（地球化学专业论文）浙东晚中生代玄武岩srndpb同位素组成的演化时序.pdf

摘要 摘要 本文对浙江东部晚中生代玄武岩进行了详细的锆石年代学和地球化学研究， 试图探讨晚中生代浙东岩石圈地幔地球化学性质随时间的演化关系。s t t r i m p u p b 年代学研究结果显示，下岩系玄武岩中多数锆石给出2 0 6 p b 2 3 8 u 年龄为1 2 0 士1m a ，t h u 比范围0 6 5 2 4 4 ，表明这些锆石为岩浆结晶锆石，这一年龄应代 表了所研究的下岩系玄武岩的形成时代。上岩系玄武岩中锆石获得的最年轻 2 0 6 p b 2 3 8 u 年龄为1 0 4 士2m a ，t h u 范围是0 5 7 3 0 3 ，表明这些锆石为岩浆结晶 锆石，这一年龄可能代表了测定的上岩系玄武岩的形成时代。上下岩系玄武岩， 年龄结果分别与前人研究的相应的地层年代范围一致，他们的形成时代存在显著 差别。同时，测定结果还显示，下岩系玄武岩中锆石相对年龄分布范围相对集中， 残留的古老锆石比例较低，表明在玄武岩形成过程中，只有少量地壳成分混染。 上岩系玄武岩中岩浆结晶锆石含量较少，多数是捕获锆石，且年龄种类多，分布 范围较大，几乎覆盖了华南地块所有岩浆活动时代，这表明在玄武岩形成过程中 可能有不同来源的陆壳物质混染，这种陆壳物质很可能是含有不同时期锆石的碎 屑沉积岩物。 在年代学研究的基础上，本文对浙江东部晚中生代上下岩系玄武岩分别进行 了元素地球化学和s r - n d p b 同位素研究。浙东晚中生代玄武岩的主量元素表现 出一定的变化范围，具有富碱、富a l 等特征。下岩系天台和青田样品表现出b a 、 p b 和s r 等大离子亲石元素( l i l e ) 富集而n b 、t a 、z r 和h f 等高场强元素( h f s e ) 亏损的特征，稀土元素均表现出轻稀土( l r e e ) 富集和不同程度的e u 负异常。 上岩系花坦、玄坛地、新昌和永嘉镜架山等微量元素和稀土元素表现出的性质与 下岩系相似，但上岩系武义样品没有表现出t a 、n b 、h f 、z r 等的正负异常特征。 元素、同位素判别结果表明，上下岩系大多数样品受到地壳混染程度较低， 因此其元素和同位素组成能够用来示踪地幔源区的性质。但上岩系玄坛地个别样 品在岩浆上升过程中受到了地壳物质的显著混染，不能准确反映源区的信息。因 此，对玄坛地样品以n d ( t ) 值最高者为讨论对象。下岩系玄武岩的初始同位素组 成范围为i s ，= 0 7 0 8 5 0 0 7 0 8 9 7 ，e n d ( t ) = 5 6 - - 4 1 ，( 2 0 6 p b 2 0 4 p b ) i = 1 8 2 1 1 8 3 8 ， ( 2 0 7 p b 2 0 4 v b ) i = 1 5 5 5 1 5 5 8 ，( 2 0 8 p b 2 0 4 p b ) i = 3 8 2 6 3 8 4 9 。上岩系玄武岩的初始同位 素组成为i s ，= o 7 0 5 3 3 0 7 0 9 3 6 ，n d ( t ) - - 7 1 3 3 ，( 2 0 6 p b 2 0 4 p b ) i = 1 7 2 3 1 8 4 0 ， 摘要 ( 2 0 7 p b 2 0 4 p b ) 。= 1 5 4 6 1 5 6 2 ，( 2 0 8 p b 2 0 4 p b ) = 3 6 9 1 3 8 6 2 ，与诸多学者的研究结果较 为相近。其中花坦、玄坛地、新昌和永嘉镜架山样品的i s ，= 0 7 0 7 3 4 0 7 0 9 3 6 ， e n d ( t ) = 7 1 2 1 ，( 2 0 6 p b 2 0 4 p b ) 。= 1 8 0 1 1 8 4 0 ，( 2 0 7 p b 2 0 4 p b ) 。- - 1 5 5 4 1 5 6 2 ， ( 2 0 8 p b 2 0 4 p b ) i = 3 7 9 9 3 8 6 2 ； 武义和金衢样品的i s ，= o 7 0 5 3 3 0 7 0 5 8 9 ， e n d ( t ) = o 4 3 3 ， ( 2 0 6 p b 2 0 4 p b ) 。= 17 2 3 18 1 1 ， ( 2 0 7 p b 2 0 4 p b ) i - - 15 4 6 15 5 3 ， ( 2 0 8 p b 2 0 4 p b ) i = 3 6 9 1 3 8 4 3 。新生代玄武岩的i s r 值为0 7 0 3 8 2 ，e n d ( t ) 为7 6 ，明显 高于中生代玄武岩，表现出亏损的特征。 通过对浙东晚中生代玄武岩主量、微量和稀土元素以及同位素特征的分析讨 论，可以看出上下岩系玄武岩的物质来源也有较明显的差别，其中下岩系玄武岩 中有岩石圈地幔、地壳物质和俯冲蚀变洋壳物质的贡献，而上岩系中有岩石圈地 幔或可能是类似下岩系玄武岩性质的岩石圈、软流圈地幔、地壳物质等的贡献。 新生代玄武岩明显具有亏损地幔的特征。浙东晚中生代岩石圈演化的动力学过程 可能与太平洋板块俯冲或下地壳拆沉有关，具体的讨论还需要更多的岩石学和 或地幔包体资料的补充。 