华南南岭西段中生代火成岩成因及其对古太平洋板块俯冲的指示

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华南板块在中生代时期经历了由特提斯构造域向太平洋构造域的构造体制转换,该转换与古太平洋板块的西向俯冲有关,然而转换时限和古太平洋板块俯冲过程的深部壳-幔作用及动力学背景仍存在分歧。华南内陆南岭造山带是特提斯构造域和古太平洋构造域的叠合过渡地带,其广泛发育的火成岩为阐明深部软流圈地幔-岩石圈地幔-地壳的时空演化提供了思路,是研究中生代构造演化的理想载体。本论文对华南南岭西段中生代火成岩(包括超基性岩-基性岩-中性岩-酸性岩)进行了岩石学、锆石U-Pb年代学、Hf同位素分析、全岩主微量和Sr-Nd同位素研究,查明了研究区火成岩的成因和源区性质,并结合前人的研究成果,探讨了华南中生代特提斯洋构造域向古太平洋构造域转换的时间以及太平洋板块的俯冲过程和影响,进而为华南中生代的岩浆-构造演化提供新的依据。取得的主要认识如下:(1)南岭西段中生代火成岩的年龄介于201~98 Ma,可将其划分为三个阶段:中生代中期(~205~180 Ma)、中生代中-晚期(170~125 Ma)和中生代晚期(110~80 Ma)。(2)中生代中期富川-鲁洞超基性-基性岩(201~200 Ma)的Si O2含量较低(40.00~44.94 wt.%),具有明显的Nb、Ta正异常和较为亏损的Sr-Nd-Hf同位素(εNd(t)=4.47~4.88,εHf(t)=-3.65~11.91),整体表现出与典型的洋岛玄武岩(OIB)相似的地球化学特征。它们由软流圈地幔源区的部分熔融形成。(3)中生代中-晚期火成岩包括江永岩体和太保岩体。其中江永煌斑岩(~164 Ma)的Si O2含量较高(51.70 wt.%),(Ta/La)PM值较低(<1),具有Nb、Ta负异常,εHf(t)值变化于-9.10~2.65,指示其主要来源于被早期俯冲成分交代过的岩石圈地幔,同时软流圈地幔也存在部分贡献。太保花岗岩(146~137 Ma)为I型花岗岩,具有高的Si O2含量(63.41~66.66 wt%)、富集大离子亲石元素(LILEs)(Rb、Ba、Pb)、亏损高场强元素(U、Nb、Ta、Ti),εHf(t)值有正有负(-4.16~0.86)。这些地球化学特征表明,其母岩浆可能是由中元古代变质火成岩的壳源熔体与幔源物质相互作用而形成。(4)中生代晚期二岳闪长岩(~98 Ma)的Si O2含量中等(59.90~60.30 wt%),εHf(t)值变化范围较宽(-12.04~0.50),εNd(t)值为负(-8.61~-8.57),且存在暗色包体,它们主要形成于壳幔相互作用。(5)富川-鲁洞岩体和江永岩体幔源源区的变化,以及其形成构造环境的转变,是华南板块从特提斯构造域向古太平洋构造域的构造体制转换的响应,这种转变开始发生在晚三叠世-早侏罗世,完成时间大约在~170±5 Ma,但在南岭地区发生的时间稍晚。尽管江永煌斑岩、太保I型花岗岩和二岳闪长岩表现出明显的弧型特征,且均形成于太平洋构造域的动力学机制,但太平洋的俯冲作用是否直接贡献它们的岩浆源区还值得进一步探讨。(6)综合本论文研究结果和其他地质资料,本论文提出了一个新的华南南岭中生代构造演化模式。南岭地区第一阶段(201~180 Ma)的富川-鲁洞超基性-基性岩主要受控于特提斯构造域下的印支后造山运动。在~170 Ma南岭地区完全进入太平洋构造域,此时,由于板块的持续前进,俯冲角度增大,使得大洋板块发生断裂并引发了地壳增厚和局部扩张,进而导致第二阶段(170~125 Ma)的岩石圈大规模伸展,形成了江永煌斑岩和太保花岗岩。第三阶段(110~80 Ma)的二岳闪长岩主要与太平洋板块俯冲过程中的后撤有关。
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