论文摘要
大兴安岭地处中亚造山带东部,位于古亚洲洋构造域、蒙古-鄂霍茨克洋构造域和古太平洋构造域之间,经历了众多微陆块复杂的拼合历史和多次洋-陆转换过程,在微陆块闭合后的中生代时期又发生了大规模岩浆-成矿作用,从而成为我国独特的火山岩带。由于其特殊的地理位置,大兴安岭火山岩成因和地球动力学演化机制等一直以来作为地质学家的研究热点,然而这些问题仍有较大争论。大兴安岭中段的中生代火山岩地层出露相对完整,侵入岩也遍及各个时期,因此是研究大兴安岭中生代岩浆事件、岩石成因和其地球动力学机制的理想场所。本文通过大兴安岭中段中生代火山岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学、全岩主量、微量元素和锆石Hf同位素的研究,在前人研究的基础上来探讨大兴安岭中段中生代火山作用期次、岩石成因和构造域对该区影响时限,另通过统计Hf-Nd同位素来揭示大兴安岭地区地壳增生的历史。大兴安岭中段中生代火山作用期次可分为三期:晚三叠世（235-225 Ma）、晚侏罗世-早白垩世（155-115 Ma）,岩浆作用高峰出现在早白垩世中期（125 Ma）。晚侏罗世-早白垩世岩浆作用没有明显的间断期,应为火山喷发作用不同阶段的结果。大兴安岭中段中生代火山岩主要为哈达陶勒盖组、满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组和梅勒图组地层。哈达陶勒盖组火山作用主要形成于晚三叠世（235-225Ma）,并非前人认为的早三叠世;满克头鄂博组和玛尼吐组火山作用分别形成于155-140 Ma和150-125 Ma之间,满克头鄂博组和玛尼吐组火山岩喷发时限没有明显区分,但满克头鄂博组火山作用主体为晚侏罗世而玛尼吐组火山作用主体为早白垩世;白音高老组（135-120 Ma）和梅勒图组（130-120 Ma）火山作用主要形成于早白垩世。大兴安岭中段统计的大量晚侏罗世-早白垩世火山岩锆石U-Pb年龄显示,之前定义的同一个组的火山岩地层在不同地区的形成时代存在“穿时性”,以往仅根据地层组划分可能会造成火山岩形成时代的误判,本文认为以“时代+岩性”的表达方式更适合大兴安岭中生代火山岩。哈达陶勒盖组安山质-英安质火山岩具有较高的Sr含量、弱的Eu负异常和较低的Y以及Yb,部分具有较高的MgO含量,为“埃达克质岩石”。英安岩是通过同期安山质岩浆分离结晶形成的。地球化学特征显示出哈达陶勒盖组火山岩富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损高场强元素的特征,并且具有正的εHf（t）值（+6.3至+12.7）和年轻的二阶段模式年龄（858-452 Ma）,表明岩浆起源于新元古代-早古生代期间新增生的地壳物质的部分熔融。这些特征说明哈达陶勒盖组火山岩来自拆沉下地壳部分熔融,熔融的岩浆与地幔物质发生相互作用使埃达克质岩浆具有相对高MgO含量（Mg#值）。晚侏罗世-早白垩世安山质-英安质火山岩富集大离子亲石元素和轻稀土元素,并亏损高场强元素,显示弱或无Eu异常,具有正εHf（t）值（+6.2至+13.4）和Hf单阶段模型年龄(TDM1=556-270 Ma),岩浆来源于先前俯冲流体交代岩石圈地幔的部分熔融,并在岩浆上升的过程中受到有限的地壳混染的影响。晚侏罗世-早白垩世流纹质火山岩富集大离子亲石元素和轻稀土元素,并且比安山质-英安质火山岩具有更亏损的高场强元素,Eu异常明显亏损,具有正εHf（t）值（+4.3至+10.2）和Hf两阶段模型年龄(TDM2=910-544 Ma),另结合本区Hf同位素资料,表明岩浆来源于新元古代-早古生代新增生中-高钾玄武质地壳的部分熔融,并且岩浆经历了高度分异的演化过程。大兴安岭中段、兴安地块北部、额尔古纳地块主要地壳增生时期分别发生在新元古代-早古生代、新元古代和中-新元古代期间。大兴安岭中段的地壳增生具有与兴安地块北部和额尔古纳地块不同的增生史以及不同的地壳增生机制,暗示大兴安岭地区地壳增生的非均一性。通过与大兴安岭的岩浆作用时限对比分析,结合区域上构造特征、古地磁数据、多金属矿产分布等,将大兴安岭中段中生代岩浆作用的地球动力学机制概述如下:（1）早-中三叠世（250-240 Ma）,古亚洲洋板块持续向北俯冲,形成了东西向的同碰撞花岗岩带和与俯冲相关的斑岩型Cu-Mo矿床,说明该期岩浆作用与古亚洲洋间的微陆块碰撞作用有关;（2）晚三叠世（235-205 Ma）,大兴安岭中南段出现大量造山后花岗岩和磨拉石建造以及具有加厚下地壳埃达克岩属性的斑岩型铜钼矿,表明古亚洲洋在该区已经闭合,区域上处于古亚洲洋闭合后伸展环境;（3）早-中侏罗世（180-165 Ma）,大兴安岭中段和吉黑东部出露的一套I型花岗岩,额尔古纳地块主要出露的弧形岩浆岩,松嫩地块东侧出现的“双峰式”火成岩组合和佳木斯地块西侧出现的南北向的斑岩型铜钼矿床,说明佳木斯地块-松嫩地块东侧的岩浆-成矿作用受伊佐柰琦板块向欧亚大陆俯冲作用影响,而大兴安岭中段岩浆作用主要与蒙古-鄂霍茨克洋板块南向俯冲有关;（4）晚侏罗世-早白垩世早期（155-138 Ma）,该时期伊佐柰琦板块向北俯冲而蒙古-鄂霍茨克洋逐渐自西向东“剪刀式”闭合,大兴安岭中段岩浆作用与额尔古纳西侧的蒙古-鄂霍茨克洋板块断离和岩石圈拆沉引发的软流圈上涌有关;（5）早白垩世中晚期（137-115 Ma）,大面积的高分异I型、A型花岗岩和多金属矿床分布于大兴安岭地区且岩浆年龄具有由南向北逐渐迁移的趋势,暗示大兴安岭中段岩浆作用主要受额尔古纳地块北部的蒙古-鄂霍茨克洋闭合后伸展作用的影响,而在松辽盆地及以东地区的岩浆-成矿作用主要受到伊佐柰琦板块折返导致的软流圈物质上涌的影响,两个构造域共同促使整个东北地区的岩浆-成矿大爆发。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 唐宗源
导师: 孙德有
关键词: 年代学,中生代火山岩,岩石成因,地球动力学机制,大兴安岭中段
来源: 吉林大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 地质学,地质学,地质学,地质学
单位: 吉林大学
基金: 中国核工业地质局铀矿地质科研项目:大兴安岭中南部中生代岩浆作用与铀及多金属成矿关系研究(项目编号:201531,项目负责人:孙德有)
分类号: P588.14;P534.5;P597.3
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