福建省基性岩的年代学和地球化学:晚中生代以来中国东南部地幔演化

福建省基性岩的年代学和地球化学:晚中生代以来中国东南部地幔演化

张贵山[1]2006年在《福建晚中生代以来基性—超基性岩的年代学、地球化学及其地球动力学意义》文中提出中国东南部位于亚洲东部大陆边缘的南段,处于扬子地块、印度板块和太平洋板块的中间地区,是中生代太平洋板块与欧亚板块相互作用的活跃区域,一直是地质学家关注的地区。晚中生代古太平洋板块对欧亚大陆的俯冲作用,以及大规模的钙碱性岩浆作用,是中国东南部晚中生代重要的构造-岩浆热事件。有关构造属性转换时间及大陆动力学演化过程、岩石圈伸展与地壳拉张期次和深部地质过程等问题,已成为当前重点研究的课题。基于此,本文以福建晚中生代以来的基性脉岩、基性岩、碱性超基性岩为研究对象,运用岩石学、矿物学、元素地球化学、同位素地球化学及K-Ar同位素测年等研究方法,较为系统地研究了闽西碱性超基性岩、闽北角闪辉长岩、闽西及闽东南基性脉岩的地质地球化学特征,对岩石成因、源区性质、成岩时代等进行了详细的分析,并据此反演福建及中国东南部中生代以来岩石圈伸展和地壳拉张期次、岩石圈地幔属性及演化性质,探讨了中国东南部中生代以来的大陆动力学背景。本次研究中获得以下几点初步认识: 1、闽西柳城新生代玻基辉橄岩呈岩筒侵入的,岩石化学研究表明,玻基辉橄岩属于钠质硅不饱和碱性超基性岩;系统的微量元素研究显示,岩浆在上升侵位过程中未发生明显的地壳混染作用,微量元素、稀土元素的地球化学特征是地幔源区性质的继承,地幔源区来自HIMU型地幔端元,HIMU型地幔端元的形成与大洋俯冲脱水板片及携带的沉积物再循环相关;柳城玻基辉橄岩由低程度部分熔融形成(约2.9%),全岩K-Ar测年为12.6±1.3Ma,为中新世,岩石产出构造背景为陆内裂谷。 2、系统的地质地球化学研究表明,闽北赤门角闪辉长岩为低钾(拉斑)系列,有高Al_2O_3,Na_2O>K_2O特征,微量元素具有富集LILE、LREE,亏损HFSE特征,岩浆的地幔源区为富集型,具有EMⅡ性质;与沿海地区辉长岩对比研究,认为赤门辉长岩株可能是中国东南部由拉张向裂谷转换的标志,全岩K-Ar测年为67.6±5.4Ma,晚白垩世末期,岩体的形成动力学背景为拉张带-初始裂谷。 3、闽西基性岩脉主要呈NW向展布;对闽西基性脉岩的岩石学、矿物学和地球化学特征进行了研究,基性脉岩为亚碱性岩石系列,稀土元素、不相容元素和Sr、Nd同位素表现出两种不同的地球化学特征,闽西存在两个不同地幔源区,即弱亏损地幔源区和富集地幔源区(类似EMⅡ型地幔端元),源自弱亏损地幔源区形成的基性脉岩以LILE弱富集、不出现Nb、Ta、Ti负异常和同位素Nd弱亏损及Sr弱富集为特征,源于富集地幔源区的基性脉岩,以不同程度富集LILE、LREE、有Ta、Nb、Ti负异常和Nd、Sr

