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内蒙宁城道虎沟火山岩的U-Pb年代学及地球化学研究

孟凡雪  
【摘要】: 高镁安山岩以高的镁含量和Mg#而区别于正常的岛弧安山岩。虽然高镁安山岩在现代产出很少,但对其岩石成因和构造背景的研究对于理解大陆形成机制及探讨深部岩石圈有重要意义。华北克拉通自中生代以来发生了巨厚的岩石圈减薄事件,已引起国内外学者的广泛关注。伴随着华北克拉通的减薄,形成了大量中新生代火山岩。火山岩及其携带的深源包体是探讨壳幔相互作用的重要探针。华北克拉通深源包体比较罕见,而火山岩分布的时空范围要比地幔和下地壳包体广泛得多,因此,火山岩是研究华北克拉通岩石圈演化的重要途径。 前人对华北克拉通中生代火山岩已开展大量研究,本次通过对内蒙宁城道虎沟火山岩地球化学特征的研究,旨在为探讨该类火山岩成因和华北克拉通岩石圈减薄提供更多证据。通过45件火山岩样品详细的地球化学和年代学研究得出以下一些认识: (1)道虎沟流纹岩中锆石U-Pb定年结果为159.7±2.1Ma(MSWD=3.2),无继承锆石,与前人对该区定年结果基本一致,因此道虎沟应相当于冀北-辽西地区的髫髻山组。 (2)道虎沟火山岩主要由粗面安山岩、粗面岩、玄武质粗面安山岩和流纹岩组成,主体为安山岩,且部分安山岩具有高镁(Mg~#45)的特征。 (3)道虎沟火山岩具有埃达克岩的高Sr低Y的地球化学特征(Sr=21-1459μg/g,Y=11-33μg/g,Yb=0.74-2.43μg/g),轻重稀土分异明显(La_N/Yb_N=12-50)。除流纹岩外,不具有Eu异常(Eu/Eu~*=0.92-1.17),具有明显的Nb、Ta负异常和Pb、Sr正异常。其中高镁安山岩具有很高的Cr、Ni含量(Cr=173-247μg/g,多大于200μg/g,Ni=73-148μg/g,多大于100μg/g)。初始Sr-Nd同位素比值为:(~(87)Sr/~(86)Sr)_i=0.705230~0.706402;~(143)Nd/~(144)Nd(160Ma)=0.511707~0.511980;εNd(160Ma)=-10.7~-16.1,与辽西兴隆沟组火山岩Sr-Nd同位素组成相似,但初始εNd比值更低。 (4)结晶分异作用在岩浆演化过程中起到重要作用,道虎沟火山岩Sr含量及Sr/Y比值受斜长石的结晶分异作用影响,与SiO_2之间呈现负相关关系。SiO_2含量低的样品,即演化程度低反映源区特征的样品具有高Sr含量及Sr/Y比。 (5)道虎沟火山岩具有与兴隆沟组火山岩相似的地球化学特征,因此二者可能具有相似的成因,但研究区火山岩不存在兴隆沟广泛存在的华北克拉通前寒武纪基底特征年龄2.5Ga的继承锆石,因此道虎沟高镁安山岩可能代表了玄武质底侵形成的新生下地壳加厚,然后拆沉的产物。本文锆石定年结果与兴隆沟组火山岩年龄相似,表明至少在160Ma左右拆沉作用已开始,结合彰武高镁安山岩与辽西义县组高镁安山岩年龄均为早白垩世约125Ma,暗示拆沉作用可能从晚侏罗世延续至早白垩世。


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