许多前寒武纪陆壳残块,主要由古元古代北大河岩群以及中元古代朱龙关岩群组成。这些陆壳残块记录有古-中元古代大陆汇聚-裂解以及洋盆形成等构造-岩浆演化的信息,为解析北祁连地区古-中元古代构造-岩浆演化及其地质意义提供重要的载体。本文通过系统的岩相学、全岩与矿物地球化学、锆石U-Pb年代学和Sr-Nd-Hf同位素地球化学等研究方法,对北祁连造山带西段北大河岩群变质岩系以及朱龙关岩群玄武岩性质、成因及其形成的构造背景进行详细的研究,并进一步探讨北祁连地区古-中元古代构造演化过程,取得了以下主要的认识:（1）北祁连造山带现存最古老的变质基底即为北大河岩群,北大河岩群斜长角闪岩岩浆锆石207Pb/235U加权平均年龄为1740±16 Ma,代表其原岩结晶时代,指示北祁连地区于古元古代晚期经历一期剧烈的构造-岩浆作用。北大河岩群不同层位变质岩具相似的地球化学特征,位于下部的斜长角闪岩与上部的黑云角闪片麻岩具一致的SiO2（分别为45.150.5 wt.%,45.851.5 wt.%）、变化较大的MgO(3.529.39 wt.%,1.436.47 wt.%;Mg#=29.752.8,38.147.1;Mg#=100×Mg2+/(Mg2++TFe2+)),TiO2（1.023.55 wt.%,1.783.57 wt.%）,高TFe2O3（16.018.7 wt.%,13.717.3 wt.%）,富Na2O（1.363.92 wt.%,1.672.91 wt.%）贫K2O（0.141.61 wt.%,0.631.24 wt.%）的特征。中部的斜长角闪片岩具稳定的SiO2（46.448.6 wt.%）,MgO（8.418.96 wt.%,Mg#=56.658.0）,TiO2（0.710.92 wt.%）,Na2O（2.452.62 wt.%）和轻微变化的K2O（0.931.98 wt.%）的特征。通过对北大河岩群斜长角闪岩、斜长角闪片岩以及黑云角闪片麻岩进行原岩恢复研究发现,其原岩均为钙碱性系列玄武质岩。斜长角闪岩、斜长角闪片岩以及黑云角闪片麻岩均富集LREE（[La/Yb]N=2.023.86、1.992.35和1.156.80）,δEu分别为0.760.87、0.851.15和0.951.03。不同层位变质岩均明显富集U和Pb,亏损高场强元素（Nb、Ta和Ti等,部分样品具Ti正异常,与角闪石堆晶作用有关）,具岛弧玄武岩（IAB）地球化学特征。其俯冲流体和沉积物熔体活动性元素（Ba、Sr和Th等）、Ce异常以及具由弱亏损向富集地幔演化趋势的同位素地球化学特征(斜长角闪岩εNd（t）=-7.74-0.59,εHf（t）=-9.85+2.17;黑云角闪片麻岩εNd（t）=-5.03-0.62,εHf（t）=-7.11+2.01),表明北大河岩群变质岩原岩源区为受俯冲流体和俯冲沉积物熔体交代的软流圈地幔,但斜长角闪片岩原岩地幔源区仅受俯冲流体交代。综合研究认为,北大河岩群变质岩原岩形成于陆缘弧环境。此外,斜长角闪岩中磷灰石电子探针分析研究表明,磷灰石形成于与俯冲环境有关的磁铁矿-赤铁矿缓冲区（MH）高氧逸度环境,进一步佐证北大河岩群变质岩系原岩形成于陆缘弧环境。在岩浆演化过程中,北大河岩群变质岩原岩发生橄榄石、单斜辉石分离结晶作用,部分发生斜长石分离结晶作用以及角闪石堆晶作用。（2）朱龙关岩群主要由下部熬油沟组和上部桦树沟组组成。位于熬油沟组玄武岩下部的石英云母片岩岩浆锆石207Pb/235U加权平均年龄为1555±9 Ma,根据野外地层呈整合接触关系以及前人研究成果,可以约束熬油沟组玄武岩形成时代为中元古代早期（15551523 Ma）。熬油沟组玄武岩分为上下两层,下部玄武岩具相对低SiO2（42.647.5 wt.%）、MgO（3.745.79 wt.%,Mg#=31.442.4）和TiO2（1.742.27 wt.%）,变化较大的CaO（3.6213.2 wt.%）,富钠贫钾（K2O/Na2O=0.160.43）,高Al2O3（14.918.0 wt.%）和TFe2O3（12.716.2wt.%）的特征,为钠质碱性玄武岩。上部玄武岩相对下部玄武岩具更高的SiO2（48.251.4 wt.%）,TiO2（2.103.12 wt.%）,MgO（5.757.21 wt.%,Mg#=49.953.4）,富钾贫钠（K2O/Na2O=1.665.62）,相似的Al2O3（15.416.3 wt.%）以及相对低TFe2O3（11.214.0 wt.%）,CaO（2.585.98 wt.%）的特征,为超钾质碱性玄武岩。熬油沟组下部与上部玄武岩均富集LREE（[La/Yb]N=5.7614.5,6.929.44）、大离子亲石元素（Rb、Ba）以及高场强元素（Nb、Ta、Ti）,弱的正Eu异常（δEu=1.021.12,1.081.11）,地球化学特征表明熬油沟组下部与上部均具洋岛玄武岩（OIB）地球化学特征。全岩Sr-Nd-Hf同位素特征((87Sr/86Sr)i=0.704640.70699,0.704900.70791;εNd（t）=-1.02+2.56,+2.15+5.84;εHf（t）=-1.49+5.70,+4.89+9.89),与地幔柱成因OIB源区类似。