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雁荡山成因与构造背景揭秘

【摘要】:众多相关研究表明,中国东南大陆晚中生代大规模酸性火山岩的成因与玄武岩浆底侵导致中下地壳熔融有关。因此,雁荡山火山岩浆活动的构造背景不是典型的岛弧或安第斯型活动大陆边缘,而是带有一定板内构造环境特征,即位于活动大陆边缘靠近板块内部的构造环境。

众多相关研究表明,中国东南大陆晚中生代大规模酸性火山岩的成因与玄武岩浆底侵导致中下地壳熔融有关。区域晚中生代玄武岩浆来源于富集型岩石圈地幔,其过程是:玄武岩浆底侵于下地壳,引发中下地壳广泛熔融形成酸性岩浆,同时酸性岩浆层的屏蔽作用又阻碍了幔源基性岩浆继续上升 (Huppert and Spark,1998年),此时,在两种岩浆的界面附近出现包括热扩散、同位素交换及化学混合等效应,其中同位素交换的速率远比其他组分的交换速率快 (Lesher,1990年)。邢光福等 (1999年)统计的东南沿海区域晚中生代流纹岩类的87Sr/86Sr值为0.7057~0.7145,εNd(t)为-11~1.9,晚中生代玄武岩87Sr/86Sr为0.7055~0.7106,εNd(t)为-10.6~+1.2,均表明晚中生代基性岩类和酸性岩类的同位素比值十分接近,反映出基性和酸性岩浆曾在深部共存并发生过同位素交换。

雁荡山火山—侵入杂岩的成因也可以用上述玄武质岩浆底侵作用得到很好的解释。虽然雁荡山以流纹质岩浆活动为主,缺乏基性—中性岩石类型,但在雁荡山早期破火山形成的先后,其最早的K1y1与晚期K1y2—K1y4火山岩之间Si O2与微量元素及Sr、Nd同位素组成之间不协调的变化,已明显反映出后期幔源岩浆更多地参与到火山岩浆的起源过程之中,揭示了地壳与地幔作用是雁荡山火山作用的深部机制。一般对高位酸性岩浆房而言,火山喷出物仅占岩浆总量的很少一部分。雁荡山火山岩层厚近2000m,喷发时间相对集中于97.2—105.6Ma,岩性主要为流纹质,而且后期沿破火山环形与放射状断裂侵入的岩墙和岩脉也主要为英安玢岩、流纹斑岩、斜长霏细斑岩、霏细斑岩等酸性岩类,这些均说明在深部形成的酸性岩浆体积巨大,上升后地壳浅部汇聚成巨型高位硅质岩浆房,随之发生的喷发速率相当快,这可能就是幔源基性岩浆和酸性岩浆共存时间短并被酸性岩浆房屏蔽而未能喷出、甚至未能在浅部侵入的原因。雁荡山地处中国滨太平洋构造域,但其究竟处于典型的活动大陆边缘还是更靠近板内一侧,还有待进一步探讨。

夏林圻 (2001年)认为,汇聚板块边缘火山岩系含有大量钙碱性火山岩,其Ti O2含量偏小 (平均值小于1%),Zr/Y值小于3.5,Ti/Y值小于500。此外, Salters和Hart发现活动大陆边缘区火山岩La/Nb比值普遍较高 (>2)。雁荡山火山—侵入杂岩的Ti O2平均为0.82%,Zr/Y平均值为8.88,Ti/Y平均值为218.08,火山岩La/Nb平均为3.7,均反映出汇聚板块边缘产物的特征。但雁荡山火山岩的Ba/La值变化于3.34~49.25之间,平均为22.86,不同于典型的板块俯冲作用有关的岛弧火山岩 [Ba/La值大于30(Tamimountet al.,1998年)]。在判别花岗岩构造环境的Hf-Rb/10-3Ta图解 (见图2-9)以及Rb-(Y+Nb)相关图和Nb-Y相关图中,雁荡山岩石样品也主要落入板块内部区或板块内部区与火山弧区交界部位。如图2-10所示。

因此,雁荡山火山岩浆活动的构造背景不是典型的岛弧或安第斯型活动大陆边缘,而是带有一定板内构造环境特征,即位于活动大陆边缘靠近板块内部的构造环境。

图2-9 岩石Hf—Rb/10—3Ta判别图解 (引自余明刚等,2008年)

图2-10 岩石Rb— (Y+Nb)与Nb—Y图解 (引自余明刚等,2008年)

ORG-洋脊花岗岩;WPG-板内花岗岩;VAG-火山弧花岗岩;S-COLG-同碰撞花岗岩