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秦岭造山带东部花岗岩成因及其与造山带构造演化的关系

作　者: 雷敏
导　师: 吴才来
学　校: 中国地质科学院
专　业: 矿物学、岩石学、矿床学
关键词: 秦岭造山带花岗岩岩石成因锆石U-Pb定年 Hf同位素地球化学地球动力学
分类号: P542
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

秦岭造山带经历了多期、多阶段长期而复杂的构造地质演化,同时伴随着相应的花岗质岩浆活动。各期花岗岩的成因及其物源研究涉及秦岭造山带的形成,特别是各期次岩浆活动的地球动力学过程与演化。本文选择秦岭东部地区沿商丹带两侧分布的9个具有代表意义的花岗质岩体进行了系统的岩石地球化学、锆石年代学和Hf同位素地球化学研究,划分了花岗质岩浆活动的期次,阐述了各期次花岗岩的成岩物质来源、岩石成因及其形成的地球动力学背景。在前人工作的基础上,利用锆石LA-ICP-MS U-Pb法测定了研究区内9个花岗岩体的年龄,并结合区域地质背景将其划分为三期四个阶段：第一阶段O1,板山坪岩体(石英闪长岩样品486±6.8Ma),属加里东期；第二阶段O2-S1,四棵树岩体(似斑状黑云母花岗岩464.1±4.6Ma和石英闪长岩468.5±4.1Ma)、冢岗庙水库岩体(似斑状花岗岩460.3±3.9Ma)、灰池子岩体南西侧(肉红色花岗岩450.2±2.6Ma)和北西侧(二长花岗岩445.6±6.1Ma)、灰池子岩体东侧(花岗岩432.1±3.8Ma)、漂池岩体(灰白色花岗岩436.2±6.7Ma),属加里东期；第三阶段T2-T3,东江口岩体(花岗闪长岩242.3±2.5Ma)、柞水岩体(似斑状花岗岩230.6±2.7Ma)、沙河湾岩体(环斑花岗岩228.4±1.4Ma),属印支期；第四阶段J3,蟒岭岩体(似斑状花岗岩152.6±1.4Ma),属燕山期。岩石地球化学研究表明,加里东期第一阶段板山坪岩体具有Ⅰ型花岗岩的特点,形成于洋壳俯冲背景下；同期第二阶段岩体既有S型花岗岩(如漂池岩体),又有兼具Ⅰ型特点的S型花岗岩(其他岩体),形成于陆壳俯冲到陆陆碰撞背景下,兼具两种成因类型岩体的出现暗示了源区物质成分不单锆石Hf同位素研究表明,加里东期第一阶段板山坪岩体(Ⅰ型,锆石εHf(t)>0)源岩为新元古代形成的幔源物质；同期第二阶段岩体中漂池岩体(S型,锆石εHf(t)<0)源岩为中元古代陆壳沉积岩,其他岩体(Ⅰ型,锆石εHf(t)不均一)源岩均为壳幔混合型；印支期岩体中东江口岩体(Ⅰ型,锆石εHf(t)<0)源岩为中元古代古老陆壳火成物质,柞水岩体和沙河湾岩体(Ⅰ型,锆石εHf(t)不均一)源岩为新元古代增生的地壳物质(幔源)和少量中元古代地壳的火成物质(壳源)；燕山期蟒岭岩体(Ⅰ型,锆石εHf(t)<0)源岩为元古代古老的陆壳火成物质。在上述研究的基础上,探讨了各阶段花岗质岩浆活动的地球动力学意义。得出3点认识：(1)加里东期秦岭洋的闭合模式可能为由东向西的不规则“S”型或似“剪刀”型俯冲,洋壳最早闭合的时间大约为中奥陶世-早志留世,首先发生在秦岭的东部地区；(2)秦岭东部地区,印支期勉略洋壳最早向北发生斜向俯冲的时间应早于245Ma-242Ma,并且最早在242-228Ma左右洋壳已经闭合,进入陆-陆俯冲阶段；(3)燕山期岩体空间上主要沿主断裂或次级断裂分布,这可能是由于晚侏罗世,中国东南部地区受到西太平洋板块俯冲作用的影响,使秦岭造山带上近东西向的深大断裂再次活动的缘故。

全文目录

中文摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-25
  1.1 本论文选题的学术背景及意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-20
    1.2.1 国内外花岗岩研究现状  10-15
    1.2.2 秦岭地区研究历史  15-18
    1.2.3 秦岭地区花岗岩研究现状  18-20
  1.3 存在问题  20
  1.4 主要研究内容及拟解决的关键问题  20-21
    1.4.1 研究内容  20-21
    1.4.2 拟解决的关键问题  21
  1.5 论文完成的工作量  21-22
  1.6 论文中采用的测试方法和精度  22-24
    1.6.1 岩石化学全分析  22-23
    1.6.2 LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测定  23
    1.6.3 锆石Hf同位素测定  23-24
  1.7 本章小结  24-25
2 秦岭地质概况  25-34
  2.1 秦岭造山带构造单元划分  25-26
  2.2 各构造单元主要地层划分  26-32
    2.2.1 华北陆块南缘  26-27
    2.2.2 北秦岭构造带  27-29
    2.2.3 南秦岭构造带  29-30
    2.2.4 扬子陆块北缘  30-32
  2.3 研究区岩浆岩分布概况  32-33
  2.4 本章小结  33-34
3 岩体地质及岩相学特征  34-55
  3.1 加里东期岩体  34-46
  3.2 印支期岩体  46-52
  3.3 燕山期岩体  52-54
  3.4 本章小结  54-55
4 岩体同位素年代学  55-91
  4.1 加里东期岩体  55-76
  4.2 印支期岩体  76-83
  4.3 燕山期岩体  83-86
  4.4 岩浆活动期次划分  86-87
  4.5 本章小结  87-91
5 岩石地球化学特征  91-117
  5.1 主量元素地球化学特征  91-103
  5.2 稀土元素、微量元素地球化学特征  103-115
  5.3 本章小结  115-117
6 岩体的锆石Hf同位素特征  117-138
  6.1 加里东期  118-121
  6.2 印支期  121-123
  6.3 燕山期  123-124
  6.4 本章小结  124-138
7 岩体成因及地球动力学背景探讨  138-153
  7.1 研究区内三期花岗岩类的对比  138-148
    7.1.1 花岗岩成因类型  138-141
    7.1.2 岩浆形成的温度  141-145
    7.1.3 物质来源  145-148
  7.2 地球动力学意义  148-152
  7.3 本章小结  152-153
结论  153-156
致谢  156-158
References  158-162
中文参考文献  162-170
附录Ⅰ 论文中出现的符号、代号  170-171
个人简历  171

秦岭造山带东部花岗岩成因及其与造山带构造演化的关系

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