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海南岛中元古代基性岩浆活动及其地质意义

宋宏星  
【摘要】:前寒武纪是了解大陆早期形成与演化以及动力学机制的重要时期。形成于元古代的哥伦比亚/努纳超大陆是地球演化过程中出现的一个重要超大陆。已有研究表明,我国的华北克拉通、扬子地块、塔里木地块等均保留有丰富的与哥伦比亚/努纳超大陆聚合—裂解的地质信息。然而,华夏地块有关中元古代岩浆活动的研究相对薄弱,特别是缺少基性岩类岩浆活动的研究资料,不利于我们理解华夏地块前寒武纪构造演化历史及其与哥伦比亚/努纳超大陆的联系。我国海南岛地区保存有较完整的元古代地层及前寒武纪岩浆活动信息,为我们研究华夏地块元古代构造演化特征及其与哥伦比亚/努纳超大陆聚合/裂解的关系提供了理想场所。本论文选择在海南岛抱板群中识别出的一套中元古代(~1.4Ga)变基性岩为研究对象,在详细的野外地质调查基础上,对该岩石进行了锆石U-Pb年代学、矿物学、岩石学、元素地球化学和同位素地球化学分析研究,并结合区域相关地质资料,探讨了这些变基性岩的岩石成因、源区性质和构造环境,为深入理解海南岛甚至整个华南地区前寒武纪构造演化历史及其与哥伦比亚/努纳超大陆的联系提供了新依据。本论文主要取得了如下成果与进展:1.海南岛抱板群变基性岩的锆石U-Pb年代学研究结果表明,两个变基性岩样品的形成时代分别为1420±19 Ma和1435±20 Ma,属于中元古代,表明海南岛发育有中元古代基性岩浆作用。2.海南岛抱板群变基性岩的主微量元素分析结果表明,其Si O_2含量为47.6%~49.0%,类似于拉斑玄武岩。根据地球化学特征的不同,样品可分为2组,第1组样品Mg~#为56.7~57.2,Cr、Ni含量分别为180~227μg/g和32.7~40.2μg/g。样品强烈亏损Nb、Ta,其稀土总量为43.8~47.0μg/g,无明显Eu异常(δEu=0.99~1.05),表现出相对平坦的稀土配分模式;第2组样品相对第1组样品表现出较低的Mg~#(41.6~42.9)和Cr(10.0~17.0μg/g)、Ni(7.96~8.05μg/g)含量,明显富集Th、U,其稀土总量较高(74.9~77.2μg/g),Eu异常不明显(δEu=0.88~0.92),总体表现出与板内玄武岩相似的地球化学特征。3.海南岛抱板群变基性岩的锆石Hf同位素结果表明,岩石样品的ε_(Hf)(t)值为+0.41~+11.05,对应的二阶模式年龄(t _(DM2))为2.00~1.48 Ga,表明它们具有相对亏损的Hf同位素组成。4.综合分析表明,海南岛抱板群中元古代变基性岩是尖晶石二辉橄榄岩地幔发生不同程度部分熔融的产物,且在岩浆演化过程中受到了低程度的地壳物质混染作用,同时经历了橄榄石、辉石、钛铁矿和磷灰石等矿物的分离结晶作用。结合相关沉积学等区域地质资料,表明这些变基性岩形成于拉张环境,其形成与哥伦比亚/努纳超大陆的裂解作用有关;海南岛在中元古代时期与劳伦大陆具有亲缘性,推测其古地理位置靠近劳伦大陆的西缘,因而可以接受来自劳伦大陆西缘的碎屑物质,并表现出与之相似的碎屑锆石Hf同位素组成和岩浆岩岩石组合。


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