中國(guó)東北佳木斯地塊及鄰區(qū)晚中生代巖漿作用和構(gòu)造意義.pdf

1、佳木斯地塊位于中國(guó)東北，構(gòu)造上處于華北克拉通和西伯利亞克拉通之間，作為環(huán)太平洋構(gòu)造帶的拼貼地塊，在早中生代與西部的松遼地塊發(fā)生陸陸碰撞，成為歐亞大陸的一部分，并開(kāi)始受到古太平洋板塊俯沖的影響。在古太平洋板塊俯沖引起的弧后區(qū)域構(gòu)造伸展的背景下，佳木斯地塊以及整個(gè)歐亞大陸東部廣泛分布晚中生代至新生代的巖漿巖。研究這些巖漿巖的年代及巖石學(xué)成因，對(duì)了解區(qū)域晚中生代大地構(gòu)造演化有著重要意義。
　　 本論文在中國(guó)東北佳木斯地塊及鄰區(qū)選取典型

2、的白堊紀(jì)火山巖或次火山巖剖面進(jìn)行系統(tǒng)的野外地質(zhì)、巖相學(xué)、鋯石SHRIMP U-Pb年代學(xué)、地球化學(xué)、Sr-Nd同位素及鋯石Lu-Hf同位素、鋯石O同位素研究，精細(xì)確定了佳木斯地塊晚中生代巖漿活動(dòng)的年代，反演各巖漿巖的源區(qū)性質(zhì)以及成因機(jī)制;并在此基礎(chǔ)上，綜合區(qū)域地質(zhì)背景及洋殼俯沖的最新研究結(jié)果，通過(guò)與大興安嶺、松遼盆地及歐亞大陸東緣其他地區(qū)的巖漿巖年代學(xué)、地球化學(xué)特征的對(duì)比，歸納了中國(guó)東北地區(qū)晚中生代巖漿作用的空間遷移規(guī)律，并提出巖漿及構(gòu)

3、造解釋模型。
　　 論文主要成果如下:
　　 1.佳木斯地塊晚中生代巖漿活動(dòng)集中發(fā)生在白堊紀(jì)中期104-100 Ma。其中，穆棱地區(qū)伊林組流紋巖和烏拉嘎花崗斑巖鋯石SHRIMP年齡均為104±1 Ma;鶴崗松木河組玄武巖的年齡大約為102-101 Ma;樺南復(fù)合巖墻和其圍巖、佳木斯雙峰式巖墻均形成于100±2 Ma。
　　 2.佳木斯地塊晚中生代巖漿巖地球化學(xué)整體上屬于高鉀鈣堿性系列，并具有雙峰式特征，富集輕稀土

4、元素和大離子親石元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，形成于活動(dòng)大陸邊緣板內(nèi)伸展的構(gòu)造背景，具有多樣的巖石成因類(lèi)型。
　　 3.穆棱地區(qū)伊林組流紋巖高Sr，高La/Yb，低Yb，高M(jìn)g＃(～0.57)，屬于高鎂埃達(dá)克巖。正的εNd(t)=+0.75、較低的鋯石δ18O=5.6-6.7、εHf(t)=5.8-12.7表明，其形成于受俯沖洋殼脫水交代的地幔橄欖巖的部分熔融。負(fù)Eu異常和Ba異常說(shuō)明源區(qū)殘留礦物含斜長(zhǎng)石，熔融壓力相對(duì)較小。部分樣品Sr

5、含量、Sr同位素比值、Mg＃變化范圍較大，可能受巖漿-地表水相互作用影響。烏拉嘎金礦巖體有兩種花崗斑巖，一種為黑云母花崗斑巖，侵入早白堊世寧遠(yuǎn)村組地層之中，高Sr、La/Yb，低Y、Yb，高M(jìn)g＃(0.57)，亦屬于高鎂埃達(dá)克巖，εNd(t)值為+0.5，與伊林組流紋巖接近。不同的是，鋯石δ18O較高(～8.0)，Y含量更低(7.5-8.3 ppm)，表明其形成于俯沖洋殼的部分熔融并接受了很少程度的地幔的交代混染，源區(qū)殘留礦物可能為石榴

