华北北缘典型下地壳岩石部分熔融实验——对区域中生代花岗岩成因的启示

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	华北北缘典型下地壳岩石部分熔融实验——对区域中生代花岗岩成因的启示
	李朋
导师	周文戈 ; 姜能
	2013
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位名称	博士
学位专业	矿物学、岩石学、矿床学
关键词	华北北缘下地壳 A型花岗岩埃达克质岩石
摘要	华北克拉通北缘中生代花岗岩类是华北克拉通东部岩浆带的重要组成部分。该区中生代花岗岩类非常发育，主要为埃达克质岩石、普通高钾钙碱性岩石、A型花岗岩和强过铝质淡色花岗岩，对于他们的成因目前仍然争论不休，尤其是对埃达克质岩石和A型花岗岩的成因争论最多。这些成因模式主要是建立在野外地质观察、岩石学和地球化学研究的成果上，仍然缺乏针对该地区的高温高压实验岩石学的研究。野外观察和实验表明，花岗质岩浆不可能直接由地幔岩石部分熔融产生，主要来源于中下地壳岩石的部分熔融、壳幔岩浆的混合或者是幔源岩浆的结晶分异，因此，中下地壳岩石是花岗岩形成的主要源区。对华北克拉通北缘下地壳代表岩石进行高温高压部分熔融实验研究有可能为华北克拉通地壳加厚和减薄过程中岩浆形成机制及地球动力学问题提供实验依据。借助于JL-3600t六面顶高压设备，作者在1.0-2.0 GPa，950-1150℃条件下，对华北北缘太古代麻粒岩地体中代表性岩石——含石榴石石英斜长角闪岩（粉末与块状样品），互层的中性麻粒岩与二辉麻粒岩（粉末）进行了脱水部分熔融实验研究。利用电子探针（JXA8100）与激光剥蚀等离子质谱（LA-ICP-MS）分别对实验产物进行了主量和微量元素测试，主要对比了实验获得的熔体与华北北缘的A型花岗岩与低镁埃达克质岩石的主量和微量元素特征。在含石榴石石英斜长角闪岩实验中，块状样品样品本身存在明显的样品不均一性。但在部分熔融程度小于32 %时，粉末与块状样品实验形成的熔体表现出相近的主量元素特征，尤其在压力＞1.5 GPa以上，部分熔融小于35%时，二者的熔体成分非常接近。同时，块状样品与粉末样品残留相矿物（单斜辉石、斜方辉石和石榴石）与熔体的Fe-Mg交换系数相近，因此块状样品同样是近乎平衡的。部分熔融程度小于32 %实验中获得了低铝，高Fe#，高K2O/Na2O等特征的熔体，除CaO含量略高外，非常类似于A型花岗岩的特征。通过模式计算获得低程度部分熔融（32 ％）熔体稀土元素含量与A型花岗岩相似，但负Eu异常没有典型A型花岗岩那么强烈，若要获得与典型A型花岗岩一致的熔体需要分离结晶出8~15%的斜长石（An>32）。因此，含石榴石石英斜长角闪岩在1.5 GPa, 1000至1025℃条件下发生低程度部分熔融（8~32 ％）形成的熔体，经过低程度（8~15%）的斜长石（An>32）分离结晶作用，残余熔体具有类似A型花岗岩的主量和微量量元素特征。互层的中性麻粒岩与二辉麻粒岩脱水部分熔融实验中，在相同温度压力及时间条件下，由于元素的扩散迁移使得两岩石接触带熔融程度最高，并且随着远离接触带的方向，两端岩石熔融程度呈现明显降低的趋势，且中性麻粒岩端熔融程度远大于二辉麻粒岩端的熔融程度。因此熔体成分及残留相也不同。从主量元素成分特征上看，1.5 GPa-1000℃的中性麻粒岩端、2.0 GPa-1050℃和1100℃中性麻粒岩与二辉麻粒岩部分熔融形成了主量成分类似于华北北缘埃达克质岩成分的熔体。1.5 GPa-1000℃中性麻粒岩端熔体具有高Sr/Y和La/Yb，与埃达克质岩成分一致。结合2.0 GPa-1050℃与1100℃时残留相特征，认为此时形成的熔体同样也具有高Sr/Y和La/Yb。因此，认为中性麻粒岩在1.5 GPa以上，1000-1100℃，部分熔融程度＞60%，残留相主要为单斜辉石和石榴石时可以形成类似华北北缘埃达克质岩成分的熔体。
其他摘要	Mesozoic granitoids at the northern margin of the North China Craton are an important part of the Mesozoic magmatism belt in eastern North China Craton. The Mesozoic granitoids, widely distributeing in this region, include the adakitic granite, the common high-K calc-alkaline granites, A-type granites and strongly peraluminous leucogranites. These granitoids are generally considered to be the resultsof crustal thickening and destruction of the North China Craton. The genetic models of those granitoids, which based on the study of geological observation, petrology and geochemistry, have been a debated subject for decades, especially for the adakitic granites and A-type granites. However, there is little of experimental petrology evidences on the origin of the Mesozoic granitoids in this region. Based on field observations and experimental petrology results, granitic magma cannot be directly produced by partial melting of mantle rocks. They can form by the partial melting of the mid-lower crustal rocks, by mixing of the crust- and mantle-derived magmag, or by fractionation of mantle-derived magma. So the mid-lower crustal rocks are the main source rocks of the granitic rocks. The study of partial melting of representative rocks of mid-lower crust at the northern margin of the North China Craton can offer some experimental evidences for revealing the forming mechanism of the magma during the evolution process of thickened lithosphere and craton destruction. In the present work, a number of dehydration melting experiments of the powdered and unpowdered garnet-bearing quartz amphibolite and the interlayered garnet-bearing amphibole two-pyroxene granulite and intermediate granulite from the Archean granulite terrane which is considered to represent the lower continental crust at the northern margin of the North China Craton, were conducted by the multianvil apparatus (JL-3600t) at the conditions of 1.0 to 2.0 GPa and 950 to 1150℃.
学科领域	地球深部物质与流体作用地球化学
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.gyig.ac.cn/handle/352002/5805
专题	研究生_研究生_学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	李朋. 华北北缘典型下地壳岩石部分熔融实验——对区域中生代花岗岩成因的启示[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2013.

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