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胶东地区侏罗纪花岗岩的U-Pb-Hf同位素特征及其大地构造意义研究

王栋  
【摘要】:胶东地区在中生代期间发生了多期引人注目的地质事件:1、扬子陆块和华北陆块在这期间发生陆-陆碰撞,并引起超高压变质作用;2、太平洋洋壳俯冲的远程效应;3、华北克拉通的破坏;4、巨量的金成矿事件。多期重大的地质事件在胶东地区叠加导致胶东地区的构造演化非常复杂,至今依然充满争议。因此,开展有关该区构造演化方面的研究工作,具有重要的理论意义和资源价值。 该区出露有大量的中生代侏罗纪花岗岩体,它们的成因不仅与胶东地区中生代的壳幔相互作用及构造演化密切相关,也与胶东金矿床的成矿作用有内在联系,因而是对胶东地区中生代构造演化讨论的一个很好的切入点。本论文对出露于胶东地区的侏罗纪花岗岩体及侵入其中的脉岩进行了岩相学、锆石U-Pb年代学、锆石Hf同位素分析,其结果不仅可以对这些岩体的源区特征和成因机制提供可靠的地球化学制约,也有助于正确理解胶东地区的构造演化和壳幔相互作用的过程。 论文中选取的花岗岩及脉岩分别出露于文登岩体、垛崮山岩体及玲珑岩体。锆石LA-ICP-MSU-Pb定年结果表明,玲珑岩体、文登花岗岩体和垛崮山花岗闪长岩体均形成于中-晚侏罗世(~160Ma)。3个花岗质岩体中都包含有许多新元古代继承锆石和三叠纪变质锆石。其中的新元古代继承锆石Hf同位素特征与CCSD大陆科学深钻中所采得的正片麻岩、榴辉岩的原岩锆石Hf同位素特征非常相似;而三叠纪的变质锆石与扬子陆块与华北陆块的碰撞和超高压变质作用时间吻合。因此,胶东地区侏罗纪花岗岩源区主要是俯冲到华北陆块之下并经历过超高压变质作用的扬子陆壳。此外,在继承锆石中我们也发现有华北陆块的特征年龄(~1800Ma和~2500Ma)记录。值得注意的是文登岩体中出现谐和年龄为、2500Ma的继承锆石,其εHf(t)值为5.7,一阶段模式年龄为2623±32Ma与U-Pb年龄基本一致,表明~2500Ma的这个年龄记录了壳幔分异的年龄,可以被解释为华北地壳增生的记录。这说明传统上属于苏鲁超高压变质地体的文登岩体也受到华北陆块物质的混染。 侵入到玲珑岩体中的煌斑岩脉的形成年龄为~116Ma。其中的继承锆石给出了谐和的新元古代年龄,表明其物源来自干扬子陆壳。侵入到文登岩体的基性岩脉的结晶年代为112±1Ma,应该是更加基性的岩浆与壳源岩浆混合形成的。结合前人研究结果,胶东地区白垩纪时期的土地幔为富集型地幔,其成因可能是扬子陆块俯冲到华北陆块下部,到达地幔深度或后期拆沉进入地幔,交代地幔使其向富集地幔端元演化。 对比胶东地区及邻区的四个侏罗纪花岗岩体(文登岩体、垛崮山岩体、玲珑岩体、荆山岩体)的εHf(160Ma)值发现,它们从东向西有逐渐上升的趋势,如果这个趋势在更大的范围被验证是正确的,那么太平洋俯冲至少在晚侏罗纪还未对胶东地区造成影响,即胶东地区构造体制的转折在晚侏罗纪还未完全开始。结合继承锆石年龄特征和区域上εHf(t)的变化趋势,最可能的机制是扬子陆块物质俯冲到华北陆块下部发生脱水部分熔融时形成的熔体,受到上覆华北岩石圈地幔不同程度的混染,导致εHf(t)增高。


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