峨眉山大火成岩省镁铁质岩体显微结构、物理化学条件及深部岩浆作用研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:haicang
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本文选择峨眉山大火成岩省在攀西地区形成的镁铁质岩浆产物为研究对象,主要通过系统的宏观岩石学和显微岩相学、阴极发光、定量化结构分析、矿物地球化学、主微量元素、锆石U-Pb-O原位同位素研究手段,结合现代实验岩石学的结晶岩热力学方法,包括矿物-熔体平衡温压计、湿度计、岩浆冷凝速度计,以及晶体元素成分扩散规律、元素矿物-晶体分配规律等实验岩石学理论模型,对攀枝花岩体和攀莲岩体进行了全面的岩浆作用过程研究和物理化学参数的模拟定量计算,主要取得了如下进展:(一)攀枝花岩体显微结构特征显示斜长石可以分为三种类型,分别为较自形原始斜长石、局部溶蚀斜长石、孤岛状残留斜长石三种斜长石:①较自形原始斜长石比较良好的晶型,双晶结合面平直整齐,双晶缝极细,晶体结构显示了稳定缓慢的结晶环境,属于熔体晶体群类型下的岩浆房晶体亚群;②局部溶蚀斜长石外边缘大部分都呈现火焰状溶蚀,同时在溶蚀带存在斜长石与钛铁氧化物反应边,属于熔体晶体群类型下的通道晶体亚群;③孤岛状残留斜长石呈它形次圆状,晶形发育很差,溶蚀程度很强烈,属于熔体晶体群类型下经过强烈溶蚀的通道晶体亚群,显微结构显示斜长石结晶过程非常缓慢,重力作用对晶粥中斜长石的就位发生了影响。(二)攀枝花岩体斜长石和辉石CSD曲线也出现了一次斜率的波动,曲线变得下凹,表现为大颗粒的突然减少,指示了辉石经历了堆晶作用,脱离了岩浆系统,总体上攀枝花岩体粒度小于2毫米的斜长石和辉石晶体,辉石比斜长石具有更高的成核密度,粒度大于2毫米的晶体,斜长石比辉石具有更高的成核密度,2毫米的粒度是分界点,暗示了当岩浆系统当所有晶体生长到2毫米以后,辉石发生了大量堆晶作用。辉石的分形维介于0.93-1.13之间,表明辉石结晶过程中,晶体之间有比较强的作用力,导致辉石的生长速度小于斜长石。斜长石晶体粒度介于0.54-0.96mm之间,最终成核生长结束时晶体体积含量为21.86-42.04%,可能来源于更深的结晶深度,更接近于未受外界地质因素扰动的稳定的岩浆系统结晶过程,用特征粒度约束的斜长石的滞留时间尺度为171.23-304.41年,其中304.41年的时间长度可能代表了成分更加均匀的中心部分熔体的结晶时间尺度,这与Witteretal.(2016)计算的拉丁美洲尼加拉瓜地区Telica火山中斜长石生长经历了 63-171年的结晶时间相一致,表明了岩浆作用过程中晶体大概几十到几百年的滞留时间。(三)斜长石-熔体平衡温度计和辉石-熔体平衡温度计表明岩浆温度范围为1025-1245℃之间,攀枝花侵入体从底部带到顶部带整个剖面通过单斜辉石计算的形成压力平均值为6.61 kbar,将压力转换为为形成深度显示攀枝花侵入体形成深度为24.83 km。斜长石湿度计计算结果显示攀枝花侵入体岩浆平均含水量值2.12%,来源于一个湿岩浆体系。模拟计算的攀枝花侵入体的母岩浆粘度数值大小范围为0.914-6.509Pa·s之间,平均值为2.408Pa·s,岩浆密度数值小大范围为2.571-3.15g/cm3之间,平均值为2.9g/cm3,攀枝花岩体剖面上出现了两次岩浆粘度和密度急剧下降的趋势,表明了岩浆过程发生了两次大的扰动,使岩浆粘度下降,结合CSD结果推断是由于深部岩浆的两次大的再补充作用而形成,极有可能是由于再补充岩浆顶部富含挥发分的流体加入岩浆系统,从而大大降低了岩浆系统的粘度与密度。本文在搜集攀枝花岩体文献据的基础上对仔细筛选后的数据进行了分析,并计算出FC3MS数值结果范围介于-1.519-3.444之间,平均值为0.926,高于辉石岩和橄榄岩源区分界值0.65,有一些数值甚至大于1.5,FC3MS暗示了是攀枝花岩体可能是来源于辉石岩源区。(四)攀莲岩体和克朗岩体作为攀西地区白马岩体的南部延伸分支,是二叠纪峨眉山大火成岩省大规模岩浆活动的直接产物,与高钛玄武岩具有相似的地球化学组分含量,都具有典型的大陆性OIB的富集特点,模拟计算结果表明,攀莲辉长岩的母岩浆密度范围为2.4029-2.5986g/cm3之间,平均值为2.5566g/cm3。攀莲玄武岩的母岩浆密度范围为2.4415-2.5259g/cm3之间,平均值为2.4953g/cm3。而攀莲辉长岩的粘度logη数值为2.9960-6.1951(logPa*s)之间,logη平均值为3.5511(logPa*s)。攀莲玄武岩的粘度logη数值为3.8483-4.6671(logPa*s)之间,logη平均值为4.2013(logPa*s)。单斜辉石-熔体的温度计和压力计的模拟计算结果表明,攀莲辉长岩的母岩浆温度为-1071.6℃,母岩浆压力为-1.1kbar,这个计算的压力数值低于Pang et al.(2008b)估算的攀枝花层状侵入岩的压力5kbar,与Song et al.(2013)估算的攀枝花岩体形成压力一致。单斜辉石湿度计结算结果表明攀莲岩体的母岩浆含水量H2O(wt%)介于2.7529-3.2167%之间,平均值为3.0262%,表明攀莲岩体形成于一个富水的母岩浆,这与镜下观察到的大量的挥发分产物相吻合。攀莲辉长岩作为米易地区峨眉山大火成岩省强烈岩浆作用的直接物质记录,其锆石SHRIMP获得的U-Pb加权平均年龄为258.7±1.1Ma(n=17,1σ,MSWD=0.71),这个年龄与峨眉山玄武岩和攀西地区几个主要的层状侵入体形成时代一致,与白马层状岩体锆石SHRIMP测定的U-Pb年龄261±2 Ma相一致(Shellnutt et al.,2009),代表了攀西地区二叠纪大规模板内岩浆活动的主要峰期。(五)本文首次发现特殊的金属环结构并命名为罗氏流体金属冕,这种金属冕成因系挥发分发分气泡以45度液面角的的形式携带金属物质上升而形成,是一种新的找矿标志。而攀莲岩体的FC3MS数值介于1.15-2.11之间,平均值为1.25,这个组合参数FC3MS数值远远大于0.65。攀莲辉长岩锆石-熔体氧同位素扩散平衡模拟结果显示,攀莲岩体的母岩浆氧同位素数值介于1.72‰-10.68‰之间,平均值4.77‰,结合熔体的高含水量和岩体显微结构,本文最终识别出攀莲岩体来源于一个含水的碳酸盐交代的地幔辉石岩和橄榄岩混合源区。
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