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华北克拉通北缘中段二叠纪花岗岩类成因与构造环境

李龙雪  
【摘要】:华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一,中亚造山带是全球最大的显生宙造山带,华北克拉通北缘作为二者交界,其地质演化历史历来都是科学研究的热点。华北北缘出露大量呈近东西向带状分布的与古亚洲洋闭合有关的石炭纪-二叠纪-三叠纪岩浆岩类。本文通过对华北北缘中段二叠纪岩浆岩的岩石学、斜长石环带、元素和Sr-Nd-Pb地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素的系统研究,明确华北克拉通北缘中段二叠纪花岗岩活动期次、岩浆源区及地球动力学背景,进而探讨华北克拉通北缘中段二叠纪的构造演化历史。本次研究获得了12个花岗岩体、闪长岩脉和包体LA-ICP-MS和SHRIMP锆石U-Pb年龄:大东沟花岗岩295±5 Ma,大南坊子花岗岩285±8 Ma,元宝山闪长岩脉284±5 Ma,元宝山二长闪长岩脉282±4 Ma,李四村花岗岩282±2 Ma,五海花岗岩280±4 Ma,二道洼花岗岩278±5 Ma,格化司台花岗岩276±3 Ma,尚德花岗岩269±3 Ma,尚德花岗闪长岩中的石英闪长岩包体264±4 Ma,哈登呼舒花岗闪长岩256±2 Ma,哈登呼舒花岗岩260±3 Ma。区内岩浆活动期次可划分为早二叠世早期、早二叠世晚期、中二叠世、晚二叠世。早二叠世早期花岗岩为A型花岗岩,富集Rb、K、Nb和Th,亏损Ta、Eu、Ti和Sr;早二叠世晚期花岗岩类及岩脉主要为钙碱性-高钾钙碱性系列,富集大离子亲石元素,亏损高场强元素;中二叠世花岗岩类为高钾钙碱性系列,富集Rb、Pb,亏损Ti;晚二叠世花岗岩类为钙碱性-高钾钙碱性系列,富集Rb、Pb、K和Th,亏损Nb、Ta和Ti。华北北缘二叠纪岩浆岩整体呈现向酸性、富钾富碱演化的趋势。斜长石环带分析结果显示,二叠纪岩浆混合作用多次发生,主要为基性岩浆注入酸性岩浆。早二叠世花岗岩类源区主要为华北克拉通古老地壳;中二叠世花岗岩类的源区为华北克拉通古老地壳与地幔物质;晚二叠世花岗岩类的源区为地幔物质与华北克拉通古老地壳,幔源岩浆所占比例进一步加大。Hf同位素显示地幔贡献越来越显著,二叠纪花岗岩类物源由古老陆壳重熔向地壳增生演变。早二叠世早期花岗岩为非造山花岗岩;早二叠世晚期花岗岩类形成于俯冲环境;中二叠世花岗岩类形成于大陆边缘弧向同碰撞转换的环境;晚二叠世花岗岩岩体形成于后碰撞环境。华北北缘早二叠世处于大陆边缘弧环境;中二叠世早期经历了弧环境向同碰撞环境的转换,中二叠世晚期发生了古亚洲洋闭合以及华北克拉通与中亚造山带微陆块碰撞;晚二叠世,华北北缘处于后碰撞环境。


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