赵军红[2]2004年在《福建省基性岩的年代学和地球化学:晚中生代以来中国东南部地幔演化》文中研究表明中国东南部地处太平洋板块与欧亚板块的接合部位,其独特的地理位置和构造运动长期以来引起了地质学家的广泛关注。自印支运动以来,板内构造演化复杂而多样。最引人注目的无疑是燕山期广泛而强烈的构造-岩浆热事件。近年来随着研究的深入,逐渐凸显出两个重要的地质问题需要解决:(1) 中国东南部晚中生代构造属性的转变时间及地球动力学演化过程;(2) 多金属成矿作用与岩石圈伸展减薄及地壳拉张的关系。基于此,本文以中国东南部福建省的基性脉岩、岩体为研究对象,运用系统的矿物学、岩石学、岩石地球化学、同位素地球化学及同位素年代学证据,详细论述了晚中生代中国东南部板块俯冲、地幔演化、壳幔相互作用及岩石圈伸展减薄的地球动力学过程,探讨了地壳拉张期次在福建省区域构造上的响应。本研究主要获得以下几点认识: 1、岱前山辉长岩体沿福建长乐—南澳大断裂带分布,侵位于沿海的绿片岩相和角闪岩相的变质岩中及内陆的中生代火山岩中。岩体的微量元素特征表现为与俯冲作用有关的岛弧特点。岱前山岩体由低程度部分熔融形成(约7%),伴有角闪石、单斜辉石的分离结晶作用和斜长石的堆晶作用。时间上与古太平洋板块低角度—歪斜俯冲、晚中生代的变质事件、平潭—东山变质带抬升和长乐—南澳剪切带运动在时间上基本一致。岩体是受俯冲流体交代的上地幔,经部分熔融沿长乐—南澳断裂—应力转换带侵入。它与中国东南部出露的其它基性岩同源,但未受到地壳的混染作用。 2、闽南茅坪-晒鞍角基性侵入体具独特的地球化学属性,表现为高Al_2O_3、Ca_O、MnO,低FeO_T、MgO、TiO_2含量,富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE),并具正的Pb异常和负的Ti异常;Sr-Nd-Pb同位素结果显示,该基性岩有EM2组分的参与。模拟计算表明,该基性岩墙群是尖晶石二辉橄榄岩地幔5-15%部分熔融的产物;微量元素配分模式及理论模拟表明茅坪—晒鞍角基性岩体的地幔源区在熔融前曾受到1%俯冲沉积物熔体的源区混染和5%流体交代作用。基性岩浆在上升过程中还受到10%左右的地壳物质的混染作用,导致该区基性岩富放射成因Sr、Pb同位素。 3、福建省晚中生代基性脉岩富Al_2O_3(14.0-20.4wt%)、CaO(4.09-12.7wt%)。按地球化学特征可分为两组:第一组脉岩具较低稀土总量(53.8-145.5μg/g)和平缓的稀土配分模式[(La/Yb)_n=1.68-4.65],而第二组脉岩的稀土总量较高(63-247μg/g),且轻稀土富集[(La/Yb)_n=4.63-19]。在原始地幔标准化图解上,第一组脉岩显示Pb的正异常 和Ti负异常,无Nb、Ta异常,而第二组脉岩显示明显的Nb一几.Ti负异常和Pb正 异常。两组脉岩经历了不同的源区混合和陆壳混染过程,第一组脉岩显示了以陆壳 混染为主的地球化学过程,不具有岛弧特点的微量元素配分模式表明该类基性岩的 地慢源区可能未受俯冲作用过程影响,第二组脉岩的岛弧地球化学特点暗示该类基 性岩地慢源区是经俯冲作用改造过的富集岩石圈地慢。第一组基性脉岩来源于石榴 石一尖晶石二辉橄榄岩地慢,而第二组脉岩来源于尖晶石或尖晶石一斜长石二辉橄 榄岩地慢。地球化学数据显示,不同类型的地慢存在不均一性,反映了不同程度的 交代作用或不同量俯冲沉积物的加入。福建省晚中生代基性脉岩产生于拉张构造背 景,与岩石圈的伸展减薄及软流圈的上涌紧密联系;4、福建省基性脉岩的同位素特征显示,第一组脉岩具较高的’43N创4的d,第二组脉岩 的’43N出,科Nd较低;ThiNd、B拢a比值及理论模拟结果表明,第二组脉岩可能受到 流体交代和俯冲沉积物的源区混合作用,而第一组脉岩基本未受俯冲组分(沉积物 +流体)的改造。地壳混染对两组脉岩可能起着重要的作用。EC一AFC理论模拟表明, 福建省基性脉岩在上升过程中受到前寒武纪变质岩的影响,这种混染作用在一定程 度上改变了同位素组成。因此,福建省晚中生代基性脉岩的地球化学特点是太平洋 板块俯冲与壳慢相互作用共同作用的结果;5、K一Ar年龄结果表明,出露于福建省的基性脉岩年龄具周期性分布,表现为五个周期: 70一75Ma士,85 Ma士,105一110Ma,125Ma士和135一140Ma。这与前人的研究结果 基本一致,表明福建省与中国东南部区域上有相似的地壳拉张期次。K一Ar年龄主要 集中分布在14OMa--65Ma之间,这表明:①140Ma限定了中国东南部岩石圈伸展 作用开始的下限,也就是说中国东南部晚中生代的岩石圈伸展至少开始于14OMa左 右,而并非90Ma;②标志着中国东南部大规模拉张作用的开始,表明构造属性由 挤压为主转变为以拉张作用为主。

