海南岛抱板杂岩记录的多期构造热事件:锆石和独居石U-Pb年代学的制约.pdf
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1、书书书():岩 石 学 报:陈 龙 耀,刘 晓 春,胡 娟 等 海 南 岛 抱 板 杂 岩 记 录 的 多 期 构 造 热 事 件:锆 石 和 独 居 石年 代 学 的 制 约岩 石 学 报,():,:海 南 岛 抱 板 杂 岩 记 录 的 多 期 构 造 热 事 件:锆 石 和 独 居石年 代 学 的 制 约陈 龙 耀,刘 晓 春,胡 娟,夏 蒙 蒙,韩 建 恩,中 国 地 质 科 学 院 地 质 力 学 研 究 所,北 京 自 然 资 源 部 古 地 磁 与 古 构 造 重 建 重 点 实 验 室,北 京 ,收 稿,改 回,:,():,:,:(),()(),;摘要 抱 板 杂 岩(抱 板
2、群)是 海 南 岛 目 前 已 发 现 的 最 古 老 前 寒 武 纪 结 晶 基 底,记 录 了 多 期 构 造 热 事 件,是 研 究 海 南 岛 大 地构 造 属 性 的 重 要 窗 口。本 文 通 过 对 海 南 岛 冲 卒 岭 地 区 抱 板 杂 岩 变 质 沉 积 岩、变 质 基 性 岩 和 伟 晶 岩 脉 的 锆 石 和 独 居 石 年 代 学 研 究,来 确 定 抱 板 杂 岩 所 经 历 的 多 期 构 造 热 事 件 及 其 所 代 表 的 构 造 意 义。研 究 结 果 显 示,抱 板 杂 岩 主 要 由 中元 古 代 变 质 沉 积 岩、花 岗 质 片 麻 岩 和 变
3、质 基 性 岩 组 成,经 历 了 中 元 古 代 晚 期新 元 古 代 早 期()、早 古 生 代()、三 叠 纪()等 多 期 构 造 热 事 件 的 改 造。中 元 古 代 晚 期新 元 古 代 早 期 构 造 热 事 件 与 罗 迪 尼 亚 超 大 陆 的 汇 聚 有关;早 古 生 代 构 造 热 事 件 与 东 冈 瓦 纳 古 陆 北 缘 的 增 生 造 山 作 用 有 关;三 叠 纪 构 造 热 事 件 是 印 支 陆 块 与 华 南 陆 块 碰 撞 拼 合 的 远程 响 应。综 合 上 述 研 究 成 果 和 区 域 对 比 分 析,认 为 海 南 岛 与 印 支 陆 块 具 有
4、 相 似 的 前 寒 武 纪 结 晶 基 底 和 多 期 构 造 热 事 件 的 记录,表 明 二 者 具 有 明 显 的 亲 缘 关 系。关 键 词 锆 石 和 独 居 石年 龄;构 造 热 事 件;构 造 属 性;抱 板 杂 岩;海 南 岛中 图 法 分 类 号 ;本 文 受 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目()、中 国 地 质 科 学 院 地 质 力 学 研 究 所 基 本 科 研 业 务 费 项 目()和 中 国 地 质 调 查 局地 质 调 查 项 目()联 合 资 助第 一 作 者 简 介:陈 龙 耀,男,年 生,博 士,副 研 究 员,矿 物 学、岩 石 学、矿 床 学 专
5、 业,:海 南 岛 位 于 欧 亚 板 块、印 度 板 块 和 太 平 洋 板 块 的 交 接 部位,受 古 特 提 斯 构 造 域 和 古 太 平 洋 构 造 域 两 大 地 球 动 力 学 系统 的 双 重 影 响,具 有 复 杂 的 地 质 构 造 演 化 历 史。自世 纪年 代 以 来,不 同 学 者 和 研 究 团 队 对 海 南 岛 中 元 古 代 到 晚 古生 代新 生 代 构 造 演 化 开 展 了 大 量 的 研 究 工 作,并 取 得 了 一系 列 重 要 的 研 究 成 果(,;,;,;,;,;,;,;,;,;,;,;,;,;,;,;,;,)。然 而,有 关 海 南 岛
