长江中下游九瑞地区奥陶纪古海相火山岩成因及其构造意义

作     者：左青龙 

作者单位：成都理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：骆学全;肖渊甫

授予年度：2018年

学科分类：070903[理学-古生物学与地层学(含：古人类学)] 081803[工学-地质工程] 0709[理学-地质学] 070901[理学-矿物学、岩石学、矿床学] 07[理学] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：岩石成因 构造意义 古海相火山岩 九瑞地区 长江中下游 

摘      要：海相火山岩是海底火山作用形成的岩石建造,常见的岩石类型为溢流相的淬碎熔岩和爆发相的火山碎屑岩。相比于陆相火山岩,玻质碎屑结构是海相火山岩的特殊结构构造。九瑞地区处于位于江西省西北部,是长江中下游铁铜多金属成矿带的重要矿集区之一。长期以来,对该地区是否发生过海底火山活动,存在较大的争议。本文通过对九瑞地区前人认为组成构造破碎带的硅化角砾岩进行了详细的岩石学、地球化学方面的研究,确定其为一套古海相火山岩,确认了该套古海相火山岩的形成时代,探讨了其岩石成因及形成的构造环境。该海相火山岩对于探讨扬子板块早古生代构造演化的过程具有一定的意义,同时通过本区海相火山岩研究,对探讨区域地壳的构造-岩浆演化和地质找矿、资源勘查都有理论和实践意义。经过详细的岩相学研究,确定九瑞地区的古海相火山岩是一种侵出-爆发相,且普遍具有(集块)角砾状构造的玻质淬碎角砾熔岩,角砾与胶结物为同成分,具有相近的熔岩结构,为自碎火成角砾,与陆相火山角砾具有明显不同的角砾化机制。该套玻质角砾熔岩整合于潮坪相瘤状灰岩、泥质灰岩层之上,浅海陆棚相页岩、泥质粉砂岩之下,根据上覆和下伏地层的沉积相判断其沉积于陆缘拉张浅海台盆环境,是海底火山活动产物。该套古海相玻质角砾熔岩野外宏观特征表现为,岩石呈灰色-深灰色,风化为浅黄褐色,具似流动构造,厚层-块状。普遍具有同生角砾构造。角砾大小比较均匀,砾径多5cm,一般在3cm以下,个别达集块;形状不规则,等轴状为主,尖棱角状-棱角状-次棱角状,没有被搬运和磨圆现象,大小混杂,无定向排列性,具有明显的重力堆积特征,局部存在角砾间空穴。其岩石学特征表现为角砾熔岩结构,显微镜下角砾呈棱角-次棱角状,角砾内部组构均匀,具流纹质熔岩的霏细结构,矿物成分几乎全是微晶-隐晶质石英,角砾边界较为清晰,其内部裂隙发育,角砾之间具有良好的拼贴性,角砾与砾间填隙物具有相似的组构特征,几乎全由微晶石英组成;部分可见残余微斑状结构,在角砾内有星点状分布的石英斑晶、硅化了的长石假斑晶;在基质中有较多的石英和硅化的长石斑晶。由于其普遍发生了强烈而均匀的同沉积成岩期水热蚀变石英岩化,使得原岩中的AlO、FeO、MgO、CaO、KO、NaO等组分被带出,SiO相对富集以及微量、轻稀土元素(Sr、Ba、LREE等)发生不同程度地迁移活化。其SiO含量都在90%以上,多介于91.18%7.26%,远高于任何一种陆相火山岩的硅质组分。其稀土总量(ΣREE)主要集中于33.95×101.56×10,明显富集LREE,贫HREE,LREE/HREE比值为7.384.28,平均值为13.13,(La/Yb)比值为11.012.33,平均值为38.63。δEu值为0.57.79,平均值为0.63,呈明显的负异常;δCe值为0.52.09,平均值为0.83,具较弱的负异常。玻质角砾熔岩中的锆石具有典型岩浆锆石韵律震荡环带,锆石具有亏损轻稀土元素逐步富集重稀土元素,即从Sm到Lu逐渐增高,同时显示Ce的正异常和Eu的负异常特征,其LA-ICP-MS U-Pb年龄为447.2±4.4Ma,形成时代为晚奥陶世。这与扬子地块周缘广泛分布的斑脱岩(441-453Ma)年龄十分吻合,是扬子地块对奥陶纪桑比期-赫南特期全球性构造运动-火山活动事件的响应记录。通过详细的岩石学、岩相学及地球化学特征研究,并运用不活动性组分HFSE(Nb、Ta、Zr、Hf、Ti)和HREE(Yb、Y)等判断其原岩特征。该套火山岩具有港湾状熔蚀石英、高温长石及岩浆锆石等斑晶矿物,表现出比较典型的中酸性火山岩的特征,其锆石微量元素特征,锆石U/Yb比值为0.56.68,表现出与大陆岩石锆石特征相似特征,表明本区锆石主要源自陆壳岩浆结晶;综合Zr/TiO-Nb/Y、(Y+Nb)-Rb、Hf-Rb/30-3Ta图解及其锆石微量元素U/Yb-Nb/Yb和lg(U/Yb)-lg(Nb/Yb)判别图解,表明原岩应为中酸性火山岩类,具有流纹质和碱性成分岩性,其岩浆源区可能具有弧火山岩的特征,其形成环境为陆缘拉张性台盆环境。发现于长江中下游九瑞地区的这套晚奥陶世玻质淬碎角砾熔岩,是火山口和近火山口相岩石建造,由此识别出了长江中下游一个晚奥陶世火山活动中心。使得前人在扬子地块周缘发现的奥陶纪斑脱岩有了比较可靠的、近距离的物源归属地,为研究区域上的晚奥陶世构造-岩浆活动积累了新的资料,为研究早古生代扬子地块区域构造演化及岩浆活动时限提供了新的证据。