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《西北大学》 2007年
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河北承德盆地大北沟组火山岩地球化学和年代学研究

汪方跃  
【摘要】: 华北克拉通中生代发生了大规模的岩石圈减薄作用,造成了本区大规模的岩浆活动和其下部地幔性质的转变。承德盆地位于华北克拉通东部带,燕山造山带中段,中生代火山始于早侏罗世,但强度不大,直到晚侏罗世-早白垩世,火山活动才达到鼎盛时期。区内广泛出露中生代火山岩及地层。中生代出露的地层从侏罗系九龙山组-髫髻山组-白垩系张家口组-大北沟组-西瓜园组。前人已对髫髻山岩、张家口组及其它沉积地层做过地球化学和年代学研究,但对于其上的大北沟组火山岩却未见报导。大北沟组火山岩主要出露于承德盆地袁家庄-大北沟剖面,火山岩厚约600m,与下部张家口组紫红色安山岩呈整合接触。该组火山岩从下至上岩性变化显著,底部为黑色安山岩,气孔、杏仁体极为发育,厚约60m;其上为柱状节理玄武岩,含橄榄石和辉石斑晶,厚约60m,上覆巨厚(约500m)紫红色、灰白色含辉石、长石斑晶的安山岩。大北沟组火山岩被西瓜园组泥岩和粉砂岩整合覆盖。 笔者沿头道沟-铁路桥剖面、袁家庄-大北沟剖面系统采集82件样品并着重分析大北沟组32件火山岩样品,结果表明大北沟底部显示为高Ti安山岩,其上为玄武岩,最上部为安山岩。通过对大北沟组火山岩详细的岩石学、地球化学(主量、微量、同位素)和锆石U-Pb原位定年,得出以下认识: 1、对玄武岩上部安山岩(DBG-06)的精确锆石原位定年分析,其年龄分三组,131Ma,122Ma,114Ma,其中最小的114Ma代表着火山岩形成年龄,而131和122Ma则可能是继承锆石,与140~120Ma的底侵作用有关。 2、大北沟组火山岩总要由三类火山岩组成,即底部的高Ti安山岩,中部的柱状含橄榄石斑晶玄武岩和上部巨厚安山岩。 3、底部高Ti安山岩表现为高TiO_2(>2.1%),富P_2O_5(>1.3%),低MgO(0.99%~1.65%)和Mg#(10~29),富集REE(∑REE=396~439μg/g)等非正常安山岩的地球化学特征,从野外地质和主微量元素特征上可以认为其与软流圈地幔作用有关,而且受地幔流体作用影响。 4、上部安山岩与下部玄武岩和高Ti安山岩可能来自不同的源区,尽管其同位素上有着相似的特征(相对高的~(87)Sr/~(86)Sr(~0.707)和低的ε_(Nd)(<-11)),其可能是软流圈的上涌使发生于140~120Ma由底侵作用形成的新生基性下地壳部分熔融后喷发形成。 5、通过总结华北克拉通内部出露报道的所有玄武岩Nd同位素和Nb/U比值,认为114Ma华北克拉通岩石圈已发生减薄作用。这时软流圈已达到下地壳深度,并与新生的基性下地壳发生了反应。通过三个端元(富集岩石圈地幔、亏损软流圈地幔、新生的基性下地壳)混合模拟可以很好的解决微量元素与同位素之间的解偶问题。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:P588.1;P597

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