6、大 地 构 造 单 元 划 分 和 各单 元 的 构 造 属 性 仍 然 存 在 较 大 的 争 议(杨 树 锋 等,;,;,;李 献 华 等,;丁 式 江等,;,;,)。杨 树 锋 等()以 九 所陵 水 断 裂 为 界,将 海 南 岛 划 分 为 北 部 琼 中 地体 和 南 部 崖 县 地 体,二 者 均 来 源 于 冈 瓦 纳 古 陆;()和 ()以“石 碌 混 杂 岩”为 界,将 海 南岛 划 分 为 北 部 和 南 部 地 体,北 部 划 归 于 华 南 陆 块,南 部 划 归东 南 亚 陆 块;()以 白 沙 断 裂 为 界 将 海 南 岛分 为 琼 西 北 和 琼 东 南 地
7、体,并 认 为 二 者 都 具 有 冈 瓦 纳 陆 块 的属 性;李 献 华 等()和 ()以 邦 溪晨 星 构 造带 为 界 划 分 为 南 北 两 个 地 体,其 北 侧 属 于 华 南 陆 块,南 侧 属于 印 支 陆 块,且 这 一 认 识 已 被 大 多 数 学 者 所 接 受(许 德 如 等,;,;,;,;,;,;,)。最 近,基 于 海 南 岛 东 北 部 木 栏 头 变 质 杂岩 的 厘 定,刘 晓 春 等()将 海 南 岛 重 新 划 分 为 北 部 琼 北构 造 混 杂 岩 带 和 南 部 琼 南 地 体,并 认 为 海 南 地 体 属 于 印 支 陆块 的 一 部 分。本
8、 文 倾 向 于 琼 北 构 造 混 杂 岩 带 和 琼 南 地 体 的划 分 方 案。抱 板 杂 岩(抱 板 群)是 目 前 海 南 岛 发 现 的 最 古 老 的 前 寒武 纪 结 晶 基 底,经 历 了 多 期 构 造 热 事 件 的 改 造,是 研 究 海 南岛 大 地 构 造 属 性 的 重 要 窗 口。年 代 学 研 究 资 料 表 明,抱 板 杂岩 主 要 由 花 岗 质 片 麻 岩、的 变 质 沉 积岩 和 的 双 峰 式 岩 浆 岩 组 成(,;,;,;,)。其 中,变 质 沉 积 岩 和 双 峰 式 岩 浆 岩 与 劳 亚 古 陆 西 部的 具 有 相 似 的 碎 屑 锆
9、石 年 龄 谱 图 和地 球 化 学 特 征(,;,;,;,;,),表 明 海 南 岛 与 劳 亚 古 陆 西 部 在 努 娜哥 伦 比 亚 超 大 陆重 建 中 可 能 是 相 连 的(,;,;,;,)。变 质 锆 石 年 龄结 果 显 示,抱 板 杂 岩 经 历 了 格 林 维 尔 期()的 变质,可 能 与 罗 迪 尼 亚 超 大 陆 的 拼 合 有 关(,;,)。最 近,()首 次 报 道 了 抱 板杂 岩 中 早 古 生 代 角 闪 岩 相 变 质 事 件,并 认 为 这 一 事 件 与 东 冈瓦 纳 古 陆 北 缘 的 增 生 造 山 作 用 有 关。此 外,白 云 母年 龄 显
10、示 抱 板 杂 岩 还 经 历 了 三 叠 纪 构 造 热 事 件 的 改 造(,)。由 此 可 以 看 出,抱 板 杂 岩 记 录 了 多 期次 构 造 热 事 件,这 些 构 造 热 事 件 对 探 究 海 南 岛 基 底 形 成、演化 与 构 造 归 属 等 具 有 重 要 的 指 示 意 义。本 文 在 总 结 已 有 研究 资 料 的 基 础 上,通 过 抱 板 杂 岩 新 的 锆 石 和 独 居 石 年 代 学 数据,探 讨 海 南 岛 抱 板 杂 岩 所 经 历 的 多 期 构 造 热 事 件 及 其 所 代表 的 构 造 含 义,并 通 过 与 相 邻 陆 块 的 对 比,讨
