華北陸塊南緣堿性巖地球化學(xué)研究及其大地構(gòu)造意義.pdf

1、華北陸塊南緣發(fā)育了大量的堿性巖，這些堿性巖形成于不同的時(shí)代，具有不同的成因。本文選取了中元古代的龍王幢A型花崗巖、新元古代的雙山角閃正長(zhǎng)巖和中生代的張士英角閃正長(zhǎng)巖和太山廟A型花崗巖作為研究對(duì)象。通過(guò)巖體的地球化學(xué)、鋯石學(xué)等研究方法，探討其成因及構(gòu)造意義。進(jìn)而試圖闡述華北南緣的堿性巖構(gòu)造旋回及華北南緣構(gòu)造演化歷史。
　　中元古代的龍王幢花崗巖具有高硅SiO2=70.7～72.68％、富堿(Na2O=2.45～3.54％、K2O=4

2、.56～6.35％)。在K2O-SiO2圖解上龍王幢堿性花崗巖顯示高鉀鈣堿性-堿玄巖系列的特征。具有明顯的輕重稀土分異LREE/HREE=9.6～17.6，Eu的負(fù)異常。富集Rb、Th、U、K等大離子親石元素，虧損Nb、Ta、Zr、Hf等高場(chǎng)強(qiáng)元素。龍王幢花崗巖具有典型的A型花崗巖的特征，比如具有較高的SiO2(＞70％)、FeOt/MgO、(K+Na)/Al和10000*Ga/Al比。最主要的是形成于高溫環(huán)境，全巖鋯的飽和溫度計(jì)算結(jié)果

3、顯示結(jié)晶溫度在1030-1098℃。龍王幢A型花崗巖具有A1型花崗巖的特征指示了形成于板內(nèi)的構(gòu)造環(huán)境。龍王幢A型花崗巖是英云閃長(zhǎng)質(zhì)地殼物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物，殘留相中存在斜長(zhǎng)石。形成時(shí)代為1.6Ga，是哥倫比亞超大陸裂解時(shí)期的晚期產(chǎn)物。
　　新元古代雙山角閃正長(zhǎng)巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡結(jié)果為806±11Ma。巖石具有較低的SiO2含量(54.1～58.3wt.％)指示中性巖的特征;富堿(Na2O=5.13～10.13％，

4、K2O=2.52～8.83wt.％)，在TAS分類(lèi)圖中所有巖石都落在霞石正長(zhǎng)巖系列范圍。富集Rb、Th、U等大離子親石元素(LILE)。具有明顯的Ba的虧損和微弱的K的虧損。不同于一般的島弧火山巖，雙山角閃正長(zhǎng)巖沒(méi)有Nb、Ta、Zr、Hf等高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)的虧損現(xiàn)象。富集Nb、Ta等微量元素指示了雙山巖體原始巖漿具有原始地幔成分的貢獻(xiàn)，結(jié)合前人發(fā)表的Sr-Nd-Pb同位素特征我們認(rèn)為雙山原始巖漿形成于殼幔巖漿的混合作用，隨后經(jīng)歷了

5、結(jié)晶分異作用。雙山角閃正長(zhǎng)巖形成于新元古代拉張性的構(gòu)造環(huán)境，可能是羅迪尼亞超大陸超大陸在華北陸塊南緣的響應(yīng)。
　　關(guān)于中生代的堿性巖我們選取了張士英角閃正長(zhǎng)巖和太山廟花崗巖進(jìn)行了鋯石U-Pb定年、Lu-Hf同位素研究和全巖的主微量元素的研究。張士英角閃正長(zhǎng)巖的和太山廟花崗巖鋯石U-Pb定年結(jié)果顯示兩個(gè)巖體分別形成于122.8±1.5Ma和112.1±3.2Ma。張士英角閃正長(zhǎng)巖具有高的SiO2(65.59-68.1wt.％)、Al

6、2O3(15.39～15.64 wt.％)含量、高的Sr(468～666ppm)、 Sr/Y(35～45)、(La/Yb)N(20.1～22.1)比，但是具有低的Y(13.1～16.6ppm)和Yb(1.47～1.78ppm)含量。在稀土配分圖上顯示具有可以忽略的Eu的負(fù)異常，虧損Nb、Ta、P、Ti和Y等元素。以上這些特征顯示張士英角閃正長(zhǎng)巖具有典型的埃達(dá)克質(zhì)巖石的特征。鋯石的Hf同位素顯示εHf(t）=-17.6～-5.7平均為-1

7、5.2，相應(yīng)的兩階段模式年齡TDM2=1.29～1.91 Ga。這一年齡相比于華北克拉通南緣的基底巖石較年輕，可能指示了張士英角閃正長(zhǎng)巖源區(qū)不僅是加厚下地殼，鎂鐵質(zhì)巖漿底侵作用形成的新生地殼也是一個(gè)重要的源區(qū)。所以我們認(rèn)為張士英角閃正長(zhǎng)巖形成于加厚下地殼的部分熔融并伴有中元古代新生地殼的加入。而比張士英巖體晚10Ma左右的太山廟花崗巖則顯示A型花崗巖的特征，比如具有相對(duì)較高的SiO2(69.7～71.87wt.％)、全堿(Na2O+K2

8、O=8.5～9.4 wt.％)、HFSE(Zr、Nb、Ga、Y),但是相對(duì)較低的CaO(0.27～1.25 wt.％)、Ba、Sr以及Eu的顯著負(fù)異常。太山廟花崗巖Hf同位素顯示ε Hf(t)=-12.4～-1.6平均為-7.6，其兩階段模式年齡TDM2=1.10～1.63Ga平均為1.38 Ga。太山廟花崗巖形成于高溫的環(huán)境下全巖的鋯飽和溫度顯示巖體結(jié)晶溫度為830℃ to900℃。太山廟A型花崗巖是英云閃長(zhǎng)巖地殼在高溫低壓下部分熔融

9、形成的，殘留相中含有斜長(zhǎng)石。源區(qū)也有新生陸殼的貢獻(xiàn)，因?yàn)樘綇R花崗巖Hf同位素也具有比基底太華群更高的εHf(t）值。張士英角閃正長(zhǎng)巖形成于中國(guó)東部構(gòu)造體系轉(zhuǎn)折時(shí)期，張士英巖體的侵入代表了該區(qū)域加厚下地殼初始減薄階段，晚期形成的太山廟A型花崗巖則是巖石圈減薄的產(chǎn)物，是華北克拉通破壞在華北南緣的響應(yīng)。
　　華北陸塊南緣至少經(jīng)歷了三次伸展構(gòu)造旋回，分別是中元古代華北東部陸塊和西部陸塊碰撞拼合后的拉伸事件，對(duì)應(yīng)于哥倫比亞超大陸的裂解。新