关键词：晚中生代玄武岩，下岩系，上岩系，地幔地球化学，浙东 2 a b s t r a c t a b s t r a c t d e t a i l e ds r n d p bi s o t o p i cc o m p o s i t i o n sa n dz i r c o nu p bd a t i n gw e r ec a r r i e d o u to nl a t em e s o z o i cb a s a l t sf r o mt h ee a s t e r na r e ao fz h e ji a n gp r o v i n c e ，t oe x p l o r e g e o c h e m i c a le v o l u t i o nh i s t o r i e so ft h el i t h o s p h e r ew i t ht i m e t h ev o l c a n i cr o c k s c r o p p e do u ti n t h i sa r e aw e r en o r m a l l ys e p a r t e di n t ot w og r o u p s ，t h eo l d e ro n ei s l o w e rr o c ks e r i e s ( l r s ) ，a n dt h ey o u n g e ro n ei su p p e rr o c ks e r i e s ( u r s ) ，t h et w o s r e i e sb o t hc o n t a i nb a s a l t i cr o c k s t h ea v e r a g ew e i g h t e d2 0 6 p b 2 3 8 ua g eo ft h eb a s a l t s f r o ml r si s12 04 - 1m ad a t e db ys h r i m p , a n dt h et h ur a t i o sa r er a n g e df r o m0 6 5 t o2 4 4 ，w h i c hs u g g e s tt h a tt h e s ez i r c o n sh a v eam a g r n a t i co r i g i na n dt h ea g eo b t a i n e d r e p r e s e n t st h ef o r m a t i o nt i m eo ft h eb a s a l t s t h ea v e r a g ew e i g h t e d2 0 6 p b 2 3 8 ua g eo f t h eb a s a l t sf r o mu r si s10 44 - 2m a ，w i t hy h ur a t i o sr a n g i n gf r o m0 5 7t o3 0 3 ， w h i c hs u g g e s tt h a tt h e s ez i r c o n sw e r em a g m ai no r i g i na n dt h ea g er e p r e s e n t i n gt h e f o r m a t i o nt i m eo ft h eb a s a l t so fu r s t h u s ，i tc a nb ec o n c l u d e dt h a tt h ef o r m a t i o n t i m eo ft h eu r sa n dl r sa r es i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n t ，a n dt h ea g e sa r ec o n s i s t e n tw i t h t h ef o r m e rr e s e a r c h e r s i tc a na l s ob ef o u n dt h a tm o s to ft h ez i r c o n sf r o mt h el r s b a s a l t sh a v ear e l a t i v e l yh o m o g e n e o u sa g e sw i t ho n l yaf e wa n c i e n tz i r c o nr e l i c t s ， w h i c hi n d i c a t e st h a tt h e yh a v el i t t l ec r u s t a lc o n t a m i n a t e dd u r i n gr o c kf o r m i n g t h e y i e l do ft h em a g m a t i cz i r c o nf r o mu r sb a s a l t sa r ev e r yl o w , m a n yd e t r i t a lg r a i n s w e r ed a t e da n dg a v et h ea g e sc o v e r i n ga l m o s ta l lo ft h em a