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《中国科学技术大学》 2007年
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辽西中生代火山岩年代学及地球化学研究

杨蔚  
【摘要】: 前人对中国东部幔源包体的研究已揭示了在显生宙期间中国东部岩石圈减薄了约100km,然而对岩石圈减薄的时间和机制尚存在争议。辽西地区出露有大量的不同时代的中生代火山岩,它们地球化学性质的演化能够对华北北缘岩石圈减薄的时间和机制给以制约。因此,本文对辽西中生代火山岩进行了年代学和地球化学研究。 1.初步建立辽西中生代火山作用的年代学格架 本文对辽西中生代四期火山岩和两个含珍稀化石层位火山岩进行了精确的锆石U-Pb SHRIMP和全岩Ar-Ar定年,结果为:兴隆沟组(~176 Ma)、蓝旗组(166-153 Ma)、义县组(125-122 Ma)、张老公屯(~106 Ma)、道虎沟含珍稀化石层(~165Ma)、义县组含珍稀化石层(~125Ma)。结合已发表的年代学数据,初步建立了辽西地区中生代火山作用的年代学格架,辽西地区中生代共有四次岩浆事件,分别是(176Ma)、(166-148 Ma),(132-120 Ma),(~106 Ma)。并确定了辽西热河生物群的时代归属为早白垩世;道虎沟生物群的时代归属为中侏罗世,它对应蓝旗组下部或海房沟组上部层位。 2.辽西中生代各期火山岩的地球化学特征及成因 兴隆沟组安山岩:属于富镁的埃达克质岩石,除具有典型埃达克岩(adakite)的特征(如:SiO_2%>56%,Al_3O_2%>15%,MgO<3%,Y<18 ppm,Yb<1.9 ppm,Sr>400 ppm,无Eu负异常)外,还表现出高Mg~#(0.57),Cr(156 ppm)、Ni(82.2 ppm)含量的特点,表明其源区有石榴石残留,且岩浆上升过程中与地幔橄榄岩发生过反应。在同位素方面,兴隆沟组安山岩具有中等富集~(87)Sr/~(86)Sr为0.706597,不太低的ε_(Nd)(T)为-1.5和高放射成因Pb(~(206)pb/~(207)pb=18.211,~(207)pb/~(204)pb=15.554和~(208)pb/~(204)pb=38.176),这一特征反映了其源区Sr-Nd-Pb同位素性质,因此其源区应是底垫在华北克拉通之下的古老洋壳。 蓝旗组粗面玄武岩和玄武质粗安岩:具有非常低的放射成因Pb(~(206)pb/~(207)pb<16.5,~(207)pb/~(204)pb<15.3,~(208)pb/~(204)pb<36.5),中等~(87)Sr/~(86)Sr比值(~0.706)和低ε_(Nd)(T)值(~-12),富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE),亏损高场强元素(HFSE),低Ce/Pb比值(<10)的特征,表现出强烈的下地壳特征而并非富集岩石圈地幔的特征,指示了其形成过程中有下地壳物质的加入。同时它们还具有低MgO、Cr、Ni含量,亏损Th、U的特征,指示其在岩浆演化过程中经历了强烈的橄榄石结晶分异和同化混染华北下地壳麻粒岩的过程,反映此时发生了一次玄武岩浆的底侵作用,这一过程使得该区镁铁质下地壳发生增厚。 蓝旗组粗面安山岩:不属于埃达克质岩石,它以高Al_2O_3(>16%),低MgO(<2.5%),低Cr(<1 ppm)和Ni(<7 ppm)含量为特征,与兴隆沟组安山岩有显著不同,具有明显Eu负异常,Sr-Nd-Pb同位素与该组玄武岩相似表现为中等~(87)Sr/~(86)Sr初始比值(0.704~0.706),低ε_(Nd)(T)值(-13~-10),低放射成因Pb(~(206)pb/~(207)pb<16.6,~(207)pb<~(204)pb<15.4和~(208)pb<~(204)pb<36.8),表明其是华北麻粒岩相下地壳部分熔融的产物。