新英格兰南东纳拉干西特盆地的火山岩——岩石学及盆地早期形成的意义.doc

新英格兰南东纳拉干西特盆地的火山岩岩石学及盆地早期形成的意义原著：安东玛利亚 罗德岛大学地质科学系译者：王立群摘要：纳拉干西特盆地的北西角发育的一套火山岩至少包括四种玄武岩流、两种流纹岩流和与之相关的火山碎屑岩。该火山岩在韦姆苏塔组的底部与非海相的沉积岩互层，直到现在为止，仍然认为其地质年代属于宾夕法尼亚期，根据U/Pb地质年代学资料，报告其中流纹岩的年代大约为373Ma（Thompson等，1999）。玄武岩的厚度一般在12米厚，其中含有枕状熔岩和沉积岩墙，以及熔岩和沉积岩的混合成分。两种较年轻的熔岩流具有单斜辉石形成的间粒结构并含有斜长石斑晶以及在具有交织结构的基质中存在橄榄石的假象，两种较老的熔岩流相似，但是不含有辉石成分。流纹岩流的厚度从3到20米，表现有亚水平的石英缝合线，该石英缝合线表示冷却裂隙或者是选择性地充填有晚期石英的气孔带。两种流纹岩流都在含有残余珍珠特征的花斑状结构的脱玻基质中含有歪长石的斑晶。在一层流纹岩流之下的火山碎屑堆积物的识别表明火山爆发活动超过喷发活动。主要的和痕量的元素指示出火山岩是中碱性，而且，地球化学的趋势表明玄武岩和流纹岩由不同源的部分熔融形成，遵循有限的结晶分异。从早期盆地沉积物质的显著缺乏来说，火山岩反映与纳拉干西特盆地的形成相关的断裂事件。尽管在宾夕法尼亚期之前盆地的活动是明显的，但是裂谷事件是否与整个古生代期间发育的扩展环境相关还不清楚，在阿瓦隆带的这一部分产生明显的碱性深层作用。与加拿大滨海盆地的泥盆-石炭纪的双峰机制相似表明它们可能有相似的成因。简介： 一套火山岩位于马萨诸塞州的阿特尔伯勒，纳拉干西特盆地的北西角。除了沿着盆地北部边缘和北东部边缘的两套孤立的前寒武系单元外，这些岩石都是纳拉干西特盆地的火山岩。尽管南阿特尔伯勒的火山岩在几乎一个世纪之前就被注意，但是它们从来没有被详细地成图。自那以后，单元的数量、该岩石的组成特征，甚至是它们的名称，叫做岩丘、岩墙还是熔岩流，一直是一个争论的问题。 作为目前工作的成果，南阿特尔伯勒的组合是由铁镁质和长英质熔岩流组成并与火山碎屑岩相关这一点是清楚的。尽管在新英格兰南东火成岩具有广泛的可变性，但是玄武岩和流纹岩的双峰组合在局部是明显的。铁镁质和长英质的火山岩也仅发现在纳拉干西特盆地的北部，该盆地位于马萨诸塞州的诺福克盆地之内。在马萨诸塞州的地质图上，诺福克盆地的火山岩和南阿特尔伯勒火山岩都被命名为韦姆苏塔火山岩，这是因为它们赋存于韦姆苏塔组地层中。但是，本文没有处理诺福克盆地的岩层，命名为韦姆苏塔的火山岩明确地说指的是南阿特尔伯勒组合。 本文研究的主要目的是分析韦姆苏塔火山岩的特征，以便在长时间持续的和变化的新英格兰南东的地质历史中确定它们的位置。这种双峰式火山岩组合的岩石学特征为典型的扩张断裂火山作用机制，本文阐明了该区域的阿瓦隆岩层的构造历史。火山岩的意义因它们是新英格兰南东已知仅存的这种火山机制而变得增加。来自于深层的韦姆苏塔火山岩的强有力证据表明在整个古生代新英格兰南东地区广泛发育长期的、间歇性的扩张构造运动，并且该火山岩可能代表这一时期的高峰。另外，因为火山岩表现出与纳拉干西特盆地古老沉积岩为同一时代的产物，所以它们的成因很可能与盆地形成相关的裂谷构造运动有关。关于盆地形成的年代信息已经由韦姆苏塔流纹岩的放射性年代数据所提供。