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川西会东地区古–中元古代基性和酸性岩浆活动与铁矿成矿作用

文献类型:学位论文

作者王艳军
答辩日期2019
文献子类博士
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院地球化学研究所
导师朱维光 ; 柏中杰
关键词超大陆 扬子地块西缘 基性岩 花岗岩 铁矿
其他题名Genesis of the Paleoproterozoic to Mesoproterozoic mafic–felsic rocks and associated iron oxide deposit in the Huidong Area, Western Sichuan Province, SW China
英文摘要

会东菜园子地区位于扬子地块西缘,产出有玄武岩、辉绿岩脉、花岗岩体和产出于玄武岩与花岗岩接触带的铁矿床。这些地质体研究程度很低,年代学、矿物学、地球化学数据缺乏,严重限制我们对该区构造历史和地质演化的理解。本文在总结前人工作的基础上,对岩浆岩的岩相学、年代学、元素地球化学、同位素地球化学等多方面进行系统研究,结合地质关系探讨菜园子基性–酸性岩浆活动的形成时代、岩浆源区、岩浆演化、构造背景等。同时通过原位技术测定菜园子磁铁矿矿床中磁铁矿的微量元素成分,对铁矿成矿过程进行限制。(1)SIMS锆石U–Pb同位素分析显示,菜园子辉绿岩的锆石Pb–Pb年龄为1778 ± 14 Ma,与上交点年龄1799 ± 22 Ma 在误差范围内一致。SIMS磷灰石U–Pb同位素分析显示,菜园子玄武岩的磷灰石Pb–Pb年龄为1796 ± 55 Ma,与U–Pb年龄1760 ± 17 Ma在误差范围内一致。结合区域上~ 1.83 Ga变质事件,菜园子玄武岩形成时代应该在1.83–1.76 Ga之间。因此,菜园子基性岩浆活动形成于~ 1.8 Ga。(2)菜园子辉绿岩属于碱性玄武岩系列,在蛛网图上表现出大离子亲石元素(LILE)和高场强元素(HFSE)的强烈富集,且无Nb–Ta–Zr–Hf的亏损。主量元素和Ni–Cr–Sr–Eu元素特征支持其母岩浆经历橄榄石和辉石类矿物的分离结晶;高Nb/La、Nb/Th特征及异常高εNd(T)(9.0–9.6)表明其形成过程没有经历强烈的地壳混染过程。高εNd(T)特征暗示其母岩浆来自于极其亏损地幔源区。结合全球对~ 1.8 Ga极其亏损εNd(T) 样品的报道,菜园子辉绿岩源区为上地幔浅部的极其亏损地幔源区,可能是太古代地壳增长后残留的地幔源区。稀土元素分异特征指示其母岩浆产生于尖晶石二辉橄榄岩的上地幔低程度部分熔融(~ 10 %)。(3)菜园子玄武岩属于拉斑质玄武岩系列,具有明显的拉斑玄武结构,分为三组。主量和Ni–Cr–Sr–Eu元素特征表明第一组和第二组玄武岩主要经历橄榄石、辉石类矿物和少量斜长石的结晶分异。第三组玄武岩相比与前两组经历更高程度的演化,无铁钛氧化物的分离结晶,沿着富铁趋势演化,Fe2O3T含量最高可达~ 23.0 wt%。在微量元素蛛网图中,第一组玄武岩表现出与E–MORB类似的配分模式,且无明显的Nb–Ta–Zr–Hf亏损;第二组玄武岩微量元素含量与第一组相当,但表现出轻微的Nb–Ta–Zr–Hf亏损;第三组玄武岩微量元素含量很高,整体与菜园子辉绿岩相当,但表现出显著的Nb–Ta–Zr–Hf亏损和极端的Sr负异常。第二组和第三组玄武岩中εNd(T) (2.15–3.38)变化范围小,同时εNd(T)与MgO及Nb/La之间无正相关关系,同时(Nb/Th)N值较高(大部分大于1),表明其母岩浆演化–侵位过程中没有经历显著的地壳混染过程。第二组和第三组玄武岩样品中高Nb/Ta比值、Nb/Ta与La/Yb的负相关性、Hf/SmN与Ta/LaN的正相关性均指示其源区可能经历了碳酸盐熔体的交代作用。