11、论 海 南 岛 的 大地 构 造 属 性。区域地质背景海 南 岛 地 处 南 海 西 北 部,北 以 琼 州 海 峡 与 华 南 陆 块 相隔,西 以 北 部 湾 与 印 支 陆 块 相 望,主 要 出 露 有 前 寒 武 纪 结 晶基 底、古 生 代 地 层、中 新 生 代 地 层 和 不 同 时 代 的 花 岗 质 岩 石(图)。前 寒 武 纪 结 晶 基 底 主 要 出 露 于 海 南 岛 西 南 部(图),由 中 元 古 代 抱 板 群(本 文 称 之 为 抱 板 杂 岩)、石 碌 群 和 石灰 顶 组 构 成。其 中 抱 板 杂 岩 的 主 要 岩 性 为 经 历 角 闪 岩 相 变
12、质 的 岩 浆 岩 和 沉 积 岩,原 岩 时 代 约 ;石 碌 群 是经 历 绿 片 岩 相 变 质 的 沉 积 岩 和 火 山 岩,原 岩 时 代 约 为 ;石 灰 顶 组 由 石 英 岩 和 石 英 片 岩 组 成,原 岩 时 代 约,角 度 不 整 合 于 石 碌 群 之 上(地 质 矿 产 部 宜 昌 地 质 矿产 研 究 所 和 海 南 省 地 质 矿 产 局,;马 大 铨 等,;,;,;海 南 省 地 质 调 查 院,;,;,;,;,)。古 生 代 地 层 广 泛 分 布 于 海 南 岛 的 中西 部(图),主 要 由 砂 岩、粉 砂 岩、页 岩 和 少 量 砾 岩、硅 质 岩、
13、灰 岩、白 云 岩 夹 层 组 成,经 历 了 低 级 变 质 作 用 的 改 造(地 质 矿产 部 宜 昌 地 质 矿 产 研 究 所 和 海 南 省 地 质 矿 产 局,;海南 省 地 质 调 查 院,;张 立 敏 等,),其 中 出 露 于 海 南岛 中 部 邦 溪 和 晨 星 地 区 的 石 炭 系 中 还 含 有 丰 富 的 变 质 玄 武岩 和 流 纹 岩 夹 层(夏 邦 栋 等,;,;,)。中 生 代 地 层 主 要 是 出 露 于 几 个 陆 相 盆 地 中 的白 垩 纪 红 层,由 河 湖 相 碎 屑 沉 积 岩 组 成,夹 有 少 量 火 山 岩(地质 矿 产 部 宜 昌
14、地 质 矿 产 研 究 所 和 海 南 省 地 质 矿 产 局,;海 南 省 地 质 调 查 院,;,)。花 岗 质 岩 石在 海 南 岛 广 泛 出 露,其 面 积 约 占 全 岛 的,其 中 约为晚 二 叠 世三 叠 纪(约)花 岗 岩,其 它 为 侏 罗 纪 和白 垩 纪(约)花 岗 岩(地 质 矿 产 部 宜 昌 地 质 矿 产 研究 所 和 海 南 省 地 质 矿 产 局,;,;陈 新 跃等,;温 淑 女 等,;,;,;,;,;,;吕 方 等,)。构 造 上,海 南 岛 发 育 东 西 向 和 北 东 向 两 组断 裂 体 系,东 西 向 断 裂 由 北 向 南 依 次 发 育 王
15、五文 教、昌 江琼海、尖 峰吊 罗 和 九 所陵 水 断 裂,北 东 向 断 裂 由 东 向 西 发 育 白沙 和 戈 枕 断 裂(图)(广 东 省 地 质 矿 产 局,;地 质 矿 产 岩 石 学 报,():图海 南 岛 地 质 简 图(据 广 东 省 地 质 矿 产 局,;,修 改)(,;,)部 宜 昌 地 质 矿 产 研 究 所 和 海 南 省 地 质 矿 产 局,;,;,)。抱 板 杂 岩 主 要 出 露 于 白 沙 断 裂 以 西 昌 江东 方 的 抱 板 地区、大 蟹 岭 地 区、五 指 山 地 区、乐 东 的 冲 卒 岭 地 区 和 琼 东 北 的木 栏 头 地 区(俞 受軻等,