但是，所报告的大约373Ma的年龄数据相比于纳拉干西特盆地的已经认可的岩石年龄较老，因此而产生了关于盆地历史的新的问题。地质概况： 新英格兰南东地区的阿瓦隆带构成阿帕拉奇亚山脉的东翼，含有年龄范围从晚元古代到二叠纪的多种火成岩混合物。纳拉干西特盆地位于希望谷剪切带的东部（图1），在艾斯蒙德-戴德姆基底之内。尽管该基底主要为深成岩，但是就目前来说经常发现火山岩与该深层岩组合存在联系。 埃德蒙德-戴德姆基底的岩石记录了一种变化的构造历史。在晚元古代，钙碱性的岩石形成于板块的收敛、地壳厚度增加和大陆增生时期。与戴德姆深成岩组合相关的马特潘和林恩火山岩是这种钙碱性岩相的晚元古代地层的代表。遍及古生代的大部分，碱性和过碱性的深成岩间断地形成，表明它们处于扩展的构造环境。斯宾塞丘火山岩与泥盆纪的斯基尤特深成岩组合相关，是该碱性岩浆作用的实例。韦姆苏塔火山岩显现出它是这种长期的、间歇性的扩展阶段的最后事件。在二叠纪，在阿勒格尼造山运动期间，从扩展运动切换到了压缩构造运动中，形成过铝质到偏铝质，S型的花岗岩。 纳拉干西特盆地主要由非海相组成。纳拉干西特湾群的碎屑沉积岩不整合地覆盖在埃德蒙德-戴德姆地层的晚元古代基底之上。覆盖在庞德威尔底砾岩之上的韦姆苏塔组地层仅仅是纳拉干西特湾群的组成部分，含有火山岩。韦姆苏塔组主要由非海相的砾岩和细粒碎屑岩组成，为河道、点沙坝和洪泛平原沉积物，其估计的厚度为595米。 纳拉干西特盆地的变质沉积岩的变形属于阿勒格尼造山运动。在盆地的南部，岩层是多边形态的变形并且变质程度为硅线石级。在盆地的北部，造山运动的效果减弱。在火山岩的附近，韦姆苏塔组地层发生褶皱、形成页理并且逐渐地减弱为浅变质带级，相当于沸石到浅绿片岩相。之后，破碎变形形成高角度的、标准的断层和走滑断层。尽管某些火山岩展现出岩浆作用后期的变化，但是并没有变质作用的指示。韦姆苏塔火山岩的年代纳拉干西特盆地的地质年龄长时间被认为属于中到晚宾夕法尼亚期。石炭纪的年龄主要是根据发现于罗德岛组的植物化石所判定的，该组地层位于韦姆苏塔组之上。韦姆苏塔组的地质年代被解释为维斯法期，这是根据该组上部的化石控制所判定的。但是，在含有火山岩的韦姆苏塔组的下部或者位于庞德威尔底砾岩之上的部分，很明显不存在控制年代的化石。在庞德威尔发现的化石实际上位于诺福克盆地。大约373百万年的晚泥盆纪地质年龄目前被认为是韦姆苏塔火山岩组合的上部流纹质熔岩流的年代。这个结果是三块锆石样品中，两块样品进行整合分析所得到的207Pb/206Pb的加权平均值。这是首个在纳拉干西特盆地之内比宾夕法尼亚期老的岩层的直接证据，并表示比先前的认识，盆地的记录具有漫长的地质历史。在测年的流纹岩和上覆的含化石韦姆苏塔组之间60my的差异表明存在不整合间断或者可能是未确认的断层。构造关系： 研究区的地质图表示与韦姆苏塔组的碎屑沉积岩互层的玄武质和流纹质熔岩流呈整合的向斜褶皱层序。通常情况下透镜状的火山岩地层单元或者沿着走向尖灭或者被北东倾向的、高角度的断层所消截。然而，连续的地层被保留在本地，表明至少存在两个不连续的流纹岩层和四个玄武质单元。玄武质熔岩流沿着大约9km长的链状露头延伸，流纹岩流延伸了大约5.5km。在I-295（图2，点1和点2）北部的流纹岩墙展现出明显的熔岩流带，可能表示对地表熔岩流的残余供给源。火山碎屑岩堆积物被发现在年轻流纹岩流的附近。但是，因为火山碎屑岩在没有薄片帮助的情况下难于鉴定，所以它们的整个范围还没有被确定。 