内蒙古正蓝旗地区中生代火山-侵入岩岩石学、地球化学特征及其成因意义

作     者：刘哲 

作者单位：中国地质科学院 

学位级别：硕士

导师姓名：薛怀民

授予年度：2017年

学科分类：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：碱性流纹岩 A型花岗岩 锆石U-Pb年龄 地球化学特征 岩浆成因演化 岩浆源区 构造背景 

摘      要：内蒙古正蓝旗地区处于华北克拉通北缘冀北-辽西地区中生代火山岩与大兴安岭火山岩带的转换区域,是中国东部火山岩带的重要组成部分。区内中生代火成岩广泛发育,岩性岩相十分丰富,岩性主要包括花岗斑岩、碎斑熔岩、熔结凝灰岩、流纹岩、粗面岩、石英辉长岩等。本文通过野外地质调查、LA-ICP-MS锆石U-Pb测年、主微量元素分析、Sr-Nd-Hf同位素分析等方法,对正蓝旗地区火成岩的岩相划分、形成时代、岩浆成因演化、岩浆源区与构造背景等方面进行研究。通过野外地质及室内镜下工作,将碎斑熔岩体划分为四个岩相岩性带,由外到内为:熔结凝灰岩、霏细碎斑熔岩、粒状碎斑熔岩、花岗斑岩。碎斑熔岩体超覆于溢流相流纹岩-粗面岩之上,说明侵出-侵入相晚于溢流相。碎斑熔岩体年龄在误差范围内相一致为141.6±0.6～139.4±0.7 Ma,溢流相流纹岩的形成年龄为141.4±0.7 Ma,两相形成年龄也在误差范围内一致,应当是同期岩浆作用的产物,属早白垩世早期。两者地球化学特征极为一致,均表现出富硅、富碱,特别是富K,贫Ca、Mg和Al,富集Rb、Th、U等大离子亲石元素,而强烈亏损Ba、Sr、Ti、P;轻稀土（LREE）富集,同时Eu的负异常较为强烈,表明岩浆在演化过程中经历了明显的结晶分异。侵出-侵入相碎斑熔岩体与溢流相碱性流纹岩-粗面岩在主量元素MgO、CaO、K2O与微量元素Co、Ba、Sr、Zr与SiO2协变图中,呈现出截然不同的演化曲线,且侵出-侵入相εHf（t）、εNd（t）值明显大于溢流相流纹岩的值,因此两者为同期不同阶段岩浆作用产物。并且两者εNd（t）与SiO2具有较好的线性关系,因此岩浆在演化过程中受华北克拉通古老结晶基底的同化混染作用较强。碎斑熔岩岩穹从熔结凝灰岩-中央侵入体（从边部到中央）SiO2降低,可能反映的是岩浆房演化分层—岩浆房顶部较酸性较早侵出,而底部较基性较晚侵出（或侵入）。正蓝旗地区花岗质火成岩具有A1型为主,A1-A2过渡的地球化学特征,其Hf同位素投影于中元古代下地壳演化线之间。而Sr-Nd（同位素）投影于亏损地幔与华北下地壳与上地壳之间,并且部分样品分布于汉诺坝下地壳基性麻粒岩包体的范围,亏损特征明显。同期岩浆岩部分继承锆石投影于华北克拉通北缘前寒武纪岩石区域。因此正蓝旗地区火山-侵入岩可能为经较强烈地幔物质改造的太古代华北克拉通下地壳部分熔融的产物。正蓝旗地区中生代岩浆岩组合为A型流纹岩-花岗岩、粗面岩与石英辉长岩构成双峰式岩浆作用,并与多伦地区张家口组含霓石、霓辉石粗安岩组成了过碱性、碱性岩石系列组合,并无钙碱性火成岩伴生,反映了大陆裂谷环境。从黄岗梁地区-正蓝旗地区-太仆寺旗地区-张家口地区,中生代火山岩εHf（t）值越来越小,说明古老陆壳物质,即华北克拉通古老基底的影响越来越强。换言之,也意味着新生地壳物质的影响越来越弱,或地幔物质对华北克拉通古老基底的改造程度越来越弱,并且可能反映了华北克拉通北缘（正蓝旗-太仆寺旗地区）的破坏可能在启动时间上早于中部（张家口）地区。