发布时间:2024-01-04 浏览次数:10
氧是地壳中最丰富的元素,其同位素组成可以为花岗岩岩浆源区的性质提供潜在约束。幔源熔体中结晶的锆石具有较为稳定的氧同位素组成(相对标准值表示为δ18O)通常在5.3 ± 0.6 ‰(2SD)。在此基础上,岩浆锆石的δ18O如果低于4 ‰或者高于6.3 ‰,必然意味着其寄主岩浆的源区物质曾部分来自、或与曾经存在于地表或近地表的物质在不同条件下发生了氧同位素的交换。由此,氧同位素的变化可以示踪这些交换过程。已有资料表明,浙闽沿海的白垩纪长英质岩石中,钙碱性花岗岩具有类地幔的氧同位素变化范围,落在地幔锆石的δ18O值范围内,而过碱性花岗岩具有类地幔到偏低的锆石氧同位素值,这样的锆石氧同位素差异究竟是如何形成的,目前仍存在较大争议。
针对这一科学问题,南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室王孝磊教授课题组通过对浙江舟山群岛两种高硅花岗岩中锆石开展氧同位素的精细研究,结合东南沿海长英质岩石已有的锆石氧同位素资料,提出在现今中国东南(主要是浙闽)沿海可能存在未风化的元古宙地壳基底。研究发现,经过数据筛选后,舟山钙碱性岩石(ZCAG)中岩浆锆石的δ18O值为5.29 ‰ ~ 5.88 ‰,而过碱性花岗岩(ZPAG)中岩浆锆石的δ18O值略低,为4.42 ‰ ~ 4.6 ‰。舟山过碱性花岗岩(ZPAG)中有些锆石具有低于4 ‰的δ18O值,可能是岩浆期后放射性损伤导致的“基体效应”所致。过碱性和钙碱性花岗岩的岩浆锆石从中心到边缘区域δ18O和εHf(t)值普遍略有下降(图1),表明两种岩浆不同程度地同化了高温热液蚀变的围岩,混合程度的不同造成了二者O同位素差异。
图1 锆石核部‒边部Hf‒O同位素变化
这两类花岗岩的锆石所具有的类地幔δ18O特征主要继承自其岩浆源区,且该时代具有类似O同位素特征的花岗岩在东南沿海大范围存在。这种大范围呈带状分布的具幔源O同位素特征的岩浆岩主要表现在大陆弧地区,如青藏高原冈底斯岩浆岩带、美国西部白垩纪花岗岩基、扬子地块西缘新元古代花岗岩带等。在这种情况下,其源区可能存在大量的未风化的地壳,而其锆石Hf同位素的模式年龄可用于追溯早期的壳幔分异时间。这些锆石的二阶段Hf同位素模式年龄在中元古代末到古元古代,更多集中在中元古代(图2),与扬子地块东南缘和华夏地块内分布的那些新生地壳改造的花岗岩-闪长岩相似。这些结果表明,在现今中国东南沿海地区,可能广泛存在未风化的元古宙年轻地壳,结合区域对比和本区缺乏中元古代地层,其时代很可能为新元古代早期。该年轻地壳可能代表了东华夏未剥露基底的主体,地壳及其再循环产物作为白垩纪长英质岩石的岩浆源区。
图2 浙闽沿海白垩纪长英质岩石的锆石O同位素和TDM2(Hf)值
相关成果以“Mantle-like to low oxygen isotopes in zircon from the mid-Cretaceous high-silica granites reveal unweathered basement recycling along the present coastal area of SE China”为题发表于国际岩石学领域知名期刊《Lithos》。徐航博士为论文第一作者,王孝磊教授为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划和中央高校基本科研业务费的资助。
论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0024493723004498#da0005。