鲁西新太古代早期变火山岩的地球化学特征及意义

作     者：李婷 

作者单位：中国地质大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：陈岳龙

授予年度：2019年

学科分类：070902[理学-地球化学] 070903[理学-古生物学与地层学(含：古人类学)] 0709[理学-地质学] 07[理学] 070901[理学-矿物学、岩石学、矿床学] 

主      题：鲁西地区 新太古代 变火山岩 地幔柱 板块构造 

摘      要：鲁西地区很好地保存了新太古代早期的变火山岩,为探讨新太古代早期华北克拉通壳幔演化的方式和具体过程提供了良好的条件。鲁西地区出露大量的以变科马提岩为代表的超基性和与之共生的以变玄武岩-变玄武安山岩为代表基-中性岩系,整体位于B带东侧表壳岩带。变科马提岩的形成年龄限定为2704±90Ma,同期变玄武质-玄武安山岩的形成年龄限定为2.77-2.71Ga,其中基性岩系据其地球化学特征又可分为拉斑玄武岩和富集玄武岩两组,且富集玄武岩形成早于拉斑玄武岩。这一超基性-基性岩系与全球克拉通范围内地幔柱背景下形成的岩性组合的特征一致,是地幔柱在不同深度发生的部分熔融形成的。结合样品受地壳混染程度的差异及诸多证据,我们推测此岩系形成于洋盆扩张期。综合相关研究,与超基性-基性岩系同期的DTTGs主要分布在B带东、西两侧,明显低的MgO、Cr、Ni含量和Nb、Ta、Ti负异常说明其并非地幔柱起因,而是板块构造的产物,并且由于太古宙地壳热流值通常较高,因此可能为一系列低角度、小规模的热俯冲。东边样品(柳杭-雁翎关以东)具有较低的K含量和高的ε(t),未受地壳混染,而西边样品(柳杭-雁翎关以西)部分具有较高的K含量和极负的ε(t),表现出明显的地壳混染特征,且前人证据也证明在西边可能存在一古陆核,说明东边为洋-洋俯冲,西边为洋-陆俯冲。此外,我们在鲁西首次发现了少量的2.69-2.60Ga岛弧成因的变玄武岩,主要为2655±13Ma岛弧拉斑玄武岩(IABs)和2618±36Ma高镁玄武岩(SHMBs)。前者分布在大王庄西部和北部,具有较平坦的REE分配模式,弱的Nb、Ta、Ti元素负异常,且捕获锆石的发现及低于同期亏损地幔的ε(t)显示地壳混染的特征。后者分布在大王庄北部、蒙阴东南及沂源东部,具有明显分异的REE分配模式和Nb、Ta、Ti负异常,较高含量的MgO(9%)、低含量的TiO。结合前人与同课题组发现的具有岛弧成因的同期TTGs、高MgO、Cr、Ni、K含量的石英闪长岩及辉长岩等侵入体,共同说明了此阶段地壳的热流值减小而趋于刚性,俯冲的角度和深度逐渐增加,俯冲洋片和地幔楔逐渐开始相互作用。受地壳物质混染的样品可能是岛弧逐渐向陆块拼贴的产物。