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川北坪河碱性杂岩体特征及其构造背景

何利  
【摘要】: 新元古代大陆裂谷岩浆作用与Rodinia超大陆裂解是近年来地学界研究的热点问题之一。华南新元古代中晚期广泛发育的岩浆活动被认为是Rodinia超大陆裂解期间在中国南方的重要响应,已引起国内外地学界的普遍关注。而扬子地块作为华南地块最主要的组成部分,其周缘的新元古代地质体在Rodinia超大陆重建以及Rodinia超大陆裂解事件的动力学机制等重要地质问题讨论中,占有不可替代的作用。 米仓山地区位于扬子地块与秦岭造山带交接部位,新元古代岩浆岩发育,包括火山岩和大量深成侵入体。迄今,前人围绕扬子地块北缘新元古代岩浆岩的时代、形成的构造背景及大地构造归属进行了大量的研究,取得了长足的进展,但并未充分利用碱性杂岩体纪录的地质信息,对这一时期岩浆活动的构造环境属性是地幔柱作用下的裂解环境还是活动大陆边缘的俯冲环境仍然存有争议,并且近年来米仓山地区这方面的研究工作主要集中在其北东段的汉南地区,尤其汉南侵入杂岩的研究成果较多,而对于处在同一构造—岩浆岩带的米仓山西段新元古代岩浆岩及其与全球Rodinia超大陆裂解关系的研究却极少。 本论文在前人工作基础上,通过野外调查、采样分析鉴定以及各种资料的综合分析,从岩石学、矿物学、岩石化学、稀土和微量元素地球化学、稳定同位素及同位素年代学等方面,系统研究了米仓山西段坪河地区新元古代碱性杂岩的特征,并在此基础上结合Rodinia超大陆的解体和全球性裂解作用,以及华南新元古代的构造演化历史,并进一步对坪河地区新元古代碱性杂岩形成的构造背景进行了探讨。主要取得以下认识:①从早到晚,由茶地子单元的钛铁霞辉岩→百灵河单元的霓霞岩→王家坪单元的磷霞岩,随霞石的含量的增多,霞石的粒径增大和自形程度增加;辉石的含量逐渐减少,含量越高粒径越小,并具有富钙、铝、贫硅的特征;副矿物中普遍含有磷灰石;磁铁矿以富钛为特征,表明该岩浆属幔源成因。②岩石学和矿物学的特征可以看出大树湾单元与坪河超单元在形成时间和空间上有密切的关系,但矿物成分存在明显的间断,大树湾单元碱性正长岩不是坪河超单元超基性碱性岩浆直接分异演化的产物。③坪河碱性杂岩体的钛铁霞辉岩→霓霞岩→磷霞岩的矿物学、岩石化学特征相似,表现了密切的演化关系,微量及稀土元素也有相同或相近的配分模式,反映了它们是成因密切相关的岩石系列。④地球化学特征表明坪河超单元碱性岩形成于板内构造环境。⑤坪河超单元成岩年龄应在700~780Ma之间,属新元古代南华纪大陆裂谷碱性岩浆活动的产物。⑥岩浆起源研究表明,坪河碱性岩为上地幔低度熔融产生的富CO2的霞石质碱性岩浆,经深部分异及地壳混染作用后,以断裂扩张方式多次被动上侵,于23~33km处就位、冷凝形成的碱性系列复式杂岩体。⑦Rodinia超大陆裂解早期,由于扬子地块之下存在不断上升的巨大地幔柱。地幔柱头部的上升造成岩石圈的热侵蚀和抬升,导致扬子地块岩石圈沿着地块周缘的早期缝合带减薄,岩浆岩早期缝合带或地壳拉伸减薄带脉动、涌动上侵,形成大量基性岩墙群及部分基性-超基性侵入体。随着地幔柱进一步底劈上升,扬子地块边缘进一步变薄,裂谷进一步发展,岩石圈底部和软流圈顶部发生大规模部分熔融,并有部分高温幔源岩浆沿裂谷穿透地壳,同时受到地壳部分熔融物质的混染,最后到达地表或地壳浅部。这一时期岩浆活动在扬子周边裂谷系中表现强烈,达到高峰,除形成大量基性岩墙、玄武岩、基性侵入体外,还有部分花岗质岩体、以及少量超基性岩体及碱性岩体的侵位,其中就包括年龄大约在780~700Ma的坪河碱性岩的形成。总之,坪河新元古代碱性杂岩体是Rodinia超大陆地幔柱裂解的产物,是扬子地块周边新元古代大陆裂谷事件岩浆记录的重要部分。


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