g m a t i ce v e n t si nt h es o u t h c h i n ab l o c k i ti ss u g g e s t e dt h a tt h eu r sb a s a l t i cr o c k sw e r ec o n t a m i n a t e db yc l a s t i c r o c k sw h i c hc o n t a i nt h ed e t r i t a lz i r c o ng r a i n sw i t hd i f f e r e n ta g e s m e a n w h i l e ，m a j o r , t r a c ee l e m e n ta n ds r - n d p bi s o t o p i cc o m p o s i t i o n so fl a t e m e s o z o i cb a s a l t sa r es t u d i e dt op r o v i d ea ni n s i g h ti n t ot h en a t u r eo ft h e i rm a n t l e s o u r c e sa n dp r o c e s s e s m a j o re l e m e n t so fl a t em e s o z o i cb a s a l t si ne a s t e r nz h e j i a n g s h o wa ne n r i c h m e n ti na l k a l i n ea n da 1a n do t h e rf e a t u r e s t i a n t a ia n dq i n g t i a n s a m p l e so fl r ss h o ws i g n i f i c a n tp o s i t i v eb a ，p ba n ds ra n o m a l i e sa n dn e g a t i v en b ， t a ，z ra n dh fa n o m a l i e sa n da r eh i g h l ye n r i c h e di nl r e e sw i t hn e g a t i v ee u a n o m a l i e st od i f f e r e n td e g r e e s t r a c ee l e m e n t sa n dr e e so fh u a t a n ，x u a n t a n d i ， x i n c h a n ga n dy o n g j i aj i n g j i a s h a ns a m p l e sf r o mu r ss h o wt h es i m i l a rn a t u r eo f s a m p l e sf r o ml r s ，b u tw u y is a m p l e sf r o mu r s s h o wn op o s i t i v eo rn e g a t i v et a , n b ， h z ra n o m a l i e s t h ei n i t i a lm a g m ao fm o s to ft h el a t em e s o z o i cb a s a l t sf r o ml r sa n du r si n e a s tz h e j i a n gp r o v i n c eh a sb e e nl i t t l ec o n t a m i n a t e db yc u r s t a lm a t e r i a l sd u r i n gt h e m a g m a sa s c e n d i n gb a s e do ng e o c h e m i c a la n di s o t o p i ce v i d e n c e s t h e r e f o r e ，t h e ab s t r a c t i s o t o p i cc h a r a c t e r i s t i c so ft h eb a s a l t sf r o ml r sa n du r sc a r lb eu s e dt oa p p r o x i m a t e t h o s eo ft h e i rm a n t l es o u r c e s b u tx u a n t a n d i s a m p l e sf r o mu r sh a v e b e e n c o n t a m i n a t e ds i g i n i f i c a n t l yb yc u r s t a lm a t e r i a l sd u r i n gt h em a g m a sa s c e n d i n g ，s oi t c a nn o ts h o wi n f o r m a t i o no ft h e i rm a n t l es o u r c e sa c c u r a t e l y w ed i s c u s st h eh i g h e s t v a l u eo fe n d ( t ) f o rx u a n t a n d is a m p l e sf r o mu r sa ss u b j e c t b a s a l t sf r o ml r ss h o w t h er a n g eo f t h ei n i t i a li s o t o p i cr a t i o sa sf o l l o w s ：i s ，= 0 7 0 8 5 0 0 7 0 8 9 7 ，8 n d ( t ) = 5 6 4 1 ( 2 0 6 p b 2 0 4 v b ) 。