La composición y edad de la corteza inferior de la sección geológica de Ningde-Hukou: evidencia de geoquímica, isótopos nd y edades del circón.

(Instituto de Geología y Recursos Minerales de Tianjin, Tianjin 300170)

Sun Dazhong

(Instituto de Geoquímica de Guangzhou, Academia China de Ciencias , Guangzhou 510640)

La sección Ningde-Hukou comienza en la ciudad de Ningde en la provincia de Fujian al este y en la ciudad de Hukou en la provincia de Jiangxi al oeste, pasando por los bordes sureste del macizo de Cathaysia y el Yangtze. Macizo. El basamento cristalino más antiguo expuesto en el Macizo de Cathay es la roca Proterozoica de 2400-2000 ma, y ​​el basamento cristalino más antiguo del Macizo de Yangtze es la roca Proterozoica de 2200-2000 ma. Estas rocas del basamento han sufrido modificaciones por facies de anfibolita (macizo chino) o facies de anfibolita alta y baja de esquisto verde (margen sureste del macizo del Yangtze), y generalmente representan las características de la corteza media de la sección que abarca los dos macizos. Las edades de los circones capturados y/o heredados en tDM y rocas ígneas oscilan entre 2750 y 2500 Ma, y algunos alcanzan los 3100 Ma, revelando la información de edad de la corteza inferior. Una gran cantidad de rocas graníticas en el Bloque Cathaysian tienen forma de S y valores de εNd negativos, lo que indica que la corteza inferior está compuesta principalmente de componentes félsicos. El valor εNd de las rocas de granito de Caledonia en el Macizo de Cathaysia es -11 ~ -8, mientras que el valor εNd de las rocas de granito de Yanshan es -6 ~ -1, lo que indica que la composición material de la corteza inferior del Macizo de Cathaysia ha cambiado. con el tiempo la evolución es de "granito rico" (tipo rico) a "granito pobre" (tipo pobre). Aunque las rocas graníticas y las rocas volcánicas ácidas en el borde sureste del Macizo del Yangtze todavía son principalmente peraluminosas de tipo S, sus valores de εNd varían entre -6 y +4, lo que indica que hay más material del manto en la corteza inferior del Macizo del Yangtze, lo que hace que la madurez composicional de la corteza inferior sea menor que la del Bloque Cataysiano.

La composición y edad de la corteza inferior de la sección Ningde-Hukou: edad del circón tDM del macizo del Yangtze en el bloque Cathaysian

1 Introducción

Estudio Los estudios sobre la edad de la corteza continental inferior y la composición del material son muy difíciles, principalmente porque la formación de la corteza continental tiene una historia y un proceso muy complejos, y la gente también carece de una comprensión profunda de la falta de homogeneidad de la corteza profunda. En los últimos años, se han realizado muchos intentos de explorar información sobre la corteza inferior, como métodos de reflexión y difracción sísmica. La composición material y la estructura de la corteza inferior no son estáticas y, a menudo, cambian mucho con la evolución del tiempo. Entonces, ¿cómo describimos este proceso dinámico? La geoquímica, especialmente la geoquímica de isótopos, puede servir como sonda para analizar este proceso. Este artículo analiza principalmente las propiedades de la corteza inferior de la sección Ningde-Hukou a través de una investigación exhaustiva sobre geología, geoquímica y cronología.

2 Estructura de velocidad de onda sísmica de la sección de geociencia de Ningde-Hukou

En los últimos años, se han completado múltiples secciones de geociencia en el sur de China (Figura 1), incluida Ningde-Hukou[15] , Wenzhou-Tunxi[18] y Quanzhou-Heishui[165438], entre los cuales el tramo Ningde-Hukou comienza en Ningde, provincia de Fujian, en el este. La estructura de velocidad de la onda sísmica revela que el espesor de la corteza del corredor de la sección es de aproximadamente 30 km, que se puede dividir en corteza superior, corteza media y corteza inferior, con límites de aproximadamente 10 km y 20 km. La corteza superior tiene un Vp de 4,6 ~ 6,0 km/s y una densidad de 2,67 ~ 2,75 g/cm3. Está compuesta principalmente por rocas sedimentarias, granito y rocas metamórficas como pizarra y filita. El Vp de la corteza media oscila entre 6,06 km/s y 6,25 km/s, y la densidad oscila entre 2,79 g/cm3 y 2,85 g/cm3. Está compuesta principalmente por rocas metamórficas en fase anfibolita, de las cuales el extremo oriental. En el perfil entre 14 y 17 km (al este de Zhenghe) hay una capa de baja velocidad (Vp≈5,9 km/s). El Vp de la corteza inferior es de 6,30 ~ 7,15 km/s, lo que es consistente con el Vp de la granulita félsico-máfica. El Vp de la parte superior de la corteza inferior es ≤7,0 km/s, lo que es consistente con el Vp de la granulita neutra ácida [14]. El Vp de la parte inferior de la corteza inferior es >:7,0 km/s, lo que indica que su composición es máfica, lo que indica que hay una fuerte adición de material del manto.

