岩浆储库的活化:以浙江西部马头石英二长岩为例

东南沿海地区发育大量早白垩世晚期到晚白垩世早期的碱性岩,主要为石英正长岩和石英二长岩。然而,这些岩石的成因一直都存在争议。为了明确这些岩石的成因,本论文选择了浙江西部的马头岩体进行研究,分析了其中石英二长岩全岩主微量元素组成和矿物相特征,并结合锆石U-Pb年代学、锆石Hf同位素、锆石微量元素、磷灰石微量元素和斜长石电子探针等技术对其进行了详细研究。锆石U-Pb定年结果显示,马头岩体形成于100±1Ma,属于早白垩世晚期岩浆活动产物。野外观察发现,马头岩体中发育大量的闪长质暗色包体。马头石英二长岩中的锆石ε_(Hf)(t)(-10.4~-0.4)变化极大,表明其是由古老陆壳来源的酸性岩浆与地幔来源基性岩浆混合所形成。马头岩体中的锆石结构十分复杂,在CL图像上普遍显示出黑色的核部、白色的幔部以及黑色的边部。最早期的黑色锆石核部具有相对高的Th、U、Hf含量,变化较大的Eu/Eu^(*)(0.5~0)、Zr/Hf(40~70)和Th/U比值、Ti含量,表明它们结晶自地壳中的演化程度较高的低温且结晶度较高的硅质岩浆储库。白色的幔部锆石具有低的Th、U、Hf含量,Eu/Eu^比值相对较高(0.15~0.37),表明由于基性岩浆的注入导致先存岩浆储库发生活化和熔融,使得岩浆储库内温度升高且熔体比例增加,而随着矿物进一步结晶,晶体间隙之中的熔体演化程度升高,其中结晶了最晚期的具有高U和Hf含量、低Eu/Eu和Zr/Hf的黑色锆石边部。斜长石电子探针数据表明,随着斜长石斑晶的结晶,岩浆储库经历了晶体-熔体分离过程,导致活化后储库内的熔体从富钙向富钠演化,最终结晶形成了细粒状的石英和钠长石。石英二长岩中的磷灰石具有较低的Sr含量(113×10^(-6)~417×10^(-6)),较高的U、Y、轻稀土和较低的重稀土含量,表明先存岩浆储库在经历活化之后,也经历了斜长石、榍石和磷灰石等矿物的分离结晶。锆石记录了岩浆储库的活化和熔融过程,而斜长石和磷灰石等矿物仅记录了岩浆储库活化后的晶体-熔体分离和熔体抽离过程。因此,马头石英二长岩表明其代表岩浆储库活化后经历了熔体抽离的残余岩浆储库,与之同时形成的高硅流纹岩(或高硅花岗岩)是从岩浆储库中抽离出的富硅熔体。最后,我们研究表明岩浆储库在大部分时间内处于低温、低熔体比例的状态,基性岩浆的注入使得先存岩浆储库经历了活化和熔融,这是浅部地壳岩浆储库能再次经历晶体-熔体分离和火山喷发的关键因素。

小兴安岭早白垩世福民河组高硅流纹岩锆石U-Pb定年、地球化学特征及地质意义

笔者对小兴安岭地区福民河组火山岩进行了岩石学、锆石U-Pb年代学及地球化学的研究,探讨了火山岩的成因和构造背景。福民河组火山岩由粗面岩和流纹岩组成,流纹岩中锆石呈自形-半自形,发育震荡生长环带,并具有较高的Th/U比值(0.41~0.81),表明其为岩浆成因。它们的^(206)Pb/^(238)U加权平均年龄为(105±1)Ma,即形成于早白垩世。福民河组流纹岩具有较高的SiO_(2)含量(71.80%~80.78%),总体属于碱性系列岩石,富集轻稀土元素,亏损Ti、Sr、P、Ba和Eu等元素(δEu=0.13~0.49),其特征与高硅流纹岩相似。福民河组流纹岩与美丰组火山岩具有相似的稀土和微量配分型式,主量元素在哈克图解中呈线性相关,表明福民河组与美丰组火山岩是同源岩浆演化的产物。福民河组粗面岩和流纹岩中的钾长石和石英出现重熔特征,暗示岩浆房经历了新的热源加热。福民河组流纹岩是由早期岩浆形成的晶粥体重新受热,进一步发生分离结晶作用形成。研究表明,小兴安岭地区早白垩世火山岩应形成于古太平洋板块向欧亚大陆之下俯冲-回撤作用的伸展背景。