岩体的年代学和地球化学及其岩石成因探究

来源 :中国科技博览 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hebeihuazi
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  [摘 要]多年来,对于黑龙江绥阳镇岩体的岩性特征有着比较系统的认识,然而,对于年代学的工作研究比较薄弱,亟待深入的研究突破。本文通过岩相学、锆石U-Pb年代学、主量元素、微量元素和Sr-Nd同位素等综合研究,对黑龙江绥阳镇早侏罗世花岗闪长岩的年代学和地球化学及其岩石成因进行了深入剖析。从而揭示研究区花岗岩成因类型和构造环境。通过对锆石U-Pb同位素定年,岩体的岩浆结晶年龄为190±3Ma(MSWD=1.75)。结合岩体地球化学总体特征分析,确定了绥阳岩体与为I型花岗岩。并进一步确定了岩浆主要来自于地壳物质的部分熔融,部分熔融作用可能起因于基性岩浆的底侵作用。通过对闪长质包体元素分布模式分析,确定其岩相为花岗闪长岩,结合前人的研究成果及绥阳岩体花岗闪长岩的地球化学特征,认为其形成与古太平洋板块俯冲作用存在密切联系。
  [关键词]花岗闪长岩及包体;锆石U-Pb定年;地球化学;岩石成岩;绥阳岩体
  中图分类号:TU45 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)15-0240-04
  一、地质背景
  1.1 区域构造
  研究区位于兴蒙造山带兴凯湖地块的太平岭隆起带[1](图1.1),兴凯湖地块北侧和西南侧分别与佳木斯地块和华北地块相邻。地质演化历史漫长,地质构造复杂、矿产资源丰富。
  1.2 区域地层及岩浆岩
  自晚古生代一直持续到新生代火山活动强烈,区内岩浆岩广泛分布。其中侵入岩以中深成花岗岩类为主,岩石类型以花岗闪长岩、二长花岗岩、白云母二长花岗岩、正长花岗岩为主,呈岩基状产出,其次有少量闪长岩、蛇纹岩,主要呈岩株状产出。地层区划早三叠世之前隶属兴凯地层大区,延边地层区,东宁—汪清地区地层分区,鸡东和老黑山地层小区。中新生代为滨太平洋地层区,鸡西—延吉地层分区,鹤岗—东宁地层小区。
  1.构造单元线;2.上元古界构造层;3.印支期构造层;4.燕山构造层;5.花岗岩类;6.年代学采样点
  二、岩体及岩相学特征
  2.1 岩体地质特征
  研究区内侵入岩是太平岭花岗岩带的东延部分(图2.1),出露面积665 km2,主要见于绥阳镇、八里坪、二道岗一带,多呈岩基状产出,也有呈岩株状产出,岩体的分布方向以北东向为主。岩石类型相对简单,主要有花岗闪长岩、二长花岗岩、石英闪长岩等。
  赵春荆等[2]认为太平岭花岗岩的主体形成于晚海西期(γ43),而印支期(γ51)和燕山早期(γ52)则发育较少;孙德有等[3]获得的太平岭花岗岩为中生代花岗岩(锆石U-Pb年龄介于193 Ma~216Ma);吕长禄等[4]获得这些花岗岩的SHRIMP 锆石 U- Pb 年龄介于179~204 Ma 之间;门兰静[5]等获得金厂地区花岗斑岩的锆石年龄为 203.0±3.6 Ma;韩世炯[6]获得高丽沟地区石英闪长岩岩浆结晶年龄为191.4±6.7Ma;赵玉锁等[7]认为在该区域存在两期岩浆活动,分别为印支晚期到燕山早期岩浆活动(190-210Ma)、燕山晚期岩浆活动(110-125Ma)。
  2.2 岩相学特征
  细粒闪长质包体在花岗闪长岩中十分发育,由北(绥阳岩体)到南(太平川森调队检查站岩体)均有出露。闪长质包体的颜色比寄主岩的颜色深,为深浅不一的灰黑色、灰色。组成包体的矿物粒径绝大多数小于1 mm,甚至小于0.5mm,为微粒—微细粒结构,说明形成闪长质包体的岩浆比寄主岩岩浆冷却时间更短,更快,而只有少部分的(石英)闪长质包体结构较粗,粒度接近寄主岩石的矿物粒径。
