论文摘要
秦岭造山带经历了多阶段长期而复杂的构造演化,同时伴随着多期次的花岗质岩浆活动,这些花岗岩的成因机制及其源区性质的研究对反演秦岭造山带的造山过程及地壳演化具有重要意义。北秦岭造山带出露的古生代-中生代花岗岩是对两次造山作用的响应。然而,目前对这些花岗岩年代学和地球化学的研究工作主要集中在造山带东段,西段则比较薄弱,部分岩体仍缺少精确的年代学和同位素地球化学分析,这使得对北秦岭西段花岗岩的时空格架及源区物质组成的研究并不完善。同时,对这些花岗岩形成的构造环境和成因机制方面还存在很大争议。本文针对北秦岭西段古生代、早中生代及晚中生代的典型花岗岩体,展开系统的基础地质及岩石学研究。本论文选取北秦岭西段古生代（三岔河岩体、党川岩体、草川铺岩体、火炎山岩体、山门镇岩体）、早中生代（关山岩体、宝鸡岩体）和晚中生代（太白岩体）共8个花岗岩体为研究对象,进行了系统的野外地质、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和锆石Lu-Hf同位素研究。结合前人研究资料,阐明北秦岭西段古生代-中生代花岗岩年代学格架,探讨不同阶段花岗岩的地球化学特征、源区性质及其成因机理。论文取得的主要认识如下:（1）通过岩石学及锆石U-Pb定年,划分出北秦岭西段古生代花岗质岩浆活动的三个阶段:a.第一阶段:450Ma,以三岔河石英闪长岩体为代表,岩石具有低SiO2（56.42-61.44wt.%）,富钠,准铝质特征（A/CNK=0.79-0.86）,高Mg#（55.6-60.0）,Cr=65.7-113ppm、Ni=32.8-54.2ppm,锆石εHf（t）值介于+2.24到+5.13之间,较高的Ba/La（22-31）值以及宽泛的Ba/Th（40-162）值,表明源区有俯冲流体及俯冲沉积物熔体组分的参与。结合区域地质资料,本文认为450Ma的中酸性岩浆形成于洋壳俯冲阶段,受俯冲流体/熔体交代富集的地幔楔的部分熔融形成。b.第二阶段:430Ma,以党川二长花岗岩和草川铺二长花岗岩为代表,具有I型花岗岩的特征,岩石富SiO2（71.23-74.29wt.%）,铝饱和指数A/CNK为1.08-1.17,富钾K2O（3.48-5.88wt.%）,K2O/Na2O=1.10-2.26,低Mg#值,属过铝质高钾钙碱性系列。党川二长花岗岩锆石εHf（t）值介于-5.03到+7.32之间,草川铺二长花岗岩锆石εHf（t）值介于-0.59到+10.56之间,显示源区物质不均一,为镁铁质岩浆同化混染古老地壳物质的产物。c.第三阶段:410Ma,以火炎山黑云母花岗岩和山门镇黑云母花岗岩为代表。SiO2含量为68.73-73.07wt.%,K2O含量为4.40-6.23wt.%,A/CNK=1.01-1.09,属弱过铝质系列,低Mg#值,具有高的CaO/Na2O（0.34-0.57）比值。火炎山黑云母花岗岩锆石εHf（t）值介于-9.01到+2.65之间,山门镇黑云母花岗岩锆石εHf（t）值介于-18.86到-26.62之间,表明主要形成于古老地壳物质的部分熔融。总体上,从459Ma到410Ma,花岗岩的SiO2含量逐渐升高,岩石由富钠富镁系列向富钾富铝系列演化,花岗岩中锆石εHf（t）值由正到负,表明随着造山过程的演化,中上地壳中富集组分的熔融程度不断增加,地壳的熔融层次逐渐变浅,指示从俯冲阶段到碰撞阶段的演化过程。（2）划分出早中生代花岗质岩浆活动的两个阶段:230Ma和210Ma两个阶段。a.第一阶段:以关山二长花岗岩为代表,岩石具较高的SiO2（66.91-75.25wt.%）和K2O（3.44-5.30wt.%）含量,A/CNK值为0.84-1.03,Mg#=36.2-55.3,锆石εHf（t）值介于-21.59到+0.19之间,主要为不同深度地壳物质部分熔融的产物,形成于扬子板块与华北板块由挤压碰撞向伸展机制转换的初期。b.第二阶段:以宝鸡岩体为代表,岩石具有更高的SiO2、K2O含量、较低的Mg#值。主体为二长花岗岩,其锆石εHf（t）值介于-13.57到-6.94之间,二阶段Hf模式年龄为1.66Ga到2.08Ga之间,表明起源于古元古代陆壳物质的部分熔融;东侧似斑状黑云母二长花岗岩,其锆石εHf（t）值为-0.70到+5.44之间,多数为正值,指示岩石的源区主要为富钾新生玄武质下地壳。宝鸡岩体形成于扬子板块与华北板块后碰撞晚期伸展拉张阶段。（3）晚中生代花岗质岩浆活动（150Ma）,以太白正长花岗岩为代表。太白岩体正长花岗岩具有高硅、富碱,准铝-弱过铝（A/CNK=0.97-1.05）的特征,属于高钾钙碱性系列,具有I型花岗岩的特征。花岗岩的ISr=0.7053-0.7112,εNd（t）值在-18.6到-0.1之间,其锆石εHf（t）值介于-19.7到-12.1之间,对应的Hf同位素二阶段模式年龄为1.96-2.43Ga,指示岩浆源区以古元古代地壳为主。206Pb/204Pb=17.492-17.524,207Pb/204Pb=15.470-15.485,208Pb/204Pb=37.750-38.097,与南秦岭基底相近。正长花岗岩形成于晚中生代,与北秦岭牧护关、蟒岭花岗岩的构造背景一致,均形成于挤压向伸展转换的阶段。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 张志华
导师: 赖绍聪
关键词: 北秦岭西段,古生代中生代,花岗岩,地球化学特征,成因机制
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: P588.12;P59
总页数: 170
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