Figura 1 Diagrama esquemático del patrón estructural y la ubicación de la sección geográfica del sur de China

Las secciones 1, 2 y 3 representan respectivamente las zonas Wenzhou-Tunxi, Ningde-Hukou y Quanzhou- Secciones Heishui.

Sótano metamórfico de corredor de tres secciones

El basamento metamórfico del Bloque Cathaysia incluye tres capas estructurales (Figura 2): el Grupo Paleoproterozoico Mayuan y el Grupo Mesoproterozoico Mamianshan y el Neoproterozoico-Temprano. Supergrupo Paleozoico Changting (o serie de rocas epimetamórficas Changting).

Figura 2 Diagrama esquemático geológico del corredor de la sección geológica Ningde-Hukou, que muestra principalmente la distribución y características del basamento metamórfico.

1-Estratos Paleoproterozoicos; 2-Estratos Mesoproterozoicos; 3-Estratos Neoproterozoicos-Paleozoico temprano; 5-Estratos Cámbrico-Cretácico; >El Grupo Mayuan se compone principalmente de gneis de biotita plagioclasa, gneis de biotita plagioclasa granate, esquisto de mica granate, esquisto de mica cuarzo, anfibolita y mármol. Este conjunto de rocas ha sido transformado por metamorfismo en fase anfibolita, con P = 400 ~ 650 MPa y T = 550 ~ 680°C [7], lo que indica que su profundidad de entierro es aproximadamente entre 16 km ~ 24 km. La parte superior de la Formación Ma Yuan está dominada por H2O, y la parte inferior está dominada por CO2+H2O. Los estratos de la Formación Mayuan han experimentado al menos cuatro etapas de deformación. Las dos primeras etapas son pliegues en posición supina (o isoclínica) superpuestos en el eje * * * del mecanismo de reología plástico dúctil.

Una gran cantidad de datos de datación U-Pb de circón granular indican una edad de 2400 ~ 2000 Ma [3].

El Grupo Mamianshan está en contacto estructural con el Grupo Mayuan y está compuesto principalmente por anfibolita bimodal metamórfica (la litología es anfibolita de pantalla verde y granulita de albita), mica granate cruciforme compuesta de esquisto, esquisto de cuarzo de mica, mármol. y cuarcita. La formación fue modificada por un metamorfismo de facies de esquistos verdes altos y facies de anfibolitas bajas. Los valores de edad isotópica indican que la edad de diagénesis del Grupo Mamianshan es de 1400 a 1000 Ma.

El Supergrupo Changting está en contacto estructural con el Grupo Mayuan y es un conjunto de rocas metamórficas en fase esquisto verde. La litología de la parte inferior es esquisto de cuarzo plagioclasa y esquisto de biotita, y la parte superior es limolita metamórfica poco profunda, arenisca feldespática, pizarra, filita y grauvaca.

En resumen, el conjunto de rocas de mayanita refleja aproximadamente las características de la corteza media del bloque Cathaysia en la sección oriental de la sección Ningde-Hukou, y el supergrupo Changting puede representar las características de la parte superior. basamento del pliegue de la corteza. La distribución del Grupo Mamianshan es relativamente limitada y puede estar en la zona de transición entre la corteza media y la corteza superior.

