研究人员揭示中国华南新元古代大规模低氧同位素岩浆岩的成因

华南板块新元古代发育了全球最大规模的低δ18O岩浆岩,对其成因学术界尚存在争议。高温热液蚀变岩石部分熔融形成低δ18O岩浆,蚀变岩石是否为洋壳?参与高温热液蚀变的流体氧同位素特征如何?华南新元古代低δ18O岩浆作用和冰期之间是否有直接成因联系?最近的研究已经很好地限定了华南新元古代两期冰期的时限:716-670 Ma江口冰期和650-635 Ma南沱冰期。因此准确厘定新元古代低δ18O岩浆的形成时间及参与高温热液蚀变流体的氧同位素特征成为理解低δ18O岩浆岩成因的关键。

(a) 华南板块地质前寒武纪地质简图;(b)研究区地质简图;(c) 随县群样品在地层中的相对位置
(a) 华南板块地质前寒武纪地质简图;(b)研究区地质简图;(c) 随县群样品在地层中的相对位置(点击查看大图)

针对以上问题,中科院地质与地球物理研究所岩石圈演化研究室博士研究生杨亚楠及其导师李献华研究员等对扬子块体北缘新元古代随县群中的碎屑沉积岩和火山岩中的锆石进行了微区原位U-Pb年龄和Hf-O同位素分析,结果表明:(1)74%的低δ18O锆石εHf(t)比值为-15.5~0(负值),指示高温热液蚀变洋壳下部辉长岩部分熔融不应是华南新元古代低δ18O岩浆形成的主要机制;(2)扬子北缘随县群中低δ18O岩浆最早出现时间为约840 Ma,远早于华南新元古代最早一期冰期(江口冰期:716-670 Ma)的起始时间,因此冰川融水不是华南新元古代低δ18O岩浆形成的主要原因;(3)随县群中锆石δ18O值最低为1.3‰,具有该氧同位素组成的岩石可以通过海水或正常大气降水高温热液蚀变获得,不需要(但也不排除)有负δ18O冰川融水或寒冷气候降水的贡献;(4)综合前人和本研究结果表明,华南新元古代低δ18O岩浆最有可能是在裂谷环境下大陆地壳高温热液蚀变岩石部分熔融形成,低δ18O岩浆在扬子克拉通东南缘、北缘和西北缘开始形成的分别约为870 Ma、840 Ma和800 Ma,表明扬子陆块新元古代期不同地区陆内裂谷作用的起始时代不完全一致。

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