科研动态

广州地化所发现俯冲作用背景下的富钾中酸性火山岩成因新机制

  • 富钾火山岩通常形成于伸展背景下,具有多种成因:可以通过富集岩石圈地幔的低程度熔融形成基性富钾岩浆,也可以通过幔源基性岩浆的分离结晶或者富钾地壳物质的部分熔融产生中酸性富钾岩浆。富钾火山岩成因机制的研究对于古构造环境恢复、了解壳-幔物质组成和演化以及成矿作用都有重要的指示意义。中国东南沿海地区发育大规模的中生代中酸性火山岩,被称为“长英质大火山岩省”。这些火山岩普遍具有富钾的特征,而对于其成因机制以及动力学背景目前也是众说纷纭。

    中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室郭锋(系中国科学院大学博士生导师)课题组对位于中国东部江南造山带最北端的天目山盆地内火山岩开展了研究。结果显示:(1) 天目山火山岩喷发量大,岩层厚度大于3000m(2) 天目山火山岩形成时代集中为132-130 Ma,具有快速喷发的特征;(3) 地球化学特征显示,天目山火山岩来源于是江南造山带富钾的中下地壳岩石部分熔融,原岩物质主要为贫黏土的变质砂岩或变火成岩,其熔融源区具有高温贫水(大于800°C)的特点,明显不同于典型的俯冲带低温富水环境;(4) 数值模拟结果表明,地壳部分熔融的异常热源来自于上涌的软流圈。

    综合以上分析,洋脊俯冲模式可以更好地解释江南造山带以及长江中下游地区晚中生代岩浆作用成因:(1) 146-140 Ma,伊泽纳吉和太平洋板块共同向欧亚大陆俯冲,俯冲板片脱水熔融形成长江中下游地区埃达克岩及伴生的成矿作用;(1) 132-130 Ma,持续的俯冲导致伊泽纳吉和太平洋板块之间的洋脊打开形成板片窗,软流圈的快速上涌导致上覆岩石圈减薄,同时巨大的热量使江南造山带中下地壳发生部分熔融形成富钾火山岩;(1) 127-124 Ma,板片窗逐渐消失,持续的热量继续加热贫水的地壳物质形成江南造山带及长江中下游地区更加高温的A型花岗岩。

    这一研究成果近期发表在国际地球化学主流期刊CHEMICAL GEOLOGY(Zhao et al., Early Cretaceous potassic volcanic rocks in the Jiangnan Orogenic Belt, East China; Crustal melting in response to subduction of the PacificIzanagi ridge? Chemical Geology, 2016, 437:30-43)

    http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009254116302406 

    图1. 天目山富钾火山岩源区识别图解 

    图1. 天目山富钾火山岩源区识别图解

    图1. 天目山富钾火山岩源区识别图解图

    2. 天目山富钾火山岩Hf-t图解图2. 天目山富钾火山岩Hf-t图解

    图3. 江南造山带及长江中下游地区晚中生代岩浆作用洋脊俯冲模式成因图解

    图3. 江南造山带及长江中下游地区晚中生代岩浆作用洋脊俯冲模式成因图解

     

    责编 :王亭亭