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冀北赤城云州表壳岩的岩石学、地球化学及岩石成因

冀北赤城云州表壳岩的岩石学、地球化学及岩石成因

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作者：张静成都理工大学

学位级别：硕士

冀北赤城云州表壳岩为一套沉积—变质岩系,岩石具斑状变晶结构,变基质为中、细粒鳞片粒状变晶结构,片麻状构造,局部保留有变余砂状结构。岩石主要由斜长石(28%-32%)、石英(35%-40%)、黑云母(18%-25%)及少量石榴石(2%～8%)和石墨(1%-5%)... 详细信息

冀北赤城云州表壳岩为一套沉积—变质岩系,岩石具斑状变晶结构,变基质为中、细粒鳞片粒状变晶结构,片麻状构造,局部保留有变余砂状结构。岩石主要由斜长石(28%-32%)、石英(35%-40%)、黑云母(18%-25%)及少量石榴石(2%～8%)和石墨(1%-5%)等组成。其中,斜长石为中长石,其An为36.5～44.3;黑云母的化学成分变化较大,可分为高铁黑云母和高镁黑云母两种,且颗粒的核部至边部有一定的变化,但规律性不明显。石榴石主要由铁铝榴石组成,镁铝榴石和钙铝榴石次之。不同地区的石榴石化学成分具有一定差异,吕和堡、七里墩和东沟楼等地云州表壳岩中石榴石的核部至边部具有明显的环带特征,自颗粒核部到边部,CaO核部的2.27%-7.62%(平均5.2%),边部的2.23%-6.22%(平均4.2%);MgO的核部2.36～6.99%(平均4.6%),边部2.44～3.85%(平均3.29%);钙铝榴石和镁铝榴石含量降低,而铁铝榴石和锰铝榴石含量则相应升高,显示其变质演化应该是一个降温、降压的过程。石榴石-黑云母矿物温度计计算结果(样品050303)显示石榴石核部温度达到了780℃,而边部温度仅有585℃,暗示云州表壳岩的石榴石可能经历了由核部麻粒岩相向边部角闪岩相退变的变质演化。云州表壳岩样品具有较宽的常量元素变化范围,稀土元素含量不是很高且变化较大,ΣREE介于49.45×10-6～140.10×10-6之间,具有轻稀土富集、重稀土平坦的球粒陨石标准化稀土配分模式,轻、重稀土元素比值为5.23-9.16,(La/Yb)cN值为5.07-8.70。大多数样品具中等程度的负Eu异常和不太明显的负Ce异常,(Eu/Eu*)CN和(Ce/Ce*)CN值分别为0.63～0.81和0.74-1.01。岩石中Rb、Sr、Cs、 Ba、Zr、Hf、Nb、 Ta、Th和U等微量元素含量均低于上地壳的平均含量,但Sr/Ba和Th/U值高于上地壳的平均值。随着岩石中Si02含量的增加,Zr、Hf、 Nb、Ta和Y等元素的含量相应增加,而Th含量基本不变,其它元素的变化规律不明显。云州表壳岩的DF值均为负值(-0.35--5.10,平均值为-3.11),表明云州表壳岩的原岩应为沉积岩类,其地球化学特征和变质岩原岩恢复图解均表明其原岩应为泥质(或含泥质)砂岩,这与“云州表壳岩普遍含石墨矿物并局部保留变余砂状结构”这一地质事实相吻合。研究区样品的Al/A1+Fe+Mn的摩尔比值介于0.51-0.61之间,所有样品都大于0.5,MnO/TiO2比值为0.10～0.16,表明其原岩是以陆源碎屑物质为主的大陆边缘沉积岩。石榴黑云斜长片麻岩的(Ce/Ce*)CN值为0.74-1.01(平均为0.91),介于大洋盆地(0.55)与大陆边缘(0.90-1.30)之间,且更接近后者的稀土元素特征。因此,其原岩的形成环境似乎应属于大陆岛弧环境。因此,冀北赤城云州表壳岩的原岩应该属于泥质(或含泥质)砂岩,是一套形成于晚古生代的陆源碎屑岩,可能形成于大陆岛弧环境,形成之后可能与其内部的退变榴辉岩等构造块体一起经历了麻粒岩相、角闪岩相后期变质作用改造。

关键词：岩石学地球化学原岩特征云州表壳岩冀北赤城

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