16、;马 大 铨 等,;,;,;,;,;吕 方 等,;刘 晓 春 等,),而 之 前 在 琼中 的 上 安 地 区 和 屯 昌定 安 的 黄 竹 岭 地 区 划 定 的 抱 板 杂 岩 已被 否 定(李 孙 雄 等,;高 维 等,;龙 文 国 等,)。抱 板 杂 岩 具 有 复 杂 的 岩 石 组 成,主 要 包 括 中 元 古 代 的 片 麻 状花 岗 岩、变 质 沉 积 岩 和 双 峰 式 岩 浆 岩(,;,;,;,)。其中,片 麻 状 花 岗 岩 的 原 岩 时 代 约 为;变 质 沉 积 岩 沉 积时 代 约 为 ,碎 屑 锆 石 主 要 峰 值 年 龄 为 、和;双 峰 式 岩 浆 岩
17、的 形 成 时 代 为 ,地 球 化 学 特 征 显 示 大 陆 裂 谷 成 因 特 征。变 质 锆 石和 独 居 石 年 龄 指 示,这 套 岩 石 组 合 经 历 了 格 林 维 尔 期()变 质 事 件 的 改 造,但 精 确 的 变 质 时 代 和 变 质 条 件是 不 明 确 的。最 近,()报 道 抱 板 杂 岩 经 历了 早 古 生 代 角 闪 岩 相 的 变 质,变 质条 件 为 和 ,变 质 时 代 约 为,并 认 为 这 一 早 古 生 代变 质 事 件 与 东 冈 瓦 纳 古 陆 北 缘 的 增 生 造 山 作 用 有 关。样品和分析方法 采 样 位 置 和 岩 石 学
18、特 征本 文 聚 焦 海 南 岛 乐 东 冲 卒 岭 地 区,该 区 域 是 抱 板 杂 岩 最具 代 表 性 的 露 头 之 一,出 露 的 岩 石 主 要 为 片 麻 状 花 岗 岩、二云 斜 长 片 麻 岩、黑 云 斜 长 片 麻 岩、石 英 片 岩 和 云 母 片 岩,夹 透镜 状 斜 长 角 闪 岩,并 被 不 同 宽 度 的 伟 晶 岩 脉 顺 层 或 穿 层 侵入,部 分 伟 晶 岩 脉 明 显 随 片 麻 岩 又 一 同 发 生 了 变 形(图)。为 了 详 细 了 解 冲 卒 岭 地 区 抱 板 杂 岩 的 原 岩 和 变 质 时 代 信 息,我 们 对件 副 片 麻 岩(样
19、 品和)、件 斜 长 角闪 岩(样 品)和件 伟 晶 岩 脉(样 品、和)开 展 了锆 石 和 独 居 石定 年,这些 样 品 的 具 体 位 置、矿 物 组 合 特 征 及 年 龄 结 果 见 表。样 品为 二 云 斜 长 片 麻 岩(图),呈 薄 层 状,有多 条 伟 晶 岩 脉 顺 层 或 穿 层 侵 入,宽 者 宽 度 达,片 麻 状 构造,中 粒 粒 状 变 晶 结 构,主 要 矿 物 组 成 为 黑 云 母()、白 云母()、斜 长 石()和 石 英()和 少 量 不 透 明 矿 物(),副 矿 物 有 电 气 石、锆 石 和 独 居 石(图)。样 品为 二 云 斜 长 片 麻 岩
20、(图),呈 薄 层 状,发 育 多 条宽陈 龙 耀 等:海 南 岛 抱 板 杂 岩 记 录 的 多 期 构 造 热 事 件:锆 石 和 独 居 石年 代 学 的 制 约表抱 板 杂 岩 定 年 样 品 的 具 体 位 置、岩 性、矿 物 组 合 及 年 龄 ,样 品 号 采 样 位 置岩 性矿 物 组 合锆 石 年 龄()独 居 石 年 龄()继 承岩 浆 锆 石 年 龄 变 质 年 龄变 质 年 龄、二 云 斜 长 片 麻 岩白 云 母黑 云 母斜 长 石石 英不 透 明 矿 物、二 云 斜 长 片 麻 岩白 云 母黑 云 母斜 长 石石 英不 透 明 矿 物 、斜 长 角 闪 岩角 闪 石
