中国大陆科学钻探工程主孔3000-3500米片麻岩的地球化学性质及其成因机制

摘要

中国大陆科学钻探工程主孔3000-3500m揭示的岩石类型以正、副片麻岩为主，夹少量的榴辉岩、片岩及斜长角闪岩。岩相学特征表明正片麻岩为含石榴钾长花岗质片麻岩、黑云钾长(二长)花岗质片麻岩、多硅白云母钾长(二长)花岗质片麻岩、含磁铁矿钾长(二长)花岗质片麻岩、含角闪石钾长花岗质片麻岩、二云钾长(二长)花岗质片麻岩、含磁铁矿二云二长花岗质片麻岩、含石榴黑云二长花岗质片麻岩及基本不含暗色矿物的钾长花岗质片麻岩。副片麻岩为绿帘黑云斜长(二长)片麻岩、绿帘黑云角闪斜长片麻岩、含石榴绿帘黑云斜长(二长)片麻岩、含石榴黑云斜长(二长)片麻岩、角闪黑云斜长(二长)片麻岩、含石榴石白云母斜长片麻岩、黑云斜长(二长)片麻岩、角闪绿帘黑云斜长片麻岩、多硅白云母斜长(二长)片麻岩、二云斜长(二长)片麻岩、含石榴二云二长片麻岩、含磁铁矿二长片麻岩、含磁铁矿黑云二长片麻岩。 地球化学研究结果表明正片麻岩的SiO<,2>含量普遍偏高，为73.56％-79.01％，Al<,2>O<,3>含量为10.49％-13.75％；TiO<,2>、Fe<,2>O<,3>、FeO、MnO和MgO的含量明显偏低，其中Fe<,2>O<,3>为0.26％-2.56％，FeO为0.09％-1.13％，MgO为0.01％-0.63％；岩石明显富含Na<,2>O、K<,2>O，强烈贫钙，Na<,2>O+K<,2>O的含量为6.20％-9.15％，K<,2>O的含量为1.26％-5.67％，CaO的含量为0.08％-1.59％。正片麻岩的稀土和微量元素地球化学特征表现为Eu呈中等-强烈的负异常，弱-明显的轻重稀土分馏，强烈富集大离子亲石元素K、Rb、Th，高场强元素Ti、Ta和Nb表现为明显的负异常，而Hf和zr则为明显正异常。3000-3500m花岗质片麻岩的原岩具A型花岗岩的特征，形成于大陆裂谷环境，记录了Rodinia超大陆裂解时苏鲁地区的花岗岩浆事件，表明新元古代晚期扬子板块北缘的构造属性为大陆裂谷环境。 中国大陆科学钻探工程主孔 3000-3500m副片麻岩SiO<,2>含量相对偏低，且变化范围大，Al<,2>O<,3>、FeO、Fe<,2>O<,3>、MgO和CaO的含量明显高于正片麻岩，其中SiO<,2>含量为55.38％-78.5％，Al<,2>O<,3>的含量为10.99％-20.09％，FeO的含量为0.4％-6.04％，Fe<,2>O<,3>的含量为0.14％-3.86％，MgO的含量为0.05％-4.83％，CaO的含量为0.22％-7.39％。稀土和微量元素的特征表明副片麻岩Eu异常差别大，存在从强烈到中等再到弱的负或正异常，与正片麻岩明显不同，稀土含量变化大。虽然多数副片麻岩的Ti、P呈明显的负异常，但其异常幅度明显小于正片麻岩。副片麻岩的原岩具有多种来源，部分可能为形成于板内或火山弧环境酸性火山碎屑岩，部分为形成于弧前(弧后)盆地或大陆边缘的走滑盆地的含泥质的长石石英砂岩。 正、副片麻岩锆石微区记录了详细的年代学信息，其中正片麻岩的锆石核部<'206>pb<'*>/<'238>U年龄大于750Ma，表明花岗岩原岩形成于新元古代；副片麻岩的锆石核部<'206>pb<'*>/<'238>U年龄为659-313Ma，表明原岩继承性碎屑锆石来源的复杂性。正、副片麻岩的含柯石英包体的锆石幔部<'206>pb<'*>/<'238>U年龄加权平均值分别为227±2Ma、228±5Ma，表明超高压峰期变质发生在晚三叠纪。正、副片麻岩的锆石边部<'206>pb<'*>/<'238>U年龄加权平均值分别为209±3Ma、213±6Ma，代表了苏鲁地体折返过程中的角闪岩相退变质年龄。正片麻岩的锆石微区年代学特征证明了正片麻岩是新元古代花岗岩原岩经历了超高压变质和角闪岩相退变质的产物，不是榴辉岩和副片麻岩发生“部分熔融”和“钾交代”的产物。而副片麻岩的锆石微区年代学信息证明了苏鲁地体中发育有古生代沉积盖层，并与元古代花岗岩一起经历了深俯冲、超高压变质和快速折返过程中经历角闪岩相退变质。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:矿物英文缩写

声明

前 言

一.选题的目的和意义

二.主要研究内容和拟解决的关键问题

三.研究思路和研究方法

四.工作量

第一章苏鲁超高压变质带地质概况

1.1区域地质概况

1.2中国大陆科学钻探工程主孔CCSD-MH概况

第二章中国大陆科学钻探工程主孔3000-3500米超高压变质岩石

2.1中国大陆科学钻探工程主孔3000-3500米变质岩的岩石类型及其分布特征

2.1.1正片麻岩

2.1.2副片麻岩

2.1.3榴辉岩

2.1.4斜长角闪岩

2.1.5片岩

2.1.6其它岩石

2.2中国大陆科学钻探工程主孔3000-3500m变质岩岩相学特征

2.2.1 正片麻岩

2.2.2副片麻岩

2.2.3榴辉岩

2.2.4斜长角闪岩

2.2.5片岩

2.2.6其它岩石

2.3变质作用过程中矿物演化序列及变质反应

2.3.1榴辉岩

2.3.2正片麻岩

2.3.3副片麻岩

第三章中国大陆科学钻探工程主孔3000-3500m岩石地球化学性质

3.1正片麻岩

3.1.1主元素成分特征

3.1.2稀土元素及微量元素地球化学特征

3.2副片麻岩

3.2.1主元素成分特征

3.2.2稀土元素和微量元素成分特征

3.3其它超高压变质岩石地球化学特征

3.3.1榴辉岩

3.3.2斜长角闪岩

3.3.3片岩

本章小结

第四章片麻岩的原岩性质及成因类型

4.1正片麻岩的原岩性质、形成环境及其地质意义

4.2副片麻岩的的原岩性质、形成环境及其地质意义

本章小结

第五章中国大陆科学钻探工程主孔正、副片麻岩的年代格架

5.1正、副片麻岩锆石的测试研究方法

5.2正片麻岩的锆石年代学

5.2.1 正片麻岩锆石中矿物包体的分布特征

5.2.2 正片麻岩锆石微区记录的年代学信息及其意义

5.3副片麻岩的锆石年代学

5.3.1锆石中矿物包体的分布特征

5.3.2副片麻岩的锆石微区记录的年代学信息及其意义

5.4中国大陆科学钻探主孔正、副片麻岩变质演化P-T-t轨迹

结论

致 谢

参考文献

附图

个人简历