在大多数位置，熔岩流由相对薄的沉积岩层所分隔。在互层的砾岩剖面中，玄武岩和流纹岩的碎屑证明沉积岩和火山岩岩层之间存在密切的关系。但是，熔岩流单元之间的直接接触出露在某些位置。在点7处（图2），玄武质熔岩流直接地位于另一些熔岩流之上，在表示底部熔岩流岩层顶部的露头中部的附近，存在含气孔状构造的地层。进一步向南，该熔岩流分叉，可能是由于在堆积位置的原始地面为波状起伏的地形所致。在位置8处的玄武质熔岩流表现出相似的并列特征。在位置6，流纹岩被发现直接与玄武岩接触。 玄武质熔岩流一般为1到2米厚（局部达到6米），且表现出少量的侵蚀痕迹，表明其迅速地埋藏。在熔岩流的底部出现与松散的沉积物混合的迹象，沉积岩墙为几厘米到十几厘米厚，通常切割玄武岩，指示沉积作用和火山作用的同时性。在沉积岩墙中的肉眼可见的流纹层方向与从下部上涌的方向一致。玄武岩的上部接触面没有表现出与沉积岩相互作用的特征，但是一般具有较高的气孔含量。枕状构造在局部出现。所有这些特征表明玄武岩单元为熔岩流成因并且与岩丘的早期特征不一致。 像玄武岩一样，流纹质熔岩流一般情况下保存完好。但是，因为在上覆砾岩中流纹质碎屑比较丰富，所以顶部流纹岩的不平坦露头形态可能是由于部分侵蚀。这种流纹岩流的上部接触面没有出露，但是该单元由上部的7到8米厚沉积岩层所分隔。该熔岩流的底部接触面出露在点3和点4处（图2）。顶部流纹岩的厚度估计为20米，底部流纹岩流的厚度被上下两层包围的玄武岩层以及在点5和点6（图2）处出露的基岩接触面约束在近3米左右。流纹质熔岩流的颜色是粉色到红色，其特征是含有丰富的亚平行石英束（石英的薄层，1mm厚）和串珠状的长石斑晶。伍兹（1961）把这种特征表示为流纹带，是石英和长石组成的层，表示因流动条件而拉长的岩浆之内，由化学多样性形成的残留带。尽管石英束和长石斑晶串的方向可能与流动相关，但是，我们解释这种石英束表示主要的气孔带和充填有晚期石英的冷却裂隙。该石英束最为丰富而且相隔紧密（间距为5mm），正好位于基带之上。靠近熔岩流的顶部，近圆形的、石英充填的气孔更加明显。在所有流纹岩流的最底部（1-2m）（分别出露在点3和点5）可以由浅绿灰色和非常丰富的长石斑晶所区别，以流纹带状结构紧密地排列而且可能是底部的玻基斑岩（现在已经脱玻化）。在某些位置（点4和点6），底部断面通常为粉色，也没有表现出玻基斑状结构。Cleaves（1929）描述该流纹岩为侵入成因；Shaler等人（1899）、伊顿（1925）和伍兹（1961）推断该流纹岩是喷发成因；利钝（1941）在这个问题上没有下结论。缺乏出露的上部接触面使得确定其成因变得困难。但是，从顶部到底部一致的石英充填束和气孔的数量（伍兹）、存在底部玻基斑岩和珍珠结构表明流纹岩单元不是岩丘。在流纹岩中缺乏浮石碎屑、岩屑或者其它火山碎屑特征以及一致的、原生特征的斑晶表明流纹岩是熔岩流，而不是火山碎屑岩流。存在流纹带和与冷凝及脱玻化相关的结构进一步证明了这种结论。与韦姆苏塔火山岩相关的火山碎屑岩沉积物存在的证明是我们进行区域研究的成果。伊顿（1925）发现了与火山灰相关的玄武岩，伍兹（1961）认为在流纹岩附近的沉积岩单元可能含有火山灰，但是这两个研究者都没有详细地研究。我们从最年轻的流纹岩流附近（图2，点3）收集来的细粒岩的相分析表明它们是火山碎屑岩。在这个位置流纹岩流下部的2到3米厚的地层主要是由细粒、中粒到粗粒的凝灰岩组成。