= 18 2 1 18 3 8( 2 0 7 p b 2 0 4 p b ) i = 15 5 5 15 5 8 ( 2 0 8 p b 2 0 4 p b ) i = 3 8 2 6 3 8 4 9 b a s a l t sf r o mu r ss h o wt h er a n g eo ft h ei n i t i a li s o t o p i c r a t i o sa s f o l l o w s ： i s r = 0 7 0 5 3 3 - 0 7 0 9 3 6 ， e n d ( t ) 一7 1 3 3 ， ( 2 0 6 p b 2 0 4 p b ) i = 1 7 2 3 1 8 4 0 ，( 2 0 7 p b 2 0 4 p b ) i = 1 5 4 6 1 5 6 2 ，( 2 0 s p b f l 0 4 p b ) i = 3 6 9 1 3 8 6 2 w h i c ha r es i m i l a rt ot h ef i n d i n g so fo t h e rw o r k e r s b e s i d e s ，t h ei n i t i a li s o t o p i cr a t i o s o fh u a t a n ，x u a n t a n d i ，x i n c h a n ga n dy o n g j i aj i n n i a s h a ns a m p l e sf r o mu r sa r e ： i s ，= o 7 0 7 3 4 0 7 0 9 3 6 ， i ；n d ( t ) = 7 1 2 1 ，( 2 0 6 p b 2 0 4 p b ) i = 18 01 18 4 0 ， ( 2 0 7 p b 2 0 4 p b ) i = 1 5 5 4 1 5 6 2 ，( 2 0 8 p b 2 0 4 p b ) i = 3 7 9 9 3 8 6 2 s r ，n da n dp bi n i t i a li s o t o p i c r a t i o so fw u y ia n dj i n q u s a m p l e sa r e ：i s r - - 0 7 0 5 3 3 - 0 7 0 5 8 9 ，n d ( t ) = 0 4 3 3 ， ( 2 0 6 p b f l 0 4 p b ) = 17 2 3 18 11 ，( 2 0 7 p b 2 0 4 p b ) i = 15 4 6 15 5 3 ，( 2 0 8 p b 2 0 4 p b ) i = 3 6 9 1 3 8 4 3 i n i t i a ls ra n dn di s o t o p i cc o m p o s i t i o n so fc e n o z o i cb a s a l t sa r eo 7 0 3 8 2a n d7 6 r e s p e c t i v e l y t h e r ea r es i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h a to ft h em e s o z o i cb a s a l t sa n ds h o w d e p l e t e df e a t u r e s b a s e do nm a j o re l e m e n t ，t r a c ea n dr a r ee a r t he l e m e n ta n di s o t o p i cc o m p o s i t i o n s f r o ml a t em e s o z o i cb a s a l t so ft h ee a s t e r nz h e j i a n gp r o v i n c e ，w ec a r lc o n c l u d et h a t t h ei n i t i a lm a g m ao fb a s a l t sf r o ml r sm a yb ed e r i v e df r o mt h ee n r i c h e dl i t h o s p h e r i c m a n t l e ，c r u s t a lm a t e r i a la n ds u b d u c t e da l t e r e do c