北祁连—阿拉善地块南缘古生代碰撞后岩浆作用及深部过程

论文摘要

造山运动的不同阶段会产生各种类型的岩浆作用。在造山阶段的晚期,由于岩石圈伸展和地幔软流圈物质上涌,形成碰撞后岩浆作用。通过对造山带碰撞后岩浆作用的研究,可以对岩石圈深部的热状态和深部作用过程提供有效信息,这有助于理解造山带晚期构造岩浆演化、壳幔相互作用的动力学机制和地壳生长等重要科学问题。祁连造山带是我国中央造山带的重要组成部分,主要出露早古生代不同类型的侵入岩和火山岩,它们记录了祁连造山带的演化过程。然而,前人对北祁连碰撞后的岩浆作用仍缺乏系统的研究,对其产生的深部动力学机制还存在争议,尤其是对北祁连北部河西走廊过渡带和阿拉善块体南缘出露的古生代侵入岩的研究还相当薄弱。根据北祁连的研究现状,本文以北祁连到阿拉善块体南缘的古生代侵入岩类为主要研究对象,开展了野外地质、岩相学、锆石U-Pb年代学、主量元素和微量元素地球化学以及Sr-Nd-Hf同位素地球化学的系统研究。结合前人的研究成果,本文主要探讨这些碰撞后岩浆岩的时空分布特征和岩石成因,通过与北祁连和阿拉善内部古生代岩浆作用的对比,揭示北祁连-阿拉善块体南缘古生代岩浆岩形成的深部动力学过程。本文获得的主要认识有:1.对北祁连—阿拉善南缘碰撞后岩浆岩进行了锆石U-Pb年代学研究,结合它们的地球化学特征和岩石成因类型,将它们划分为五个时间段,分别为440 Ma、430425 Ma、425410 Ma、410400 Ma和320250 Ma。440 Ma包括芨岭和西井角闪辉长岩、西井高Ba-Sr花岗岩类、莲花山和孟家大湾高Sr/Y花岗闪长岩。430425 Ma包括低Sr/Y的孟家大湾I型石英闪长岩和杨前大山I型花岗闪长岩。425410 Ma主要为新开沟和圣容寺A型或碱性长石花岗岩。410400 Ma包括西井高Ba-Sr花岗岩。320250 Ma出露小口子辉长岩和西井北侧辉石岩。2.440 Ma芨岭和西井角闪辉长岩地球化学特征相似,富集的Sr-Nd同位素组成和高的Th/La和Th/Yb比值说明芨岭和西井角闪辉长岩来自受到俯冲带沉积物作用的富集地幔的部分熔融。西井高Ba-Sr侵入岩类的SiO2变化较大,包括二长闪长岩、二长岩和石英二长岩。西井高Ba-Sr侵入岩系列具有演化的Sr-Nd-Hf同位素组成,并具有低的Ba/Th、Sr/Th比值和高的Th含量、Th/Ce比值,这些特征表明高Ba-Sr岩体源区有陆源沉积物加入的贡献。通过主微量元素模拟计算,本文认为该高Ba-Sr侵入岩在4-6 kbar条件下经过了约60%的分离结晶作用,分离结晶主要矿物为角闪石,少量单斜辉石和斜长石。利用微量元素和同位素模拟计算的结果表明约5%的板片来源沉积物加入到高Ba-Sr岩浆的地幔源区。莲花山和孟家大湾高Sr/Y花岗闪长岩具有高的Sr/Y比,低的Y和HREE含量,它们与碰撞后加厚下地壳的部分熔融作用相关。430425 Ma孟家大湾石英闪长岩和杨前大山花岗闪长岩同样具有相似的地球化学特征,它们都属于高钾钙碱性I型花岗岩类,具有相似的Sr-Nd-Hf同位素组成,表明它们的源区可能相同,主要为中元古代壳源物质。425410 Ma新开沟似斑状花岗岩具有高的FeOT/（FeOT+MgO）,高的REE,HFSE（特别是Zr、Nb和Y）和高的锆石饱和温度(TZr=844864℃),认为是低压条件下酸性地壳物质高温条件下发生部分熔融形成。新开沟细粒花岗岩和圣容寺碱性长石花岗岩的形成可能与同时期铝质A型花岗质岩浆的分异相关。410400Ma西井高Ba-Sr花岗岩是在低压条件下（1-2 kbar）,与早期高Ba-Sr花岗岩类相似组成的中性岩浆经过约7080%分离结晶形成。小口子辉长岩（317 Ma）地球化学特征表明其来源于幔源物质的部分熔融。西井辉石岩（256 Ma）有较高的堆晶成分,认为来自亏损地幔来源基性母岩浆堆晶作用形成。3.北祁连-阿拉善地块南缘碰撞后岩浆作用在时空分布上都表现出多样性和规律性。总体上早古生代岩体形成的时代从南北往中部逐渐变小,岩石类型上早古生代从南北往中部也发生变化,从两侧的高Sr/Y花岗闪长岩、高Ba-Sr花岗岩类和角闪辉长岩,向内侧形成低Sr/Y的I型花岗岩类和中部地区形成圣容寺和新开沟碱性长石花岗岩和A型花岗岩及北侧西井少量高Ba-Sr花岗岩。晚古生代小口子和西井基性岩沿着龙首山断裂分布,更加靠近阿拉善地块。4.北祁连-阿拉善地块南缘早古生代碰撞后岩浆作用不同岩石类型和时空的变化可以用岩石圈拆沉作用来解释。中祁连和阿拉善块体碰撞之后增厚岩石圈发生拆沉,首先拆沉作用发生在加厚岩石圈边部,形成了高Sr/Y、高Ba-Sr花岗岩类和角闪辉长岩。随着软流圈物质上涌,岩浆作用往中部迁移,形成低Sr/Y的I型花岗岩类。拆沉作用晚期,岩石圈进一步伸展,减薄的中酸性地壳部分熔融形成中部圣容寺和新开沟碱性长石花岗岩和A型花岗岩。高Ba-Sr花岗岩也是在拆沉作用晚期低压条件下高Ba-Sr中性岩浆经过分离结晶作用形成。晚古生代岩体只在阿拉善南缘龙首山地区少量出露,可能与古亚洲洋向南俯冲碰撞过程中查干楚鲁弧后盆地的发展相关。通过对北祁连和阿拉善块体结合带古生代岩浆作用研究发现,早古生代北祁连到阿拉善地块南缘岩浆活动主要受控北祁连早古生代构造运动的波及,晚古生代转而受中亚造山带对阿拉善块体构造运动的影响。

