北山花牛山早古生代-早中生代花岗岩类地球化学特征及构造意义研究

摘要

北山造山带位于中亚造山带南段，是连接天山-准噶尔与兴蒙造山带的关键部位而备受国内外学者的高度关注，特别是古亚洲大洋俯冲、增生拼贴、陆壳生长已成为国际地质界研究的热点。本次研究在文献阅读及前人资料研究的基础上，通过野外地质调查，利用岩石学、岩石地球化学、构造地质学等综合研究方法，结合现代测试技术，探讨了北山花牛山早古生代-早中生代花岗岩类成因及其构造动力学过程，为反演北山造山带构造演化提供重要的岩石学、年代学依据。
　　变英安岩整合产出于花牛山群，本次研究获得其LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为454.7±0.87Ma（MSWD=0.28），形成于晚奥陶世早期，该年龄可为准确厘定花牛山群地层的沉积时代提供新依据。变英安岩为过铝质高钾钙碱性-钾玄系列；在原始地幔标准化微量元素蛛网图上，亏损K、Ba、Nb、Ta、Ti，强烈富集Pb，Th含量变化大，Zr、Hf具微弱的正异常；在球粒陨石标准化稀土元素配分模式图中，配分曲线右倾，显示轻稀土富集型特征，轻重稀土元素强烈分馏，并且具微弱Eu负异常，显示出岛弧亲缘性，其可能为受过俯冲流体交代的软流圈地幔部分熔融的产物，形成于陆缘弧环境。
　　石英闪长岩形成于晚泥盆世晚期（362.5±1.1Ma（MSWD=0.075）），属准铝质钙碱性I型花岗岩类；在原始地幔标准化微量元素蛛网图上，强烈富集P b，弱富集大离子亲石元素Sr，Zr、Hf为正异常，相对亏损强不相容元素Ba以及Nb和Ti；在球粒陨石标准化稀土元素配分模式图中，配分曲线右倾，属轻稀土富集型，轻重稀土分馏明显，具微弱的铕负异常，其形成的构造环境为消减的活动大陆边缘。综上表明北山南部的红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿岩带所代表的有限洋盆自晚奥陶世早期已开始向南俯冲，直至晚泥盆世晚期俯冲作用仍在进行。
　　花岗斑岩形成于中三叠世（232.4±0.55Ma（MSWD=1.8）），该岩脉的侵位时间与花牛山钼矿床矿石中辉钼矿Re-Os模式年龄（221.0±3.4Ma）基本一致，表明二者为同期岩浆-热液作用的产物，其成因或将存在一定耦合关系。同时花岗斑岩属准铝质-弱过铝质钙碱性系列A型花岗岩；在原始地幔标准化微量元素蛛网图中，表现为Ba、Sr、P、Eu、Ti强烈亏损，Nb、Ta较弱亏损程度，Zr、Hf正异常不明显，Pb、Th、U强烈正异常，Sr含量较低，表明源区可能有斜长石的残留；在球粒陨石标准化稀土元素配分模式图中，显示轻稀土富集，轻重稀土分馏明显，富铕异常明显的特征；且样品具高的Nb含量，推测在岩浆熔融过程有大量深部富集地幔物质加入。因此认为该岩体可能形成于强烈的地幔底侵作用下，下地壳在高热低压环境下发生部分熔融，源区有斜长石残留，同时在岩浆作用过程中有少量富集地幔物质加入。
　　斑状花岗岩形成于早中生代（晚三叠世）218.2±1.8Ma（MSWD=1.7），属准铝质-过铝质钾玄质A型花岗岩；在原始地幔标准化微量元素蛛网图上，富集Rb、Th、U、K、Pb等强不相容元素，亏损Nb、Ta、Ti高场强元素，同时Zr、Hf为正异常；在球粒陨石标准化稀土元素配分模式图中，配分曲线右倾，属轻稀土富集型，具强烈的Eu负异常；同时岩石具较高的Sr、Yb、Nb、低的Y/Nb和略低的Ga/Al，具A1-A2过渡型特征，其形成标志着地幔底侵作用逐渐强烈，为该区带来的大量的热，拉伸作用趋于强烈。
　　综上研究，提出北山地区构造演化过程：自晚奥陶世开始，红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿岩带所代表的洋盆发生向南俯冲，到晚泥盆世俯冲仍在进行，闭合于早石炭世早-中期，其后进入陆内演化阶段，在晚三叠世，北山地区拉伸作用趋于强烈。

目录

声明

1 绪论

1.1 选题依据

1.2 花岗岩研究意义

1.3 研究区研究现状

1.4 研究对象、内容和方法

1.5 论文工作量

1.6 拟解决的问题

1.7 论文创新点

1.8 地理位置及交通概况

2 区域地质概况

2.1 区域大地构造背景

2.2 区域地层概况

2.3 区域岩浆岩概况

2.4 研究区构造概况

3 样品采集及测试

3.1 样品采集

3.2 样品测试分析

4 岩石年代学及地球化学特征

4.1 变英安岩

4.2 石英闪长岩

4.3 花岗斑岩

4.4 斑状花岗岩

5 岩石成因与区域构造演化

5.1 岩石成因

5.2 区域构造演化

6 结论及存在的问题

6.1 结论

6.2 存在的问题

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