姚家庄碱性杂岩体的矿物化学及其对球颗构造成因的约束

论文摘要

球颗构造岩石在全球侵入岩和喷出岩中广泛发育,但其成因机制争议很大,对其开展研究,具有重要的岩石学意义。姚家庄杂岩体是一个同心环状杂岩体,中心为最晚侵位正长岩,边部为辉石岩,呈现出“双峰式”岩性组合,球颗构造带即环绕正长岩发育在二者之间,其球颗在成分上类似于正长岩,基质类似于辉石岩。本次研究发现球颗中发育微晶共生的正长石、霞石、白云母、方沸石及天青石等,基质为单斜辉石、黑云母、石榴子石、磁铁矿等,二者矿物组合并不一致;球颗中矿物分布不均匀,一些他形具环带的正长石呈线性分布,基质中的单斜辉石也普遍发育复杂环带,且与黑云母沿球颗边界定向排列;球颗排列有定向性,且粒度从岩体内侧到外侧逐渐变大;化学成分上也远离两液相不混溶域,球颗相较正长岩也更贫SiO2、富Al2O3以及大离子亲石元素;这些都指示球颗构造岩的形成是流体出溶而非硅酸盐液态不混溶的结果。首先,相对基性的富水富钾的岩浆率先侵位,在岩浆房中单斜辉石成为主要液相线矿物,和粒间熔体（成分接近黑云母+钾长石）形成晶粥状态,并随着温度的进一步降低晶粥体逐渐固结;当相对富水的粗面质（正长质）熔体侵入到岩浆房中,伴随压力的降低,富水流体大量出溶（熔体-流体不混溶）,在正长质岩浆房内部形成大量气泡,气泡中会选择性富集已经结晶的矿物（如碱性长石等）。更为重要的是,这些裹挟碱性长石的气泡也会进入到围岩——辉石岩晶粥。计算得到出溶混合物含有的硅酸盐矿物组分与响岩成分相当,H2O含量约为10wt.%,并含少量CO2（0.5 wt.%）和S。根据热力学原理,流体的加入会降低晶粥中单斜辉石和黑云母等硅酸盐矿物的固相线并使之发生再活化（重熔）,从而整体呈现一种更接近“熔体”的形态,出溶混合物中的正长石遇“冷”形成微晶共生的正长石、霞石和白云母。随着矿物的结晶,球颗中流体再次出溶,不断地将少量亲水矿物如单斜辉石和黑云母带出,而正长石等矿物留在球颗中,最终形成球颗构造岩,也造成了球颗-基质在化学成分上与正长岩-辉石岩的区别。在正长质岩浆房内部,在重力作用下,另一部分向上迁移的流体,导致Na和Ca在岩浆房顶部的富集,而岩浆房顶部富水的残余熔体最终形成富Na正长岩、少量霓辉正长岩和伟晶正长岩,顶部以下的部分由于Na-Ca丢失最终形成成分上相当于钾长石的正长岩。本研究显示,正长质岩浆与辉石岩晶粥体的反应带来的开放体系下流体的出溶,岩浆房内部的流体迁移在姚家庄超钾质杂岩体的成岩过程中发挥了重要作用。另外,值得指出的是富水流体的迁移或者流体的丢失很可能是正长岩很少演化到霞石正长岩的关键控制因素。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 引言
•   1.1 选题背景与选题目的
•   1.2 研究现状与存在问题
•   1.3 研究思路和完成工作量
• 2 区域地质背景
•   2.1 区域地层
•   2.2 区域构造
•   2.3 区域岩浆岩
• 3 姚家庄杂岩体地质特征和岩相学特征
•   3.1 姚家庄杂岩体地质特征
•   3.2 岩相学
•     3.2.1 辉石岩
•     3.2.2 球颗构造
•     3.2.3 正长岩
•     3.2.4 正长辉石岩
•     3.2.5 岩墙
• 4 实验分析方法
•   4.1 样品采集和处理
•   4.2 全岩主量元素、微量元素分析
•   4.3 电子探针分析
•   4.4 本文中涉及的计算方法
• 5 分析测试结果
•   5.1 全岩地球化学数据
•   5.2 矿物化学
•     5.2.1 单斜辉石
•     5.2.2 正长石
•     5.2.3 黑云母
•     5.2.4 白云母
•     5.2.5 石榴子石
•     5.2.6 霞石
•     5.2.7 方沸石、角闪石、磷灰石、磁铁矿、钛铁矿、榍石和天青石
•     5.2.8 角闪石
•     5.2.9 磷灰石
•     5.2.10 磁铁矿
•     5.2.11 钛铁矿
•     5.2.12 榍石
•     5.2.13 天青石
• 6 讨论
•   6.1 成岩P-T条件及母岩浆源区深度
•   6.2 流体出溶
•   6.3 流体相成分
•   6.4 晶粥中矿物与流体的相互作用
•   6.5 流体迁移对正长岩Na含量的影响
•   6.6 姚家庄杂岩体成岩模式
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
•   个人简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 潘荣昊

导师: 张招崇

关键词: 流体出溶,球颗构造,姚家庄,超钾质杂岩体,正长岩

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 中国地质大学(北京)

基金: 国家自然科学基金青年基金硅酸盐液态不混溶作用在Kiruna型铁矿形成过程中的作用(项目编号41502052)

分类号: P584

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.000493

总页数: 80

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