这些火山碎屑岩证明最年轻的流纹岩流在火山的爆发阶段之后形成。火山碎屑岩和火山物质的外碎屑堆积物可能与其它熔岩流相关（能够对比），并且可能形成韦姆苏塔组地层中的重要标志组分。岩相学：韦姆苏塔火山岩组合中的铁镁质火山岩存在两种类型，由存在或缺乏基质中的单斜辉石来区分。两套年轻的熔岩流含有可变数量的（5-25%）的浅褐色，间粒到亚辉绿结构的富含钛的普通辉石（Ca:Mg:Fe=42:40:18）。年轻的熔岩流与较老的熔岩流相比也存在丰富度稍低的不透明矿物。玄武岩类型都含有稀少的斜长石斑晶和在交织结构的斜长石基质中的自形橄榄石微斑晶的假晶以及不透明矿物（主要为钛铁矿）和磷灰石（图3A）。散射状生长的细长型斜长石晶体以及在晶体的边缘偶然存在的羽状边缘表明为迅速冷凝的产物。方解石、绿泥石、绿帘石、颗粒榍石以及粘土矿物对原生矿物的广泛交代作用表明玄武岩已经发生了变质。次生石英较为常见，充填裂隙并衬在斑晶和外来沉积岩颗粒的上面。斜长石斑晶完全地变质为绢云母和方解石，基质斜长石没有发生这样的变化，钠长石双晶可见。基质斜长石的电子探针分析指出：年轻的玄武岩和较老玄武岩中的近于纯的钠长石的分析值分别是An10和An30。被高钠的斜长石的交代可能是因为低An值得缘故。辉石保留着未变质的成分，甚至是当被绿泥石完全包围的时候，表明充填孔隙的绿泥石可能是交代了基质（基质可能为细粒的晶体或玻璃质）而不是发生变质的辉石部分。因为该岩层没有表现出发生了变质，所以，大部分这种变化可能是岩浆后期，尽管局部的变化可能引起熔岩流和水之间的相互作用。两种流纹岩流在矿物学上是相互近似的。斑晶集合体主要由含有痕量钠闪石和榍石的长石组成。石英斑晶明显地缺乏。不透明矿物是非常细粒的并分散在整个基质之内，由细的富K长石微条带和石英的共生组合组成。多数长石斑晶的长度范围是0.1到0.5mm。第二种较大的长石斑晶构成亚平行的在手标本上表现明显的串珠。所有种类都是由歪长石组成，为自形、小的消光角和两个方向的聚片双晶。电子探针表示出斑晶歪长石的外缘环状组成，但内核是近于纯的钠长石。因为没有分带的迹象，所以怀疑不存在次生的钠长石化。尽管没有石英斑晶，但是石英含量丰富，它充填孔隙并形成表示本区流纹岩特征的明显的束状。榍石和钠闪石晶体经常被发现与石英充填相关，表明这些矿物在冷凝时是从熔岩中释放的富碱性液体或蒸汽相形成的。在流纹带的底部，小的、径向纤维状球晶（脱玻化的特征）和更广泛分布的珍珠结构（图3B）表明流纹岩在脱玻化之前发生了部分玻璃质化。在上部流纹岩层之下的火山碎屑岩单元是由岩屑和晶屑组成，在基质中主要是由脱玻化的玻屑组成（图3C），而且表现为薄层。脱玻化的玻屑表现为曲线形状和Y字形的形状，类似于气孔墙。岩屑（达到1cm）包括流纹岩、玄武岩、粉砂岩或砂岩的碎屑，表现为棱角状或次圆状的形态。晶体碎屑是棱角状的，主要是红色的长石和透明石英的碎片（达到2mm）。脱玻化玻屑的形成条件、造型为圆形以及部分包围其它碎屑表明这种成分在堆积时仍然是热的，可能是火山碎屑岩流。一种火山碎屑岩层中包含长石晶体和聚结的球形层（由髓石交代），在细粒的、脱玻化的褐色微晶基质中与灰色的不透明矿物共生（图3D）。暂且将这种单元解释为一种增生的火山凝灰岩，或者解释为高度气孔化的黑曜岩的变种或者是气孔被后来的髓石充填的流纹岩。地球化学：十三块流纹岩样品、二十块玄武岩样品和四块火山碎屑岩样品应用X射线荧光分析仪对全岩组成的主要元素和痕量元素进行了分析（表1）。