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《中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)》 2019年
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大兴安岭中生代玄武岩成因及动力学机制

罗清晨  
【摘要】:中国东北地区位于西伯利亚板块和华北克拉通之间,属于中亚造山带的东段,经历了复杂而长期的多块体拼贴和造山作用。近年来,前人对东北地区火山岩的年代学和地球化学研究已取得重要进展,但中生代火山岩的成因及动力学机制等科学问题仍存在分歧。本次研究,我们选取了靠近蒙古-鄂霍茨克构造带的大兴安岭中生代玄武岩,对岩石样品进行了全岩主微量、同位素和原生橄榄石主微量、斜长石Sr同位素地球化学分析。大兴安岭中生代火山岩由一系列玄武岩、玄武粗安岩、粗面安山岩等基-中性火山岩构成,微量元素组成与下地壳类似,都具有富集Ba、Pb、Sr,亏损Nb、Ta、Ti的特征,与MORB、OIB呈现明显的差异,说明岩石源区可能来自大陆岩石圈地幔,而非软流圈地幔。该区中生代火山岩具有富集的Sr同位素组成,富集到弱亏损的Nd同位素组成,Sr-Nd-Pb的投图也大都落入EM1区域内,暗示陆壳在岩浆形成过程中的重要作用。文中分析探讨了后期蚀变、地壳混染、分离结晶对岩浆演化的影响。大兴安岭中生代火山岩的活动性元素与非活动性元素呈现微弱的相关性,岩石镜下照片中可以观察到比较明显的蚀变现象,我们认为发现大兴安岭中生代火山岩普遍遭受不同程度的后期蚀变。在LILEs/HFSEs应该与SiO_2含量图解、同位素比值和SiO_2含量图解中,都观察到比较明显的相关性,而高SiO_2的岩石的斜长石斑晶具有较高的~(87)Sr/~(86)Sr比值,这些都证明岩浆在演化后期普遍存在地壳混染现象。根据主微量元素和SiO_2含量的关系图解,我们发现中生代火山岩发生了不同矿物的分离结晶。晚侏罗世岩石经历了橄榄石、单斜辉石的分离结晶;早白垩世早期岩石经历了铁钛氧化物、斜长石的分离结晶;早白垩世晚期以橄榄石、单斜辉石和斜长石的分离结晶为主。由于后期岩浆作用的影响,部分源区性质可能被掩盖,所以我们挑选高MgO玄武岩对源区性质进一步制约。利用高镁玄武岩中橄榄石主微量元素特征,我们发现晚侏罗世和早白垩世晚期源区性质的差异。晚侏罗世橄榄石具有明显偏高的Ni含量,随Fo值升高,Mn值由高降低,Fe/Mn比值逐渐升高,源区可能有辉石岩的贡献。早白垩世晚期橄榄石具有较低的Ni、Cr、Ni/Co的含量,Mn和Fe/Mn比值大多落入橄榄岩的范围内,暗示早白垩世晚期岩石可能是橄榄岩源区。在俯冲相关元素的投图中(Pb/Zr vs Ba/Zr、(Th/Nb)_N vs Ba/Zr),晚侏罗世和早白垩世晚期火山岩都显示良好的正相关关系,说明这两个地区都曾经遭受到俯冲流体的交代改造。两个时期玄武岩橄榄石斑晶的V/Sc比值均小于3,说明岩石形成于开放的环境。经过以上分析,我们提出了关于中生代火山岩形成动力学机制的猜想。晚侏罗世玄武岩形成于蒙古-鄂霍茨克洋俯冲环境,俯冲板片将陆壳带入岩浆源区,俯冲板片释放的流体改造上覆大陆岩石圈地幔,挥发分含量升高导致岩石圈地幔熔融并喷出地表。早白垩世玄武岩形成于蒙古-鄂霍茨克洋闭合造山后的伸展环境,加厚陆壳垮塌进入被早期流体交代改造岩石圈地幔。陆壳减薄,地幔处于伸展环境发生减压熔融并最终形成早白垩世广泛的火山岩。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:P588.145

【参考文献】
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