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北淮阳白垩纪火山岩的年代学和地球化学研究

黄皓  
【摘要】:大别北缘的北淮阳地区以出露大量中生代火山岩为特征。相比邻区的大别地区花岗岩和长江中下游地区火山岩,北淮阳中生代火山岩研究比较薄弱。这严重制约了对大别碰撞后演化过程和东部岩石圈减薄机制的深入认识。本文综合北淮阳中生代火山岩的已有划分方案,本文将北淮阳火山岩分为四个组进行研究,自西向东依次为,毛坦厂组、响洪甸组、金刚台组、陈棚组。在此基础上,对北淮阳中生代火山岩进行岩石学、年代学和地球化学综合研究。结合前人工作,达成了以下认识: (1)火山作用之前的北淮阳前中生代浅变质岩群对比后可分为三部分,苏家河群定远组和卢镇关群小溪河组是一套记录了新元古代华南裂谷岩浆作用的变岩浆-沉积岩;信阳群南湾组和佛子岭群上段为一套俯冲带前的复理石建造;梅山群和杨山群中的部分石炭系地层是残留海相的类磨拉石建造。 (2)北淮阳东部的毛坦厂组和西部的金刚台组构成北淮阳地区火山岩的主体,两者均为一套爆发-溢流相的火山岩,且在岩石组合、地球化学特征和成岩年龄上均可进行对比。两组火山岩的相似性说明北淮阳地区的火山岩主体形成于同一期岩浆活动。 (3)对北淮阳中生代火山岩的锆石LA-ICPMS的测年结果显示,毛坦厂组东部的粗安岩年龄为128.6±0.6Ma;响洪甸组的霞石正长岩年龄为135.1±0.7Ma;金刚台组熔结凝灰岩年龄为127.9±0.8Ma,粗面安山岩的年龄为127.6±0.5Ma;陈棚组上部流纹岩的年龄为125.1±0.7Ma。结合近年来发表的高精度数据,本文将火山活动分为两期。第一期火山喷发(约127Ma-131Ma)延绵区内东西部地区,形成北淮阳火山岩的主体——毛坦厂组、金刚台组和陈棚组;第二期火山喷发(约122Ma)在中部地区形成了响洪甸组的超钾质火山岩。 (4)在地球化学上,北淮阳中生代火山岩普遍具有富钾,富集轻稀土元素,轻重稀土分馏强烈,富集大离子亲石元素,贫高场强元素,发育典型的Nb、Ta槽,高的Isr值(0.70756-0.71054),极低的εNd(t)值(-12.66--21.1),中、古元古代的亏损地幔Nd模式年龄(1.5Ga-2.6Ga),较低的206Pb/204Pb值(15.975-17.363%)等特征。同位素对比进一步说明,北淮阳火山岩的源区是同碰撞期时已经富集的华北岩石圈地幔,经俯冲的扬子板块下地的壳物质(相当于崆岭群)加入改造而成。 (5)北淮阳地区的第二期火山喷发形成的超钾质岩与第一期火山岩地球化学特征相似,但也表现出更富集钾质和轻稀土元素,同位素受地壳物质影响更低的特征。这一特征说明在火山活动的晚期,由于地幔源区俯冲地壳物质的消耗,部分熔融的岩浆更具幔源性质。综合前人的成岩模式,本文提出了北淮阳火山岩华北岩石圈包裹俯冲扬子地壳残片的模式。 (6)通过北淮阳地区火山岩和长江中下游火山岩对比发现,北淮阳地区火山岩和长江中下游火山岩均为对早白垩世中国东部岩石圈减薄事件的响应。两处火山岩在岩石组合和地球化学方面的差异说明岩石圈减薄在不同构造环境下具有不同的机制,北淮阳地区软流圈的热烘烤加厚岩石圈地幔,导致大规模的部分熔融;长江中下游地区软流圈主动的热侵蚀使岩石圈拆沉而形成混合岩浆。


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