论文目录

• 作者简历
• 摘要
• abstract
• 第一章 前言
•   1.1 论文选题
•   1.2 碰撞后岩浆作用国内外研究现状
•     1.2.1 碰撞后岩浆作用复杂性和多样性
•     1.2.2 碰撞后高钾钙碱性花岗岩类的研究
•     1.2.3 高Sr/Y型花岗岩类成因的研究
•     1.2.4 高Ba-Sr岩石研究
•     1.2.5 A型花岗岩类的研究
•     1.2.6 碰撞后钾质-超钾质岩石的研究
•     1.2.7 碰撞后幔源中-基性岩浆作用的研究
•     1.2.8 碰撞后岩浆产生机制的研究现状
•     1.2.9 拟解决的关键科学问题
•   1.3 研究目标及内容
•     1.3.1 研究目标
•     1.3.2 研究内容
•   1.4 实际工作量
• 第二章 区域地质背景
•   2.1 区域构造格架
•   2.2 北祁连地质概况
•   2.3 阿拉善地质概况
• 第三章 野外地质和岩相学特征
•   3.1 芨岭岩体
•   3.2 西井岩体
•   3.3 孟家大湾岩体
•   3.4 杨前大山岩体
•   3.5 圣容寺岩体
•   3.6 新开沟岩体
•   3.7 莲花山岩体
•   3.8 小口子岩体
• 第四章 分析方法
•   4.1 全岩地球化学分析
•     4.1.1 样品全岩粉末的制备
•     4.1.2 全岩主量元素分析
•     4.1.3 全岩微量元素分析
•     4.1.4 全岩Sr-Nd同位素分析
•   4.2 锆石U-Pb年代学
•   4.3 锆石Hf同位素分析
• 第五章 分析结果
•   5.1 锆石U-Pb年龄
•     5.1.1 芨岭岩体
•     5.1.2 西井早期岩体
•     5.1.3 莲花山岩体
•     5.1.4 孟家大湾岩体
•     5.1.5 杨前大山岩体
•     5.1.6 圣容寺岩体
•     5.1.7 新开沟岩体
•     5.1.8 西井花岗岩
•     5.1.9 小口子岩体
•     5.1.10 西井辉石岩
•   5.2 全岩主量和微量元素组成
•     5.2.1 芨岭和西井角闪辉长岩
•     5.2.2 早期西井高Ba-Sr花岗岩类
•     5.2.3 孟家大湾和莲花山高Sr/Y花岗闪长岩
•     5.2.4 杨前大山和孟家大湾I型花岗岩类
•     5.2.5 新开沟和圣容寺A型花岗岩
•     5.2.6 西井晚期花岗岩
•     5.2.7 小口子辉长岩和西井北侧辉石岩
•   5.3 全岩Sr-Nd同位素组成
•   5.4 锆石Hf同位素组成
•   5.5 本章小结
• 第六章 北祁连-阿拉善地块南缘古生代侵入岩类岩石成因
•   6.1 晚奥陶世角闪辉长岩的岩石成因
•   6.2 晚奥陶世高Ba-Sr侵入岩的岩石成因
•   6.3 晚奥陶世高Sr/Y岩石的岩石成因
•   6.4 志留纪低Sr/Y比的I型花岗岩类成因
•   6.5 志留纪到早泥盆世A型花岗岩的成因
•   6.6 早泥盆世高Ba-Sr花岗岩的成因
•   6.7 晚古生代基性岩的成因
•   6.8 本章小结
• 第七章 北祁连-阿拉善块体南缘早古生代侵入岩形成的深部作用过程
•   7.1 北祁连和阿拉善古生代岩浆作用对比
•   7.2 北祁连-阿拉善南缘古生代侵入岩的构造背景和岩浆产生的深部过程
• 第八章 主要结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 张丽琪

导师: 张宏飞

关键词: 祁连造山带,侵入岩,锆石,岩石成因,地球动力学过程

来源: 中国地质大学

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: 中国地质大学

分类号: P588.1;P542;P597.3

DOI: 10.27492/d.cnki.gzdzu.2019.000089

总页数: 160

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