21、斜 长 石不 透 明 矿 物 、伟 晶 岩 脉白 云 母钾 长 石石 英 、伟 晶 岩 脉白 云 母斜 长 石钾 长 石石 英 、伟 晶 岩 脉白 云 母钾 长 石石 英 的 顺 层 伟 晶 岩 条 带。片 麻 状 构 造,中 粒 粒 状 变 晶 结 构,主 要由 黑 云 母()、白 云 母()、斜 长 石()和 石 英()和 少 量 不 透 明 矿 物()组 成,副 矿 物 有 电 气 石、锆石 和 独 居 石(图)。样 品为 灰 黑 色 角 闪 岩,呈 大 的透 镜 体 产 于 薄 层 状 黑 云 斜 长 片 麻 岩 中(图),主 要 由 角 闪石()和 斜 长 石()组 成(图),含 少
22、 量 石 英 和 不 透明 矿 物。样 品、和均 为 伟 晶 岩 脉,呈 脉 状或 网 状 侵 入 于 副 片 麻 岩 和 角 闪 岩 中(图,),新 鲜 色 为 灰白 色,块 状弱 片 麻 状 构 造,主 要 矿 物 组 成 为 白 云 母、钾 长 石、斜 长 石 和 石 英(图),局 部 可 见 放 射 状 电 气 石 聚 集。样 品和为 变 质 沉 积 岩 中 发 育 的 伟 晶 岩 脉,样 品为 角 闪 岩 中 发 育 的 伟 晶 岩 脉。分 析 方 法锆 石 和 独 居 石同 位 素 定 年 和 微 量 元 素 分 析 在 武 汉上 谱 分 析 科 技 有 限 责 任 公 司上 完
23、成。详 细 的 仪器 参 数 和 分 析 流 程 见 ()和 ()。激 光 剥 蚀 系 统 由 准 分 子 激 光 器 和光 学 系 统 组 成,型号 为。激 光 剥 蚀 过 程 中 采 用 氦 气 作 载 气、氩 气为 补 偿 气 以 调 节 灵 敏 度,二 者 在 进 入之 前 通 过 一 个型接 头 混 合,激 光 剥 蚀 系 统 配 置 有 信 号 平 滑 装 置。分 析 的 激 光束 斑 和 频 率,锆 石 分 别 是和,独 居 石 为和。同 位 素 定 年 和 微 量 元 素 分 析、处 理 中 采 用 锆 石 标准、独 居 石 标 准 物 质和 玻 璃 标 准 物 质作 外 标
24、进 行 分 馏 校 正。对 分 析 数 据 的 离 线 处 理(包 括 对 样 品和 空 白 信 号 的 选 择、仪 器 灵 敏 度 漂 移 校 正、元 素 含 量 及同 位 素 比 值 和 年 龄 计 算)采 用 软 件(,)完 成。锆 石 和 独 居 石 样 品 的年 龄 谐 和 图 绘制 和 年 龄 加 权 平 均 计 算 采 用(,)完 成,加 权 平 均 或 交 点 年 龄 的 误 差 为置 信 度。在 碎 屑 锆石 年 龄 的 统 计 分 析 中,使 用年 龄,使 用年 龄。分析结果 锆 石定 年 和 微 量 元 素 分 析 结 果二 云 斜 长 片 麻 岩(样 品)中 锆 石 呈
25、 椭 圆 形 至 短 柱状,其 长 轴 约。阴 极 发 光 图 像 表 明,锆 石 具 有 核边 结 构,核 部 多 具 振 荡 环 带,少 数 具 有 扇 形 环 带 或 呈 均 匀 的灰 色(图);边 部 呈 暗 灰 色,不 具 成 分 环 带 或 发 育 冷 杉 树 分带,一 般 狭 窄 且 不 连 续(图)。此 样 品 共 分 析点(表),其 中 振 荡 环 带 核 部点,暗 灰 色 边 部点。核 部个 测 点 谐 和 度 均,给 出 的年 龄 范 围 从到 ,其 中 一 个 主 要 峰 值 年 龄 约 为,一 个 次 要 峰 值 年 龄 为(图);此 外,个 最年 轻 的 年 龄 组
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- 海南岛 抱板杂岩 记录 构造 事件 独居石 Pb 年代 制约
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