e a n i cc r u s t b a s a l t sf r o mu r sm a y b ed e r i v e df r o mt h ee n r i c h e dl i t h o s p h e r i cm a n t l ew h i c hi ss i m i l a rt ob a s a l t sf r o ml r s ， d e p l e t e da s t h e n o s p h e r i cm a n t l ea n dc r u s tm a t e r i a l c e n o z o i cb a s a l t ss h o wd e p l e t e d m a n t l ec h a r a c t e rc l e a r l y t h ed y n a m i cp r o c e s so ft h el a t em e s o z o i c l i t h o s p h e r i c e v o l u t i o ni nt h es o u t h e a s t e r nz h e j i a n gp r o v i n c em a yb er e l a t e dt ot h ep a c i f i cp l a t e s u b d u e t i o no rd e l a m i n a t i o no ft h el o w e rc r u s t ，b u tt h es p e c i f i cd i s c u s s i o na b o u tt h e d y n a m i cp r o c e s sw i l lr e q u i r ea d d i t i o n a li n f o r m a t i o no fp e t r o l o g ya n d o rm a n t l e x e n o l i t h s k e y w o r d s ：l a t em e s o z o i cb a s a l t s ，l o w e rr o c ks e r i e s ，u p p e rr o c ks e r i e s ，m a n t l e g e o c h e m i s t r y , e a s tz h e ji a n gp r o v i n c e 4 中国科学技术大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成 果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写 过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确 的说明。 作者签名：互木鱼一 签字日期： 崮啤i 日曼盆 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥 有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入中国学 位论文全文数据库等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 l 酗开口保密( 年) 作者签名： 猩圣雍 签字日期：到珲l 目! 旦 导师签名： 签字日期：垒! ! ：竺：厶 第一章引言 第一章引言 中国东南部，包括浙江、福建沿海，地处西太平洋大陆边缘，是环太平洋岩 浆构造带的重要组成部分。从中生代到新生代，浙江东部有大规模的岩浆活动发 育，形成广泛分布的基性中酸性火山岩。在大面积分布的中生代酸性火山岩区 中，玄武岩也有一定出露( 邢光福和杨祝良，1 9 9 9 ) 。研究这些幔源岩浆岩的物 质来源与成因，对了解浙江省乃至中国东南部陆壳的形成及演化有着十分重要的 意义。 近二十年来，国内外学者已对中国东南部晚中生代一新生代玄武岩进行了大 量的岩石学、地球化学和年代学等方面的研究( 俞云文等，1 9 9 3 ，2 0 0 1 ；l a p i e r r e e ta 1 ，1 9 9 7 ；邢光福等，1 9 9 9 ；杨祝良等，1 9 9 9 ；朱炳泉等，1 9 9 3 ，1 9 9 8 ；周新 华和朱炳泉，1 9 9 2 ；z o ue ta 1 ，2 0 0 0 ；谢昕等，2 0 0 1 ) ，积累了许多资料，为了解 中国东部岩石圈地幔的演化和地球化学性质的转变提供了基础。 迄今为止，对中国东南部晚中生代玄武岩的岩浆来源，存在多种不同的认识。 周泰禧等( 1 9 9 3 ) 根据s r 、n d 同位素示踪结果，认为浙东南玄武岩是稍亏损地 幔部分熔融的产物，在其喷发过程中受到古老地壳物质的显著混染。杨祝良等 ( 1 9 9 9 ) 认为岩浆来自于古老富集型地幔，由古老的俯冲地壳物质再循环进入并 交代地幔而形成，岩浆在上升过程中受过地壳物质混染，但程度不高( 谢昕等， 2 0 0 1 ) 。也有的观点认为玄武岩主要为上地幔岩浆与下部地壳岩石相互作用的产 物( 邱检生等，1 9 9 9 ) ，玄武岩浆来源于壳幔过渡区( 俞云文等，1 9 9 3 ) 。