熔融过程所需热量可能来自底侵玄武岩及其AFC过程。 义县组粗面玄武岩和玄武质粗安岩:与蓝旗组粗面玄武岩具有相似的地球化学特征,具有非常低的放射成因Pb(~(206)pb/~(207)pb<16.7,~(207)pb/~(204)pb<15.3和~(208)pb/~(204)pb<36.7),具有中等~(87)Sr/~(86)Sr比值(~0.706)和低ε_(Nd)(t)值(<-9.7),富集LREE和LILE,亏损HFSE,低Ce/Pb比值的特征,因此表明其形成过程中也有下地壳物质的加入。其与蓝旗组粗面玄武岩的不同之处是具有高MgO、Cr、Ni含量,不亏损Th、U,这一特征表明其混入地壳物质的方式不是AFC过程,而可能是地幔源区混染的是拆离下地壳熔融的富SiO_2熔体。 义县组粗面安山岩:与兴隆沟组安山岩地化特征相似,同属富镁的埃达克质岩石(SiO_2%>56%,Al_3O_2%>15%,MgO<3%,低Y<18ppm,低Yb<1.9ppm,高Sr>400ppm,无Eu负异常,Mg~#>0.54,Cr>200ppm,Ni>100ppm),所不同的是具有非常低的放射成因Pb(~(206)pb/~(207)pb<16.7,~(207)pb/~(204)pb<15.3和~(208)pb/~(204)pb<36.7),具有中等~(87)Sr/~(86)Sr比值(~0.706)和低ε_(Nd)(T)值(<-9.7),表明其源区可能是拆离并进入地幔的华北克拉通下地壳。因此,辽西地区镁铁质下地壳的拆沉应可能发生在早白垩世。 张老公屯组玄武岩:与蓝旗组和义县组粗面玄武岩不同,它具有Nb、Ta的正异常和Pb负异常,富集轻稀土元素和大离子亲石元素,不亏损高场强元素,高放射成因Pb(~(206)pb/~(207)pb>17.8,~(207)pb/~(204)pb>15.4和~(208)pb/~(204)pb>37.6),低~(87)Sr/~(86)Sr比值(<0.704)和高ε_(Nd)(T)值(>4)的特征,指示其源自一个亏损的软流圈上地幔。源自软流圈地幔的张老公屯玄武岩的出现,说明辽西地区在106Ma时发生了一次岩石圈减薄的重要事件。 3.中生代华北克拉通北缘岩石圈的演化模型 结合火山岩年代学、地球化学数据和区域构造背景,本文建立了华北克拉通北缘中生代岩石圈演化模型,A三叠纪-早侏罗世:蒙古增生褶皱带向华北克拉通俯冲并与之拼合,蒙古带洋壳平俯冲并底垫在华北克拉通岩石圈之下。Bca.176 Ma:底垫的洋壳在地幔中受到充分加热,发生部分熔融诱发兴隆沟组火山作用。C 166-148 Ma:底垫的蒙古增生褶皱带岩石圈拆离,并扰动上地幔,诱发了大规模的玄武质岩浆底侵作用及低镁粗安岩火山作用。玄武质岩浆底侵作用使该区镁铁质下地壳增厚。D 148-132 Ma:发生在义县组之前的燕山二幕挤压事件,导致地壳的进一步加厚并使加厚镁铁质下地壳相变为榴辉岩。E 132-120 Ma:郯庐断裂系发生大规模走滑运动,诱发了榴辉岩相下地壳发生拆离和拉分引张事件,它导致义县组火山作用。F ca.106 Ma:郯庐断裂系由最初的走滑运动转变为东西向引张运动,这一大规模引张作用导致岩石圈进一步减薄(<80km)。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:P588.14;P59

【引证文献】
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【共引文献】
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9 高山;R.L.Rundick;许文良;袁洪林;胡兆初;柳小明;;中生代高镁埃达克质岩浆岩及其中的包体对华北克拉通岩石圈演化的制约[A];2006年全国岩石学与地球动力学研讨会论文摘要集[C];2006年
