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碱性超基性岩在全球范围内分布稀少,主要产出于大陆裂谷或深大断裂环境,是岩石学和地球动力学研究的理想对象。滇中罗茨地区碱性杂岩体群位于“攀西裂谷”带南段,沿安宁河.易门断裂分布,为攀西地区“三位一体”岩石组合的一部分。随着峨眉山大火成岩省研究的逐渐深入,区内碱性岩的研究引起重视,但目前成果集中于攀枝花地区的碱性中酸性岩,缺乏关于碱性超基性岩的系统性研究。
罗茨碱性杂岩体以超基性岩为主,研究程度低,成岩时代不确定,岩石种类多样、演化关系不详,元素与同位素地球化学方面研究基本空白。本文以出露范围较大,岩石组合典型的水口阱岩体和鸡街岩体为研究对象,在深入细致的野外工作基础上,应用多种现代分析测试技术,分别从基础地质、岩石学、矿物学、年代学、地球化学等方面对两个岩体进行了系统的研究,以此确定了成岩时代,讨论了源区、岩浆演化、构造环境和部分熔融等成因信息,初步建立了成岩模式并探讨了其地球动力学意义。论文取得的主要成果如下:
1.水口阱岩体(辉石岩-钛铁霞辉岩-霞霓钠辉岩-霞石正长岩)和鸡街岩体(霞霓钠辉岩-霓霞岩-磷霞岩)均呈多期次侵入的不对称环状结构,自岩体核部向外侵入期次由老到新。主要造岩矿物为辉石和霞石,次要矿物有橄榄石、磁铁矿、磷灰石、钠长石、角闪石和黑云母。从钛铁霞辉岩-霞霓钠辉岩-霓霞岩-磷霞岩,辉石逐渐含量逐渐降低,霞石增多。霞石正长岩中霞石与钠长石共生。本文采用定量矿物学方法将样品定名。
2.首次获得了罗茨地区碱性杂岩体的成岩年龄。本文以水口阱霞石正长岩为定年对象,采用CAMECA锆石U-Pb法,测得三组谐和年龄分别为SK-Z1:264.7±2.3 Ma(n=12,MSWD=9.3)、SK.Z2:266.0±1.1 Ma(n=14,MSWD=2.2)、SK-Z3-266.8±2.2 Ma(n=13,MSWD=2.8)。其意义在于确定了攀西地区空间上的“三位一体”岩石组合具有同时性,罗茨碱性岩形成时间略早于峨眉山玄武岩主喷溢期和镁铁-超镁铁质岩侵入时间。
3.水口阱和鸡街碱性岩具有O1+Cpx-O1+Cpx+Ne-Cpx+Ne+Ab的连续矿物组合,相似的REE和微量元素配分型式、一致的Sr-Nb-Pb同位素组成,表明两岩体为同源岩浆演化的产物。橄榄石的反应边结构、包橄结构和辉石的环带结构,共同指示岩浆的快速侵入不平衡结晶过程,橄榄石捕掳晶具有明显高的Fo值(77~84),指示母岩浆经历了高镁橄榄石分异。Harker图解上MgO与其它氧化物均呈良好线性相关,结合矿物学和地球化学特征研究表明水口阱辉石岩为堆积岩,霞石正长岩为混染成因,霞霓钠辉岩.霓霞岩.磷霞岩经历了Cpx为主的分离结晶作用。
4.本区碱性超基性岩富集大离子亲石元素K、Rb、Sr、Ba,亏损其它不相容元素,稀土总量低w(∑REE)=32.86~70.07,(La/Yb)N中等分异。综合分析sr((87Sr/86Sr)I=0.70371~0.70451)-Nd((143Nd/144Nd)I=0.51217~0.51252)-(Pb(206Pb/204Pb)t=18.25~18.76、(207Pb/204Pb)t=:15.55~15.60、(208Pb/204Pb)t=38.29~38.63)同位素组成特征、矿物相图、微量元素比值判别图解和La-Sm(Gd、Tb)-Yb分异情况,判断本区碱性岩来自石榴石橄榄岩和尖晶石橄榄岩稳定的混合源区,具有OIB特征的,原始岩浆在高温(~1500℃)高压(~3Gpa),低程度部分熔融(8~10%)条件下形成。
5.尝试性的运用铂族元素(PGE)地球化学来探讨碱性超基性岩浆的演化及成因,辉石岩-钛铁霞辉岩-霞霓钠辉岩-霓霞岩-磷霞岩,PPGE与IPGE分馏效应逐渐增强。Ru的明显负异常和Pt、Pd的解耦现象,指示早期岩浆中橄榄石的分异,同样说明源岩不可能为富橄榄石相的堆积岩。与金伯利岩和煌斑岩及邻区碱性玄武岩对比,本区碱性超基性岩PGE总量与金伯利岩相当,高于煌斑岩和碱性玄武岩,PPGE与IPGE分异更强烈,具有明显的深源浅成的属性。
6.应用单斜辉石组合参数F1-F2、与主量元素、HFSE、REE组成的综合判别图解,显示本区碱性超基性岩形成于陆内地幔柱活动区、岩石圈拉张环境,与源区的研究结果相吻合。结合近年来蛾眉山大火成岩省的研究成果,从岩浆活动的角度出发,建立了峨眉山地幔柱活动的“四阶段”模式。推断本区在晚二叠世为地幔柱与岩石圈相互作用引起的深大断裂环境,并未发育为“攀西裂谷”。