華南晚中生代多旋回構(gòu)造—巖漿演化及地?zé)岢梢驒C(jī)制

【摘要】：華南晚中生代以大規(guī)模成巖成礦為特征,發(fā)育著名的大花崗巖省和各類大型-超大型礦床,盡管近幾十年來大量相關(guān)的研究成果陸續(xù)發(fā)表,但目前對(duì)于華南板塊中生代以來的構(gòu)造屬性、演化過程和動(dòng)力學(xué)機(jī)制尚存在爭(zhēng)議,而且大量的事實(shí)表明,華南沿海很多熱泉的分布與花崗巖有密切的空間關(guān)系,但以往我國(guó)對(duì)地?zé)岬难芯恐饕性谒暮偷厍蛭锢矸矫?極少研究地?zé)嵝纬膳c花崗巖的關(guān)系。本文以廣東省晚中生代典型侵入體為研究對(duì)象,通過野外地質(zhì)調(diào)查、巖相學(xué)、地球化學(xué)、鋯石U-Pb年代學(xué)、Sr-Nd-Hf同位素的綜合分析,結(jié)合區(qū)域地層和區(qū)域構(gòu)造等資料,主要探討華南晚中生代花崗巖體的時(shí)空分布、巖石成因、構(gòu)造演化和地球動(dòng)力學(xué)背景以及華南晚中生代巖漿活動(dòng)、放射性生熱率和熱儲(chǔ)量與地?zé)嵝纬傻年P(guān)系。通過系統(tǒng)的巖相學(xué)、鋯石U-Pb年代學(xué)、元素地球化學(xué)和Sr-Nd-Hf同位素的綜合分析,取得了如下主要結(jié)論：(1)本次在粵東地區(qū)發(fā)現(xiàn)早侏羅世田東二長(zhǎng)花崗巖體,LA-ICP-MS定年結(jié)果顯示,其形成于188Ma。田東巖體具有高Rb/Sr比值和低Sr/Y、Nb/Ta、FeOt/MgO,低P205,很低的Fe203t、MgO、MnO、TiO2、CaO,虧損Ba、Nb、Sr、P、Ti、Zr,富集Rb、Th、U、K、Pb,Eu負(fù)異常較為明顯,為高鉀鈣堿性Ⅰ型花崗巖。巖體具有低Isr、高εNd(t)(ISr=0.7032,εNd(t)=1.09)和高εHf(t)特征(εHf(t)=9.1-13.3,平均值為11.2),Nd-Hf出現(xiàn)解耦現(xiàn)象,Hf同位素組成較為均一,說明巖體并不是通過殼?；旌闲纬?而是源自新生玄武質(zhì)地殼,新生地殼為巖石圈-軟流圈相互作用的產(chǎn)物,源于軟流圈地幔熔體和富集巖石圈地幔熔體的混合。早侏羅世可能是古太平洋俯沖的起點(diǎn),古太平洋NW向的俯沖對(duì)華南大陸產(chǎn)生擠壓應(yīng)力,促使南嶺近E-W向印支期斷裂帶重新活化,再活化作用使得南嶺地區(qū)形成了斷續(xù)的、局部的伸展,從而促使軟流圈上涌和底墊作用,軟流圈物質(zhì)與富集地幔在降壓熔融條件下混合后形成新生地殼,新生地殼部分熔融后經(jīng)較高程度分離結(jié)晶作用形成田東花崗巖。(2)豐順復(fù)式巖體位于粵東地區(qū),由兩個(gè)獨(dú)立單元構(gòu)成,分別是饅頭山正長(zhǎng)-二長(zhǎng)花崗巖、堿長(zhǎng)花崗巖(MTS)和葫蘆田堿長(zhǎng)花崗巖(HLT),鋯石LA-ICP-MS U-Pb定年結(jié)果顯示,巖體是多期次多階段侵入形成的,饅頭山花崗巖形成于166-161Ma,葫蘆田花崗巖形成于139+2Ma。地球化學(xué)特征上,饅頭山花崗巖具有相對(duì)較大的變化范圍,低的稀土元素總量、低Rb/Sr和Nb/Ta比值、明顯Eu的負(fù)異常。而葫蘆田花崗巖則表現(xiàn)出相對(duì)穩(wěn)定的地球化學(xué)特征,具有高的稀土元素總量、高的Rb/Sr;和Nb/Ta比值。