碱性火成岩常常与长英质-镁铁质岩石伴生,但出露面积很小。它们通常被认为是地幔来源的产物,然而也有可能由加厚造山带地壳部分熔融形成。响岩是一种极度富碱的火山岩,可以产出于大陆裂谷、俯冲带和板内热点等构造背景。其流行的成因模式可以归纳为以下两种:(1) 交代地幔低程度部分熔融;(2) 碱性玄武质岩浆结晶分异。与上述幔源成因不同,近年来的实验岩石学研究表明,碱性基性岩部分熔融和富Fe碳酸质泥岩在高压条件下部分熔融也能形成响岩质熔体。因此,响岩的成因目前还存在争议。
中国科学技术大学地球和空间科学学院赵子福教授课题组博士生代富强对大别造山带北淮阳响洪甸地区响岩和粗面岩进行了详细的同位素年代学和地球化学研究。这些火山岩具有变化的SiO2含量(55.9-64.1wt.%),低MgO含量(0.2-1.0wt.%)和Mg#(11.7-30.5),高Na2O+K2O含量(11.5-15.0wt.%)。SIMS锆石U-Pb定年结果显示,北淮阳碱性火山岩的形成年龄为早白垩世(133-136Ma)。它们含有丰富的残留锆石核,其U-Pb年龄为新元古代和三叠纪,分别与大别造山带超高压变火成岩的原岩和变质年龄一致。它们具有弧型微量元素分布特征,即富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE),亏损高场强元素(HFSE);具有富集的全岩Sr-Nd-Hf同位素组成,即高的初始87Sr/86Sr比值(0.7034-0.7104),低的εNd(t)值(-16.3至-15.1)和εHf(t)值(-18.0至-15.8)。同岩浆锆石具有较为一致的εHf(t)值(-27.4至-22.5)和d18O值(4.9-5.9‰),而残留锆石具有变化的εHf(t)值(-32.3至-6.2)和d18O值(3.0-10.2‰)。这些元素和同位素特征表明,北淮阳碰撞后碱性火山岩主要来源于俯冲的华南陆块基性下地壳的部分熔融。新元古代中期碱性玄武质岩浆底侵于华南陆块北缘的下地壳,在三叠纪时期伴随着华南陆块的俯冲,部分表壳物质(含碳酸盐)混入这些碱性火山岩的源区。早白垩世这种混合的下地壳发生低程度部分熔融,就形成了北淮阳碰撞后碱性火山岩。
大别山地区
这一研究成果最近发表在《Chemical Geology》上(Dai, F.-Q., Zhao, Z.-F., Zheng, Y.-F., 2017. Partial melting of the orogenic lower crust: Geochemical insights from post-collisional alkaline volcanics in the Dabie orogen. Chemical Geology 454, 25-43.),该研究得到了科技部国家重点研发计划(2016YFC0600103)资助。
原文链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009254117301092