6、子石、角閃石和金紅石，熔融壓力相對(duì)較大。另一種花崗斑巖和前者相比，雖位于同一個(gè)巖體，但黑云母較少，侵入到麻山群副變質(zhì)巖之中，相近的log(Na2O/MgO)值，但高的鋁飽和指數(shù)特征表明，其不是源自黑云母花崗斑巖的結(jié)晶分異，而是屬于S型花崗巖類(lèi)，形成于埃達(dá)克質(zhì)巖漿侵位引發(fā)上地殼圍巖部分熔融形成的。
　　 4.松木河組玄武巖具有較高的SiO2(52.09-53.22％)，Na2O含量為4.25-4.36％，K2O含量為1.32-1.

7、35％，在TAS圖解中位于玄武質(zhì)堿性安山巖范圍。高鋁(17.97-19.04％)、低鎂(3.00-3.98％)、低Mg＃(0.42-0.45)的特征表明巖漿經(jīng)歷過(guò)較高程度的結(jié)晶分異或地殼混染;沒(méi)有Eu負(fù)異常(Eu/Eu*=0.98-1.00)，在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中，除Nb，Ta，P，Ti and Y元素虧損、Pb元素的富集，其他元素按相容性排序遞減，以及正的εNd(t)值（+2.9-+3.0），表明基性巖漿沒(méi)有經(jīng)歷顯著的地殼混染，源

8、區(qū)為虧損地幔。偏高的(87Sr/86Sr)i值(0.70565-0.70571)表明地幔源區(qū)受到俯沖洋殼中受海水蝕變的玄武巖的影響。在構(gòu)造判別圖中，松木河組玄武巖位于活動(dòng)大陸邊緣弧后板內(nèi)伸展環(huán)境下，代表了佳木斯地塊中白堊世玄武質(zhì)巖漿活動(dòng)的開(kāi)始及巖石圈進(jìn)一步的伸展。
　　 5.樺南復(fù)合巖墻位于佳木斯地塊的中部，由各3米寬的安山斑巖的邊部和5米寬的流紋斑巖的核部組成，其圍巖為含安山巖包體的花崗斑巖。安山巖包體大多呈渾圓狀;部分成次棱

9、角狀并具暗色礦物反應(yīng)邊，但巖石成分與渾圓狀包體相同，它們都形成于因基性巖漿與酸性巖漿溫差過(guò)大導(dǎo)致的基性巖漿在酸性巖漿中的淬冷作用。復(fù)合巖墻安山斑巖、流紋斑巖的鋯石中含大量流體包裹體以及針狀磷灰石，表明其巖漿也經(jīng)歷了快速的冷卻。復(fù)合巖墻核部的流紋斑巖與含安山巖包體的花崗斑巖圍巖地球化學(xué)特征相似，表現(xiàn)為高SiO2、低MgO和Fe2O3、高Al2O3、LILE和LREE富集、HFSE虧損、Eu、Ba、U、Sr負(fù)異常等特征，源區(qū)為中上部地殼;安

10、山巖包體無(wú)Eu負(fù)異常、低硅高鎂鐵，原始巖漿可能為玄武質(zhì);復(fù)合巖墻邊部安山斑巖的中心位置的SiO2含量相對(duì)最低，εNd(t)最高，最能代表原始玄武質(zhì)巖漿的成分，可能來(lái)自于富集巖石圈地幔;距流紋斑巖巖墻及酸性圍巖越近，SiO2含量增加，εNd(t)值降低，表明受到越多酸性巖漿的混染。樺南復(fù)合巖墻及其含安山巖包體花崗斑巖圍巖顯示了玄武質(zhì)巖漿和地殼組分不同程度的相互作用，標(biāo)志著中白堊世100 Ma玄武質(zhì)巖漿的底侵以及快速的構(gòu)造伸展。
　　