同位素組成上,饅頭山花崗巖較葫蘆田富集Sr-Nd-Hf同位素,饅頭山花崗巖的Nd、Hf同位素兩階段模式年齡相對(duì)葫蘆田花崗巖更高。因此,兩巖體均為高分異高鉀鈣堿性Ⅰ型花崗巖,經(jīng)歷了斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、磷灰石等礦物的分離結(jié)晶過程,但來源于不同的源區(qū)。饅頭山巖體是由軟流圈物質(zhì)上涌和／或玄武質(zhì)巖漿底侵誘發(fā)中元古代基底地殼的部分熔融,混入了少量軟流圈物質(zhì),而后巖漿經(jīng)過高度分異演化形成,與南嶺地區(qū)E-W向構(gòu)造-巖漿-成礦帶的早燕山期花崗質(zhì)巖石的成因一致。相比之下,葫蘆田巖體卷入了更多的軟流圈地幔物質(zhì),與東南沿海地區(qū)NE-NNE向花崗巖-火山巖帶中的早白堊世花崗質(zhì)巖石的成因類似。本次研究認(rèn)為,饅頭山形成于板內(nèi)伸展階段,而葫蘆田巖體形成于弧后伸展背景。-139Ma代表了古太平洋板塊SE向板片回撤的啟動(dòng)時(shí)間。華南中生代的成礦作用(如W、Sn礦床)很可能與軟流圈的上涌和中生代地殼的反復(fù)改造以及花崗質(zhì)巖漿的高度演化所釋放出來的流體有關(guān)。華南中生代經(jīng)歷了四次構(gòu)造-巖漿-成礦旋回,燕山期伴隨著三次大規(guī)模成巖成礦事件。(3)新洲復(fù)式巖體位于華南西南部的沿海一帶,由新洲中粗粒巨斑黑云母正長(zhǎng)—二長(zhǎng)花崗巖、東平中細(xì)粒斑狀石英二長(zhǎng)-正長(zhǎng)巖和那琴中細(xì)粒(碎斑)黑云母堿長(zhǎng)花崗巖三個(gè)小巖體組成,分別形成于～150Ma、-140Ma和～117Ma。新洲和那琴花崗巖為高鉀鈣堿性系列,而東平花崗巖屬于鉀玄巖系列。稀土元素和微量元素特征各不相同：三者都具有Eu的虧損,但新洲和東平巖體較為虧損Eu,而那琴巖體具有強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常(δEu=0.01-0.06,平均值為0.02)；新洲和東平巖體呈右傾海鷗式“V”型樣式,而那琴巖體呈特征的海鷗式“V”型,輕重稀土分異不明顯,LREE/HREE=1.61-2.27,平均值為1.97；新洲巖體的稀土四分組效應(yīng)不明顯,東平巖體沒有稀土四分組效應(yīng),而那琴巖體卻具有明顯的稀土四分組效應(yīng)(TE1,3=1.04-1.17,平均值為1.10)；新洲和東平巖體具有明顯的Nb-Ta的虧損,而那琴巖體具有Nb-Ta的正異常。三者的Ba、Sr、P、Ti虧損明顯,其中那琴巖體虧損極其強(qiáng)烈；東平巖體的Nb/Ta、Zr/Hf比值最高(Nb/Ta=14.38-18.51、Zr/Hf=44.64-48.10),那琴巖體的Nb/Ta、Zr/Hf比值最低(Nb/Ta=2.87-19.36、Zr/Hf=10.62-23.64),新洲巖體介于之間,具有殼源巖石的特征。東平和那琴巖體具有相似的Sr-Nd同位素組成,新洲花崗巖的εNd(t)((-5.79)-(-5.89))較東平和那琴巖體低。新洲花崗巖的Hf同位素組成較東平巖體低,εHf(t)值分別為(-6.3)-(-3.9)、(-2.2)～(+1.3)。新洲花崗巖可能形成于板內(nèi)環(huán)境而非活動(dòng)陸緣俯沖體系,是以殼源成分為主的殼?；旌献饔眯纬傻?。東平巖體為典型的鉀玄巖系列正長(zhǎng)巖類,是巖石圈伸展背景下交代富集地幔與軟流圈物質(zhì)混合的產(chǎn)物。