大别造山带碰撞后岩浆岩地球化学壳幔相互作用和深部过程

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1、中国科学技术大学硕士学位论文大别造山带碰撞后岩浆岩地球化学：壳幔相互作用和深部过程姓名：黄方申请学位级别：硕士专业：地球化学指导教师：李曙光2002.6.1、—一摘要大别山造山带发育了大量的碰撞后岩浆岩，包括了从超基性一基性一中性一酸性整个岩浆演化系列，其源区深度从上地幔一直到中下地壳。(这些碰撞后岩浆岩反映了造山带碰撞后的壳幔相互作用、岩石圈的拆离和减薄、软流圈地幔上涌以及岩浆板底挚托等一系列深部过程；本文对这些蚩鏊墨进行了详细的丝堡兰墨兰研究，讨论了大别造山带碰撞后岩浆作用及其深部过程。此外，针对过去文献中存在对北大别狄色片麻岩一些混乱的认识，本文根据

2、不同变质变形程度对北大别灰色片麻岩进行分类比较和地球化学分析。f，本文获得如下一些重要结论。1．大别山祝家铺辉石岩．辉长岩的Pb同位素研究表明，高207pb／204Pb的样品具有富207Pb／204Pb低206Pb，204Pb的古老富集岩石圈地幔(LOMU)特征，这是在中国东部首次报道高207pb／204Pb的LOMU端元。辉石一辉长岩的U—Pb含量特征表明其源区具有岩石圈地幔或亏损软流圈地幔与下地壳混合的特征，和地幔热柱及深俯冲陆壳无关，这一结论不支持以往的壳幔相互作用模型。Pb、Sr和Nd同位素联合示踪揭示了祝家铺辉石岩一辉长岩的源区具有下地壳物质、亏

3、损软流圈地幔和富207pb／204Pb低206pb／204Pb的古老富集岩石圈地幔三端元混合的特征。碰撞后镁铁一超镁铁岩石的初始岩浆是幔源岩浆与下地壳相互作用的结果，形成该初始岩浆的壳幔相互作用过程可能与造山带碰撞后的岩石圈拆离及岩浆板底垫托有关。在这一过程中，上涌的软流圈地幔及富集岩石圈地幔部分熔融产生的熔体垫托在壳幔边界层，并与残留的古老富集岩石圈地幔和下地壳相互作用，形成了大别山碰撞后镁铁一超镁铁岩的地球化学特征。2．赤土岭以及碧溪岭闪长岩脉属于粗面安山岩系列，其构造环境为碰撞后隆起。赤土岭闪长岩样品具有随MgO含量下降，Si02先下降后上升，Sr含

4、量和Gd／Yb先上升后下降，La／Yb上升，Cr，Ni含量下降的特征，这说明赤土岭闪长岩初始岩浆的分离结晶早期主要由辉石控制，而无橄榄石结晶。赤土岭和碧溪岭闪长岩非常低的eNd(t)∈-20-3一-25)说明它们的源区主要来自下地壳，同时还包括亏损软流圈地幔或者陆下富集岩石圈地幔(EMI)，但是下地壳物质的贡献高于大别山碰撞后玄武质岩石。底侵玄武岩的部分熔融不是形成赤土岭闪长岩浆的主要原因。碧溪岭闪长岩及赤土岭闪长岩具有高sr低Y等类似于Adakite的特征，这反映了其下地壳源区具有较大的深度。3．毛屋辉绿岩的Sr--Nd同位素与华北中生代镁铁质岩浆岩和北

5、大别中生代辉石一辉长岩及南大别刘家沣辉长岩类似，其初始eNd值低于华南板块的中生代镁铁质岩浆岩。赤土岭、碧溪岭闪长岩来自下地壳的部分熔融，其Sr-Nd特征接近华北陆块中生代闪长质岩石。初始eNd值显著同样低于华南陆块中生代闪长质岩石。所以南大别超高压带在早白垩纪深部岩石圈(包括下地壳和岩石圈地幔)仍然是华北板块的性质。这说明大别山造山带深部缝合线在早白垩纪已南移至赤土岭岩体以南。4．北大别灰色片麻岩从岩石学和变质变形程度上可以分为强变形条带片麻岩和变形闪长岩两类，其中变形闪长岩实际上是燕山期的变形的花岗质岩石侵入体，这两类岩石在地球化学特征、同位素地质年龄

6、上有显著不同，不应该混为一谈，简单的以大别山灰色片麻岩来命名。强变形条带片麻岩的原岩为低Al的石英闲长岩或者花岗闪长岩，它形成于7～8亿年前扬子板块北缘的拉张环境，不是岛弧环境下的岩浆岩，后期可能经历了高压一超高压作用。变形闪长岩石为Si02<60％的富碱正长闪长岩，它具有高sr低Y，轻重稀土强烈分异的特征，更象是碰撞造山带加厚陆壳的下部榴辉岩相镁铁质下地壳部分熔融的结果。5．大别山存在170Ma和130．120Ma两期碰撞后岩浆作用。其中170Ma的岩浆作用只形成中酸性花岗质岩石，缺乏镁铁质岩浆岩侵入体，所以在中侏罗纪不存在地幔上涌事件。120Ma的岩浆

7、作用规模较大，它包括从超基性岩、中性岩到酸性岩整个岩浆岩系列。大别山早白垩纪中性闪长质岩石来自基性下地壳的部分熔融，酸性花岗岩来自中性下地壳的部分熔融。在170Ma和130．120Ma这两期岩浆岩中均存在地球化学特征和埃达克岩类似的中酸性岩浆岩，南大别带的高MgO，高cr、Ni的埃达克质岩石可能来自拆离的榴辉岩相镁铁质下地壳岩石，这直接证明了在早白垩纪大别山地区已发生了榴辉岩相下地壳拆离作用，拆离的岩片位于南大别超高压带以下。然而，北大别和北淮阳带的低MgO埃达克质岩石来自增厚的陆壳中麻粒岩相和榴辉岩相基性下地壳的部分熔融，而不象是底侵玄武岩部分熔融的结果

8、。这说明在早白垩纪，大别山仍有>40Km厚的山根存在。因此，早白垩