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华北克拉通破坏是近十来年国内外研究的热点课题,研究主要集中在太行山以东地区,主要原因是西部的鄂尔多斯盆地在中新生代期间基本保持稳定,且岩浆活动微弱,地热梯度低,故认为西部地区的破坏较弱或不存在。中生代华北板块南缘岩浆活动活跃,有大量的花岗岩体及基性岩墙的生成。由于一直以来对该地区克拉通破坏的这种看法,导致这一地区的在华北克拉通破坏研究中没有受到重视。中生代华北板块构造域发生转变,在构造转变时期中国东部表现出的是明显的太平洋构造域控制,但对华北板块西部在构造转折时期是否和华北东部相同还是有差别的问题?仍存在较多的争论。因此,我们希望通过对华北板块南缘基性岩脉的研究,能更深入地了解华北板块克拉通破坏的过程。本论文主要从锆石U-Pb同位素年代学、岩石及地球化学和Sr-Nd同位素方面对华北南缘基性岩墙进行系统研究。同时,还对在南秦岭发现的中生代煌斑岩进行了研究,以了解扬子板块在华北板块中生代构造岩浆活动中所起的作用。通过论文研究,获得了以下重要认识:
1、朱家沟地区岩墙中的锆石U-Pb年龄结果表现为1828-2491Ma、225-394Ma和142-150Ma三个年龄段。分别代表了本区构造岩浆活动较为活跃的几个构造活动阶段。本文辉绿岩样品的Zr/Nb比值变化于9.7-10.9,Th/Ta=3.7-4.2,Ta/Hf=0.19-0.21,均与板内玄武岩值相近(Zr/Nb=10左右,Th/Ta>1.6,Ta/Hf>0.1),说明本区辉绿岩可能产自于板内大陆拉张伸展背景。朱家沟辉绿岩地球化学特征显示,其源区为富集地幔。对华北板块南缘西潼峪辉绿岩的研究显示其源区也可能为富集地幔,也具有拉张伸展的构造背景。
2、南秦岭张家河地区煌斑岩U-Pb锆石同位素定年结果为225±1.8Ma,代表了煌斑岩的结品年龄,与本区大量出露的花岗岩体同期。煌斑岩SiO2含量在49.31%-52.87%之间变化,富集大离子亲石元素(Rb、Ba和Sr)和轻稀土元素、亏损高场强元素(Nb、Ta、Zr和Hf)和较高的(87Sr/86Sr)i和较低的εNd(t)值等特征,表明煌斑岩可能为EM2地幔部分熔融的产物。结合地球化学研究结果及研究区的构造演化历史,煌斑岩生成原因可能是下地壳岩石圈受板块俯冲影响发生拆沉作用,导致岩石圈的拉张减薄和软流圈上涌,受到古勉略洋俯冲沉积物析出流体交代的影响,岩石圈地幔发生部分熔融,产生原始岩浆。原始岩浆在上升过程中经历了较低程度的橄榄石和单斜辉石等矿物的分离结晶作用,最终在地壳深部侵位形成研究区煌斑岩;
3、南秦岭地区产出大量的花岗岩体及基性岩墙(~220Ma),本文研究的煌斑岩地球化学研究表明其产出于拉张伸展的构造背景,与板块俯冲关系密切。而同样经历了板块俯冲的华北板块南缘地区同期未发现大规模的岩浆活动,但却在140Ma左右才有大量的花岗岩体及基性岩墙的形成。本文认为,形成这一情况的原因可能是:扬子板块在220Ma左右的俯冲作用形成的岩浆被圈闭在岩石圈下,直到太平洋构造域活化和兴起,触发中国东部构造体制大转折,导致秦岭造山带岩石圈在深部壳幔作用形成的岩浆影响下,逐步开始拉张伸展,岩墙的岩浆直到燕山中晚期才大量侵位;
4、华北南缘基性岩墙的地球化学特征与鲁西煌斑岩具有相似性,表明中生代中国东部构造体制处于大转折时期,华北板块西部同样受到了影响,并在太平洋构造域的活化下,开始了岩石圈的破坏,但由于东西地理位置因素,导致岩石圈呈现不一致的演化过程。总的来说,在减薄时间上,西部晚于东部;在演化程度上,西部弱于东部。