  花岗闪长岩中分布的包体大小不一,绝大多数集中在几厘米到二十几厘米之间。闪长质包体与寄主花岗岩的接触面大都呈弯曲状,接触界限清晰可见,也有见过渡关系,也有见呈雾迷状,部分还可见冷凝边,个别包体具条带状,长宽之比可达3:1,部分包体具定向排列,有的包体周围具有长英质晕圈。
  三、岩体的年代学和地球化学分析方法
  将研究范围内获取的未经腐蚀风化的绥阳镇的岩体全新样品进行分析,通过锆石测年法、全岩地球化学以及同位素法进行了分析。
  3.1 锆石测年分析
  锆石是一种较为多见的副矿物,其分选、稳定性能好、熔点高,另外U和Th的含量较高,Pb的含量较低,在U-Pb定年方法中第一考虑会采用锆石。本次研究利用LA-ICP-MS法对锆石进行U-Pb测年工作。进行透射光、反射光显微照相,观察其抛光面有无裂隙及包裹体等,然后再进行阴极发光照相,以进一步反映锆石的内部结构特征。
  3.2 全岩地球化学分析
  对主、微量元素、稀土元素的分析测定。主要实验步骤为:首先熔化样品,制成玻璃饼,然后测定主元素(应用X射线荧光光谱仪,型号为XRF-1500),分析精确度要达到并强于1%。称取样品40毫克,将其放置在Teflon中,加入溶解液HNO3与HF,然后用HNO3(l%)稀释溶液,测定微量以及稀土元素的设备为双聚焦电感耦合等离子质谱仪,型号为(ICP-MS)ELEMENT,采购自FinniganMAT公司,分析精确度要达到并强于5%。
  3.3 同位素(Sm-Nd、Rb-Sr)分析
  在中国科学院地质与地球物理研究所同位素超净室完成了Sr、Nd 同位素的测定工作。Sr同位素质量分馏用86Sr/88Sr = 0.1194开展校正,Rb-Sr分析全过程空白本底大概是( 2.5)×10- 10克,Nd同位素质量分馏以146Nd/144Nd= 0.7219开展校正,Sm-Nd全过程空白本底大概是5×10-12克。
  四、分析结果
  4.1 锆石分析结果
  对样品进行了13颗锆石U-Pb同位素测试,锆石Th/U值介于0.38~1.0之间,与岩浆成因锆石的典型Th/U值0.1~1.0相一致。206Pb/238U年龄为(176±6)~(197±10)Ma,在U-Pb谐和图上(图4.1),均位于谐和线上及其附近,显示了出一致的谐和年龄,其206Pb/238U加权平均年龄为190±3Ma,代表了绥阳镇岩体的岩浆结晶年龄。   4.2 岩石地球化学特征
  在侵入岩的QAP图解上(图4.2),绥阳岩体岩石成分点均落入花岗闪长岩范围内;岩石固结指数(SI)为5.69~19.3,分异指数(DI)为61.8~78.38,里特曼指数(δ)为0.59~1.79。A/CNK值主要介于0.92~1.07,(除样品GS7199为1.40)平均值为0.99(<1.1),在A/CNK-A/NK图解中(图4.3),绥阳岩体花岗闪长岩成分点大都落于准铝质-过铝质过渡区间内,在w(SiO2)- w(K2O)图解中(图4.4),岩石样品点多投入钙碱性系列区域。
  该岩体的镁值Mg#即100 w (Mg)/ w (Mg+Fe2+)为15.55~45.78,平均值为28.99,远低于原生岩浆镁值的范围(68~75),说明了该套岩石经历了一定程度的分异演化。随着w(SiO2)的增加,w(Al2O3)、w(TiO2)、w(MgO)w(CaO)、w(P2O5)和w(TFeO)降低,而w(MnO)和w(alk)则呈现增加的趋势,说明岩浆经历了一定程度的分离结晶作用。在w(Na2O)- w(K2O)成因类型判别图解中(图4.5),所有样品均落入I型花岗岩区;在ACF图解中(图4.6),花岗闪长岩样品均落入I型花岗岩范围内。
