Lithos:硅质岩浆系统的再活化:来自含石榴石富晶体火山岩的启示

晶体含量是硅质火山岩的重要特征之一,是地壳岩浆系统的演化过程的直接反映。富晶体火山岩的形成对于认识大型硅质岩浆系统具有重要研究意义。为了揭示富晶体火山岩的成因,以及晶粥再活化过程和机制,中国地震局地质研究所活动火山与灾害研究室颜丽丽副研究员与北京科技大学贺振宇教授合作,选择浙东半山含石榴石富晶体火山岩为研究对象,开展了详细的锆石U–Pb年代学、Hf–O同位素和微量元素,石榴石微量元素以及全岩地球化学等研究,主要认识如下:

(1)锆石Hf同位素研究表明半山富晶体火山岩的母岩浆由幔源岩浆和东华夏地块古元古代地壳来源岩浆混合形成(εHf(t)为 -10.9 ~ -4.2,模式年龄为2.18~1.68 Ga)。此外,半山富晶体火山岩还具有偏低的锆石O同位素组成(δ18OVSMOW = 4.39–5.36‰),表明它们的岩浆还受到了经历高温热液蚀变的围岩的混染。

(2)半山富晶体火山岩的晶屑含量约为35–50%(图1)。石榴石晶体以富Mn为特征(图2),MnO含量为30.48–35.82 wt.%,其稀土配分曲线类似于伟晶岩中的石榴石,研究认为石榴石是岩浆分异演化晚期在相对低温低压和富流体的条件下结晶形成的,暗示了富晶体火山岩的岩浆曾经达到了类似花岗岩的高结晶程度(晶体含量 >90%;图3)。

(3)根据半山富晶体火山岩中普遍发育的石榴石、石英和长石的熔蚀现象,以及石榴石被石英包裹等现象(图1),揭示了晶粥重熔作用和熔体含量增加以及随后的矿物结晶生长过程。提出岩浆补给带来的热量和挥发分导致了岩浆房内发生了强烈的扰动和晶粥重熔、再活化,最终形成可喷发的富晶体流纹质火山岩岩浆(图3)。

(4)SIMS和LA-ICP MS锆石U–Pb 年代学研究限定了半山富晶体火山岩形成于~114–112 Ma,处于华南下岩系火山活动的减弱期。提出这一事件可能与古太平洋俯冲板片的回弹有关。富晶体火山岩在下岩系广泛发育,而在上火山岩系较少发育,与岩浆活动的地球动力学背景和岩浆中挥发分含量不同有关。

该研究是首次报道中国沿海地区白垩纪含石榴石流纹质火山岩,在中国东南沿海白垩纪大规模流纹质火山岩浆活动过程和规律等研究方面取得了新的进展,同时也为深化中国东南部白垩纪构造演化过程研究提供了新的证据。

图1浙东半山富晶体火山岩的TIMA矿物分布图

图2浙东半山富晶体火山岩中石榴石的背散射图像和石榴石端员组分图

图3浙东半山富晶体火山岩成因及岩浆演化模式图

该研究得到了中国地震局地质研究所基本科研业务专项(IGCEA2231)和国家自然科学基金项目(42002070,42172070)的资助,研究成果发表于国际岩石学研究领域高影响力期刊Lithos上,详细信息请阅读原文:Yan, L.-L., He, Z.-Y., 2022. Rejuvenation of silicic magmatic systems: Insights from the formation of garnet-bearing, crystal-rich tuff in Southeast China. Lithos 432-433, 106895.

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