桐柏造山带信阳二郎坪构造带志留纪辉长岩年代学、岩石成因及构造意义研究

来源 :西北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianming2001
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秦岭造山带经历了多期复杂的构造演化过程,其中早古生代时期是其演化过程的关键阶段,目前研究普遍认为早古生代由于商丹洋持续向北的俯冲,商丹断裂以北存在典型的“沟-弧-盆”体系。但是,对其东延地区—桐柏造山带早古生代时期的造山过程、构造格架和构造演化过程等问题仍然存在争议。目前的研究主要集中在秦岭造山带和桐柏造山带西段,而对介于桐柏与大别-苏鲁地区衔接位置的东段信阳地区的研究较为薄弱,对其在早古生代时期是否发育与桐柏地区相似特征的岩石组合、能否与东段的秦岭造山带统一在同一构造背景和造山过程需要进一步的厘定。二郎坪群作为桐柏造山带东段分布最广泛最主要的早古生代构造单元,是回答上述问题的重要研究窗口。因此,本文在桐柏造山带东段信阳地区选择黄家塆-杉树塆和兵马寺冲两条剖面,对该地区二郎坪构造带的岩石组成、产出状态和构造特征进行野外调查。通过野外工作我们发现,信阳地区二郎坪构造带除发育与东秦岭类似的火山-沉积组合外,还发育基性-超基性的深成侵入岩,这些岩石是否属于西段“二郎坪蛇绿岩”单元,代表了怎样的构造背景?对上述问题的回答,是我们对比秦岭-桐柏造山带东西段早古生代构造格局的重要方面。因此,我们在详细的野外地质基础之上,以杉树塆、张家冲地区二郎坪构造带中的辉长岩作为研究对象,进行系统的岩相学、锆石U-Pb年代学、全岩地球化学以及Sr-Nd同位素地球化学研究,探讨了其形成时代、岩石成因以及其构造背景。本文共取得以下研究成果:区域地质资料将桐柏造山带东段二郎坪群从底到顶分为大栗树组、张家大庄组以及刘山岩组。我们的野外调查显示,大栗树组主要为变质的细碧岩,张家大庄组以云母石英片岩、斜长变粒岩为主的变碎屑岩组成,刘山岩组可见细碧岩、流纹岩、火山角砾岩,南部长英质糜棱岩发育。总体呈北北东倾向的单斜构造。同时二郎坪构造带内发育基性与超基性的侵入岩,主要由辉长岩和蛇纹岩组成。二郎坪群被早古生代花岗岩侵入,主要包括黄家塆花岗岩、笃祜店花岗岩以及东南部的兵马寺冲花岗岩。信阳以西的杉树塆辉长岩的2个LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示其形成于432.2±4.3 Ma和441.3±9.5 Ma,地球化学分析表明,杉树塆辉长岩属于拉斑玄武系列,Si O2含量变化于41.65~48.24 wt.%,Na2O+K2O范围为0.20~2.45 wt.%,Na2O/K2O范围为6.51~34.42。Mg#值为77.0~83.1,样品显示轻稀土亏损的左倾型,具有Eu正异常(δEu为1.46~4.13)。相对亏损高场强元素,具有Nb、Ta、Zr、Hf的负异常以及Ba、Pb、Sr正异常,87Sr/86Sr和143Nd/144Nd的初始值的变化范围分别为0.704128~0.704287以及0.512203~0.512355,εNd(t)值为+2.3~+5.3。信阳以东出露的张家冲辉长岩的2个LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示其形成于430.9±3.3 Ma和432.1±1.6 Ma,地球化学分析表明,张家冲辉长岩属于拉斑玄武系列,Si O2含量变化于46.99~50.58 wt.%,Na2O+K2O范围为1.50~2.86 wt.%,Na2O/K2O范围为2.49~22.14。Mg#值为80.1~85.3,样品显示轻稀土亏损的左倾型,具有弱的Eu正异常(δEu为1.05~1.63)。相对亏损高场强元素,具有Nb、Ta、Zr、Hf的负异常以及Ba、Pb、Sr正异常。信阳杉树塆和张家冲辉长岩具有MORB与IAB双重属性,其原始岩浆可能来源于尖晶石相橄榄岩地幔源区的部分熔融,岩浆源区经历了俯冲的沉积物部分熔融的熔体的交代。综合前人研究工作,我们认为~432Ma时期二郎坪弧后盆地已经关闭,发育在二郎坪构造带中的辉长岩与区域上同期的岩浆活动与变质事件,可能与商丹洋向北俯冲时的板块回卷或者洋脊俯冲造成的基性岩浆底侵事件有关。这些辉长岩与东秦岭“二郎坪蛇绿岩”属于不同时期,不同构造环境的产物。
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