  花岗闪长岩稀土元素总量(ΣREE)为(73.89~140.45)×10-6,平均值为114.77×10-6,低于陆壳平均值154.7×10-6(表4.2),稀土元素球粒陨石标准化配分模式曲线图显示出(图4.7),整体上右倾的趋势,轻稀土略富集,轻、重稀土比值(LREE/HREE)为4.51~8.10,平均值为5.79,LaN/YbN值为4.25~6.42,平均值为5.76,δEu介于0.51~0.83之间,平均值为0.67,具有明显的负Eu异常,表明了岩浆演化过程中发生了斜长石的分离结晶作用或源区发生了斜长石的堆晶作用。
  原始地幔标准化“蛛网图”(图4.8)(花岗闪长岩样品中部分Th含量极低标准化中用1.00代替,包体U含量极低用0.1代替),整体呈现出右倾趋势,Th、U、Nb、Ta、Ti和P出现明显的亏损谷, Sr也出现一定程度的亏损,而K、La则较富集。
  阴影部分为兴蒙造山带东段低锶花岗岩样品
  4.3包体岩石全岩地球化学特征
  最近十多年来对包体的研究大多是基于地球化学角度,即根据包体的岩石化学、同位素、稀土元素组成等推断包体的物质来源[15-22]。在侵入岩的QAP图解(图4.2)中,闪长质包体岩石成分点均落入石英二长闪长岩/辉长岩范围内;岩石固结指数(SI)的平均值为20.1,分异指数(DI)平均值为48.28,里特曼指数(δ)平均值为1.9。A/CNK平均值为0.89(<1.1),在A/CNK-A/NK图解中(图4.3),闪长质包体成分点落于过铝质间内,在w(SiO2)- w(K2O)图解中(图4.4),岩石样品点投入钙碱性系列区域。闪长质包体的镁值Mg#的平均值为35.66,比花岗闪长岩高。在w(Na2O)- w(K2O)成因类型判别图解中(图4.6),闪长质包体岩石样品均落入I型花岗岩区。
  闪长质包体的稀土元素总量(ΣREE)平均值为101.08×10-6,低于陆壳平均值154.7×10-6,稀土元素球粒陨石标准化配分模式曲线图显示出(图4.7),整体上右倾的趋势,轻稀土略富集,轻、重稀土比值(LREE/HREE)平均值为4.77,LaN/YbN平均值为4.33,δEu平均值为0.94,具有弱的负异常。
  原始地幔标准化“蛛网图”(图4.8),整体呈现出右倾趋势,与花岗闪长岩的曲线形式相似。
  4.4 同位素结果
  绥阳岩体花岗闪长岩Sr、Nd同位素(根据侵入岩Sm-Nd同位素特征表和侵入岩Rb-Sr同位素特征表)87Sr/86Sr=0.706274~0.714468,Sr初始比值(ISr)为0.704893~0.70609。147Sm/144Nd值为0.1266~0.2151、143Nd/144Nd值为0.512635~0.512722、Nd初始比值为0.512792~0.512987。εNd(t)值变化于-5.12~-8.92之间,表明岩浆源区主要来自于地壳物质。
  五、岩石成因及构造意义
  5.1岩石时代确定
  通过野外绥阳岩体的产状以及之前测得锆石U-Pb年龄为190±3Ma,确定岩体的结晶形成时代为早侏罗世。
  5.2岩石成因探究
  研究区内早期花岗岩普遍含有角闪石和黑云母,副矿物种类较多,主要由锆石、榍石、磷灰石、磁铁矿等;岩体中普遍发育有丰富的细粒闪长质包体,而且形成了一些几十厘米级的包体群,在这些侵入的花岗岩类边缘附近捕虏体和长英质包体是较普遍的;样品的Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)(分子比)介于0.87-0.914之间,主要为偏铝质花岗岩类,少量为弱过铝质花岗岩类;以上均说明岩石组合具I型花岗岩的特征。
  在兴蒙造山带东端,发育大量早侏罗世的花岗岩,它们与研究区的绥阳岩体属同一岩浆—构造活动的产物。这些花岗岩大都以富硅、碱和铝,贫镁、铁和钙,以及富集大离子亲石元素和亏损高场强元素等为特点,暗示了兴蒙造山带东端的大量花岗质岩其浆源区应为下部陆壳[8],与此同时,许多学者还通过Hf同位素等有力证据,证实了该区域上的花岗岩的岩浆源区应主要为下地壳新增生陆壳物质[9-10]。