且Nd-Hf同位素低于地幔趋势线,表明其源区有循环洋壳组分参与。Ce/Pb值（10.816.1和10.616.9）低于OIB（25）,且与εNd（t）和εHf（t）呈正比,表明沉积物随俯冲洋壳一起进入地幔。而“循环洋壳”（ROC）为地幔柱源区的重要组成部分,因此,熬油沟组玄武岩形成于地幔柱岩浆作用。且熬油沟组上部玄武岩单斜辉石斑晶电子探针分析结果表明,单斜辉石斑晶最高结晶温度为1470℃,反映极高的地幔潜能温度,进一步表明熬油沟组玄武岩为地幔柱岩浆作用产物,形成于陆内裂谷环境。熬油沟组下部与上部玄武岩地球化学特征表明其源区分别为“石榴石+尖晶石二辉橄榄岩地幔”和“石榴石>尖晶石二辉橄榄岩地幔”,部分熔融的程度分别为510%和1015%。二者在岩浆演化过程中发生橄榄石、单斜辉石的分离结晶,且在岩浆上升过程中未受到地壳混染作用。（3）朱龙关岩群桦树沟组玄武岩也可分为下部与上部玄武岩,二者具相似的SiO2（41.744.4 wt.%,43.445.4 wt.%）,Al2O3（13.514.4 wt.%,14.214.4）,MgO（6.908.76 wt.%,Mg#=54.565.9）。下部玄武岩具相对较高的TiO2（2.653.00 wt.%）,TFe2O3（12.312.8 wt.%）,K2O（3.153.41 wt.%）与全碱含量（5.966.32 wt.%）,相对较低的CaO（7.227.96 wt.%）,为钾质碱性玄武岩。上部玄武岩具相对较低的TiO2（1.281.31 wt.%）,TFe2O3（10.110.5 wt.%）,K2O（0.060.08 wt.%）与全碱含量（0.290.31 wt.%）,相对较高的CaO（17.218.2 wt.%）,为拉斑玄武岩。下部碱性玄武岩富集LREE（[La/Yb]N=27.631.2）、LILE（Rb、Ba）及HFSE（Nb、Ta、Zr）,无Eu异常（δEu=1.011.04）,稀土及微量元素地球化学特征显示其为类OIB玄武岩。其Sr-Nd-Hf同位素特征((87Sr/86Sr)i=0.704340.70637,εNd（t）=+4.60+8.57,εHf（t）=+2.12+8.60),类似于地幔柱成因OIB源区,且Nd-Hf同位素低于地幔趋势线,表明其源区有循环洋壳组分参与。其Ce/Pb值（17.2822.28）轻微低于OIB（25）,且与εNd（t）和εHf（t）呈正比,表明有少量俯冲沉积物随俯冲洋壳一起进入地幔。因此,桦树沟碱性玄武岩同样为地幔柱岩浆作用的产物,其源区为“石榴石>尖晶石二辉橄榄岩地幔”,部分熔融程度较低（<5%）,在岩浆演化过程中发生单斜辉石分离结晶,且岩浆上升过程中未受到地壳混染作用,形成于陆内裂谷环境。上部拉斑玄武岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线整体呈近平坦型,[La/Yb]N=1.331.42),无Eu异常（δEu=0.941.07）,在微量元素原始地幔标准化蛛网图上,除了亏损Rb、Pb及富集La、Ce外,其余元素配分为平坦型,显示具MORB特征。其同位素特征(87Sr/86Sr)i=0.701310.70236,εNd（t）=+8.57+12.64,εHf（t）=+14.73+15.89,表明其源区为亏损的软流圈地幔。综合研究认为拉斑玄武岩源区为“尖晶石二辉橄榄岩地幔”,部分熔融程度10%,在岩浆演化过程中发生单斜辉石的分离结晶,且岩浆上升过程中未受到地壳混染作用,形成于伸展构造环境下,是裂谷进一步扩张形成初始有限洋盆的演化阶段的产物。（4）镶嵌在北祁连造山带中的前寒武纪陆壳残块记录有北祁连地区古-中元古代构造-岩浆演化信息,可能是对Columbia超大陆汇聚-裂解事件的响应。结合区域地质背景研究认为,北祁连地区经历了古元古代晚期（1.7 Ga）古大洋俯冲、古元古代末期（1.71.6 Ga?）大陆拼合、中元古代早-中期（1.61.2 Ga）陆内裂谷以及裂谷进一步扩张形成初始有限洋盆的构造演化过程。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 刘懿馨
导师: 王金荣
关键词: 北祁连地区,前寒武纪陆壳残块,古中元古代,陆缘弧,陆内裂谷,地幔柱,构造岩浆作用
来源: 兰州大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 地质学,地质学
单位: 兰州大学
基金: 甘肃省国土资源厅综合研究项目“甘肃省肃南县卡瓦整装勘查区沉积变质型铁矿特征综合研究”,甘肃省科技厅重大专项“甘肃省肃北县石板墩大型磁铁矿地质找矿方法技术的综合研究”
分类号: P534.3;P588.11
DOI: 10.27204/d.cnki.glzhu.2019.000024
总页数: 156
文件大小: 10757K
下载量: 109
相关论文文献
标签：北祁连地区论文; 前寒武纪陆壳残块论文; 古中元古代论文; 陆缘弧论文; 陆内裂谷论文; 地幔柱论文; 构造岩浆作用论文;