杨永峰[3]2008年在《福建沿海地区晚中生代中—基性岩墙群的年代学和岩石地球化学》文中研究说明福建沿海地处中国东南活动大陆边缘,中生代岩浆作用十分强烈,是中国东南部重要的构造-岩浆活动带。在福建沿海大片晚中生代花岗岩及火山岩中,普遍出露中-基性岩墙群,它们起源于地球深部(地幔或下地壳),侵位于不同的地壳层次,蕴藏着大量岩浆活动、壳-幔相互作用等信息。本论文以该地区晚中生代中-基性岩墙群为主要对象,研究了它们的岩石学、地球化学及同位素年代学等,对岩浆源区的性质、构造环境、成因等进行了讨论,获得以下重要认识:1、福建沿海地区晚中生代中-基性岩墙成群产出,侵入到晚中生代花岗岩及火山岩中,岩性有辉绿岩、角闪辉绿岩和石英闪长岩等,以辉绿岩类为主,产状较陡,北东、近东西及北北东走向,大多未发生变质或变形,保持了岩墙形成时的应力状态。2、岩墙群代表性样品锆石SHRIMP U-Pb同位素分析结果表明,它们的形成年龄都比较接近,形成在87~96Ma之间,说明它们是近时侵入的,都是晚中生代晚白垩世岩浆活动的产物。3、岩墙群的SiO_2含量为50.22~61.10%,属于基性和中基性岩类,以基性为主;它们的Al_2O_3含量普遍高于15%,属高铝玄武岩类;具有较低的镁指数(Mg~#=42.77~62.28)及TiO_2含量(0.97~2.41%),说明它们经历了镁铁质矿物的结晶分异作用,也指示它们不是由原始玄武岩浆结晶;Na_2O/K_2O都大于1,显示出低钾的特点;岩石化学判别,岩墙群岩石属亚碱性系列。4、岩墙群的轻稀土元素富集,稀土配分曲线较平滑,整体向右倾斜,无明显Eu异常;明显富集大离子亲石元素及来自板块俯冲的Ce,而高场强元素显示出不同程度的亏损;Sr-Nd同位素具有高Sr、低Nd特点,Sr初始比值(~(87)Sr/~(86)Sr)_i与ε_(Nd)(t)呈很好的负相关,显现出典型的岛弧特征,表明玄武岩浆起源于被俯冲带流体交代过的岩石圈地幔,并受到地壳物质的混染。5、岩墙群形成于弧后拉张环境,岩浆起源于地幔楔橄榄岩的湿的部分熔融。早白垩世晚期-晚白垩世(90Ma左右),福建沿海从拉张进入裂解或裂谷阶段,在拉张的构造环境中,底侵、滞留并经过广泛结晶分异的玄武质岩浆沿燕山晚期花岗岩及火山岩的节理迅速上侵,最终形成中-基性岩墙群。福建沿海地区晚中生代中-基性岩墙群是晚中生代岩浆活动的最后产物,它们的形成是浙闽沿海活动大陆边缘重要的构造-岩浆事件。对它们的组成和成因进行研究,有助于对中国东南部沿海地区晚中生代岩浆活动规律的深入了解?

