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《中国地质大学(北京)》 2017年
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华北克拉通北缘中段龙王庙岩体和上庄岩体的岩石成因及构造指示

滕雪明  
【摘要】:华北克拉通北缘中段的大陆岩石圈地幔在奥陶纪–三叠纪时逐步在蒙古洋板块多阶段俯冲的影响下变得活跃。本文选取的龙王庙岩体和上庄岩体的形成时代分别是~399 Ma和~123?128 Ma,属于中泥盆世和早白垩世。本文在重点论述二者岩石学成因和构造指示意义的基础上,结合前人对华北克拉通北缘中段二者时间区间的其他岩体研究,最后综合论述晚古生代到晚中生代华北克拉通北缘中段岩石圈地幔在中生代大规模减薄之前的构造演化过程。主要取得的成果和创新性认识如下:1、龙王庙岩体同时具备弧和后碰撞的地化特征,是弧挤压到弧后伸展过渡环境的产物,其弧后伸展环境对应的弧–陆碰撞是晚志留世的白乃庙岛弧体与华北克拉通北缘的碰撞。与同时期的红石砬和二道沟?下哈叭沁杂岩体比较,可以得出该阶段的大陆岩石圈地幔并没有受到蒙古洋系统大规模的影响,仅表现为大陆岩石圈地幔的不均一富集。2、上庄岩体的形成时代与华北克拉通中部和东部中生代岩石圈减薄机制下的伸展作用事件吻合。母岩浆等同的细粒辉长岩地化特征(比如低Dy/Yb值:3.48?3.55;La/Yb值:50.83?53.22)显示其来源为含尖晶石二辉橄榄岩相岩石圈富集地幔的部分熔融,且它们的Zr/Nb(8.03?9.09),Zr/Y(13.0?15.1)和Nb/Y(1.62?1.66)值显示源区有少量软流圈地幔等深部物质的加入。软流圈上涌带来足够热量,加上同时期源于太平洋板片俯冲而来的水份,共同促成上庄岩体母岩浆的形成。太平洋俯冲板片给北缘的大陆岩石圈地幔提供了一定的水份,但没有造成该区域大陆岩石圈地幔的进一步富集。3、综合华北克拉通北缘其他阶段的基性-超基性岩体以及其他幔源岩体的各种特征,得出华北克拉通北缘的大陆岩石圈地幔在遭受中生代大规模的岩石圈破坏和减薄事件之前,曾受蒙古洋板块阶段性俯冲的影响。它们的Hf同位素和地化特征表明大陆岩石圈地幔总体表现为越来越富集。4、在蒙古复合地体与华北克拉通北缘于晚二叠世发生碰撞后,北缘受到后碰撞/后造山作用,引起岩石圈的拆沉,随即出现的基性-超基性岩体兼具软流圈地幔和岩石圈地幔的混合特征。而后这一拆沉作用逐步向克拉通内部发展,引起更大规模的岩石圈拆沉作用,以华北克拉通内部出现大规模的晚侏罗世(~160 Ma)高镁安山岩、英安岩和埃达克岩达到顶峰。上庄岩体表明早白垩世时期北缘岩石圈破坏和减薄的机制是热/化学侵蚀。
【关键词】:龙王庙岩体 上庄岩体 华北克拉通北缘 大陆岩石圈地幔 富集地幔
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P581;P542
【目录】:
  • 摘要5-7
  • Abstract7-11
  • 1 绪论11-21
  • 1.1 选题背景与研究现状11-16
  • 1.1.1 选题背景11-13
  • 1.1.2 研究现状13-16
  • 1.2 研究区现状16-18
  • 1.3 研究内容以及完成的工作量18-21
  • 2 区域地质背景21-30
  • 2.1 华北克拉通演化简史21-23
  • 2.2 华北克拉通的板块拼合说23-26
  • 2.2.1 太古代微陆块23-24
  • 2.2.2 古元古代的板块碰撞24-26
  • 2.3 华北克拉通北缘奥陶纪—三叠纪的地质演化26-28
  • 2.4 燕山带与侏罗纪?白垩纪岩浆作用28-30
  • 3 实验方法简介30-34
  • 3.1 岩相学30
  • 3.2 电子探针分析30
  • 3.3 全岩地球化学分析30-31
  • 3.4 锆石分选和CL图像的采集31
  • 3.5 锆石U? Pb同位素地质年代学分析31-32
  • 3.6 锆石Lu? Hf同位素分析32-34
  • 4 岩体地质和矿相学特征34-46
  • 4.1 龙王庙岩体地质和矿相学特征34-37
  • 4.2 上庄岩体地质和矿相学特征37-46
  • 4.2.1 橄长岩39-43
  • 4.2.2 苏质辉长岩/辉质斜长岩43-45
  • 4.2.3 辉长岩/辉长闪长岩/细粒辉长岩45
  • 4.2.4 Fe-Ti氧化物矿石45-46
  • 5 矿物化学特征46-79
  • 5.1 龙王庙岩体46-54
  • 5.1.1 橄榄石46
  • 5.1.2 单斜辉石46
  • 5.1.3 角闪石46-54
  • 5.2 上庄岩体54-79
  • 5.2.1 橄榄石54-55
  • 5.2.2 斜长石55-64
  • 5.2.3 辉石64
  • 5.2.4 角闪石64-66
  • 5.2.5 云母66-73
  • 5.2.6 金属氧化物(磁铁矿、钛铁矿和尖晶石)73-79
  • 6 岩石地球化学特征79-94
  • 6.1 龙王庙岩体79-86
  • 6.2 上庄岩体86-94
  • 7 锆石U? Pb年龄94-111
  • 7.1 龙王庙岩体94-100
  • 7.1.1 角闪石岩94-96
  • 7.1.2 单斜辉石岩96
  • 7.1.3 龙王庙岩体的结晶侵位年龄96-100
  • 7.2 上庄岩体100-111
  • 7.2.1 橄长岩(SZ11A)100-101
  • 7.2.2 橄长岩(SZ13A)101
  • 7.2.3 辉长岩(SZ15A)101-102
  • 7.2.4 辉长岩(SZ23)102-103
  • 7.2.5 辉长闪长岩(SZ16A)103
  • 7.2.6 细粒辉长岩(SZ12A)103-111
  • 8 锆石Lu?Hf同位素111-118
  • 8.1 龙王庙岩体111-116
  • 8.2 上庄岩体116-118
  • 9 岩石成因118-142
  • 9.1 龙王庙岩体118-125
  • 9.1.1 母岩浆的性质评估118-119
  • 9.1.2 与传统Alaskan型杂岩体的比较119-121
  • 9.1.3 母岩浆形成的机制121-125
  • 9.2 上庄岩体125-142
  • 9.2.1 母岩浆的性质评估125-127
  • 9.2.2 结晶条件的评估127-135
  • 9.2.3 地壳混染评估135-136
  • 9.2.4 母岩浆的起源136-138
  • 9.2.5 母岩浆生成机制的探讨138-142
  • 10 构造指示142-151
  • 10.1 龙王庙岩体的构造环境解析142-145
  • 10.2 上庄岩体的构造环境解析145-148
  • 10.3 华北克拉通北缘中段岩石圈地幔的演化148-151
  • 11 结论151-153
  • 致谢153-155
  • 参考文献155-194
  • 附录194-198
  • 个人简历194-197
  • 攻读博士学位期间发表及在审论文197-198

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