这种推论进一步得到了蛛网图中Th与REE元素分异的验证。受碳酸盐熔体交代影响较小的第一组玄武岩的稀土元素模拟显示其源区为尖晶石二辉橄榄岩主导的上地幔。菜园子玄武岩的母岩浆可能起源于碳酸盐熔体交代的岩石圈地幔。(4)菜园子基性岩浆岩具有拉斑质和碱性特征,有高的Zr、Ti、V和Zr/Y值,指示其形成于大陆裂谷背景。~1.8 Ga板内岩浆活动明显早于区域上1.7–1.5 Ga与Columbia超大陆裂解相关的非造山岩浆活动记录,表明1.8 Ga是扬子地块西缘从 Columbia 超大陆初始裂解时间。异常亏损地幔源区的破坏与将扬子地块置于Laurentia西北缘和Australia东部的Columbia重建模型吻合。(5)菜园子花岗岩SIMS锆石U–Pb年龄为1048.5 ± 4.9 Ma 和 1043.1 ± 5.1 Ma,与元谋花岗岩的LA–ICP–MS 锆石Pb–Pb加权平均年龄 1041 ± 12 Ma在误差范围内一致,表明二者侵位时代相同。(6)菜园子花岗岩具有高FeO*/MgO、Ga/Al比值和高HFSE含量,具有A型花岗岩特征。这些岩石具有正的全岩εNd(t) (+0.58 – +4.4)、锆石εHf(t) (+6.0 – +8.3)、高Nb/La 和 Nb/Th 比值,与区域上同时代基性岩浆岩一致。锆石O同位素值为6.2–7.2 ‰,略高于“地幔锆石”的值(5.3 ± 0.6 ‰)。结合异常高的锆石饱和温度(~ 1081 °C),菜园子花岗岩是幔源岩浆分异而来或新生高温下地壳重融产物。(7)元谋花岗岩在地球化学上也表现出A型花岗岩特征。其全岩εNd(t) 和锆石εHf(t) 分别为 -2.0 – +0.59和 -1.5 – +5.1。其锆石饱和温度较低,约为835 °C。结合锆石Hf模式年龄(~ 1.56–1.97 Ga),元谋花岗岩可能是晚古元古代基性下地壳重融产物。(8)扬子地块西缘~ 1.04 Ga的A型花岗岩与造山带内的A型花岗岩在化学特征上类似,如Lachlan Fold Belt中的铝质A型花岗岩。这些花岗岩具有高温–异常高温成因,与Grenville造山带内同时代的高温花岗岩相似。同时,华南板块与Grenville Province中在变质和岩浆记录上具有完美的契合性,这支持扬子地块西南缘~1.04 Ga的A型花岗岩是Grenville高温花岗岩带的一部分。(9)菜园子铁矿的磁铁矿具有高Si,低Ti、Cr、V特征,表明其具有热液成因。在大陆地壳标准化的多元素图解中,菜园子磁铁矿表现出Ga和V的峰值、Cr–Mg–Si的谷值,与岩浆热液矿床IOCG矿床中磁铁矿配分模式类似,指示成矿热液可能与岩浆热液有关。菜园子磁铁矿具有显著高含量的W–Mo元素,且W–Mo之间呈明显的正相关性,说明菜园子磁铁矿具有部分花岗岩成分的加入。结合菜园子铁矿床产出于菜园子花岗岩与玄武岩的外接触带上的特征,本文认为二者均为菜园子铁矿的形成提供了成矿物质。在此基础之上,本文提出两阶段的成矿模型。第一阶段是菜园子玄武岩母岩浆在深部岩浆房经历分离结晶并沿富铁趋势演化,随后喷出形成富含气孔的富铁熔岩。第二阶段时菜园子花岗岩侵位,分异的高温岩浆流体萃取深部富铁熔岩中铁质,在花岗岩体顶部的围岩中形成富矿体。

语种中文
页码150
源URL[http://ir.gyig.ac.cn/handle/42920512-1/10738]  
专题地球化学研究所_研究生
推荐引用方式
GB/T 7714
王艳军. 川西会东地区古–中元古代基性和酸性岩浆活动与铁矿成矿作用[D]. 中国科学院地球化学研究所. 中国科学院大学. 2019.

入库方式: OAI收割

来源:地球化学研究所

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