En el borde sureste del Macizo del Yangtsé, el basamento metamórfico incluye el Grupo Proterozoico Xingzi y el Grupo Mesoproterozoico Shuangqiaoshan (Figura 2). El Grupo Xingzi está expuesto cerca de la montaña Lushan y se compone principalmente de esquisto de biotita granate cruciforme, esquisto de mica granate, esquisto de mica cuarzo y granulita de biotita plagioclasa, intercalados con anfíbol de plagioclasa, cuarcita y mármol impuro. El grado de metamorfismo de la roca es fase alta de esquisto verde-fase baja de anfibolita, t = 530 ~ 600 ° C, p = 400 ~ 570 MPa, y la profundidad de enterramiento estimada es de aproximadamente 15 ~ 20 km. Se infiere que la combinación de rocas del Grupo Xingzi refleja. el margen sureste del macizo del Yangtze Características de la corteza media. La edad U-Pb del circón granular indica que su edad es 2200~2000ma.

El Grupo Shuangqiaoshan está en contacto estructural con el Grupo Sachiko y está compuesto principalmente por sericita, pizarra de mil hojas, limolita metamórfica, grauvaca y pizarra tobácea, con pórfido fino bimodal. El cuerpo principal de la roca sufrió un metamorfismo de fase de esquisto verde bajo y localmente alcanzó la fase de esquisto verde alto, con una edad de 1700(?)~1000 Ma.

La edad de la corteza inferior de la Sección 4

A lo largo No hay terrenos de granulita expuestos en el corredor de la sección, por lo que la edad de la corteza inferior depende principalmente de la edad modelo (tDM) de Nd y la edad de los circones atrapados en las rocas ígneas. El circonio es un mineral de silicato. Teóricamente, debería cristalizarse a partir de magma saturado-sobresaturado de SiO2, por lo tanto, la captura y/o herencia de edades de circón en rocas magmáticas revela la información de edad del basamento félsico profundo. La tDM de las rocas básicas se puede utilizar para estimar aproximadamente la "edad temprana de la corteza", mientras que la tDM de las rocas ígneas félsicas se puede interpretar como la edad de residencia en la corteza de las rocas fuente.

4.1 Edad de la Corteza Inferior del Bloque Cathaysiano

La datación isotópica previa de rocas ígneas de la zona encontró algunas edades superiores a los 2500 Ma. La edad traza de circón U-Pb de la granodiorita Xinqiao publicada por Zhu Yulin (1985) es 2713 Ma. Más tarde, se informó sucesivamente información antigua sobre la edad de U-Pb: la edad del granito Tanghu es 2516 Ma [9], Qinghu. Recientemente, Zhou Xinhua (1992) obtuvo una edad isócrona Sm-Nd de roca completa de (3125 184) Ma en la anfibolita del Grupo Chencai cerca de la falla de Jiangshao. La mayoría de estas edades se encuentran dentro del rango de 2750~2500 Ma, con algunos puntos que alcanzan los 3100 Ma, lo que revela el uso de datación U-Pb con circón. También se encontró que la edad del bloque de Cataysian era de 2415~2589 Ma (Tabla 1). ), lo que demuestra aún más la existencia de las partes profundas del bloque félsico de Cathaysian de 2750 ~ 2500 Ma.

Tabla 1 Análisis U-Pb de circonio capturado en rocas ígneas en la sección del corredor

①El error es 2σ; ②El blanco y el diluyente han sido corregidos ③El blanco, el diluyente y el plomo inicial; han sido corregidos.

El granito del bloque Cathaysia está ampliamente distribuido y el período de emplazamiento duró desde el Paleoproterozoico hasta el Mesozoico. La geoquímica elemental y la geoquímica isotópica muestran las características de los granitos tipo S, lo que indica que estos granitos son principalmente producto de la anatexis del basamento félsico. Por tanto, el granito puede servir como sonda para analizar la edad y composición de la corteza inferior.

El tDM del granito mesolítico (1900s100) Ma es 2602~2674Ma (Tabla 2, Figura 3), y su fsm/Nd y εNd cambian poco, lo que indica que su composición isotópica básicamente no se ve afectada por la última Por lo tanto, el proceso AFC puede considerarse aproximadamente entre 2600 y 2700 Ma como la edad de la roca fuente del granito mesolítico.

Tabla 2 Datos de análisis de isótopos Sm y nd del Macizo de Cathaysia

Las edades tDM de las rocas graníticas de Caledonia (400 ~ 450 Ma) se encuentran en su mayoría dentro del rango de 1800 ~ 2500 Ma ( Tabla 2 y Figura 3), que es más o menos consistente con la edad de Ma Yuanqun. La evidencia de campo muestra que los granitoides de Caledonia y el Grupo Mayuan son en su mayoría rocas intrusivas y no son producto del aislamiento del Grupo Mayuan. Por lo tanto, la edad de la roca fuente de los granitoides de Caledonia debe ser superior a 2500 Ma.

