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陆内造山带是位于板块内部远离俯冲带几百上千公里的造山带。陆内造山带最典型的特点是造山过程形成的区域变质作用,区域内岩石发生强烈的变质和变形,并有较少的花岗岩或混合岩形成。华南板块早古生代时期沉积环境是连续的,古生物群落是不间断的,没有同时代的蛇绿岩,这些证据均表明华南早古生代造山带是一个陆内造山带。华南早古生代陆内造山带不仅造成了地壳的强烈变质和变形,而且出现了大面积的花岗岩和极少数的点状基性岩,这样的特征在世界上其它的陆内造山带中是没有出现的。尽管前人对华南板块早古生代S-型花岗岩做过大量的研究,但是对于华南早古生代陆内造山带的成因和造山机制以及大面积花岗岩的成因仍没有统一的认识。本文以造山带边部的I-型花岗岩和其中的暗色包体为研究对象,通过详细的野外地质学和室内岩相学观察,结合锆石U-Pb年代学和地球化学数据对其进行综合研究,探讨其岩石成因。结合区域地质资料和前人的研究成果,进一步探讨了岩石形成时的构造环境,对华南早古生代陆内造山带的形成和演化进行制约。 本论文取得以下研究进展: (1)板杉铺岩体为灰白色块状的花岗闪长岩,锆石U-Pb年代学显示其形成年龄为432±3Ma(MSWD=0.43)。矿物组成主要为石英(25-35vol.%),斜长石(30-45vol.%),钾长石(15-30vol.%),黑云母(10-15vol.%)和角闪石(0-5vol.%),副矿物主要为锆石、磷灰石和铁钛氧化物。地球化学数据显示其具有中等偏高的SiO2(68.6-69.7%)和Al2O3(15.2-15.6%)含量,具有较高的轻重稀土分异,较高的Sr(280-467ppm)含量和较低的Y(8.5-10.7ppm)含量,较高的Sr/Y(31-48)比值。这些地球化学元素特征显示板杉铺岩体为类似于埃达克质的岩石。板杉铺岩体含有较低的MgO、Ni、Cr含量,地壳演化特征的Nd-Sr同位素特征(εNd(t)=-7.47~-6.88;87Sr/86Sri=0.7121-0.7169)。早古生代时期华南板块为陆内演化环境,板杉铺岩体为下地壳在合适的温压条件下部分熔融的产物。 (2)宏夏桥岩体中的暗色包体具有较低的SiO2(52.19-58.72%)含量,较高的MgO(2.98-9.28%)、Fe2O3T(5.08-6.91%)和CaO(5.08-6.91%)含量。岩相学和地球化学显示这些暗色包体为典型的镁铁质微粒包体(MME)。寄主岩与暗色包体之间的互相包裹关系说明它们是同时形成的,暗色包体锆石U-Pb年龄(~430Ma)与寄主岩年龄(434Ma)的相似性也支持这一解释。部分斜长石贯穿包体与寄主岩之间的边界,寄主岩中的部分斜长石被细粒的黑云母环绕,暗色包体中含有大量的针状磷灰石。电子探针数据显示暗色包体中的斜长石斑晶具有反环带特征。这些现象均呈现出高温的基性岩浆注入到低温的酸性岩浆并发生岩浆混合作用的特点。高的Ni(12-171ppm)、Cr(69-424ppm)含量,高Mg#(>60)值,表明暗色包体可能来源于地幔。 (3)宏夏桥岩体出露在板杉铺岩体的西部,相距仅0.5km,宏夏桥岩体的形成年龄为434±3Ma(MSWD=0.83)。宏夏桥岩体与板杉铺岩体的矿物组成相同,其具有比板杉铺岩体更低的SiO2(64-65.4%)含量和更高的Mg-Fe含量,含有比板杉铺岩体中更多的角闪石和黑云母。而且宏夏桥岩体具有与板杉铺岩体相同的Nd-Sr同位素特征(εNd(t)=-8.32~-7.28;87Sr/86Sri=0.7109-0.7149),暗示宏夏桥岩体具有同板杉铺岩体相同的源区。但是宏夏桥岩体具有较低的Sr/Y和La/Yb比值,不具有埃达克质岩石的特征。宏夏桥岩体与板杉铺岩体最大的不同是在宏夏桥岩体中含有大量的暗色包体,这种暗色包体是岩浆混合作用的产物。在以板杉铺岩体和暗色包体为端元的两端元混合模式中,宏夏桥岩体为其混合产物。这些证据表明宏夏桥岩体与板杉铺岩体具有同源性,由于后期的岩浆混合作用,使得其埃达克质岩石的特征不明显甚至消失。 (4)暗色包体的Sr-Nd同位素(εNd(t)=-7.45~-7.03;87Sr/86Sri=0.7115-0.7143)显示为富集地幔的特征,这种特征与华夏地块同时期辉长岩和玄武岩的源区特征一致。因此,我们认为早古生代华南板块东部地区(扬子板块东缘+华夏板块)存在一个广泛的富集的岩石圈地幔(新元古代时期板片俯冲交代形成),并于430Ma左右同时发生了部分熔融。 (5)通过大量的资料收集和详细的统计分析,我们认为华南早古生代造山带的造山过程分为两阶段。第一阶段为挤压作用(>460-440Ma),这个阶段发生了大范围的区域变质作用,江山-绍兴断裂带东部地区为厚皮构造,表现为低压-中高压的变质作用;而断裂带的西部地区为薄皮构造,主要为绿片岩相的低压变质作用。由于受到古断裂带的强烈控制,该时期出现的点状分布的小面积原地重熔型花岗岩主要分布在江山-绍兴断裂带和政和-大埔断裂带之间,“挤出模式”能够合理地解释该时期出现的各种地质现象。第二阶段为造山后的伸展作用(440-400Ma),造山后岩石圈垮塌导致软流圈的上涌,造成该地区的地温梯度显著增加。这种高温环境下岩石圈地幔和中下地壳同时发生部分熔融,并侵位到中上地壳,部分基性岩浆注入酸性岩浆房发生岩浆混合作用。这种地温梯度的升高是大面积区域性的变化,不仅局限于造山带核部地区,而是覆盖整个造山带。因此,在华夏板块和扬子板块东部地区出现大面积的岩基型花岗岩,而且也有点状分布的极少量的基性岩出现。暗色包体中角闪石成分的突变,暗示岩浆混合作用形成的酸性岩下部存在隐伏的基性岩体。因此,华南早古生代陆内造山带中的基性岩规模可能被低估。