或是来 自于受俯冲板块释放流体熔体交代的富集地幔( 李武显和周新民，2 0 0 0 ；余心 起等，2 0 0 4 ；c h e ne ta 1 ，2 0 0 5 ) ；还有部分玄武岩可能是来自软流圈地幔( 周金 城和陈荣，2 0 0 1 ) 等。 对中国东南部早白垩世玄武岩形成的动力学背景，有如下的一些观点：是板 内伸展和裂谷活动的产物( l a p i e r r ee ta 1 ，1 9 9 7 ) ；受上升的地幔柱的影响( 陶奎元 等，1 9 9 9 ；毛建仁等，1 9 9 9 ) ：与古太平洋板块向欧亚大陆俯冲以及俯冲岩石圈 消减有关( 周新民和李武显，2 0 0 0 ；徐鸣洁和舒良树，2 0 0 1 ；w a n ge ta 1 ，2 0 0 1 ；z h o u a n dl i ，2 0 0 0 ) ；与中国东南部大规模拉张构造( 李惠民等，1 9 9 5 ) 或区域地幔隆升、 构造拉张有关( 邱检生等，1 9 9 9 ) ；太平洋板块俯冲角度变陡及后退，造成弧后拉 张( 李武显和周新民，1 9 9 9 ；周新民和李武显，2 0 0 0 ；余心起等，2 0 0 4 ) ；岩石圈 伸展减薄或软流圈地幔物质上涌( 范蔚茗等，2 0 0 3 ；w a n ge ta 1 ，2 0 0 3 ) 或岩石圈 伸展裂谷环境( l i ，2 0 0 0 ；l ie ta 1 ，2 0 0 3 ，2 0 0 7 ) ；或与板块俯冲后的弧后伸展构造有 关( x ue ta 1 ，1 9 9 9 ) 等。 另外，中国东部的新生代火山岩中玄武岩占有较高比例，在物质组成与元素 第一章引言 特征上与中生代玄武岩有着很大的差别。虽然对于中生代玄武岩的成因和形成过 程有着分歧，但共同的认识是早白垩世玄武岩具有n d 、s r 同位素富集的特征， 少数接近原始地幔值，i s ，( t ) 较高( 程忠其，1 9 9 6 ：董传万等，1 9 9 7 ；陈荣和周金 城，1 9 9 9 ；邱检生等，1 9 9 9 ；杨祝良等，1 9 9 9 ；谢昕等，2 0 0 1 ；俞云文等，1 9 9 3 ， 2 0 0 1 ) ，若是能排除严重地壳混染的影响，就可以基本反映出其源区有着富集地 幔的特征。而与之相反的是，新生代玄武岩i s ，( t ) 值就不如中生代那么高，与d m m 亏损端元更为接近，具有同位素亏损的特征( z o ue ta 1 ，2 0 0 0 ：谢昕等，2 0 0 1 ； p e n ge ta 1 ，1 9 8 6 ) ，反映玄武岩来源于中等亏损的软流圈地幔源区。这种同位素 组成的变化表明，从晚中生代到新生代，东南沿海地区玄武岩源区经历了从n d 同位素富集型转变为亏损地幔型的巨大变化，而转变的关键时期正是早白垩世 ( 约1 3 0 。1 0 0m a ) 。这种变化特征与华北克拉通岩石圈地幔的地球化学性质从中 生代到新生代的变化一致，前人研究认为这是由于岩石圈减薄造成的( 吴福元等， 2 0 0 3 ；徐夕生等，2 0 0 0 ；邹和平，2 0 0 1 ) 。关于岩石圈减薄的具体时间尚有争论， 许文良等( 2 0 0 4 ) 认为是从晚三叠世( 2 0 2 2 0 5 m a ) 开始，且在早白垩世( 11 2 1 3 2 m a ) 达到峰期。这与玄武岩源区的转变时间恰好重合。因此中国东南沿海地区 玄武岩源区性质转变与华北东部岩石圈减薄有何关系，是否是对其的一种响应， 是值得深究的一个问题。 由于古生物标志划分陆相地层时代时的困难，因此地层划分与火山活动年代 确定还存在争议( 浙江省地质矿产局，1 9 8 9 ，1 9 9 6 ：陈丕基，2 0 0 0 ：罗以达和俞 云文，2 0 0 4 ) 。前人的长期研究工作，积累了大量的浙东晚中生代火山岩年代学 数据，并给出不同的认识。李坤英( 1 9 8 2 ) 总结前人对浙江地区晚中生代火山岩 与侵入岩的同位素年代学研究结果，并采用k a r 法与r b s r 法测定了酸性火山 碎屑岩的年龄，提出浙江中生代火山岩主要活动时代为1 4 0 1 0 5m a 之间，归属 早白垩世；自晚白垩世开始，火山喷发强度减弱，喷发中心从浙西向浙东沿海转 移。徐步台( 1 9 8 4 ) 总结了浙江岩浆岩的同位素年龄，中带( 浙东南的话部) 侵 入体的k 表面年龄为约1 3 0 8 0m a ，经等时线处理后得到中带西侧的混合等 时线年龄为1 2 5 士8m a ，东侧的混合等时线年龄为8 6 士5m a 。李坤英等( 1 9 8 9 ) 首先对浙江东部天台地区西山头组玄武岩进行了4 0 k 4 0 甜等时线定年，结果为 1 2 1 7 士3m a ；对相邻层位的酸性火山岩采用r b s r 、黑云母4 0 a r - 3 9 进行定年， 结果范围在1 2 1 1 2 2m a ；对浙江宁波奉化地区玄武岩同时采用k 缸稀释法和 r b s r 全岩等时线法测定年龄，结果都为1 1 0m a 左右。杨祝良等( 1 9 9 9 ) 对浙 闽沿海早白垩世玄武质火山岩s r - n d p b 特征进行了详细研究，用r b s r 等时线 法对浙江天台九里坪、象山玄武岩测定的年龄分别为1 2 0m a 和9 3 8m a ，分别 属于早白垩世和晚白垩世。