另外，流纹岩的两块样品和玄武岩的两块样品用中子活化分析仪对稀土元素进行了分析（表2）。地球化学分析支持火山岩组合为双峰式的岩相证据（表1；图4）。在全碱和硅质对比图上（图4），韦姆苏塔火山岩主要出现在玄武岩和流纹岩所在的区域内。岩石中含有5270wt%的硅质，是相对较少的。另外，该岩层明显表现为过渡性或者中碱性（图4）。这种火山岩的中碱性特征也从它们的矿物组成和痕量元素的组成上反映出来。较老的辉石质玄武岩和较年轻的含辉石玄武岩有非常相似的主要元素组成（表1）。较老的玄武岩一般情况下有稍高的Al、Mg、Fe和Ti以及相对较少的Ca和Si（图5）。相对于拉斑玄武岩系列，这两种玄武岩在Mg和Ca含量上都较低而富含Ti、Fe、Mn、Na、K和P。SiO2的含量范围从4452%、较低的K2O/Na2O比率和高的P2O5以及TiO2含量表明韦姆苏塔玄武岩是夏威夷型。这种分类与富Na的基质斜长石和在单斜辉石中TiO2（1.77-2.61%）、Na2O（0.39-0.50%）和Al2O3（3.1-4.1%）的高浓度是一致的。高含量的Al反映在假设Si匮乏的情况下当Al进入到辉石时多数碱性玄武岩的未饱和状态。但是，韦姆苏塔玄武岩的变质状态使得分类使用了有问题的主要元素。石英、橄榄石和紫苏辉石（表1）的不一致的标准值说明次生作用的影响，而低的透辉石的值，甚至含丰富辉石的样品都表明碱性的缺失。惰性痕量元素（Less 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elements）（高场强元素）更适合于表示韦姆苏塔火山岩的特征，含辉石和辉石质的玄武岩都富集Zr、Y、Nb、Ce和La（表1，图5），它们可以比较某些碱性橄榄玄武岩。Nb/Y的比率仅仅稍小于它，一般是过渡的碱性玄武岩。在平均水平上，较老的玄武岩趋向于稍稍富集Zr、Ni、Zn、Y和Nb。这两种玄武岩都表现出富集REE而且相对于表征碱性岩石的重REE更富集轻的REE（表2，图6）。REE图没有表现出Eu异常（图6）。两种玄武岩类型，除了一点之外，都落到梅舍德（1986）的板内碱性岩区域（图7），高的Ti/Y和Zr/Y比值也表示它们为板内玄武岩。在痕量元素变化图上（图8A），韦姆苏塔玄武岩表现出相对高的不一致元素和在P和Ti处的明显的峰值。玄武岩（尤其是辉石质的玄武岩）相当紧密地符合板内玄武岩的趋势（除了Nb、Ta、Ce之外）而且与板内拉斑玄武岩有明显的区别。玄武岩的过渡特征可以由肯尼亚的东非大裂谷中的纳瓦沙过渡玄武岩所表示。两种流纹岩流在地球化学上是相似的，有相对高的Si（7177%）、Ti、Fe和Mn浓度及较低的Ca浓度（表1；图5）。根据Al和Fe的量级，韦姆苏塔流纹岩落在碱性流纹岩的钠闪碱流岩分类中（Al2O311%，FeO4%），但是，当存在歪长石的时候，钠闪石是碱性的指示，韦姆苏塔流纹岩不含有标准的锥辉石（锥辉石表示在钠长石形成之后Na超过Al的余量），与大多数碱性流纹岩不同，这种缺乏能够由在岩浆中富含Cl和F来解释，可以绑定Na为NaCl和NaF。钠闪石对石英充填束和气孔的限制表明晚期的富流体相可能吞噬过量的Na。碱性元素的迁移也可以由标准的刚玉来表示，表明在长石的形成过程中绑定Al的K、Na和Ca不充足。K、Na和Ca的不充足实际上是碱性流纹岩在它们结晶的最后阶段的特征，甚至被进一步宣称为玻璃质岩。