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陕西紫阳—岚皋地区碱—基性岩墙群的岩石地球化学及Sr、Nd、Pb同位素地球化学研究

晏云翔  
【摘要】:秦岭造山带南秦岭构造带中的陕西省紫阳—岚皋地区早古生代地层中出露大量碱基性岩墙群,空间上近NW-SE向展布,已有的同位素定年研究表明,该岩浆活动发生在早古生代晚期(471.4Ma~413.1Ma)。该岩墙群主要岩石包括有辉石岩、辉绿岩以及辉长辉绿岩,它们与该区同时代粗面岩和玄武岩类一同构成本区一套具双峰式火山岩特征的岩石组合,指示了该区在早古生代末期曾发生一次地壳伸展扩张事件。区内大部分岩石的Mg#低,表明多数岩石为岩浆经历了较高程度演化后的产物。这些岩类都呈现了轻稀土富集的右倾稀土谱型,除粗面岩类具明显Eu负异常外,其它岩类无或具微弱Eu异常,说明岩浆演化过程并未发生以斜长石为主要矿物相的分离结晶作用。在微量元素原始地幔标准化蛛网图上它们多表现为相对富集LILE、明显富集Nb和Ta、不同程度亏损Sr、K、P的特征,与OIB型玄武岩特征相似。大部分岩石具有高Ti(TiO2%4%,Ti/Y500)的特征,与峨眉山高Ti玄武岩特征相似。与中国东部新生代大陆裂谷环境形成的玄武岩富TiO_2(平均2.25%)、Zr(平均为285×10~(-6))和Nb(平均为58×10~(-6))一样,研究区基性岩类也显示了较高的Ti(TiO_2=1.61%~7.03%,平均为3.89%)、Zr(83×10~(-6)~388×10~(-6),平均为229×10~(-6))和Nb(16.95×10~(-6)~96.05×10~(-6),平均为54.4×10~(-6))的特点。结合这些特征并根据该区仅发育碱性基性岩类而缺少大陆拉斑玄武岩现象分析,南秦岭早古生代这套碱基性岩类应属于大陆裂谷早期演化阶段的产物。此外,研究区所有岩石Th/Ta=0.73~1.16,Ta/Hf=0.47~1.11,与地幔柱成因的玄武岩的特征(Th/Ta1.6,Ta/Hf0.3)相符,指示了它们来自于与地幔柱岩浆活动密切相关的富集地幔源区。 研究区各岩类的I_(Sr)变化于0.702319~0.705549之间,ε_(Nd)(t)介于2.387302~5.088255之间,在Sr-Nd同位素图解上它们主要分布于EMⅠ、HIMU和BSE之间,暗示它们的岩浆源区与这三种地幔端元组分密切相关。Pb同位素特征表现为:~(206)Pb/~(204)Pb=18.44~20.73,~(207)Pb/~(204)Pb=15.596~15.751,~(208)Pb/~(204)Pb=38.66~41.22,与C组分(~(206)Pb/~(204)Pb=19.2~19.8,~(207)Pb/~(204)Pb=15.55~15.65,~(208)Pb/~(204)Pb=38.8~39)特征接近,进一步证实了本区各岩类的形成主要受地幔柱源岩浆物质控制。各岩类的Nb/U比值较高、1/Sr与~(87)Sr/~(86)Sr呈负相关性,说明本区不同岩类岩浆上侵过程并未受到地壳物质的明显混染。Nb/Ba—~(87)Sr/~(86)Sr相关图上二者的良好相关性指示古老富集岩石圈地幔物质对岩浆源区具有重要贡献。该区粗面岩类与玄武岩的同位素特征类似,说明二者具有相同的源区,并可能代表了同源岩浆不同演化阶段的的产物,这与峨眉山地幔柱岩浆活动的玄武岩与粗面岩所具有的演化关系相同。 本论文的研究揭示了在早古生代晚期,扬子板块北缘的南秦岭区发生一次重要的地幔柱岩浆活动,该次地幔柱岩浆活动可能是整个秦岭地区早古生代期间深部动力学重要组成部分。这次地幔柱活动造成该时期广泛的地壳伸展拉张作用,并可能对晚古生代勉略洋盆的打开产生有重要的影响。


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