燕山带早白垩世早期地壳厚度、古地形高度、构造背景与带羽毛恐龙、原始鸟类的形成来自东狼沟组和义县组火山岩的信息.pdf

燕山带早白垩世早期地壳厚度、古地形高度、构造背景与带羽毛恐龙、 原始鸟类的形成一来自东狼沟组和义县组火山岩的信息 汪洋1·2姬广义3夏希凡3 l中国科学院广州地球化学研究所，广州510640 2中国地质大学地球科学与资源学院，北京100083 3北京市地质研究所。北京10001l 北京西山大灰厂东狼沟组火山岩(约135～130Ma)由钾质粗面玄武岩、钾玄岩和安粗岩组成， K亏损。我们的研究认为，东狼沟组火山岩是玄武质原生岩浆在高压(≈1．5GPa)条件下分离结晶 的产物(汪洋等，2005a)。岩浆发生分离结晶的岩浆房位于50km深度(Meen，1990)，即麻粒岩相 压力条件的下地壳。 Ma)主要由钾质粗面玄 辽西义县地区义县组数据来自文献【4，10】，该组火山岩下部(134～127 武岩、钾玄岩和安粗岩组成，基性岩属于钾玄岩系列，中性岩属于高钾钙碱性系列；中上部(127 Ma)主要由安粗岩、粗面岩和钾玄岩组成，属于高钾钙碱性系列；在K20-Si02图解中中性岩成分 Ma)主要由 点具有较陡的斜率。辽西北票地区义县组数据来自文献[8，lO】，该组火山岩(130-120 安粗岩、钾玄岩组成，部分为钾质粗面玄武岩和安山岩，属于高钾钙碱性系列；其中中性岩成分点 在K20．Si02图解中具有陡的斜率。我们对辽西地区义县组火山岩的成岩过程研究显示(如：图1)， 1．5 义县组原生岩浆为低钾的玄武岩，该组下部基性岩是玄武岩浆在高压(z GPa)条件下分离结晶 的产物，辉石为主要的结晶矿物(Meen，1990)，但部分高度富集111．U等强不相容元素的最基性成 分足玄武岩浆在高压下由于钠长石分离的产物(图l中圈出的成分点)；而中性岩足演化的高钾玄武 岩浆与地壳物质混染的产物。因此，在127Ma之前岩浆发生分离结晶的岩浆房位于麻粒岩相而非榴 辉岩相压力条件。义县组中上部中性岩是进化岩浆在O．8～1．2GPa压力条件下分离结晶的产物(Meen， 1990)。由于原生玄武岩浆分离结晶演化使得进化岩浆的Fe／Mg比值增高，全碱含量增高，熔体由 Si02饱和趋向于相对不饱和，A1203含量增高，在较低压力下出现石榴子石为残留矿物相(Ringwood， 1975)，压力值不低于1．0 GPa；这导致义县组中上部中性岩Y含量降低、(La／Yb)N增大。由于斜长 石仍然为残留矿物相，这些中性岩随岩浆演化其Sr含量有降低的趋势，且Sr／Y比值变化不人。因 此在127Ma之后岩浆房也位于麻粒岩相压力条件下，但压力值低于以前。对于东狼沟组和义县组的 中性火山岩而言，其高sr、Ba低Y，高Sr／Y、(La／Yb)N比值等埃达克岩微量元素特征与高压下玄武 岩浆的分离结晶过程密切相关。 综上，燕山带在135～127 浆在高压(1．5GPa)条件下结晶分离的产物，表明当时存在约50km的厚地壳。在127～120Ma燕 山带发育的高钾钙碱性火山岩是底侵岩浆在1．0～1．2GPa(相当于35—40km深度)下结晶分离的 产物。由此可以推断，燕山带从135到120 Ma期间地壳由50km减薄到35～40km左右，地壳减薄 的速率为lkm／Myr(1mm／yr)左右。 基于热传导和浮力原理，取造山运动发生前燕山地区岩石圈厚度180km，地壳厚度40km，岩 石圈底界温度1350℃，地表温度0C；可以估计出130Ma时地壳加厚到50km，Moho面温度达到 1000C左右，且岩石圈地幔发生部分熔融(以玄武质岩浆活动为标志)情况下，岩石圈减薄到造山 运动发生前的40％左右，即岩石圈厚度减薄到70km左右，与50km地壳之间尚存20km左右的岩 石圈地幔。此时燕山地区的古地形高度将在造山运动之前的基础上抬升约3．7km，相应地古地形高 度可达海拔3．7～4．0 km(汪洋等，2005a)。燕山带127Ma以后地壳厚度为35～40km，在Moho面