那琴巖體形成于巖石圈伸展構(gòu)造體制,與板片俯沖無(wú)關(guān)。(4)中國(guó)東南部構(gòu)造-巖漿-成礦作用演化模式：①中國(guó)東南部在早侏羅世(～200Ma-175Ma)啟動(dòng)古太平洋板塊俯沖機(jī)制,此時(shí)并沒有形成火山巖,俯沖應(yīng)力導(dǎo)致先前印支期形成的E-W向斷裂帶(薄弱帶)發(fā)生裂解,形成華南早侏羅世E-W向板內(nèi)巖漿巖帶,即形成于類似板內(nèi)裂谷的環(huán)境,是古太平洋俯沖早期階段板塊邊緣擠壓應(yīng)力的遠(yuǎn)程響應(yīng)；②中侏羅世-早白堊世期間(～175-140Ma)發(fā)生強(qiáng)烈的平板俯沖或低角度俯沖,俯沖應(yīng)力致使南嶺及鄰區(qū)E-W向斷裂進(jìn)一步拉張,大量的軟流圈物質(zhì)上涌,激發(fā)地殼大規(guī)模重熔而形成華南大花崗巖省(第一次巖漿大爆發(fā))和大型-超大型礦床,俯沖擠壓的同時(shí)可能伴隨板片俯沖角度由緩變陡；③～140-120Ma開始板片回撤,致使沿海地區(qū)出露大規(guī)?；鹕綆r地層和華南第二次巖漿爆發(fā)；④120-110Ma華南板塊與西菲律賓板塊俯沖-碰撞,使該時(shí)期成為巖漿作用“準(zhǔn)寂靜期”：⑤110Ma之后尤其是～93Ma時(shí)的巖石圈伸展,導(dǎo)致了華南第三次巖漿活動(dòng)大爆發(fā)?！?00Ma地殼遭受了明顯的擠壓抬升和剝蝕作用。(5)高放射性生熱率的巖體(HHP花崗巖),其ACNK大部分樣品點(diǎn)小于1.1,主要集中于1.0-1.1之間,ANK值變化于1.0-1.3范圍,也即HHP花崗巖具有準(zhǔn)鋁質(zhì)-弱過鋁質(zhì)的特點(diǎn)。新洲復(fù)式巖體總體熱儲(chǔ)量為5.58×1014J/a,相當(dāng)于1.55×108千瓦時(shí)/年或1.9萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。生熱率較高的往往是大型-較大型的巖基,熱泉包括中-高溫?zé)崛蟛糠殖雎队诖笮?較大型巖基邊部或附近,與巖體規(guī)模和巖體放射性生熱率有著密切的關(guān)系?；讕r石的放射性元素含量差異可能不是巖體生熱率主要控制因素。放射性生熱峰值與華南巖漿活動(dòng)爆發(fā)期有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,暗示在幔源物質(zhì)與熱影響下,地殼物質(zhì)大規(guī)模重熔并反復(fù)改造促使U、Th、K等放射性元素在花崗巖中富集可能是主要的原因。華南底部可能不存在有效的巖漿房或巖漿囊,晚中生代花崗巖是上地殼熱的主要來源。 【關(guān)鍵詞】：華南 晚中生代 多旋回 構(gòu)造-巖漿演化 HHP花崗巖 地?zé)岢梢?/strong>
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P314;P542
【目錄】：

• 作者簡(jiǎn)介5-7
• 摘要7-10
• ABSTRACT10-16
• 第一章 緒論16-30
• §1.1 研究現(xiàn)狀及存在的問題16-25
• 1.1.1 華南晚中生代巖漿作用研究現(xiàn)狀16-23
• 1.1.2 存在的問題與深化華南花崗巖研究的突破口23-24
• 1.1.3 地?zé)嵫芯楷F(xiàn)狀24-25
• 1.1.4 存在的問題25