秦社彩, 范蔚茗, 郭锋, 李超文, 高晓峰[4]2010年在《浙闽晚中生代辉绿岩脉的岩石成因:年代学与地球化学制约》文中认为来自浙江文成和福建永泰两地的侵位于晚中生代中酸性火山岩地层中辉绿岩脉的形成于90~94Ma,为晚白垩世岩石圈伸展作用产物。两地辉绿岩的SiO2=48.61%~55.54%,Na2O=1.98%~3.89%,K2O=0.28%~2.26%,为钙碱性系列;岩浆在演化过程中经历了一定程度的镁铁质矿物、斜长石和副矿物的分离结晶作用。在微量元素特征上LILE(如Ba、Th)和LREE富集、HFSE亏损;具高放射成因Sr和低放射成因Nd同位素组成(文成辉绿岩:87Sr/86Sr(i)=0.7080~0.7097,εNd(t)=-7.7~-3.4;永泰辉绿岩:87Sr/86Sr(i)=0.7061~0.7062,εNd(t)=-1.2~+0.5),明显不同于亏损软流圈来源岩浆。地壳混染/AFC、岩浆混合等过程不足以解释这些辉绿岩的元素-同位素变化特征。结合主、微量元素和Sr-Nd同位素组成,我们认为区域晚中生代辉绿岩为伸展拉张背景下,软流圈上涌与富集岩石圈地幔相互作用,两种源区共同发生部分熔融的结果,其中文成辉绿岩有更大比例的富集岩石圈组分参与,而永泰辉绿岩的熔融源区中软流圈组分则更高。

刘勇, 李廷栋, 肖庆辉, 邢光福, 王涛[5]2016年在《湘赣地区中生代基性岩地球化学特征与岩石圈厚度变化》文中认为湘赣地区中生代是多金属矿产的集中地区,是环太平洋成矿带的重要组成部分,该区中生代大规模成矿的最终制约因素来自地球深部,岩石圈厚度是探索地球深部的重要组成部分。本文通过湘南宁远玄武岩、长城岭辉绿岩和赣西北基性岩的研究,运用玄武岩主量元素对玄武岩的形成深度进行了定量模拟,初步探讨了湘赣地区中生代岩石圈厚度随时间的演化关系。研究表明,湘西南宁远地区晚叁迭世岩石圈厚度约为53km,湘中南长城岭晚叁迭世岩石圈厚度约为81~84km,赣西北早白垩世岩石圈厚度的形成深度约60~63km。

王森, 张达, 吕良冀, Absai, Vatuva, 狄永军[6]2015年在《闽西南晚古生代以来伸展构造演化:中基性岩墙群的年代学、地球化学制约》文中认为为了深入探讨闽西南地区晚古生代以来的伸展构造演化特征,在岩石地球化学研究基础上,利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法对闽西南龙岩一带中基性岩墙群进行年龄测定。地球化学特征表明,该岩墙群属于钙碱性系列,主量元素以低Ti O2(0.99%~1.73%)、高Al2O3(13.80%~15.76%)、高K2O(0.59%~4.42%)、K2O>Na2O为特征;富集轻稀土元素(LREE)及大离子亲石元素(LILE,如Rb,Ba,Th,K等),亏损高场强元素(HFSE,如Nb,Ta,Zr等)。锆石U-Pb测年结果表明,两期代表性岩墙分别形成于316 Ma和141 Ma,属于晚古生代中晚期和中生代晚期。本文运用构造环境判别方法,并结合沉积古地理特征,认为早期辉绿岩(316 Ma)可能形成于被动大陆边缘的板内拉张环境,晚期辉绿岩(141 Ma)可能形成于板块俯冲之后的火山弧-伸展的过渡环境。在以上研究基础上,讨论了闽西南地区晚古生代以来经历的构造演化阶段,即晚泥盆世-早叁迭世伸展,中-晚叁迭世印支运动挤压,早-中侏罗世古特提斯构造域向燕山期太平洋构造域转换,以及晚侏罗世末-早白垩世大规模伸展等主要阶段。