  综上所述,研究区绥阳岩体为低Sr的I型花岗岩,岩浆物质主要来自于地壳当中的基性岩浆的部分熔融。
  5.3、构造环境及其意义
  中生代以来,东北地区经历了极其复杂的构造演化过程。主要表现在其经历了古亚洲洋构造域滨太平洋构造域的演化与转换。研究区绥阳岩体花岗闪长岩岩石化学SiO2、钙碱指数、山德指数、Na2O/CaO、Na2O/K2O、 MgO/TFeO、MgO/MnO、Al2O3/Na2O+K2O等特征与Maniar对花岗岩构造环境的研究对比发现,具有大陆碰撞花岗岩(CCG)与大陆弧花岗岩(CAG)的特点。   在Rb-(Yb+Nb)判别图(图5.10)上投点多位于火山弧花岗岩+同碰撞花岗岩区,说明为造山期的深熔产物为主。判别图Nb-Y(图5.10)中岩石投点位于火山弧花岗岩区,个别落入同碰撞花岗岩区。在花岗岩的R1-R2多阳离子图解(图5.11)中,花岗闪长岩、闪长质包体多落入板块碰撞前的,可能暗示了闪长质岩浆形成于造山前期的基性岩浆的底侵作用,也说明了包体成因为岩浆混合成因的特征。
  研究表明,在兴蒙造山带东端,小兴安岭地区分布着早侏罗世(182~186Ma)的基性侵入岩,显示为一种伸展的构造环境;从岩石的矿物组成和化学成分资料来看,花岗闪长岩的特征,暗示了当时存在与古太平岩板块俯冲的板块体制。因此,绥阳岩体花岗闪长岩形成与古太平洋板块俯冲产生的挤压构造环境有关。
  六、结论与认识
  本文在对绥阳岩体花岗闪长岩及其闪长质包体进行了详尽的野外调查的基础上,进一步开展了SHRIMP锆石U-Pb定年、地球化学和Sr-Nd同位素地球化学等综合研究,主要取得以下认识:
  1、绥阳岩体花岗闪长岩形成于190±3Ma,形成时代为早侏罗世。
  2、绥阳岩体花岗闪长岩与世界代表花岗闪长岩化学成分相似,属I型花岗岩类。
  3、岩浆主要来自于地壳物质的部分熔融,部分熔融作用可能起因于基性岩浆的底侵作用。
  4、绥阳岩体花岗闪长岩形成与古太平洋板块俯冲产生的挤压构造环境有关。
  参考文献
  [1] 李体刚,王艳忠。郎利国. 黑龙江金厂金矿床地质特征及找矿前景分析[J].物探与化探,2007,31(supp),94-97.
  [2] 赵春荆,彭玉鲸,党增欣,等.吉黑东部构造格架及地壳演化[M].沈阳:辽宁大学出版社,1996.
  [3] 孙德有,吴福元,高山,陆孝平.吉林中部晚三叠世和早侏罗世两期铝质A 型花岗岩的厘定及对吉黑东部构造格局的制约[J]. 2005a.地学前缘,12( 2) : 263 - 275.
  [4] 吕长禄,徐东海,李新鹏,郝兴中. 黑龙江太平岭早侏罗世花岗岩成因及壳幔混合作用 [J] .现代地质,2012
  [5] 门兰静. 黑龙江东宁县金厂超大型金矿床的地质、地球化学特征及成矿模式 [M]. 吉林大学,2008
  [6] 韩世炯. 黑龙江省金厂金矿床成矿时代及其地球动力学意义 [D].吉林大学,2010
  [7] 赵玉锁,阎家盼. 黑龙江金厂金矿成岩成矿时代及成矿地质背景 [J]. 矿物学报,2011
  [8] 徐美君,许文良,王枫,高福红,于介江. 小兴安岭中部早侏罗世花岗质岩石的年代学与地球化学及其构造意义[J]. 岩石学报,2013,29(02):354-368.
  [9] 隋振民,葛文春,吴福元,张吉衡,徐学纯,陈瑞玉. 2007. 大兴安岭东北部侏罗纪花岗质岩石的锆石U-Pb 年龄、地球化学特征及成因[J].岩石学报,23(2):461-480.
  [10] 曾涛,王涛,郭磊,童英,张建军,史兴俊,张磊,李永飞. 2011. 东北新开岭地区晚中生代花岗岩类时代、成因及地质意义[J].吉林大学学报(地球科学版),41(6):1881-1900.