El tDM de las rocas graníticas de Yanshan (100 ~ 120 Ma) varía mucho, pero generalmente es inferior a 2000 Ma (Tabla 2 y Figura 3). El granito Yanshaniano tiene un alto valor de εNd, lo que indica que su roca madre se vio fuertemente afectada por la adición de material del manto, lo que puede ser la razón principal de su baja edad tDM.

Figura 3 Histograma de edad tDM del Macizo de Cathaysia

1—Granito de roca media; 2—Granito de Caledonia; 3—Granito Yanshaniano

Fig. histograma de edad de anfibolita en el macizo de Cathay (ver Zhao Fengqing et al., 1995 para datos originales).

1-Paleoproterozoico; 2-Mesoproterozoico

La Figura 4 resume las edades tDM de rocas volcánicas básicas metamórficas (anfibolita). Las edades tDM de los anfíboles del Grupo Mayuan son 2400-2600 Ma y 2000-2300 Ma respectivamente, y las edades tDM de los anfíboles del Grupo Mamianshan son 2000-2300 Ma, lo que revela la textura del sótano del magma del manto de múltiples etapas en el Bloque Cathay temprano La edad se desarrolló principalmente entre 2000-2300 Ma y 2300 Ma.

4.2 Edad de la corteza inferior del Macizo del Yangtze (margen sureste)

Muchas edades U-Pb de circonio en las rocas magmáticas del margen sureste del Macizo del Yangtze son superiores a 2,2 Ga (Tabla 1), que se puede dividir aproximadamente en dos períodos de tiempo: 2700 ~ 2800 Ma y 2200 ~ 2450 Ma, lo que revela la información de edad del basamento félsico profundo en la corteza del margen sureste del Bloque Yangtze. Las edades de algunas rocas ígneas ácidas también respaldan esta comprensión (Tabla 3).

Tabla 3 Datos de análisis de isótopos Sm y nd de rocas ígneas en el macizo de Yangtze y la región nororiental de Jiangxi

① Roca entera; ② Anfibolita de plagioclasa;

La tDM de las rocas volcánicas básicas varía mucho, principalmente en el rango de 2000~2400 Ma y 1300~1700 Ma, y algunas alcanzan 2600~2800 Ma (Tabla 3), lo que indica que se produjo un substrato de corteza profunda en el sureste. margen de la era del Bloque Yangtze.

Composición de la corteza inferior del corredor de la Sección 5

La geoquímica elemental y la geoquímica isotópica de rocas ígneas revelan que la corteza inferior está compuesta principalmente de rocas félsicas, pero los cambios de composición son muy complejos. Existen diferencias obvias en la composición de la corteza inferior de los dos bloques, y la composición de la corteza inferior a diferentes profundidades es diferente. Con la evolución geológica, la composición de la corteza inferior también ha cambiado en cierta medida.

5.1 Composición de la corteza inferior del bloque Cathaysia

Los granitos mesozoicos son granodiorita, monzogranito y sales potásicas, principalmente tipo S, con una pequeña cantidad de tipo I o tipo Transicional intermedio. entre tipo I y tipo S. El valor εNd de las rocas graníticas es -3,1 ~ -2,6, y el valor 147sm/144Nd es 0,10 ~ 0,14, lo que indica que las rocas en el área de origen deben estar dominadas por rocas félsicas.

Los granitos de Caledonia son granito feldespático calco-alcalino con alto contenido de potasio, granito feldespático alcalino y granodiorita, principalmente granito tipo S. El valor εNd de las rocas graníticas es negativo (-11 ~ -8) y el valor Nd es bajo, 147 SM/144 (0,1 ~ 0,14), lo que indica que deberían provenir de rocas fuente "ricas en granito".

Los granitos de Yanshan incluyen granito feldespático alcalino, granito feldespático de potasio y monzogranito que apareció a finales del período Yanshan. La geoquímica elemental muestra que el cuerpo principal de rocas graníticas en este período sigue siendo de tipo S, pero la proporción de granitos de tipo A y I en relación con el tipo S es mayor que la de los dos períodos anteriores. El εNd del granito de Yanshan es -6 ~ -1, que también es significativamente más alto que el de los dos primeros granitos. Los valores 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb y 208Pb/204Pb del granito alcalino son similares a otros tipos de granito del período Yanshaniano [20], lo que indica que sus rocas madre son similares y deberían provenir de la separación de cortezas antiguas. rocas. Los granitos alcalinos tienen mayor εNd, lo que significa que hay una fuerte adición de material del manto.

