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本文对下扬子地区湖北金牛盆地,安徽怀宁、庐枞、繁昌盆地,江苏宁芜盆地晚中生代火山岩补充进行了LA-ICP MS锆石U-Pb年代学研究以及主量元素、微量元素、Sr-Nd-Pb同位素等地球化学研究。厘定了火山岩形成的具体时限,查明了其岩石地球化学特征,分析了岩浆源区的性质和深部地质作用过程。在区域对比的基础上,探讨了下扬子地区火山岩岩浆源区的形成机制。在建立年代学格架的基础上,参考岩石类型,对各盆地火山岩活动旋回和地层进行了对比。
通过本次测定,金牛盆地灵乡组火山岩年龄为130.9±1.5Ma:怀宁盆地彭家口组与江镇组火山岩形成时代分别为129.0±1.5Ma、129.6±1.3Ma;繁昌盆地中分村组下段、上段年龄分别为131.2±1.1Ma、129.1±1.3Ma;宁芜盆地娘娘山组火山岩形成时间为130.0±1.1Ma:加上前人的数据,通过整理,按最新国际地层时代表的划分,可以得出下扬子地区-系列盆地火山岩在形成时期上有一定的一致性,均形成于早白垩世,区域上不存在侏罗世的产物。从而可以明确下扬子地区火山岩形成于早白垩世且具有相对均一的锆石同位素年龄,具体喷发时期在127~132Ma之间,各盆地内火山活动时间很集中,各盆地之间的火山活动时间几乎一致。
下扬子地区火山岩SiO2含量变化于46.52%~78.94%间,在TAS上位于碱性系列和亚碱性系列岩石区域,多数属于玄武岩、粗面玄武岩、粗安岩、粗面岩、流纹岩,少数为安山岩、英安岩。全碱(K2O+Na2O)含量为5.32%~12.57%。庐枞盆地火山岩的鲜明特征是高碱富钾;怀宁盆地与庐枞盆地虽然在SiO2以及MgO、CaO等基性成分含量差别比较大,但是高碱富钾却是一致的;基性和中性岩石主要分布在宁芜、繁昌和金牛盆地火山岩系中,其中宁芜盆地形成于早期喷发旋回,而繁昌盆地、金牛盆地形成于晚期喷发旋回早阶段。
经过对下扬子地区各盆地若干代表性火山岩的微量元素的标准化曲线和稀土元素蛛网图的对比,可以看到各火山岩的曲线相似,均由一些峰和谷组成,其特点如下:
(1)从微量元素蛛网图中可以发现下扬子地区火山岩出现了明显的Sr负异常,亏损Ta、Nb,其中Th和U明显正异常。
(2)在稀土元素蛛网图中可以得到下扬子地区火山岩均富集轻稀土,在发生部分熔融形成岩石后,后期受到熔体交代作用,其中金牛盆地发生了轻微的Eu负亏损。下扬子地区火山岩的Sr、Nd同位素都有着非常类似的特征,这暗示着它们的成因以及构造背景具有类似性。
由于火山活动时间的集中性和一致性,在对比各盆地火山岩地层时,只能重点参考岩石类型和喷发旋回,据此,建立了各盆地火山岩地层的对比表。
火山岩的喷发时代和下扬子地区断隆区的钙碱性岩浆岩明显不同,后者形成时代为147~135Ma。而火山岩中出现了典型的双峰式和超钾质岩石,指示了130Ma前后下扬子地区处于拉张的峰期。综合分析表明,长江中下游地区燕山晚期岩浆岩的年代学格架与本地区由挤压转为拉张,加厚的岩石圈下部发生重力拆沉、岩石圈减薄、软流圈上涌、壳幔相互作用等动力学过程是一致的。