广州地化所在华南晚中生代大陆再造机制方面取得新进展

  

  地球的陆壳经历了漫长的演化,并记录了丰富的地质事件,因而被誉为地质历史的档案馆。通过对陆壳中的花岗岩成分演化的分析,有助于我们理解陆壳的演化和相关的地质事件。华南板块位于我国南部主要地区,记录有新元古代、早古生代、早中生代和晚中生代等多次的大陆地壳再造,为理解古地理重建、区域动力学演化等提供了理想的研究窗口。然而,华南大陆再造机制仍然存在争议。已有研究表明,华南早古生代和早中生代中上地壳的再造主要是通过陆壳叠置,缺乏幔源岩浆的参与。华南板块在晚中生代发生了古生代以来最为强烈的地壳再造,幔源岩浆在这次地壳强烈再造过程中所扮演的角色并不清楚。

  针对上述科学问题,中国科学院广州地球化学研究所岩石学学科组博士生刘潇、王强研究员、马林副研究员及其合作者对广州市天河区火炉山和龙眼洞森林公园晚侏罗世(162~155 Ma)二云母花岗岩-正长斑岩-闪长岩的岩石组合进行了主微量元素和Sr-Nd-Hf-O同位素地球化学研究。研究发现,火炉山和龙眼洞二云母花岗岩都具有高硅、弱过铝质-强过铝质以及富集的Sr-Nd-Hf同位素组成(图1和2)。火炉山二云母花岗岩的锆石O同位素组成多集中在8.0‰以上(δ18O = 8.0~10.4‰),与沉积岩起源的花岗岩类似(图2)。火炉山二云母花岗岩低Mg#(25~33)指示其最有可能起源于变质沉积岩与少量新生地壳的混杂源区。其原生白云母成分计算指示其熔融深度为16.5~20 km,对应于中地壳深度(图3)。龙眼洞二云母花岗岩高的锆石O同位素组成(δ18O = 8.6~9.9‰)和更高的La/Yb比值(22.3~30.6)指示其源于20 km以下的变质沉积岩源区。火炉山正长斑岩兼具富集地幔起源的硅碱特征和二云母花岗岩类似的微量元素与Sr-Nd-Hf-O同位素组成,最有可能形成于壳源酸性岩浆和少量富集地幔起源的碱性岩浆的混合(图3)。火炉山闪长岩中等硅、高钾钙碱性和相对亏损的Sr-Nd同位素组成的特征,最有可能源于镁铁质下地壳岩浆的AFC过程(图3)。结合区域地质资料,认为这套二云母花岗岩-正长斑岩-闪长岩岩石组合形成于岩石圈伸展的地球动力学背景。

图1 火炉山-龙眼洞花岗岩类Sr-Nd同位素图解

图2 火炉山-龙眼洞花岗岩类锆石Hf-O同位素图解 

 

图3 火炉山-龙眼洞花岗岩类成岩模式图解

  本次研究取得的主要认识以下:(1)华南晚中生代大陆地壳再造包括中-下地壳变质沉积岩和新生地壳物质以及下地壳镁铁质岩石的再造;(2)华南晚中生代中地壳的再造可以由幔源岩浆直接加热引起;(3)幔源岩浆对华南晚中生代地壳进行再造的同时还伴随有垂向地壳的生长。

  该研究近期发表在国际期刊《Lithos》上。

  论文信息:Liu X., Wang Q*., Ma L*., Yang Z.Y., Hu W.L., Ma, Y.M., Wang J., Huang T.Y., 2020. Petrogenesis of Late Jurassic two-mica granites and associated diorites and syenite porphyries in Guangzhou, SE China. Lithos. 364-365, 105537.

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