南大周新民講座2巖石大地構(gòu)造、花崗巖地質(zhì)與華南花.ppt

1、巖石大地構(gòu)造 花崗巖地質(zhì) 與華南花崗巖,南京大學(xué) 地科系 周新民 E-mail: M: 1 3 7 7 0 5 0 7 1 2 6 2010 10 26,中國地大(北京) 校游泳館,在中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 講座 2,巖石大地構(gòu)造學(xué)問題 花崗巖地質(zhì)與人文 花崗巖類型：劃分 識別 實例 起源 存在問題 花崗巖中巖石包體： 長英-鎂鐵質(zhì)巖漿混合作用 花崗巖“石臼”: 一種外動力效應(yīng) 花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境： 地質(zhì)學(xué)家的關(guān)注 華南晚中生代花崗巖成因討論,提 綱,巖石大地構(gòu)造學(xué)問題 地球的動力源 地球運動基本框架 (板塊構(gòu)造與地幔柱構(gòu)造,全球有兩個獨立的動力體系 地球動力源區(qū)在核幔邊界,耗熱能 10% 耗

2、熱能 85% ( 據(jù)Davis 1999 Dynamic Earth,哥倫比亞玄武巖 黃石公園熱點-地幔柱初始階段,地球歷史上最不平靜的場所,地幔柱 板塊構(gòu)造,Vp 8-10km/s 湍流導(dǎo)致磁場,外核-內(nèi)核-地幔的物態(tài)和轉(zhuǎn)速 Vp的差異 是全球動力之根源,地球的縱剖面,地核: 間接證據(jù)證明 地核由鐵鎳合金組成 內(nèi)核是固體 外核是流體 正 是流體的湍流(約1m/h 慢速) 產(chǎn)生了地磁場 磁極可倒轉(zhuǎn) 但反復(fù) 無常 間隔幾千萬年 Jeanloz R 科學(xué)1984 No.1,月 球 磁 場 形成后 6-9 億年內(nèi)有磁場 此后即消失 其原因是巖漿上浮 有磁場 當巖漿中 U Th衰變 耗盡熱 使傳導(dǎo)停止

3、 磁場消失,地磁場與地核起始形成年代2007 4 5自然：對南非花崗巖中長石 石英地磁場測試表明 地球在32億年前就已擁有相當強大磁場(比原25億年提早7億年) 可以很好地抵御太陽風 從而使地球大氣層沒有被逐漸剝離 地球上的生物也免遭致命的輻射 地磁場由地球液態(tài)金屬核對流形成,地幔柱-熱點的數(shù)量,1963 年 Wilson 首先提出熱點概念 (Can J Phy 41 86370) 解釋夏威夷-皇帝山 火山鏈成因 識別了16個熱點 1976 年 Burke 步達生負責開展周口店野外工作; “一切標本歸中國地調(diào)所所有,但人類學(xué)材料在不運出中國的前提下,由北京協(xié)和醫(yī)院保管,以供研究之用?！?“一切

4、研究成果在中國古生物志或中國地調(diào)所其他刊物,以及中國地質(zhì)學(xué)會出版物上發(fā)表。,地質(zhì)學(xué)研究與人文精神,上猶花崗巖(3,跳馬澗組(D2 t )長石砂巖,徐克勤 銅像 在南大,假花崗巖”：古風化殼,第一個被發(fā)現(xiàn)被“假花崗巖”覆蓋的是 上猶花崗巖體：加里東期 發(fā)現(xiàn)人徐克勤等(1957) 由此 開拓了華南地質(zhì)研究新局面,舒良樹 攝供,花崗巖地質(zhì)1,第二個被發(fā)現(xiàn)被“假花崗巖”(殘存古風化殼) 覆蓋的花崗巖是 S-型休寧巖體：晉寧期,休寧砂巖Z2,休寧花崗巖,休寧巖體,休寧砂巖 Z2,休寧巖體 皖南休寧縣城北 為堇青石石榴石花崗閃長巖 33km2 960Ma(全巖Rb-Sr n=6) Nd(t)0 侵位深度約

5、 24km 由中晚元古代玄武巖-沉積巖部分熔融形成 (研究于1958-1988,長石砂巖“假花崗巖” 殘存古風化殼,花崗巖地質(zhì)2,中,Cd,上,Gt,休寧巖體 位于皖南休寧縣城北 為堇青石石榴石花崗閃長巖 33km2 960Ma(全巖Rb-Sr n=6) Nd(t)0 侵位深度約24km 由中晚元古代玄武巖-沉積巖部分熔融形成( 研究于1958-1988,下,假花崗巖,第二個被發(fā)現(xiàn)被“假花崗巖”(殘存古風化殼) 覆蓋的花崗巖是 S-型休寧巖體：晉寧期,花崗巖地質(zhì)2,Cd,殘留 Zir,Zir,Bi+FeTi Oxide,花崗巖類巖石 是含石英的侵入巖(含侵出巖) 而花崗質(zhì)巖石 其含義更廣 還包