10 凌文黎;高山;谢先军;任邦方;张军波;张永清;;山东早白垩世青山群火山岩地球化学组成随时间和空间的变化及对下地壳折沉作用的指示[A];2006年全国岩石学与地球动力学研讨会论文摘要集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 代群熊润频;中国科大:少年班将长期坚持,但不推广[N];新华每日电讯;2008年
2 本报记者 李陈续;创新:建设一流大学的原动力[N];光明日报;2003年
3 记者 刘蓓蓓;“两弹一星功勋”郭永怀力学遗著出版[N];中国新闻出版报;2008年
4 本报记者 仇方迎通讯员 胡胜友;“科大现象”的文化思考[N];科技日报;2007年
5 王卉;王志珍:知常守朴 自得其乐[N];人民日报海外版;2006年
6 孙闻;“引用榜”清华居首 “收录榜”浙大称雄[N];人民日报;2007年
7 本报记者 刘纯友;南极科考新话题[N];安徽日报;2006年
8 记者 刘纯友;中科大今年仍不扩招[N];安徽日报;2006年
9 张树真;合肥良机VS上海良机[N];中国企业报;2008年
10 何聪;少年班30年,成败如何看[N];人民日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨蔚;辽西中生代火山岩年代学及地球化学研究[D];中国科学技术大学;2007年
2 李全忠;中国东部早白垩世基性岩Pb-Sr-Nd同位素特征:下地壳对其地幔源区的贡献[D];中国科学技术大学;2007年
3 胡俊涛;ZnO、ZnS纳米材料的制备和发光特性研究[D];中国科学技术大学;2006年
4 戴雪龙;PET探测器神经网络定位方法研究[D];中国科学技术大学;2006年
5 朱永春;水、醇体系合成金属Ni、Co纳米材料[D];中国科学技术大学;2006年
6 钱海生;碳、硅基功能纳米纤维的模板合成与性能研究[D];中国科学技术大学;2006年
7 程敬原;海洋油气勘探仪器参数设计研究[D];中国科学技术大学;2007年
8 谢煜;基于氨基酸及其衍生物配体的配位聚合物的合成、网络结构及其功能的研究[D];中国科学技术大学;2007年
9 杨柱;以树枝状聚(醚—酰胺)合成的两亲性树枝状聚合物及其药物包裹/缓释行为的研究[D];中国科学技术大学;2007年
10 陈勇平;通过噬菌体文库鉴定透皮输运蛋白质肽[D];中国科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孟凡雪;内蒙宁城道虎沟火山岩的U-Pb年代学及地球化学研究[D];西北大学;2008年
2 汪方跃;河北承德盆地大北沟组火山岩地球化学和年代学研究[D];西北大学;2007年
3 肖高强;辽西彰武大四家子地区中生代火山岩锆石U-Pb年代学及地球化学特征[D];中国地质大学;2008年
4 王晓蕊;辽西早白垩世四合屯火山岩地球化学研究[D];西北大学;2005年
5 肖媛媛;中国东部承德盆地大北沟高Ti安山岩年代学与地球化学研究及其意义[D];西北大学;2009年
6 谢文雅;蒙阴盆地晚中生代火山岩地球化学特征及其成因探讨[D];合肥工业大学;2009年
7 董锋;大别—苏鲁造山带超高压变质岩和镁铁质岩浆岩的Pb同位素地球化学[D];中国科学技术大学;2006年
8 张吉衡;大兴安岭地区中生代火山岩的年代学格架[D];吉林大学;2006年
9 郝艳涛;安徽女山和河北汉诺坝橄榄岩包体的含水性研究[D];中国科学技术大学;2006年
10 陈曦;河北阳原新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体矿物化学特征:华北内部山带岩石圈地幔演化意义[D];中国地质大学;2009年
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