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河北大庙岩体型斜长岩及Fe-Ti-P矿床成因
何海龙
学位类型博士
导师宋谢炎
2017
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
关键词岩体型斜长岩 锆石hf-o同位素 钛铁磷灰岩 Fe-ti氧化物矿石 液态不混熔
其他摘要

岩体型斜长岩与同时代的纹长二长岩、紫苏花岗岩、环斑状花岗岩在区域上共生,组成AMCG岩套(anorthosite – mangerite – charnockite - rapakivi granite, AMCG suit)。岩体型斜长岩只出现在元古代,成岩年龄主要集中在1.0-1.9 Ga。面积通常可达数千平方公里,主要分布在元古代造山带上及相邻区域,是元古代陆壳的重要组成部分。虽然斜长石在深部岩浆房结晶,以晶粥的形式底辟上升到浅部岩浆房的变压结晶过程已被普遍接受,但是岩体型斜长岩的原始岩浆成分,源区,构造环境以依然存在很大争议。并且对于斜长岩为什么只出现在元古代依然存在很多争议。此外,岩体型斜长岩中经常出现Fe-Ti氧化物矿石和钛铁磷灰岩。Fe-Ti氧化物矿石及钛铁磷灰岩究竟是由液态不混熔形成还是由重力分异形成依然是岩浆型钒钛磁铁矿矿床成因研究的关键问题。本研究中,我们对大庙岩体型斜长岩中的Fe-Ti 氧化物矿石和钛铁磷灰岩的野外产状,空间分布以及矿物化学成分进行了详细的研究。发现Fe-Ti 氧化物矿石和钛铁磷灰岩为似层状、脉状或透镜状,与斜长岩,苏长岩为侵入关系,并且钛铁磷灰岩和Fe-Ti 氧化物矿石在斜长岩中常常形成网脉状,显示钛铁磷灰岩和Fe-Ti 氧化物矿石的母岩浆在斜长岩和苏长岩固结之后才侵入到岩体中。钛铁磷灰岩和苏长岩中磷灰石的Sr和REE以及Sr和Eu/Eu*的投影显示不同的演化趋势,也说明Fe-Ti氧化物矿石、钛铁磷灰岩和苏长岩来自不同的母岩浆,不能用连续分异结晶来解释。说明Fe-Ti氧化物矿和钛铁磷灰岩为不混熔成因。与苏长岩相比,钛铁磷灰岩和Fe-Ti 氧化物矿石中磁铁矿具有较高的Cr含量,斜长石具有较高的Sr含量和偏低的An牌号,磷灰石具有较高的Sr含量,较低的REE含量以及不明显的Eu负异常,Fe-Ti 氧化物矿石和钛铁磷灰岩母岩浆结晶分离程度低于苏长岩母岩浆。通过钛铁磷灰岩中磷灰石成分计算母岩浆微量元素成分,正好富Fe闪长质岩脉和和原始的高Al辉长岩脉成分混合区域,说明液态不混熔可能与残余岩浆和新的原始混合有关。富Fe-Ti-P岩浆首先结晶磁铁矿、钛铁矿与磷灰石,在重力分异作用下分别形成钛铁磷灰岩和Fe-Ti 氧化物矿石。富Fe-Ti-P岩浆演化到晚期,SiO2含量增加,结晶出它形的斜长石和单斜辉石,形成斜长岩体顶部辉长钛铁磷灰岩。本研究还对大庙岩体型斜长岩成因进行了研究。通过对斜长岩中锆石的Hf-O同位素以及斜长石和辉石Sr同位素研究发现,大庙岩体型斜长岩为下地壳部分熔融成因。大庙斜长岩锆石U-Pb年龄为1697 ± 12Ma到1689 ± 20Ma。计算得到锆石εHf(T)值范围从-4.1~-8.9,Hf模式年龄为2600Ma-2800Ma,显示古老地壳重熔特征,且与华北克拉通主要生长年龄一致。锆石δ18O (‰)值范围从5.1-6.7(平均值为5.9),87Sr/86Sr同位素初始值为0.702-0.704,与幔源岩浆吻合的较好,不支持混染了大量地壳成分。大庙87Sr/86Sr同位素初始值, 锆石 δ18O (‰) 值和εHf(T) 值的解耦不能用亏损地幔岩浆混染下地壳成分来解释。因此,我们认为大庙岩体型斜长岩为下地壳部分熔融成因。幔源岩浆在2600-2800Ma时底垫到下地壳形成辉长质的堆晶岩,从2700Ma到1700Ma期间,Hf同位素逐渐从亏损地幔特征演变为古老地壳特征。与Lu-Hf同位素不同的是,由于下地壳Rb/Sr比较低,即使经历了1000Ma的积累之后,仍能保留较低的87Sr/86Sr同位素组成(0.702-0.704)。此外,如果没有变质流体或者水热交换的影响,下地壳堆晶岩氧同位素组成不随着时间改变。因此大庙岩体型斜长岩的源区同时具有古老地壳的εHf(T)值和接近地幔的δ18O (‰) 值和87Sr/86Sr同位素(δ18O(‰)。全球岩体型斜长岩解耦的δ18O(‰), εNd(t)和87Sr/86Sr,也说明其源区是基性的下地壳,而并非是亏损地幔混染不同比例的地壳成分。全球岩体型斜长岩在时间与空间分布上均与造山带相关说明岩体型斜长岩形成于造山后的构造环境。俯冲或碰撞过程形成的造山带加厚的山根,在均衡作用下,插入到地幔中,在地幔的加热下发生较高程度的部分熔融,形成了斜长岩的原始岩浆。而造山山根复杂的成因和成分导致了斜长岩体变化的源区同位素特征。

学科领域矿床地球化学
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.gyig.ac.cn/handle/352002/7588
专题研究生_研究生_学位论文
第一作者单位中国科学院地球化学研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
何海龙. 河北大庙岩体型斜长岩及Fe-Ti-P矿床成因[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2017.
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