2016年04月08日 星期五

研究亮点

颜丽丽、贺振宇等CG:锆石微量元素示踪东南沿海白垩纪酸性火山-侵入杂岩演化过程

来源:地调局地质所 作者:颜丽丽,贺振宇,科技处 发布时间:2020-04-24

岩浆房的晶体-熔体分离过程对于理解高硅流纹质火山岩的成因,以及火山-侵入杂岩中高硅酸性火山岩与低硅中央侵入体的成因联系具有重要意义。为了揭示这一过程,颜丽丽博士、贺振宇研究员及其合作者在对福建云山火山-侵入杂岩详细的岩石学、年代学和岩石地球化学解剖的基础上,进一步开展了系统的LA-ICP-MS锆石微量元素研究,利用锆石微量元素对岩浆的成分和温度等变化敏感的优势,有效制约了酸性岩浆系统的晶体-熔体分离和岩浆补给过程。

福建云山火山-侵入杂岩由高硅的过铝质流纹岩和过碱性流纹岩、以及破火山口中央侵入体石英二长斑岩组成(图1)。石英二长斑岩中发育有少量暗色微粒包体。系统的锆石微量元素分析和研究结果显示:

1)云山过铝质流纹岩、过碱性流纹岩和石英二长斑岩显示明显区别的锆石微量元素特征:过铝质流纹岩、过碱性流纹岩锆石具有高的Hf,低的TiZr/Hf,而石英二长斑岩锆石具有低的Hf和高的TiZr/Hf(图2)。这种差异表明火山岩锆石是在熔体提取之后结晶自火山岩岩浆,反映了岩浆房的晶体-熔体分离过程。但是,两者少部分微量元素重叠的特征可能暗示了一小部分锆石为熔体提取过程捕获的岩浆房中的晶体。

2)过碱性流纹岩锆石与过铝质流纹岩锆石相比,具有更低的Eu/Eu*TiTh/U,反映其结晶自相对更演化的岩浆(图2)。此外,过碱性流纹岩锆石与过铝质流纹岩锆石具有基本一致的Zr/HfHf含量,反映了过碱性流纹岩的岩浆提取时,锆石未饱和,不存在锆石的分离结晶。但是,过铝质流纹岩锆石相对石英二长斑岩锆石具有低的Zr/Hf,反映了岩浆房的晶体-熔体分离过程中锆石饱和和分离结晶。这暗示了在过铝质流纹岩岩浆提取之后,岩浆房还发生了岩浆补给作用。

3)在过铝质流纹岩和石英二长斑岩的锆石中均发育了CL较亮的锆石边部或颗粒,同时,其锆石核部具有熔蚀的特征(图3)。CL较亮的锆石边部或颗粒具有相对核部较低的HfThU含量和较高的Ti含量,以及高的Zr/HfEu/Eu*比值(图2)。这种结构和成分变化,表明锆石在相对高温和低演化岩浆中的进一步生长过程,记录了岩浆补给作用。这也进一步表明岩浆补给作用促进了岩浆房的晶体-熔体分离和岩浆的高度分异演化。

 

1 福建云山破火山口火山-侵入杂岩地质简图

注:第一单元主要为过铝质流纹岩(灰色区域),第二单元主要为熔结凝灰岩(紫色区域),第三单元主要为过碱性流纹岩(蓝色区域);石英二长斑岩位于破火山口的中心(粉色区域)。

 

2 云山火山-侵入杂岩锆石微量元素组成

注:云山过铝质流纹岩、过碱性流纹岩和石英二长斑岩显示明显区别和较少重叠的锆石微量元素特征(过铝质流纹岩、过碱性流纹岩锆石具有高的Hf,低的TiZr/Hf,而石英二长斑岩锆石具有低的Hf和高的TiZr/Hf),反映岩浆房的“晶体-熔体”分离过程;而作为对比的雁荡山火山-侵入杂岩和Turkey Creek火山-侵入杂岩则相对重叠区域较多,反映了一部分锆石随着熔体提取过程迁移

 

3云山火山-侵入杂岩锆石CL图像

注:过铝质流纹岩和石英二长斑岩CL较亮的锆石边部或颗粒,表明锆石在相对高温和低演化岩浆中的进一步生长过程,记录了岩浆补给作用

中国东南沿海发育大规模的白垩纪酸性火山-侵入杂岩,其中一些火山-侵入杂岩与铜金成矿作用密切相关。揭示酸性岩浆系统的演化过程,尤其是“晶体-熔体分离”过程、机制及其动力学是深入理解中国东南沿海铜金成矿作用的关键。本研究展示了锆石微量元素在相关研究中的重要作用和研究潜力,也为支撑和推动地调局在深部地质研究与找矿提供了新的研究思路和方法。本研究受国家自然科学基金项目(41930214, 41102028)支持,成果发表在国际SCI期刊《Chemical Geology》上:Yan, L.-L., He, Z.-Y.*, Klemd, R., Beier, C., Xu, X.-S., 2020. Tracking crystal-melt segregation and magma recharge using zircon trace element data. Chemical Geology, 542: 119596.

原文链接: https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2020.119596