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本文在野外地质工作的基础上,通过对姑婆山—花山花岗岩体的地质特征、岩石化学等资料的分析,进行了旨在揭示其岩浆动力学过程、冷却史及隆升过程的研究。本文计算了姑婆山—花山花岗岩体含水量、温度、压力、密度、粘度、上升速度和冷凝速度等物理参数,探讨了这些物理参数之间的内在联系,并在此基础上再造姑婆山—花山花岗岩体的冷却和隆升的热历史。取得了以下主要结论及认识:
1、对姑婆山—花山岩体地球化学特征的研究表明,各单元SiO2的含量为57.83%~75.64%,P2O5的含量为0.001%~0.33%,岩石具高硅、低磷的特征。NK值为6.55%~9.36%;N/K值为0.75~1.41,平均1.06,相对富钾。K2O+Na2O—SiO2图解表明,岩石样品均落入高钾钙碱性系列区,显示出岩石高钾、富碱的特征。A/NK值为1.00~1.61,均不小于1。ACF图解表明各个单元的大多数点均落在Ⅰ型花岗岩区,只有新路单元和望高单元的少数点落在S型花岗岩区。Harker图解显示出所有样品的SiO2与TiO2、Al2O3、全铁(FeOT)、MnO、MgO、CaO和Na2O呈明显的负相关,与K2O的相关关系不明显。
2、对姑婆山—花山花岗岩体的岩浆动力学研究表明,其岩体含水量在6.57%~7.96%之间;成岩温度为705℃~770℃,成岩压力为80 MPa~630 MPa,从早期单元到晚期单元成岩温度总体上由高到低,成岩压力从由大到小,根据压力换算成定位深度为2.64 km~20.8 km,表明岩体形成于中深成环境;其岩浆粘度较大(1.784×106 Pa.s~5.895×1011 Pa.s)、密度小于围岩(2.42×103 kg/m3~2.663×103kg/m3),上升速度较慢(3.00×10-12~4.21×10-5m/s),揭示了在岩浆侵位过程中,从早期单元到晚期单元岩浆粘度总体上由低到高,密度、上升速度由大到小的岩浆动力学演化规律。
3、对姑婆山—花山花岗岩体的冷却史及隆升过程的研究表明,研究区各单元(或独立侵入体)的冷却速率可分2个阶段,分界点为300℃~400℃,早期阶段岩体以较大的速率冷却,晚期阶段冷却速率明显降低;
4、冷却和隆升历史轨迹图表明,研究区至少经历了2次快速隆升阶段,分别发生在牛庙侵入体→新路单元侵位期间和白水带→华美单元侵位期间,即163Ma→145.67 Ma和129.1→121.2Ma,平均隆升速率分别为1.02 mm/a和0.31mm/a。地壳的这种快速隆升——热折返,表明研究区中生代存在强烈的壳—幔作用。