滇西北晚二叠世玄武岩成因及地幔柱岩浆演化

摘要

滇西北中甸地区位于金沙江构造带东侧，处于中咱微陆块、甘孜-理塘缝合带、中旬岛弧（义敦岛弧南端）以及扬子陆块西缘的结合带，区域造活动强烈，分布有大量与地幔柱作用有关的晚二叠系玄武岩，该区晚二叠系玄武岩属于峨眉山大火成岩省西区边缘。本文对研究区各构造单元晚二叠世不同地层中的玄武岩进行了岩相学和地球化学的对比研究，结果表明3套地层的玄武岩具有很大的相似性，但洛吉组LTP玄武岩表现出明显的异同。
　　本区扬子陆块西缘九龙峨眉山玄武岩（P3e）具有富碱、高钛、轻稀土强烈富集的特征，富集大离子亲石元素和高场强元素，岩浆来源于富集地幔，部分岩石具有Sr,Zr负异常。但Rb，Ba标准化值波动较大，表现出EM1-OIB与EM2-OIB的混合特征，有一定程度的源区混染。该套玄武岩是经过橄榄石、辉石结晶分异演化的产物，有少量的长石结晶。九龙峨眉山玄武岩形成温度为T=1520℃、P=3.3GPa，形成深度大于110km，是在地幔柱作用下产生，地幔柱边部熔融的产物。
　　中咱微陆块冈达概组（Pg）玄武岩与峨眉山玄武岩具有很类似的特点，为典型的高钛玄武岩。也具有富碱、高钛、轻稀土强烈富集的特征，富集不相容元素，主微量元素变化较小，其元素比值较稳定，与EM1-OIB具有很大的相似性，岩浆起源于富集地幔，属于陆相喷发的板内玄武岩。
　　甘孜-理塘缝合带中洛吉组（Plj）地层上部和下部的火山岩岩石地球化学成分有明显的差异，根据TiO2和P2O5的含量，可分为高钛高磷型(HTP)和低钛低磷型（LTP）。HTP玄武岩富碱，TiO2在3.23～4.52％，P2O5含量在0.43～0.59％，轻稀土和不相容元素富集，与九龙峨眉山玄武岩不同的是表现出明显的Zr、Hf正异常，具有EM2-OIB特征。而LTP玄武岩为亚碱性系列，在0.89～1.99％，P2O5含量在0.08～0.31％，稀土和微量元素具P-MORB向T-MORB过渡的特点，部分有Nb、Ta的亏损，源区受俯冲沉积物混染较强。LTP玄武岩是经过橄榄石、辉石结晶分异的产物，有少量的长石结晶。
　　通过对本区岩石地球化学的比较研究，笔者认为:峨眉山玄武岩、冈达概组玄武岩和洛吉组HTP玄武岩均起源于石榴石稳定区，是石榴石二辉橄榄岩部分熔融的产物。九龙峨眉山玄武岩熔融程度为3％～10％;冈达概组玄武岩熔融深度最深，熔融程度为3％～6％;洛吉组HTP玄武岩的熔融程度最低，为2％～5％熔融。洛吉组LTP玄武岩起源于尖晶石地幔，熔融深度最浅，但具有最大的7％～20％的熔融程度。
　　归结为本区地幔柱岩浆喷发模式为:晚二叠世滇西北中甸地区地幔柱活动强烈，先期的幕式岩浆喷发形成了本区中咱微陆块冈达概组玄武岩和扬子西缘的峨眉山玄武岩组，由于处在地幔柱头边缘，温度和熔融程度低，形成高钛玄武岩。而峨眉山玄武岩组更靠近地幔柱轴部形成温度较高，冈达概组玄武岩远离地幔柱轴部，形成温度较低，熔融程度也较低，但其高铁成分表明其来源于较深地幔。在岩浆喷发的同时，岩石圈不断伸展减薄，在洛吉地区形成拉张裂谷，在绝热减压影响下，较浅部地幔开始熔融，喷出洛吉组HTP玄武岩，但其地幔熔融位置应是靠近地幔柱头边部，具有明显富集地幔源区的特征。随着地幔柱作用不断加强，岩石圈开始裂解，软流圈物质上涌，地幔柱作用对地幔熔融的影响减小，上地幔亏损地幔的减压熔融成为基本形式，部分熔融程度增大，产出洛吉组LTP玄武岩，但混合有较多地幔柱物质，因此表现出E-MORB向T-MORB过渡的特点。因此，峨眉山地幔柱的活动为扬子陆块西缘岩石圈的裂解，即甘孜-理塘洋的打开提供了主要动力，其西缘断离部分形成了中咱微陆块。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据及其意义

1．2 研究现状

1．2．1 玄武岩的类型及构造环境

1．2．2 峨眉山大火成岩省研究现状

1．3 研究方法及技术路线

1．4 主要工作量

第2章 区域地质概况

2．1 区域大地构造背景

2．1．1 构造单元划分

2．1．2 构造演化

2．2．各构造单元晚二叠世玄武岩特征

2．3．地层

2．4．岩浆岩

第3章 玄武岩岩石组合及地球化学特征

3．1 扬子西缘峨眉山玄武岩组

3．1．1 岩相组合及矿物特征

3．1．2 岩石化学特征

3．1．3 稀土及微量元素特征

3．2 中咱微陆块冈达概组

3．2．1 岩相组合及矿物特征

3．2．2 岩石化学特征

3．2．3 稀土及微量元素特征

3．3 甘孜—理塘缝合带洛吉组

3．3．1 岩相组合及矿物特征

3．3．2 岩石化学特征

3．3．3 稀土及微量元素特征

3．4 小结

第4章 地幔源区及构造岩浆演化

4．1 地幔源区及熔融程度

4．2 构造环境

4．3 岩浆演化

4．3．1 原始岩浆与结晶分异

4．3．2 同化混染

第5章 地幔柱岩浆演化

5．1 地幔柱基本理论

5．1．1 地慢柱形成的机制

5．1．2 地慢柱构造特征

5．2 研究区岩浆活动与地幔柱作用

5．2．1 二叠系玄武岩与地幔柱的联系

5．2．2 地幔柱岩浆喷发模式

5．3 地幔柱动力学探讨

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果