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江南造山带西段镁铁-超镁铁质岩年代学、地球化学研究及其地质意义

江南造山带西段镁铁-超镁铁质岩年代学、地球化学研究及其地质意义

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作者：朱喜西北大学

学位级别：硕士

江南造山带(JOB)位于中国华南大陆,传统上被认为是存在于扬子地块和华夏地块之间的碰撞缝合带。新元古代岩浆岩广泛分布于江南造山带西段,包括镁铁-超镁铁质杂岩体,这为研究华南大陆前寒武纪的构造演化提供了良好的视角。本文报导了江... 详细信息

江南造山带(JOB)位于中国华南大陆,传统上被认为是存在于扬子地块和华夏地块之间的碰撞缝合带。新元古代岩浆岩广泛分布于江南造山带西段,包括镁铁-超镁铁质杂岩体,这为研究华南大陆前寒武纪的构造演化提供了良好的视角。本文报导了江南造山带西段花桥和双朗(龙胜地区)出露的镁铁-超镁铁质岩石,主要运用全岩主微量地球化学、矿物电子探针、Re-Os同位素分析测试、锆石U-Pb年代学等技术手段对其开展了系统的研究工作。橄榄岩样品相对较高的Mg(0.78-0.81)、Cr(2185-3087 ppm)和Ni(1238-1561ppm)含量,显示地幔橄榄岩的特征。MgO与SiO、AlO、TiO含量的具有负相关关系和Ni、Cr的正相关关系,表明了橄榄石、单斜辉石和铬铁矿矿物发生了明显的堆晶过程。相对较低的稀土元素含量(15.79-22.27 ppm)、轻稀土元素显示轻微富集的配分形式,无明显的Nb、Ta、Ti亏损、大离子亲石元素富集的特征,表明其不同于典型特征的岛弧岩浆岩和亏损轻稀土元素特征的深海橄榄岩,我们推断橄榄岩可能形成于陆内环境并且受到交代作用的改造。橄榄岩中单斜辉石矿物Mg的变化(0.91-0.93、0.83-0.86)反映了橄榄岩堆晶过程中矿物成分的变化。全岩Re-Os同位素分析中,橄榄岩具有较高的Re(116-633 ppt)、Os(837-2468 ppt)含量,相似的Os/Os(0.1496-0.1896)、Re/Os(0.5939-2.2937)同位素比值、均一的γOs(6.4-26.9),良好的Os/Os与1/Os比值的线性关系,表明了岩浆岩系统中初始Os同位素的不均一性,结合橄榄岩样品尖晶石相反映的深度较浅的特征,我们认为高于球粒陨石的Os/Os同位素比值(0.1296)可能与大陆岩石圈地幔经历了多次高比例的流体/熔体的渗透反应有关。橄榄岩具有较高的T模式年龄(1.71-4.41 Ga),说明龙胜地区至少在古元古代到太古代存在古老的大陆岩石圈地幔。相比橄榄岩,辉长岩样品具有较低的Mg(0.41-0.50)、Cr(34-85 ppm)和Ni(27-67ppm)含量,MgO与SiO、CaO、AlO、TiO显示明显的负相关关系,表明镁铁质岩浆上升过程中发生了分离结晶作用。辉长岩相对较高的稀土元素含量(35.77-53.20ppm),更加平坦的稀土配分形式,以及轻微富集的轻稀土元素,具有类似于E-MORB的特点,明显不同于典型的岛弧岩浆岩和OIB的特征,很可能形成于一个陆内的环境,而微量元素特征则记录了后期交代作用的影响。辉长岩中角闪石矿物具有较低的Mg(0.43-0.61)、TiO、NaO和AlO含量,继承了辉石的成分特征,其可能为辉石交代富Si流体而成。斜长石矿物成分比较均一,具有低含量的CaO(0.08-0.31 wt.%)和KO(0.03-0.07 wt.%)、较高含量的NaO(10.7-11.9 wt.%)和AlO(15.6-19.0 wt.%),显示为钠长石,为典型的镁铁质岩浆分离结晶的产物。全岩Re-Os同位素分析中,辉长岩具有比较低的Re(199-452 ppt)、Os(7.6-30.8 ppt)含量,变化程度较大的Re/Os(37.37-4528.49)和Os/Os(1.19-444.67)比值,以及良好的Os/Os与1/Os比值的线性关系,表明了岩浆岩系统中初始Os同位素的不均一性。结合Re/Os和Os/Os明显的趋势线,我们认为辉长岩成岩过程中经历了分离结晶作用,后期可能经历了富Si流体的交代作用。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,辉长岩的加权平均年龄为810.5±3.9 Ma,解释为辉长岩的结晶年龄,代表了龙胜地区镁铁质杂岩体的侵位年龄。结合前人的研究成果,我们得出龙胜地区的橄榄岩具有堆晶岩的特征,可能来源于古老的大陆岩石圈地幔。辉长岩在成岩的过程中发生了分离结晶作用。最终,结合区域镁铁-超镁铁质岩浆的地球化学特征和研究成果,我们推断龙胜地区的镁铁-超镁铁质岩石更可能形成于“板内裂谷”环境,而非“地幔柱”或者“岛弧”相关的构造环境。

关键词：江南造山带西段新元古代镁铁-超镁铁质岩石 Re-Os同位素板内裂谷大陆岩石圈地幔堆晶作用分离结晶作用

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