藏北羌塘新生代碱性钾质—超钾质火山岩成因研究

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1、分类号：P588.1单位代码：10183研究生学号：2010611011密级：公开吉林大学博士学位论文张蕊2018年5月藏北羌塘新生代碱性钾质-超钾质火山岩成因研究PetrogenesisoftheCenozoicAlkalinePotassic-UltrapotassicVolcanicRocksfromQiangtang,NorthernTibet作者姓名：张蕊专业名称：地球化学研究方向：岩石地球化学指导教师：迟效国教授学位类别：理学博士培养单位：地球科学学院论文答辩日期：2018年5月30日授予学位日期：答辩委员会组成：姓名职称工作单位主席马志红教授吉林大学委员靳

2、克研究员吉林省地质资料馆路孝平研究员吉林省地矿局许文良教授吉林大学葛文春教授吉林大学中文摘要藏北羌塘新生代碱性钾质-超钾质火山岩成因研究作者：张蕊指导教师：迟效国专业：地球化学中文摘要随着青藏高原多学科综合研究的不断深入和全球大陆动力学研究的进展，岩石圈构造演化与高原隆升的深部动力学机制已成为青藏高原大陆碰撞动力学理论研究的焦点。火山作用与岩石圈的构造演化和高原隆升关系研究的科学价值正受到学术界的普遍关注，它所揭示出的科学问题为大陆动力学理论创新研究提出了新的约束。本文研究区藏北羌塘地区是新生代火山活动发生最早，岩石系列最多样的火山岩带，它记录了后碰撞火山岩成因机制及构

3、造演化等重要的信息。本文以羌塘30Ma以来形成的碱性钾质-超钾质火山岩为研究重点，以那丁错36-34Ma形成的具有过度特征的高钾钙碱性玄武岩为类比研究对象。对羌塘新生代碱性钾质-超钾质火山岩的全岩主量、微量元素和同位素地球化学、岩相学、实验岩石学等方面进行了系统的综合研究。从岩石学分析得出，羌塘火车头山火山岩岩石类型发育最全，从碧玄岩、碱玄岩到碱玄质响岩、响岩、碱性粗面岩都有出露；鱼鳞山火山岩相对于火车头山火山岩缺少了碧玄岩，碱玄岩类基性端元岩石；戈木错火山岩则缺少响岩质碱玄岩、碱玄质响岩等中间过渡成分。从主量、微量元素分析得出藏北新生代火山活动不仅随时间具有自南向北迁

4、移的总体规律，化学成分也显示出岩浆性质的规律性变化，总体表现为自钠质碱性玄武岩系列向髙钾钙碱性系列到钾玄岩系列的演变特征。羌塘新生代碱性钾质-超钾质火山岩中多处发现橄榄石、单斜辉石捕掳晶，偶见金云母捕掳晶。采用电子探针、X射线能谱技术对白榴碧玄岩、碱玄岩中橄榄石捕掳晶及橄榄石捕掳晶中出现近菱形的石英矿物进行了系统的矿物地球化学测I吉林大学博士学位论文试和成因研究。通过与不同地区橄榄石捕掳晶化学成分对比分析，判断火车头山和戈木错橄榄石捕掳晶为岩浆成因。火车头山和戈木错火山岩中橄榄石捕掳晶中广泛存在菱形和它形粒状石英和复杂形态的石英显微脉体和铁镁碳酸盐显微脉体，矿物化学和成

5、分研究确认它们是富含CO2流体交代橄榄岩形成的。本论文重点采用高温高压岩石脱水熔融实验方法，对羌塘新生代碱性钾质-超钾质火山岩中具有母岩浆成分特征的白榴碧玄岩进行了1.0-3.0GPa压力下近液相线相组合的实验研究。实验结果得出以下几点认识：（1）压力小于约1.4GPa以下时，近液相线矿物为橄榄石，随温度降低依次出现单斜辉石、方解石、黑云母、钠长石、透长石。（2）压力在1.4~1.9GPa区间，近液相线矿物为橄榄石+单斜辉石。这一夜线相矿物的转变特征与意大利罗马地区碧玄岩的脱水熔融实验结果相似。（3）压力自约1.9~3.0GPa区间，近液相线矿物由橄榄石+单斜辉石组合转

6、变为单斜辉石。这一转变特征与日本新生代黄长橄霞岩脱水熔融实验结果和意大利罗马地区钾质碧玄岩的脱水熔融实验结果相似，只是液相线矿物由橄榄石+单斜辉石向单斜辉石转变的温度压力区间随实验样品的成分差异而存在一定的变化。日本黄长橄霞岩在H2O=0.57，CO2过饱和情况下，转变压力为1.6GPa，意大利罗马地区钾质碧玄岩的转变压力为2.0GPa.根据高温高压实验结果确定藏北白榴碧玄岩岩浆可以由以下不同源区在不同温压条件下部分熔融形成：（1）金云母橄榄岩源区在压力小于2.0GPa条件下部分熔融形成；（2）金云母辉石岩源区在压力大于2.0GPa条件下部分熔融产生；（3）据Orlan

7、do对意大利罗马地区碧玄岩的实验结果，在压力大于3.4GPa条件下，液相线矿物为石榴石+辉石，指示在压力大于3.4GPa条件下，可由含金云母的石榴辉石岩源区部分熔融形成。综合地质和地球化学理论模拟计算，对岩浆源区组成的选择提出两方面约束：（1）西昆仑现今岩石圈厚度对该区第四纪产出的白榴碧玄岩岩浆起源深度的限定；（2）白榴碧玄岩稀土元素组成对源岩组成的约束。确定区内白榴碧玄岩的原岩为含金云母和角闪石辉石岩，其形成深度大于3GPa。该项成果对藏北新生代后碰撞碱性钾质-超钾质火山岩的成因研究提供了重要的实验岩石学和地球化学理论模拟依据。根据地球