La Figura 5 muestra el proceso de evolución de εNd a lo largo del tiempo, indicando que el grado de evolución de los componentes inferiores de la corteza en la Era Mesozoica es mayor que el de la Era Mesozoica (la primera es rica en félsico), y El grado de evolución de los componentes de la corteza inferior en el período Caledonio es mayor que el del período Yanshaniano. Las características del valor εNd del granito de Caledonia indican que básicamente no se agrega material del manto a su roca madre. Por lo tanto, el cambio en la composición de la corteza del Caledonia medio al Bajo puede ser el resultado de la diferenciación de la corteza. El granito Yanshaniano tiene un alto valor εNd, y su roca madre puede ser una mezcla de materiales de la corteza y el manto, lo que indica que los cambios en la composición de la corteza del Caledonian al Yanshanian fueron afectados por los materiales del manto.

Figura 5 Diagrama ε nd-t del granito del Macizo de Huaxia

Reflejando las características de evolución de εNd a lo largo del tiempo

5.2 Composición de la corteza inferior del Macizo del Yangtze

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Las rocas graníticas de Jinning (900Ga 500Ma) en el borde sureste del macizo del Yangtze son principalmente rocas magmáticas calcoalcalinas, que incluyen monzogranito, granito, granodiorita y granito potásico. son ricos en inclusiones minerales de aluminio (cordierita, granate y biotita) y xenolitos de esquisto de sienita [25]. Las características geoquímicas también muestran características en forma de S. El granito Jinning tiene un valor alto de εNd (-6 ~ +4) (Figura 6) y un valor bajo de 87Sr/86Sr, lo que indica que se agregó una gran cantidad de material del manto a su roca madre. Además, la combinación del Bloque Yangtze y el Bloque Cataysiano tiene granito tipo M expuesto, lo que también demuestra que el borde sureste del Bloque Yangtze tiene una composición material más básica que el Bloque Cataysiano.

La riolita neoproterozoica (800 ~ 900 Ma) también tiene características de tipo S en composición mineral y características geoquímicas, pero su valor εNd es -1,9 ~ +2,8, lo que muestra características diferentes de las características geoquímicas similares del granito Jinning.

6 Conclusión

A través de la investigación geológica, geoquímica y cronológica en la sección geológica Ningde-Hukou, se puede obtener cierta información sobre las propiedades de la corteza inferior del corredor de la sección, que se resume a continuación:

Las características geoquímicas elementales e isotópicas del granito y las rocas volcánicas ácidas indican que la corteza inferior del Bloque Cataysiano está compuesta principalmente de félsico, especialmente en las primeras etapas de formación de la corteza. Los datos geofísicos mostraron el mismo mensaje. La estructura de velocidad de las ondas sísmicas de la sección Ningde-Hukou refleja que, excepto en la parte inferior de la sección local, el VP de la corteza inferior es inferior a 7,0 km/s, lo que es consistente con el rango de valores Vp de la granulita ácida-neutra.

Figura 6 Diagrama ε nd-t de rocas magmáticas en el Macizo del Yangtsé

②La composición material de la corteza inferior de los dos macizos es muy diferente. La evolución de la corteza inferior del Bloque Yangtze es peor que la del Bloque Cataysiano, lo que indica que la corteza inferior del Bloque Yangtze tiene material de manto más intenso.

③ Los estudios de trazadores geoquímicos isotópicos muestran que la composición de la corteza inferior ha cambiado mucho con la evolución geológica, y la tendencia evolutiva general ha cambiado de "granito rico" a "granito pobre". diferenciación de la corteza y El resultado de la adición de material del manto.

(4) A través de un estudio detallado de la edad tDM y la edad de captura de circón de las rocas ígneas, se encontró que la corteza inferior del corredor del perfil pudo haberse formado entre 2750 y 2500 Ma, y en parte entre 3100 y 3000 Ma. Posteriormente, se desarrolló relativamente la adición de material de manto (principalmente apoyado en el suelo). Los límites de tiempo del bloque Cathaysia son 2400~2600Ma y 2200~2300Ma, y los límites de tiempo del bloque Yangtze son 2000~2400Ma y 1300~1600 Ma.

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