杨永峰, 董传万, 闫强, 李南美, 竺国强[7]2010年在《浙闽沿海晚中生代伸展构造作用:来自福建沿海中-基性岩墙群的证据》文中研究说明对出露于福建沿海晚中生代花岗岩及火山岩中的中-基性岩墙群岩石学和地球化学的研究表明,其岩性有辉绿岩、角闪辉绿岩和石英闪长岩等,并以角闪辉绿岩为主;地球化学分析数据显示,它们属亚碱性系列,w(SiO2)为50.22%~61.10%,w(CaO)3.50%~8.44%,w(Al2O3)14.05%~18.03%,w(TiO2)0.97%~2.41%,w(Na2O+K2O)4.13%~6.14%,Mg#=42.77~65.74;具有轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE,如Sr,K,Rb,Ba,Th等)富集、高场强元素(HFSE,如Nb,Ta,Hf等)亏损的特点,表现出与消减带有关的岩石地球化学特性。运用构造环境判别方法,确定岩墙群形成于活动大陆边缘碰撞后的伸展构造环境,系拉张环境中底侵、滞留的玄武质岩浆上侵,最终形成中-基性岩墙群。

陈润生, 林东燕[8]2006年在《福建早中生代火山作用研究进展》文中研究指明总结了近十余年来福建省早中生代,尤其是早侏罗世火山作用研究的最新进展:早侏罗世火山地层在全省都有发现,采用化石和同位素测年对火山地层时代进行了精细确定,认为其主要形成于早侏罗世晚期。通过火山岩石地球化学特征的深入研究,永定地区的拉斑质玄武岩浆主要源于岩石圈地幔,但与来自富集岩石圈地幔的早白垩世玄武岩对比又具有明显的地球化学差异,不排除有来自软流圈地幔岩浆的加入。早侏罗世火山岩主要形成于板内的拉张环境,由于后造山应力松弛,沿北北东或北东向构造伸展致使地幔上隆(涌)-底侵的动力学机制是形成双峰式火山岩的内在因素。从早侏罗世火山作用入手来研究华南地区两大构造域的转换也取得了新的进展。论述了我省早侏罗世火山作用的研究方向,认为早中生代构造体制的转换与多金属成矿关系密切。

王浩, 徐兆文, 李海勇, 赵增霞, 陆建军[9]2015年在《邹平雪山二长岩年代学和Sr-Nd同位素研究及成因探讨》文中研究说明山东邹平雪山二长岩岩体位于华北克拉通东南部邹平火山岩盆地内.本文通过对雪山二长岩年代学、岩石地球化学、同位素地球化学的研究,探讨邹平地区早白垩世岩浆作用.LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为(128.5±1.2)Ma,属于燕山晚期岩浆活动产物.二长岩具有富碱(K2O+Na2O=9.92~10.35 wt.%)、富镁(Mg#=42.89~51.22),准铝质(ACNK=0.78~0.82)和钾玄质;轻稀土富集、重稀土亏损[(La/Yb)N=5.19~7.19],无明显Eu异常(δEu=0.82~0.99);大离子亲石元素元素(Rb,Ba等)富集,高场强元素(Nb、Ta、Ti等)亏损等特征.二长岩具有较低的(87Sr/86Sr)i比值(0.705188~0.705661),εNd(t)值(-14.79~-13.46)和老的两阶段Nd模式年龄TDM2(2.02~2.12Ga).早白垩世俯冲的太平洋板片后撤拉张,软流圈上涌加热鲁西EM1型富集岩石圈地幔,岩石圈地幔部分熔融产生的玄武质岩浆,经橄榄石、辉石结晶分异形成了雪山二长岩.