6、 括相應(yīng)噴出巖 狹義花崗巖 指堿性長石數(shù)量( 面積/體積%)或斜長石 而石 英約占礦物總量1/3的花崗巖類 花崗巖類巖石 約占我國大陸面 積 9(80余萬km2) 分布于各種 大地構(gòu)造單元 是大多數(shù)金屬礦產(chǎn) 的成礦母巖/母巖漿 鑒此 花崗巖類巖石是研究地殼 發(fā)生 演化 成礦過程的重要對象,川西 1997,花崗質(zhì)巖石 是水平巖層之外 構(gòu)成旅游自然景觀唯一地質(zhì)體,南嶺花崗巖,二云母花崗巖 Nd(t) -10.6 廣東翁源下莊 TDM 1.76Ga,石榴石花崗巖 Nd(t) -10.7 江西大余西華山 TDM 1.8Ga,方鈉正長巖 Nd(t)0.1520 廣東從化石嶺TDM0.95 6Ga,霓輝石

7、正長巖Nd(t)+3.25 江西龍南塔背TDM 0.7268Ga,富角閃石花崗閃長巖 廣東興寧羅浮,糜棱巖化花崗巖 廣西貓兒山,95% 呈塊狀構(gòu)造 在伸展環(huán)境下取得置放空間 少量/局部呈葉理狀 受糜棱巖化所致,Nd(t)+3.2+3.5 TDM 0.720.68Ga,花崗巖標本,花崗巖類型,劃分 識別 實例 起源 存在問題,花崗巖類礦物組合及與其他巖石關(guān)系,花崗巖類,花崗巖,Q 石英 A 堿性長石 P 斜長石,依據(jù)QAP三種實際礦物相對含量 決定具體巖石名稱 塊狀花崗巖類 一般形成在伸展構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境 片麻狀花崗巖類 一般形成在 區(qū)域剪切應(yīng)力環(huán)境 在巖石 名稱之前 加前綴“片麻狀,Q+A+P=1

8、00,Clarke, 1992,縱座標為ASI 即ACNK=Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) 分子數(shù),據(jù)鋁飽和度(ASI) 對花崗巖分類,ASI 即ACNK,花崗巖巖類的ACNK(即ASI)值及其在北美分布頻率 (據(jù)北美365個花崗巖資料 Chayes 1985) 圖幅下部顯示：I- S- A- M-Gr 的A/CNK值范圍,花 崗 巖 成 因 類 型 比 較,I-型花崗巖 1.0 含白云母/堇青石 板內(nèi) 多數(shù)1.1 /石榴石/電氣石 地殼起源 /紅柱石 A-型花崗巖 1.1 可含霓輝石/霓石 板內(nèi)/島弧 /鈉鐵閃石/鈉閃石 與裂谷/ 地幔起源 地幔柱有關(guān),花崗巖類型 A/CNK 特征

9、礦物 形成環(huán)境 物 源,花崗巖類型與成因的簡易鑒別,ACNK=全巖Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) 分子數(shù),花崗巖(Gr) 黑云母(B) 白云母(M)始熔曲線之間關(guān)系 圖面顯示S-型花崗巖中常見的白云母不存在于淺位花崗巖中 而黑云母結(jié)晶于各種深度形成的花崗巖中 (據(jù)H S Yoder 1954 Vielzeuf et al., 1988,與消減作用有關(guān)的高Mg玄武巖和玄武安山巖微量元素豐度與 H2O含量關(guān)系(墨西哥城南第四紀Chichinautzin火山,圖面上H2O含量 據(jù)相應(yīng)巖石中高壓熔體包裹體測定。H2O來自下伏消減板片，全巖微量元素豐度變化是地幔楔濕熔融結(jié)果。H2O含量與HFS

10、E（特別是Nb）呈負相關(guān)， 與 LILE、LREE正相關(guān)，因此大部分低LILE、LREE、高HFSE的基性巖是未修飾的地幔減壓熔融的結(jié)果（Cervantes 149836Ma (207Pb/206Pb) 輝長巖WR：Nd(T) -4.4, TDM 1221Ma; Al2O3 18%; Plagioclase An 85-95% ( 周新民 李惠民等 科學(xué)通報 1994 39 1011-4; 1995 40 158-60,華夏地塊存在陸緣型15億年前Al質(zhì)結(jié)晶基底證據(jù)： 泉州晚中生代輝長巖中兩類鋯石和鈣質(zhì)斜長石 An85-95,4 華南晚中生代花崗巖巖漿起源 消減-伸展造山兩階段模型,深部( M

