浙东晚白垩世酸性岩浆的自混合作用及其意义

岩浆混合作用是造成火成岩多样性的主要原因之一,也是诱发火山喷发的重要机制。以往的研究多集中于基性和酸性岩浆之间的混合作用,但近年来酸性岩浆之间的混合作用受到越来越多的关注和研究。本文报道了浙东小雄破火山一个次级火山口内粗面质和流纹质两种酸性岩浆之间的混合现象。野外调查及岩相学研究显示,粗面质岩浆多呈大小不一的条带状以及透镜体状分布于流纹质岩浆内,局部发生扩散,粗面岩中斑晶大多为粗大的正长石斑晶,强烈熔蚀且聚斑结构普遍;在副矿物聚晶(由钛磁铁矿+磷灰石+锆石组成)的周围常可见反应边结构。流纹岩的斑晶主要由正长石、透长石及石英组成,晶体粒径较小,且熔蚀现象不发育。全岩主、微量元素特征及其他地质证据均显示,两种酸性岩浆之间以机械混合为主,其地球化学成分变化趋势主要受结晶分异过程控制。粗面质及流纹质岩浆在矿物组成、结构等方面的差异表明两者来源于同一层状岩浆房内的不同部位,其中粗面质岩浆应代表岩浆房底部及边部富晶体、贫熔体的粥状层部分(正长石+磁钛铁矿+锆石+磷灰石);而分异程度较高的流纹质岩浆则聚集于岩浆房上部形成富熔体、贫晶体的部分。两种酸性岩浆的混合现象是它们在地壳浅部层状岩浆房内自混合的结果,这一过程可能受岩浆房底部基性岩浆的聚集作用所控制,当更热、更基性的岩浆聚集时,岩浆房下部晶粥区内的粗面质岩浆迅速升温、活化,从而向上运移并与上部富熔体贫晶体的流纹质岩浆发生自混合作用。这一发现为我们理解中国东南沿海地区晚中生代大规模酸性火山喷发及岩浆演化机制、岩浆房结构提供了重要的参考,同时也为认识地壳浅部岩浆房内岩浆之间的自混合作用提供了可靠的例证。

浙东小雄破火山晚白垩世火山-侵入杂岩成因及岩浆演化

通过对浙东小雄破火山晚白垩世火山岩(流纹岩)-浅成侵入岩(正长斑岩)进行系统的岩相学和地球化学分析,探讨了火山-侵入杂岩的成因及岩浆演化过程。研究表明,小雄破火山晚白垩世流纹岩和正长斑岩经历了不同的结晶分异过程:流纹岩经历了碱性长石+磷灰石+锆石的分异;正长斑岩经历了普通辉石+磷灰石+Ti-Fe氧化物的分异。流纹岩和正长斑岩的母岩浆均起源于地壳物质的重熔,但各自有相对独立的演化过程,两者非同一岩浆房内某一岩浆连续分异的产物。推测在小雄破火山之下不同深度存在由多个子岩浆房构成的复杂岩浆系统,暗示东南沿海晚中生代火山-侵入杂岩中的侵入岩并不完全代表岩浆房下部的堆晶部分。

浙东晚白垩世小雄破火山中火山-侵入杂岩的岩石成因

破火山内出露的火山岩与浅成侵入岩为硅质岩浆演化研究提供了一个重要窗口,从而备受关注。小雄破火山内的火山-侵入杂岩是中国东南沿海晚白垩世岩浆活动的典型代表,包括小雄组火山岩(K_(2)x)与两类侵入岩(花岗斑岩、正长斑岩)。本文以小雄火山-侵入杂岩为研究对象,开展了系统的锆石U-Pb年代学、岩石学和地球化学研究,旨在深入探讨破火山内火山岩与侵入岩之间的成因联系和岩浆演化过程。系统的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究表明,小雄组火山岩形成于98~88Ma,并具有多期次喷发的特点,可分为下段、中段和上段,年龄分别为98~96Ma(K_(2)x^(1))、95~92Ma(K_(2)x^(2))、~88Ma(K_(2)x^(3))。小雄花岗斑岩形成年龄为90Ma;正长斑岩形成稍晚,约88Ma。与下段流纹质玻屑凝灰岩的Nd-Hf同位素组成[ε_(Nd)(t)=-8.3~-7.2,ε_(Hf)(t)=-11.8~-7.2]相比,中段流纹岩要更为亏损[ε_(Nd)(t)=-5.84~-5.32,ε_(Hf)(t)=-10.1~-0.5]。研究表明,小雄组流纹质火山岩的母岩浆可能起源于发生在深部岩浆房中渐进的壳幔相互作用,中段流纹岩的源区混入了更多的亏损幔源组分。中段流纹岩与花岗斑岩具有相似的Nd-Hf同位素组成,以及“互补”的微量元素地球化学特征,由发生在浅部岩浆房的分离结晶作用和堆晶作用所制约。值得注意的是,正长斑岩与花岗斑岩并不存在直接的成因演化关系,两者应是不同的起源。不同的正长斑岩岩株具有高度一致的结晶年龄、微量元素特征以及Nd-Hf同位素组成,以上特征均表明小雄破火山内的正长斑岩具有相同的起源。正长斑岩母岩浆起源于富集岩石圈地幔的部分熔融,岩浆源区混入了来自亏损的软流圈地幔组分,其地球化学成分变化主要受“普通辉石+磷灰石+钛铁矿”的分离结晶所控制。