论文摘要
郯庐断裂带是中国东部最大的一条深大断裂带,为研究华北克拉通破坏以及古太平洋俯冲历史等地质热点问题的理想对象。除了构造变形和沉积建造分析外,晚中生代时期沿郯庐断裂带中-南段及其所控制的断陷盆地内发育的大量的火山-侵入岩,也是研究上述热点问题的重要切入点。本文选择郯庐断裂带南段巢湖-庐江地区和受断裂带控制的滁州盆地内发育的晚中生代火山岩为研究对象,在开展锆石年代学、全岩主微量元素及Sr-Nd-Pb同位素的基础上,重点进行了锆石原位Lu-Hf-O同位素研究,结合锆石原位微量元素分析,建立了研究区岩浆岩的年代学格架,剖析了岩浆源区性质,探讨了岩石成因及其与郯庐断裂带活动的关系,制约了郯庐断裂带南段之下晚中生代岩石圈地幔的性质,为晚中生代古太平洋俯冲历史和郯庐断裂带活动提供了相应的岩石学证据。研究表明,滁州盆地内晚中生代火山岩主要为安山岩,锆石定年结果表明其形成于128 Ma,为早白垩世岩浆活动的产物。火山岩SiO2含量为60.2166.20 wt%,富钠、富碱（σ=2.344.97）,属高钾钙碱性-钾玄岩系列。样品具有高的Sr（9441212ppm）但低的Yb（0.700.92 ppm）和Y（8.8411.5ppm）含量,高的Sr/Y（80.0113）和（La/Yb）N（23.8129.74）比值,且Mg O含量（2.393.48 wt%）和Mg#值（43.060.8）较高,为高镁埃达克质火山岩。火山岩（87Sr/86Sr）i变化范围为0.705640.70579,εNd（t）值为-15.7-14.0,与大别地区晚中生代加厚下地壳部分熔融形成的岩浆岩的Sr-Nd同位素特征相一致。代表性火山岩样品11CZ08和11CZ09的εHf（t）值分别为-25.9-19.4和-32.6-27.4,对应的Hf两阶段模式年龄为24132818 Ma和29163236 Ma,与藕塘埃达克质岩和郯庐断裂带南段不含矿埃达克质岩相似。火山岩样品具有较高的氧逸度（Ce4+/Ce3+=381260,Eu/Eu*=0.681.20,δ18O=5.36‰7.00‰）和较低的锆石Ti温度（613728℃）,暗示其岩浆形成于相对高氧逸度和低温条件下,类似于长江中下游地区早白垩世岩浆岩,而不同于郯庐断裂带南段早白垩世岩浆岩。滁州盆地安山岩是壳幔岩浆混合形成,其中幔源组分是受古太平洋板片俯冲熔体/流体交代形成的含水低温、高氧逸度的富集岩石圈地幔的部分熔融产物,壳源组分为扬子含石榴子石（±金红石）下地壳部的分熔融产物。根据岩石组合类型和精准的同位素年代学测试,在巢湖-庐江地区识别出两期双峰式火山岩。早白垩世（125121 Ma）的火山岩组合包括铝质高分异A-型流纹岩和钾质玄武岩,晚白垩世（9783 Ma）的火山岩组合包括安山玢岩、粗面英安岩和流纹岩。两期火山岩之间有大约24 Myr的岩浆宁静期。巢湖-庐江地区早白垩世流纹岩表现出富集的Nd-Hf同位素组成（εNd（t）=-16.3-16.1,εHf（t）=-24.1-17.9）,其源岩最有可能为肥东杂岩中的变火山岩。早白垩世钾质玄武岩（K2O/Na2O=1.53.4,εNd（t）=-9.0）比晚白垩世钠质安山玢岩（K2O/Na2O=0.60.8,εNd（t）=-5.6,εHf（t）=-15.1-6.8）表现出更富集的同位素组成,暗示了它们形成于不均一的富集岩石圈地幔。这种地幔的不均一性可能归因于越富集的组分具有越低的固相线熔融温度,因此会优先发生熔融。选取特定的主微量元素来进行岩浆过程模拟,结果表明晚白垩世粗面英安岩（εNd（t）=-12.2-8.2,εHf（t）=-16.5-6.4）是由同时代的基性岩和酸性岩混合形成。晚白垩世流纹岩具有富集程度最高的同位素组成（εNd（t）=-18.8-17.1,εHf（t）=-20.5-4.7）,且具有新元古代年龄的继承锆石,暗示它是由扬子下地壳部分熔融形成。郯庐断裂带南段巢湖-庐江地区早-晚白垩世两阶段基性岩源区反映的岩石圈地幔均具有同位素富集的特性。尽管在晚白垩世期间岩石圈地幔性质要比早白垩世表现的富集程度低,但是排除了亏损软流圈地幔物质的加入,表明郯庐断裂带南段之下的岩石圈地幔性质的转变时间应发生在晚白垩世与新生代之间,明显晚于华北克拉通东部沿海地区（早-晚白垩世）。本文认为,这可能是因为远离俯冲带边缘而身处内陆地区的郯庐断裂带南段之下,俯冲的古太平洋板片与软流圈地幔反应形成的同位素亏损的新生软流圈地幔对古老的同位素富集的岩石圈地幔的置换是相对微弱的。综合研究表明,华北克拉通东部处于早白垩世伊泽奈崎板块后撤导致的强烈弧后拉张环境,郯庐断裂带表现为强伸展活动,断裂带南段内发育有双峰式火山岩,同时,受断裂带控制的滁州盆地内发育有高镁埃达克质火山岩。在早白垩世末,华北克拉通东部处于伊泽奈崎板块高速低角度俯冲引发的挤压背景下,郯庐断裂带发生大规模走滑活动,这一挤压事件分割了早晚两阶段伸展期岩浆活动,标志着大约持续20 Myr的岩浆间歇期的开始。在晚白垩世,华北克拉通东部处于伊泽奈崎板块向北缓慢漂移形成的远场弧后弱拉张环境,郯庐断裂带表现为弱伸展活动,成为内陆地区唯一的火山岩发育的地点。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 王婷
导师: 牛漫兰
关键词: 古太平洋板片,白垩纪,郯庐断裂带南段,埃达克质岩,双峰式火山岩,岩石圈地幔
来源: 合肥工业大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 地质学
单位: 合肥工业大学
基金: 国家自然科学基金项目“郯庐断裂带南段晚中生代岩浆活动的成因与机制”(编号:41172201)
分类号: P588.14
DOI: 10.27101/d.cnki.ghfgu.2019.000685
总页数: 166
文件大小: 10909k