11、-面以下 )受擠壓 淺部(地殼范圍內(nèi))受伸展,如同“花菜狀”發(fā)散,應(yīng)力 配置,被消減洋殼板片尚未達到華南110km以下深度 沒有引起陸緣弧型巖漿作用 以斷裂-減壓熔融為主 產(chǎn)生板內(nèi)花崗巖和局部地段的裂谷型巖漿巖組合,1 板內(nèi)巖漿活動期,消減板片運移到華南地塊約110km 以下 經(jīng)脫水使上覆地幔楔濕熔融 產(chǎn)生大量玄武巖漿 并底侵供熱 誘發(fā)巨量花崗巖漿 呈現(xiàn)陸緣弧型巖石組合和地球化學(xué)特點,2 陸緣弧巖漿活動期,兩個階段,華南晚中生代花崗巖 成因模型的各家成因說,與伸展-裂谷有關(guān)的學(xué)說 巖石圈伸展與軟流圈地幔上涌說 東亞巨型裂谷體系與巖石圈拆沉-減薄說 “中生代時開始了整個中國東海岸裂谷”說 古太平

12、洋板塊對歐亞板塊的消減說 中生代華南地幔柱上升說,由于古太平洋板塊俯沖和剛性板塊應(yīng)力 “瞬間”向內(nèi)陸的傳遞 導(dǎo)致地下深部受擠壓 而殼內(nèi)整體上為伸展-斷裂-減壓熔融 形成J2花崗巖漿 呈現(xiàn) “花菜狀” 發(fā)散應(yīng)力 系統(tǒng) 和盆山 共存的格局,華南晚中生代時期花崗巖漿起源: 消減-伸展模型的第1階段(J2 - J3)與 伸展應(yīng)力三維分析與南嶺山系取向,由于古太平洋板塊俯沖和剛性板塊應(yīng)力 “瞬間”向內(nèi)陸的傳遞 導(dǎo)致地下深部受擠壓 而殼內(nèi)整體上為伸展-斷裂-減壓熔融 形成J2花崗巖漿 呈現(xiàn) “花菜狀” 發(fā)散應(yīng)力 系統(tǒng) 和盆山 共存的格局,華南晚中生代時期花崗巖漿起源: 消減-伸展模型的第1階段(J2 -

13、J3)與 伸展應(yīng)力三維分析與南嶺山系取向,古太平洋板塊 俯沖開始于J2180MaBP,莫霍面 35km,110 km,200 km,地 面,俯沖的太平洋洋殼,火山巖 1100-650,底墊玄武巖漿 1350,底辟橄欖巖 1450,脫 水,花崗巖 700,地 殼 500,地 幔,E,W,華南大陸 (白堊紀 距今1.4-0.8億年,本模型 據(jù)下列資料設(shè)計： 野外調(diào)研-30余個花崗巖復(fù)式巖體 10余個火山盆地 /剖面 /沉積盆地 1000余塊標本 /薄片研究 500余個主量 /微量元素測試 300余個同位素數(shù)據(jù),太平洋,俯沖帶 位于臺灣 中央山脈 東側(cè)裂谷,俯沖的太平洋洋殼,華南晚中生代時期花崗巖漿

14、起源: 消減-伸展模型的第2階段 (K,J Q,太平洋海底磁異常與年齡,Stanley et al 2007,華南中生代花崗巖-火山巖時序及其重要/明顯間斷: J1 是華南中生代構(gòu)造域轉(zhuǎn)變期,太平洋構(gòu)造域,特提斯構(gòu)造域,轉(zhuǎn)換期,早燕山 板內(nèi)伸展環(huán)境(內(nèi)陸,晚燕山 弧后伸展環(huán)境(內(nèi)陸,晚燕山 陸弧伸展環(huán)境(沿海,華南晚中生代花崗巖-火山巖在不同地域和時段形成時的構(gòu)造環(huán)境：來自同期共生玄武巖的微量元素證據(jù),殼內(nèi)低速帶 可能解釋 1 滑移帶/韌性剪切帶/天然地震源 2 花崗巖化/產(chǎn)生花崗巖漿 3 巖漿熱源區(qū),0,30,60,km,巖石圈地幔,拉 張,殼內(nèi)低速帶,殼?；旌蠈?M,0,30,50,100,150,M,32 31