吾尔娜(Amy, Uerna)[10]2013年在《松辽盆地徐家围子断陷营城组玄武岩的成因及其碳汇潜力》文中研究说明松辽盆地位于中国东北,是中国最大的中新生代含油气盆地,其中的徐家围子断陷营城组发育大量玄武岩,并伴生一定比例的粗面岩和流纹岩。本文在确定玄武岩分布特征和岩相学特征的基础上,开展玄武岩的矿物学、岩石地球化学和同位素地球化学研究,讨论了玄武岩的形成过程、源区特征和大地构造背景,并结合玄武岩的蚀变矿物类型和结构构造特征,探讨了钠质玄武岩的成因和喷发环境。此外,本文还在对营城组玄武岩岩石学和岩相学基础上,开展了其储层发育特征、矿物固碳能力和油气储层固碳能力研究,并对其封存CO2的可行性进行了初步评价。徐家围子断陷营城组玄武岩为一套钙碱性玄武岩,前人对其形成的构造背景和沉积环境都存在争议。论文通过对玄武岩地球化学的研究,发现营城组玄武岩富集大离子亲石元素和高场强元素,轻重稀土分异强烈,无Nb负异常,显示与OIB类似的地球化学特征。结合中生代松辽盆地区域地质背景,本文认为该玄武岩应产于弧后裂谷构造环境,是岩石圈发生较低程度部分熔融的产物。此外,本区玄武岩的普遍富含钠长石,且这些钠长石多呈微晶状或不规则状交代早期拉长石。因此,本区玄武岩富钠的地球化学特征是后期海水交代的结果而不(完全)是源于富钠的原始岩浆,进而证明松辽盆地在早白垩世经历了一次广泛的海侵事件。徐家围子营城组玄武岩厚度大、分布广、孔隙非常发育,是油气的良好储层,其油气盖层可阻止所充注CO2的逸散,稳定的圈闭条件可保证所充注CO2的安全性,因而是CO2封存的理想靶区。初步的定量计算结果表明,徐家围子断陷玄武岩油气藏的矿物固碳潜力约为89.33×108吨,油气储层的封存能力约为6.20×108吨,总计约95.53×108吨,具有十分可观的固碳潜力。

参考文献:

[1]. 福建晚中生代以来基性—超基性岩的年代学、地球化学及其地球动力学意义[D]. 张贵山. 中国科学院研究生院(地球化学研究所). 2006

[2]. 福建省基性岩的年代学和地球化学:晚中生代以来中国东南部地幔演化[D]. 赵军红. 中国科学院研究生院(地球化学研究所). 2004

[3]. 福建沿海地区晚中生代中—基性岩墙群的年代学和岩石地球化学[D]. 杨永峰. 浙江大学. 2008

[4]. 浙闽晚中生代辉绿岩脉的岩石成因:年代学与地球化学制约[J]. 秦社彩, 范蔚茗, 郭锋, 李超文, 高晓峰. 岩石学报. 2010

[5]. 湘赣地区中生代基性岩地球化学特征与岩石圈厚度变化[J]. 刘勇, 李廷栋, 肖庆辉, 邢光福, 王涛. 地质学报. 2016

[6]. 闽西南晚古生代以来伸展构造演化:中基性岩墙群的年代学、地球化学制约[J]. 王森, 张达, 吕良冀, Absai, Vatuva, 狄永军. 大地构造与成矿学. 2015

[7]. 浙闽沿海晚中生代伸展构造作用:来自福建沿海中-基性岩墙群的证据[J]. 杨永峰, 董传万, 闫强, 李南美, 竺国强. 矿物岩石. 2010

[8]. 福建早中生代火山作用研究进展[J]. 陈润生, 林东燕. 福建地质. 2006

[9]. 邹平雪山二长岩年代学和Sr-Nd同位素研究及成因探讨[J]. 王浩, 徐兆文, 李海勇, 赵增霞, 陆建军. 南京大学学报(自然科学). 2015

[10]. 松辽盆地徐家围子断陷营城组玄武岩的成因及其碳汇潜力[D]. 吾尔娜(Amy, Uerna). 南京大学. 2013

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