其他文献
[摘 要]随着煤矿装备水平的不断提高,大批集成化、智能化、信息化的机电设备已广泛应用于煤矿生产中,只有做好机电设备的使用、保养、维护和检修工作,才能确保其运行良好,从而充分发挥其性能和作用。  [关键词]煤矿机电设备;维修保养技术;一线机电设备管理  中图分类号:TD 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)15-0274-01  随着近几年能源需求旺盛,煤炭行业持续繁荣,各企业生
期刊
[摘 要]如今,现有电力企业规模扩大,由于电网和电厂之间的连线日趋繁杂,手工处理工作票的传统方式已不能满足电力企业的要求,信息系统应用于电力安全生产,自动化、智能化为导向的方法已成为电力企业的发展趋势。针对这个问题,设计实现发电厂工作票管理系统,该系统采用B/S架构,利用SSH框架,AJAX,甲骨文,JavaScript和其他网络和数据库开发技术的发展主流。论文中详细给出了程序的框架结构,部分子系
期刊
[摘 要]供电企业的抄表核算收费是非常重要的一项工作,抄表准确无误,电费按时收缴,核算账目清楚,这些不仅需要抄表核算工作人员必须具备过硬的业务素质,还需要供电企业其他部门的配合。电费作为供电企业的主营业务收入显得尤为重要。本文结合我国电费回收管理的现状及存在的问题,对电费回收管理及电费核算的对策进行了简要探究和阐述。  [关键词]电费回收 电费核算 现状 策略  中图分类号:C93 文献标识码:A
期刊
[摘 要]AUTOCAD复制的命令有四种,镜像MIRROR、拷贝COPY、偏移OFFSET、阵列ARRAR,而阵列是AUTOCAD常用的一种复制形式,在进行有规律的多重复制时,阵列往往比单纯的复制更有优势。阵列分矩形阵列和环形阵列。其中矩形阵列角度规定是逆正顺负。  [关键词]巧用;AUTOCAD;阵列命令  中图分类号:TP391.72 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)1
期刊
[摘 要]在当前大型排水系统中,需要设置专门的大型泵站,并对大型泵站现代化精良运行加以严格的管理,才能够更好的使得大型泵站正常运转。本文通过对日常大型泵站现代化运行管理工作的总结,得出一套较为先进的现代化精良运行管理程序。其中主要的程序包括:信息采集、分析整理、结果生成以及指挥调度等步骤。  [关键词]大型泵站;现代化;精良运行;管理分析  中图分类号:TM611 文献标识码:A 文章编号:100
期刊
[摘 要]敖古拉油田已进入高含水开发阶段,稳产难度越来越大,寻找区块递减规律,实现稳油控水。利用物质平衡方程、水驱特征曲线,结合经验公式,给出了塔5井区的产量递减方程,确定了合理保持地层压力水平、合理注采比、综合含水之间的定量关系式,对塔5井区制定合理的注水开发方案有较大的实用价值。  中图分类号:TE357.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)15-0282-01  1
期刊
[摘 要]目前,管道防腐涂层保护与阴极保护系统的联合作用作为公认的石油管道防护方法,且被国内外广泛用于埋地管道的腐蚀控制。涂层作为腐蚀控制的第一道防线,其作用是将管体金属基体与具有腐蚀性的土壤环境隔离,同时为附加阴极保护的实施提供必要的绝缘条件。目前复合涂层和环氧粉末成为防腐层的主流材料,而煤焦油瓷漆和石油沥青由于污染环境目前用的很少;缠带类和液体涂料多用于老管道修复和补口。伴随着防腐技术的发展,
期刊
[摘 要]测量工作由于受到作业环境人员条件和仪器精度的影响,常常会发生一些错误这些因素必须去了解,并有效的解决,方可使整个测量过程中误差减至最少本文从仪器的使用起算数据导线测量及计算成果等几个方面入手介绍一些常见易发生的测量事故及预防措施  [关键词]测量事故成因预防措施  中图分类号:X752 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)15-0278-01  测量工作是由观测者使用
期刊
[摘 要]有线电视数字化是电视技术领域中的一次全新革命,随着新技术在有线电视网络中的应用越来越广泛,出现的问题也越来越多。本文对有线数字电视技术参数的测量以及维护方法进行分析和探讨,旨在促进有线电视数字化发展,确保有线数字电视正常运行。  [关键词]有线电视 数字化 参数测量 维护  中图分类号:TN949 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)15-0292-01  引言  随
期刊
[摘 要]进销存管理系统是企业的循环系统,是整个企业生产经营活动的物质基础。企业的生产经营活动,从材料的采购、产品的生产加工到产品的销售,都是物料的转换和流动的过程。进销存管理系统的运作和效率直接影响着企业的经济效益。本文采用B/S架构,从整个企业物流的视角出发,实现了库存、采购和销售的物流系统的整合,并且对生产、财务等子系统进行集成,设计了完整的进销存管理系统,以期帮助企业合理配置物流资源,动态
期刊