11、 6.佳木斯雙峰式巖墻位于佳木斯地快的西部，巖墻由流紋巖巖墻和輝綠巖巖墻組成。流紋巖SiO2含量為74.99-76.09％，Na2O含量為2.55-4.92％，K2O含量為2.72-6.30％，富集大離子親石元素和輕稀土元素，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、P、Ti虧損，具有顯著的Eu、Sr、Ba負(fù)異常，εNd(t)=0.49-1.66，低Mg＃(0.01-0.17)，具有鐵質(zhì)花崗巖（A型花崗巖）的特征，87Sr/86Sr比值分為兩組(0.70

12、45和0.7061)，表明鐵質(zhì)流紋巖分別來(lái)源于玄武巖的結(jié)晶分異和地殼的減壓部分熔融。輝綠巖SiO2含量為47.10-53.49％，Na2O含量為2.44-4.58％，K2O含量為0.74-2.89％，在TAS圖解中分別位于玄武巖和安山巖范圍，屬鈣堿性系列。較高的Mg＃(0.57-0.67)、沒(méi)有或有較弱的Eu負(fù)異常(Eu/Eu*=0.85-1.02)，εNd(t)值為-1～+4，表明輝綠巖來(lái)自軟流圈地幔與巖石圈地幔不同程度的相互作用。大

13、離子親石元素富集、高場(chǎng)強(qiáng)元素虧損，偏高的(87Sr/86Sr)i表明源區(qū)受到俯沖洋殼中的受海水蝕變的玄武巖或受俯沖作用卷入到地幔深部的陸源沉積物的影響。佳木斯雙峰式巖墻輝綠巖及鐵質(zhì)流紋巖標(biāo)志著區(qū)域地殼發(fā)生了強(qiáng)烈的減薄與地幔物質(zhì)上涌，標(biāo)志著區(qū)域構(gòu)造伸展。
　　 7.佳木斯地區(qū)多樣的巖漿類(lèi)型包括高鎂埃達(dá)克巖、鐵質(zhì)流紋巖、玄武巖及豐富的玄武質(zhì)巖漿-殼源酸性巖漿混合及雙峰式巖漿作用等等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象揭示了洋殼俯沖至地幔轉(zhuǎn)換帶脫水、部分熔

14、融;脫水形成的流體及部分熔融形成的熔體交代巖石圈地幔;洋殼脫水引發(fā)軟流圈地幔及巖石圈地幔的部分熔融、基性巖漿上涌;基性巖漿侵入上地殼引發(fā)沉積地殼的部分熔融、形成S型酸性巖漿，基性巖漿與S型酸性巖漿不同程度的混合、混染;基性巖漿底侵到減薄的地殼下部，形成鐵質(zhì)（A型）流紋巖等等過(guò)程，這些過(guò)程形成的巖漿能夠上升到地表或近地表，指示了巖石圈的快速伸展、減薄，與俯沖洋殼后撤引發(fā)區(qū)域構(gòu)造伸展有關(guān)。
　　 8.對(duì)中國(guó)東北地區(qū)晚中生代巖漿巖年齡

15、數(shù)據(jù)的整理表明，巖漿活動(dòng)的開(kāi)始時(shí)間具有由西向東由老變新的時(shí)空分布特征。大興安嶺的巖漿活動(dòng)起始于160Ma，強(qiáng)烈活動(dòng)至少持續(xù)至120Ma;松遼盆地的巖漿活動(dòng)主要以營(yíng)城組火山巖為代表，在120Ma-110Ma;佳木斯地塊的巖漿活動(dòng)則主要發(fā)生在110Ma-90Ma。這一規(guī)律可以用洋殼俯沖-堆積-后撤的模型來(lái)解釋?zhuān)囱髿さ徒嵌雀_至地幔轉(zhuǎn)換帶、俯沖洋殼在地幔轉(zhuǎn)換帶中堆積、堆積過(guò)程導(dǎo)致繼續(xù)向地幔轉(zhuǎn)換帶俯沖堆積產(chǎn)生阻力、俯沖洋殼后撤，俯沖角度變大，