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研究区位于大兴安岭中生代火山岩带的北部,属于东亚大陆边缘巨型火山岩带的重要组成部分。在大地构造位置上位于西伯利亚板块南部大陆边缘,兴蒙造山带的东北部,南邻华北陆块。研究区最古老的结晶基底为早元古代早期的兴华渡口群,新元古代后,经历了非常复杂的地壳增生改造历史。自古生代以来受到了古亚洲洋的演化、发展、闭合及伊佐奈岐板块向古亚洲板块俯冲作用的影响导致了该区中生代强烈的构造—岩浆活动,形成了颇为壮观的大兴安岭中生代火山岩带。
本文在查明大兴安岭北部中生代火山岩的时空分布、喷发旋回、厚度等,建立岩石地层层序,划分了火山岩相及组合类型的基础上,对大兴安岭北部中生代火山岩的区域地质学、岩石学、岩石化学、微量元素、稀土元素和同位素地球化学及年代学进行了系统研究,结合地球物理新资料及区域构造背景,确定了火山岩源区性质、岩浆起源、形成时代和机制,探讨了中国东部岩石圈演化。
通过研究,取得了主要的成果及认识:(1)通过化石的对比研究,将含有Nestoria叶肢介的吉祥峰组和含有Eosestheria上库力组,分别置于晚侏罗世和早白垩世,并认为二者之间可能是侏罗纪和白垩纪的界线。为陆相侏罗系和白垩系界线的研究提供了新的资料。(2)在研究区内新建立了组级岩石地层单位孤山镇组。孤山镇组的建立对大兴安岭火山岩带的地层、构造背景、岩浆成因及演化研究有着重要的意义。(3)确定大兴安岭北部中生代火山岩(除上库力旋回)主要为一套橄榄安粗岩-安粗岩-粗面英安岩-粗面岩-流纹岩岩石组合,显示出富碱的特征。大部为高钾钙碱性岩系,不存在拉斑玄武岩系列;强烈富集大离子亲石元素K、Rb、Sr、Ba、Cs,亏损相容元素cr、Co、Ni,亏损高强场元素Nb、P、Ti;LREE强烈富集,基本不显示或具有微弱的负铕异常;87Sr/86Sr(i)为0.704342-0.705852,显示其来源于与俯冲交代有关的富集岩石圈地幔,富集过程很可能与古太平洋板块俯冲作用相关。上库力旋回与其它旋回相比,Sr、Ba相对于其它大离子亲石元素为负异常,具有铕的负异常;87Sr/86Sr(i)为0.706111-0.707902,可能为地壳部分熔融的产物。(4)大兴安岭中生代火山岩的强烈活动是对中国东部岩石圈减薄事件的响应。古太平洋俯冲板块的脱水作用导致了岩石圈下部“软化”,使岩石圈底部改造为软流层,这种过程就是岩石圈减薄的过程。