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华北北缘中段早二叠世与白垩纪岩浆岩类年代学、地球化学研究

李龙雪  
【摘要】:本文研究区位于华北北缘中段,兴蒙造山带以南,区内出露大量晚古生代与中生代岩体。结合区域地质背景,本文对区内早二叠世和白垩纪岩浆岩进行了岩石学、地球化学特征、LA-ICP-MS U-Pb年代学和Hf同为素组成综合研究,探讨了该时期华北北缘岩浆岩的源区,形成的大陆动力学背景及陆缘性质。研究区早二叠世岩浆岩主要包括碱性花岗岩、花岗岩和闪长岩。它们均具有高硅、富碱的特征;碱性花岗岩具有高的SiO_2含量,CaO含量偏低;花岗岩为弱过铝质、高钾钙碱性系列,属于I型花岗岩类;闪长岩具有中等水平的SiO_2含量,钙碱性-高钾钙碱性系列。碱性花岗岩锆石U-Pb平均年龄为292.7 Ma,花岗岩岩体锆石U-Pb平均年龄为280.6 Ma,闪长岩锆石U-Pb平均年龄为283.9 Ma。各岩体的εHf(t)均为负值,Hf同位素组成差异大,暗示源区特征有所不同,发生强烈的壳幔相互作用。Hf模式年龄变化范围大,在2.6-2.8 Ga区间有峰值。白垩纪岩浆岩主要类型有花岗岩、碱性流纹岩和石英二长岩。水泉子花岗岩岩体SiO_2平均含量为75.97%,高钾,贫钙,为高钾钙碱性-碱性花岗岩。唐玉场花岗岩岩体SiO_2平均含量为71.05%,高钠、钾,为高钾钙碱性-碱性系列。武家堡花岗岩岩体SiO_2平均含量为73.26%,高钾,贫钙,为高钾钙碱性系列,具有火山弧花岗岩特征,元素含量特征符合大陆地壳范围。西沟窑村岩体,高硅、钾,贫钙、钠,为碱性流纹岩。水关口村石英二长岩岩体,SiO_2含量为69.08%,高钾,高碱,为高钾钙碱性系列。水泉子岩体年龄为140.8±1.6 Ma,唐玉场岩体年龄为133.7±3.0 Ma,武家堡岩体年龄为134.4±2.6 Ma,各岩体的εHf(t)均为负值,Hf模式年龄为1.8-2.1 Ga。本文岩浆岩的同位素组成特征表明源区物质主要是华北克拉通古老下地壳,但也包括少量的地幔物质。对于研究区此时段大面积出露的岩浆岩,单纯的下地壳或古亚洲洋俯冲板片重熔是不足以作为单一物源的,在大规模的岩浆活动中,地幔成分做了一定贡献。近同时代的地幔上涌和地壳重熔可以造成大面积岩浆活动事件,这可以看做是浅部构造和岩浆事件对同时期深部地幔活动的响应。综合研究样品的年代学和地球化学特征,本文认为华北北缘中段在早二叠世处于板内非造山-后碰撞后造山的构造环境转换中,白垩纪为地壳加厚岩石圈减薄的伸展构造体制。


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