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《中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)》 2007年
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浙闽白垩纪镁铁质火山岩地球化学特征及其深部动力学意义

秦社彩  
【摘要】: 论文选择东南沿海的浙江江山、浦江、丽水、文成,福建永泰、永定等六个地区开展了晚中生代火山岩和相关辉绿岩的Ar-Ar年代学、岩石学、主微元素和Sr-Nd同位素地球化学研究,探讨了东南沿海晚中生代玄武质岩(浆)成因(源区性质、演化过程)及其动力学背景,为揭示东南沿海地区晚中生代岩浆产生、火山活动的深部动力学机制提供了重要地球化学依据。论文主要获得了以下研究结果和认识: (1)浙闽白垩纪镁铁质火山岩的全岩Ar-Ar年龄集中于114~109 Ma(与文献报道的基性火山岩集中形成年龄(100~113 Ma)相一致);在江绍-断裂带区域还出现99Ma的OIB型玄武岩;而穿插于同期稍早喷发的火山岩的浙江文成和福建永泰辉绿岩的Ar-Ar年龄为94~87Ma。 (2)根据岩石的微量元素和Sr-Nd同位素地球化学特征,浙闽白垩纪镁铁质火山岩及辉绿岩可分为3种类型:①以文成和永泰镁铁质火山岩及辉绿岩为代表,该类岩石显示与岛弧火山岩类似微量元素特征(富集LILE如Ba、Rb、K和LREE,贫HFSE元素如Nb、Ta和Ti),高放射成因Sr(~(87)Sr/~(86)Sr(i)=0.7066~0.7100)和低放射成因Nd(ε_(Nd)(t)=-8.4~-3.7)同位素组成。②以江山碱性橄榄玄武岩为代表,该类岩石表现出洋岛玄武岩(OIB)的微量元素特征(无Nb-Ta负异常,轻重稀土元素分馏强烈等),弱放射成因Sr(~(87)Sr/~(86)Sr(i)=0.7049~0.7050)和高放射成因Nd(ε_(Nd)(t)=+4.4~+5.8)同位素组成。③以永定、丽水和少量浦江镁铁质火山岩为代表,该套岩石表现出前两类镁铁质岩石过渡的微量元素和Sr-Nd同位素地球化学特征,如在微量元素上富集LILE和LREE,弱Nb-Ta亏损,在Sr-Nd同位素组成上中等放射成因Sr(~(87)Sr/~(86)Sr(i)=0.7055~0.7073)和Nd(ε_(Nd)(t)=-5.4~+3.6)。这三类镁铁质岩浆为伸展背景下软流圈-岩石圈相互作用的产物,元素-同位素模拟结果显示,第一类岩浆的源区组成可能为40%-80%软流圈+20%-60%岩石圈地幔,第二类主要以对流软流圈(>90%)为主,第三类包含了80%-90%软流圈+10%-20%岩石圈地幔。 (3)在浙江浦江劳村组发现了一套富Al_2O_3和Na_2O埃达克质安山岩,在微量元素上具有高Sr(583~643ppm),贫Y(11.4~13.2ppm)和HREE(如Yb=1.16~1.26ppm),低放射成因Sr(~(87)Sr/~(86)Sr(i)=0.7041~0.7044)和正ε_(Nd)(t)值(+0.2~+2.2),很可能为新增生大陆下地壳在榴辉岩相条件下部分熔融的结果。 (4)区域镁铁质岩石的地球化学特征与深大断裂分布或性质存在相关性:在远离江绍深大断裂带的文成和永泰镁铁质火山岩,其软流圈对镁铁质岩浆的贡献较低(<80%);在政和-大埔域性断裂带区域产出了永定和丽水的过渡类型火山岩,软流圈对镁铁质岩浆的贡献较高(80%-90%);而在岩石圈断裂—江绍深大断裂带产出了OIB型玄武岩,软流圈的贡献大于90%。在时间上,114~109Ma可能是岩石圈的伸展-减薄的发展阶段;99Ma的OIB型玄武岩喷发标志着岩石圈的伸展-减薄达到了顶峰阶段:而94~87Ma辉绿岩脉的形成则标志着火山岩喷发后的拉张时期,预示岩石圈的伸展-减薄旋回开始转入休眠阶段。 (5)结合华南印支期的陆内造山变形、变质核杂岩、韧性伸展构造和一系列断陷拉伸盆地的发育,浙闽晚中生代不同类型钙碱性镁铁质岩浆的形成非常类似美国西部盆岭省新生代的演化特点,以及华南地区自晚侏罗纪以来与中国东北地区乃至整个中国东部在晚中生代期间处于类似的全球构造背景,华南晚中生代火山岩活动与东北、华北地区的火山活动具有可比性等,我们认为浙闽白垩纪镁铁质岩浆的成因可归结为岩石圈伸展构造背景下,软流圈-岩石圈相互作用的产物。岩石圈的伸展减薄很可能是印支期造山后的伸展垮塌、周边多板块作用如印支陆块、古特提斯构造演化以及古太平洋板块的快速北移导致的拖曳作用等共同作用的结果。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:P588.1

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