俞云文等( 2 0 0 1 ) 用s m n d 等时线法对浙江永嘉玄 6 第一章弓i 言 武岩进行了年龄测定，结果为1 3 3m a ，属于早白垩世。用k a r 法对浙江武义玄 武岩的研究结果为1 1 1 ，0m a ( 韩文彬等，1 9 9 2 ) 。杨列坤等( 2 0 0 9 ) 用a r _ a r 法 对浙江天台磨石山群火山碎屑岩定年，结果显示其地层年龄为l1 3m a 至l1 9m a 。 由于这些定年方法有其特定的限定条件，适用于不同的岩石类型，同时得到的年 龄的意义也不同。对于玄武岩而言，上述年龄是否可靠，是否能准确反映玄武岩 的形成时代仍需要进行精细的年代学研究验证。 俞云文等( 1 9 9 9 ，2 0 0 1 ) 通过统计整理已有的年代学资料，包括r b s r 、k a r 和锆石u p b 定年数据，对浙江中生代晚期火山一沉积岩系层序进行了划分，然 而由于年龄数据来源较为混乱，数据精确度不高，因此难以比较。综合以上，本 文拟对浙江东部晚中生代玄武岩进行详细的年代学和地球化学研究，测定浙江晚 中生代不同地层玄武岩的年龄，及其地球化学特征，建立玄武岩地球化学性质随 年龄的演化关系，结合其空间分布特征，反演玄武岩源区在不同时期的性质变化 特征，推断其后隐藏的动力学意义和构造演化过程。 本文工作的主要工作量如下： 第二章地质背景 第二章地质背景 在浙江省境内，以江山绍兴断裂为界，浙西北属于扬子地块，浙东南则属 于华夏地块，后者是本次研究和样品的采集区域( 图2 1 ) 。浙江晚中生代火山活 动十分强烈，形成分布广泛的巨厚的火山沉积地层( 表2 1 ) 。关于浙东南中生代 晚期的火山一沉积岩层序，多年以来，由于对生物化石和同位素年龄的地质年代 意义的认识不尽相同，这套地层的形成时代及划分方案尚有争议( 杜杨松和王德 滋，1 9 9 0 ；浙江省地质矿产局，1 9 9 6 ；俞云文和徐步台，1 9 9 9 ；陈丕基，2 0 0 0 ) 。 表2 - 1 浙东中生代晚期火山一沉积岩系地层时代划分 t a b l e2 - 1s t r a t i g r a p h i cd i v i s i o no ft h el a t em e s o z o i cv o l c a n i cs e d i m e n ti n e a s tz h e j i a n gp r o v i n c e 浙江省 杜杨松 浙江省 陈丕基 地层划分地质矿产局地质矿产局 ( 1 9 8 9 ) ( 1 9 9 0 )( 2 0 0 0 ) ( 1 9 9 6 ) 赤城山组 k 2 天台群两头塘组k 2 塘上组 k 3 k 2 方岩组 永康群朝川组k ik 1 馆头组 祝村组 九里坪组 k 2 茶湾组k 1 磨石山群j 3 j 3西山头组 k i 高坞组 大爽组 地层划分俞云文罗以达 ( 将永康群与天台群地层并列： ( 1 9 9 9 ，2 0 0 1 ) ( 2 0 0 4 ) 方岩组 赤城山组 永康群朝川组天台群两头塘组k 3 k 2 馆头组塘上组 祝村组滋麓淼 九里坪组 茶湾组 k 2 磨石山群 k i 西山头组 高坞组k l 大爽组 第二章地质背景 图2 - i浙东晚中生代火山岩分布简图和样品分布 f i g 2 - is k e t c hm a p o f t h el a t em e s o z o i cv o l c a n i cm c k si ne a s tz h e j i a n gp r o v i n c e a n ds a m p l el o c a t i o n s 浙江省东部磨石山群、天台群、永康群分别出露于不同盆地，不同学者对其 层位对比提出多种不同意见。浙江省地质矿产局根据1 ：2 0 万区域地质调查结 果，于1 9 8 9 年对浙江地区晚中生代火山沉积地层进行划分，在1 9 9 6 年又对地层 划分进行了修改与补充。根据浙江省沉积作用与生物群特征与其他方面的研宄结 果浙江省地质矿产局认为浙东地区的磨石山群除祝村组之外位于像罗系上侏罗 统地层中，祝村组和永康群位于下白垩统，天台群沉积于永康群之上，属于上白 垩统( 浙江省地质矿产局，1 9 8 9 ，1 9 9 6 ) 。而杜杨松和王德滋( 1 9 9 0 ) 认为浙江 第二章地质背景 东部磨石山群、永康群、天台群均属于白垩系地层；并根据同位素年代学资料， 将浙东晚中生代火山活动旋回划分为两个大旋回，第一个大旋回又被划分为两个 亚旋回。高阳和叶翔( 1 9 9 3 ) 对浙江东部沿海地区文成群地层进行划分，认为文 成群与永康群地层对应，属于下白垩统。陈丕基( 2 0 0 0 ) 认为浙东地区火山沉积 地层都属于白垩系，中国东南部侏罗纪基本没有火山沉积地层。俞云文等( 1 9 9 9 ， 2 0 0 1 ) 综合前人的同位素年代学数据，并且结合该区古地磁和古生物资料，将浙 东火山沉积地层分为上下两个岩系；下岩系磨石山群的年代归属为早白垩世，上 岩系永康群与天台群并列，火山沉积地层划归于下白垩统上部与上白垩统下部； 并与杜杨松和王德滋( 1 9 9 0 ) 类似，划分浙东晚中生代火山活动为三个旋回。