• §1.2 選題依據(jù)和目的意義25-26
• §1.3 研究?jī)?nèi)容26-27
• §1.4 研究方法與工作量27-28
• 1.4.1 研究方案27-28
• 1.4.2 主要工作量28
• §1.5 取得的主要成果28-30
• 第二章 華南區(qū)域地質(zhì)背景30-33
• §2.1 區(qū)域大地構(gòu)造演化30-32
• 2.1.1 前寒武地質(zhì)30-31
• 2.1.2 早古生代地質(zhì)31
• 2.1.3 晚古生代地質(zhì)31
• 2.1.4 早中生代地質(zhì)31-32
• 2.1.5 晚中生代地質(zhì)32
• §2.2 中生代地層序列32-33
• 第三章 巖體地質(zhì)與年代學(xué)33-48
• §3.1 地質(zhì)背景與巖石學(xué)特征33-42
• 3.1.1 田東巖體34-36
• 3.1.2 豐順復(fù)式巖體36-38
• 3.1.3 新洲復(fù)式巖體38-42
• §3.2 鋯石U-Pb年代學(xué)42-47
• 3.2.1 田東巖體42-43
• 3.2.2 豐順復(fù)式巖體43-44
• 3.2.3 新洲復(fù)式巖體44-47
• §3.3 本章小結(jié)47-48
• 第四章 巖石地球化學(xué)特征與成因48-74
• §4.1 田東巖體48-57
• 4.1.1 元素地球化學(xué)48-49
• 4.1.2 Sr-Nd-Hf同位素組成49-50
• 4.1.3 巖石成因分析50-57
• §4.2 豐順復(fù)式巖體57-63
• 4.2.1 元素地球化學(xué)57-58
• 4.2.2 Sr-Nd同位素組成58
• 4.2.3 鋯石Hf同位素組成58-60
• 4.2.4 巖石成因分析60-63
• §4.3 新洲復(fù)式巖體63-73
• 4.3.1 元素地球化學(xué)63-66
• 4.3.2 Sr-Nd-Hf同位素組成66-68
• 4.3.3 巖石成因分析68-73
• §4.4 本章小結(jié)73-74
• 第五章 華南晚中生代構(gòu)造-巖漿演化74-88
• §5.1 早侏羅世構(gòu)造-巖漿作用74-77
• §5.2 中侏羅世-白堊紀(jì)構(gòu)造-巖漿作用77-83
• 5.2.1 來自粵東豐順復(fù)式巖體的證據(jù)77-79
• 5.2.2 來自粵西南新洲復(fù)式巖體的證據(jù)79-80
• 5.2.3 區(qū)域構(gòu)造、地層層序和成巖成礦作用的證據(jù)80-83
• §5.3 對(duì)華南成巖成礦作用的啟示83-86
• §5.4 本章小結(jié)86-88
• 第六章 華南晚中生代花崗巖與地?zé)岢梢?/span>88-101
• §6.1 地?zé)岣艣r88-91
• §6.2 華南晚中生代花崗巖類放射性特征91-94
• §6.3 花崗巖與地?zé)嵝纬申P(guān)系討論94-99
• §6.4 本章小結(jié)99-101
• 第七章 主要結(jié)論與存在的問題101-103
• §7.1 主要結(jié)論101-102
• §7.2 有待進(jìn)一步研究的問題102-103
• 致謝103-105
• 參考文獻(xiàn)105-123
• 附錄Ⅰ 測(cè)試分析方法123-125
• 附錄Ⅱ 圖版說明及附圖125-128
• 附錄Ⅲ 附表128-150

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