罗 以达和俞云文( 2 0 0 4 ) 对俞云文等( 1 9 9 9 ，2 0 0 1 ) 的时代划分提出不同意见，认 为永康群与天台群底部馆头组与塘上组时代应为早白垩世。 参考前人的同位素年代学及古生物学、地层学的研究结果，我们认为将沉积 地层划分为都属于白垩系的上下两个岩系是合理的。限于本次工作中缺少地层与 古生物研究，永康群与天台群层位间相互关系本文并未涉及。上下岩系之间的年 龄界线与火山活动即火山旋回的年龄是本次工作的主要内容之一。 本文中对白垩系火山一沉积岩的研究按上下两个岩系分别进行，下岩系以磨 石山群为主，并进一步划分为两个火山旋回；上岩系为永康群和天台群( 表2 2 ) 。 下岩系： 第1 旋回：浙江东南部的磨石山群下部大爽组、高坞组和西山头组。大爽组 以沉积岩为主，夹玄武岩和英安质、流纹质火山岩；高坞组、西山头组为巨厚的 流纹质、英安质火山岩，夹少量沉积岩。其中高坞组是火山喷发全盛时期的产物， 是一套岩性较为单一的厚层中酸性、酸性火山碎屑岩，厚度大，分布广。西山头 组为火山旋回晚期阶段喷发活动产物，分布广，岩性杂，成层性好，横向变化较 大，主要由酸性火山碎屑岩、间夹熔岩和沉积岩组成( 俞云文等，2 0 0 1 ) 。玄武 质岩石在下岩系中仅零星出露。火山岩年龄为1 3 5 1 2 5m a 。 第2 旋回：磨石山群上部茶湾组、九里坪组。茶湾组以沉积岩与第1 旋回项 部火山岩分开，且普遍夹有玄武岩或玄武安山岩层；九里坪组则以流纹岩为主， 或流纹岩与流纹质火山碎屑岩互层产出，岩石以高硅、高钾为特征。同位素年龄 为1 2 3 1 1 7m a 。 上岩系： 第3 旋回：为永康群方岩组、朝川组、馆头组和天台群赤城山组、两头塘 组、塘上组、馆头组，分布于全省大小不等的近5 0 个盆地和断块中。不同盆地 l o 第二章地质背景 火山岩发育程度不一。但下部馆头组、中戴组底部均有数十至数百米厚的砂砾岩 ( 俞云文等，2 0 0 1 ) ，自西向东火山岩增加，浙东沿海下部为沉积岩夹玄武岩， 厚5 0 0 。7 0 0m ，玄武岩厚度不一，层数也不同。陈塘坞一带玄武岩厚达1 5 0 2 0 0m ， 上部为巨厚的酸性火山岩，最厚的可达2 0 0 0m 以上。由于新老堆积关系存在着 较大争议，这里认为永康群与天台群及衢江群为同时期异相堆积，时代为早白垩 世晚期至晚白垩世早期( 俞云文和徐步台，1 9 9 9 ) 。上岩系常为双峰式火山岩， 由流纹岩或英安岩和玄武岩组成。与玄武质岩石在下岩系中仅零星出露形成显明 对比。火山岩年龄为l ll - - - - 9 0m a 。 表2 。2 浙江东部中生代晚期火山地层旋回划分( 俞云文等，2 0 0 1 ) t a b l e2 - 2s t r a t i g r a p h i cd i v i s i o no ft h el a t em e s o z o i cv o l c a n i cs e d i m e n t i ne a s tz h e ji a n gp r o v i n c e 第三章样品及分析方法 第三章样品及分析方法 3 1 样品采集情况和岩石学特征 本文研究的玄武岩出露于奉化玄坛地、天台大地林、永嘉、青田、金衢( 石 弄线公路) 、新昌及武义等地( 图2 1 ) 。其中下岩系样品来自于天台大地林和青 田，样品地层归属于下岩系上旋回的茶湾组。上岩系样品则分布于玄坛地、新昌、 武义及金衢盆地等，主要地层归属为馆头组，仅江山陈塘坞为衢江群中戴组。 由于玄武岩形成后容易受后期风化蚀变作用的影响，特别是对易溶性元素的 影响较大，因此在进行样品分析前先对所有样品进行了烧失量的测定，剔除了烧 失量在2 6 以上的样品，保证研究的样品有较好的新鲜度。在进行挑选后，本 次实验共涉及到2 2 个样品，如表3 1 所示。由于有些玄武岩样品s i 0 2 含量低， 锆石产率极低，不利于挑选锆石进行s h r i m p 和c a m e c a 测定，因此只对其中的 1 3 个样品进行了锆石年代学研究。其中，下岩系有2 个样品( 样品号为：m z 8 1 5 、 m z 8 1 9 ) ，上岩系有1 1 个样品( 样品号为：m z 8 1 0 、m z 8 1 1 、m z 8 7 5 、m z 8 7 6 、 m z 8 1 8 、m z 8 9 0 、m z 8 2 4 、m z 8 8 6 、m z 8 3 4 、m z 8 3 6 、m z 8 9 1 ) 。 本地上下岩系的火山岩石组合有着很大的不周。下岩系玄武岩出露极少，基 本以英安质和中酸性、酸性流纹质火山碎屑岩为主。而上岩系除了有流纹岩、流 纹质凝灰岩等酸性岩组合外，还存在玄武岩流纹岩双峰式岩石组合，个别地点 还有粗面岩等碱性火山岩出露，玄武岩表现出数量较多的特征。因此本次所测 2 2 个样品，仅有3 个来自于下岩系。所采集的玄武岩样品呈灰绿色至深灰色， 块状构造，斑状结构，主要矿物为基性斜长石和辉石，主要副矿物为磁铁矿( 一 般含量1 - 5 ) 和磷灰石。经过对以上样品的镜下观察，可以得到各地玄武岩的 岩石学差别。本研究还对一个新生代玄武岩样品( m z 8 3 8 ) 进行了分析，以便于 同中生代玄武岩进行比较。 下岩系： m z 8 1 5 样品是采自天台大地林的青灰色玄武岩，