靠近流纹岩底部接触面的化学变化（钾的消耗和非均质的高Sr含量，表1；样品R-19B和R-39）与出露到地下水或者侵出到湿沉积物的特征是一致的。尽管缺乏标准的锥辉石，但是惰性的主要元素的浓度（高Fe、Mn和Ti；低Al）可以从亚碱性的流纹岩中区别出韦姆苏塔流纹岩。Fe+3和Ti+4的高量级是要求Al电荷平衡过剩的碱性岩的一般特征。流纹岩也富集高电荷的痕量元素，例如Zr、Nb、Y、Ce和La（图5）。但是，可以认为相比斯宾塞丘和蓝丘复合体的碱性火山岩，它不富集不相容的和高场强的元素（Zr、Y、Nb和Zn）。流纹岩的REE图（表2；图6）表明相对于碱性岩的重REE特征，它富集轻的元素。与玄武岩比较，流纹岩表现出整体上富集REE并且有小的Eu异常。高的Nb和Y的浓度可以把韦姆苏塔流纹岩归入皮尔斯等人的板内花岗岩区域，与玄武岩的板内特征一致。在痕量元素变化图上（图8B），韦姆苏塔流纹岩表现出相对富集的REE和Zr及Sr、P和Ti元素的负峰值。尽管峰值较大，但是这些相同的特征可以被碱流岩共享（图8B）。与韦姆苏塔玄武岩相同，流纹岩在地球化学特征上类似于肯尼亚东非大裂谷的纳瓦沙组合的过渡岩石。火山碎屑岩的主要元素特征一般与流纹岩的相似（根据四分析，表1；图5），因为包含玄武质成分和非火山碎屑，所以展现出中性组成的趋势。在与流纹岩的比较中，火山碎屑岩展现出SiO2的较宽范围和较高的MgO浓度。关于痕量元素，与流纹岩相比，火山碎屑岩表现出Zr浓度的较宽范围和相当分散的Ce（图5E）和La（图5F）。这些差异可能与碎屑的污染相关。讨论：成因矿物学和地球化学数据表明双峰式的韦姆苏塔火山岩组合为中碱性而且为大陆板内、裂谷相关的成因。尽管韦姆苏塔玄武岩和流纹岩的明显不同的特征反映形成因素的复杂组合，但是有关成因的基本解释是可以进行的。双峰式的组合以及总体上缺乏中性物质明显地表明铁镁质和长英质这两种不同的岩浆来源（图5）。痕量元素进一步地排除了铁镁质和长英质岩石是同源岩浆系列的端成分的可能性。在两种高排斥元素（Zr对Nb，图9）趋势图上，玄武岩和流纹岩形成带有不同趋势的不同的组合，表明不同的岩浆源。如果流纹岩和玄武岩是同源岩浆而且它们形成于结晶分异或岩浆混合，那么，一种单趋势将被期待。类似于洋岛玄武岩的地幔源表明韦姆苏塔玄武岩根据Yb/Ta对Y/Nb和Ce/Nb对Y/Nb图中的位置，是处于洋岛玄武岩的区域（图10）。较低的Mg值（100Mg/(Mg+Fe+2)），范围从42到67（表1），主要在53的位置，表明玄武岩不是原生的。在玄武岩中的橄榄石和斜长石的斑晶表明分异作用可能在它们的形成过程中扮演着某种角色。但是，主要元素图（图5）没有表现出可能指示分异的范围和所包含的相的组合趋势。Fe、Ti和P的较高量级表明Fe-Ti氧化物和磷灰石的分异仅仅是次要的。相似地，Al和Sr的较高量级表示斜长石的少量分异。某些痕量元素表现较小的趋势（例如，Y对Zr，图5D；Nb对Zr，图9）而没有指示大量分异作用的存在。最后，斜长石的明显损失会引起Eu异常（图6）。稍高的不相容元素的浓度（图6和8A）和在较老的玄武岩中的Ba及Sr的较低浓度（与斜长石的变迁是一致的）可能表示它们比较年轻的玄武岩经历了更多的分异作用。但是，这种解释是与较高的岩浆温度（辉石液相线）（对于较老的玄武岩来说，这种岩浆温度由缺乏辉石所指示）不一致的，较低的Ba及Sr浓度很可能是变质作用的结果。玄武岩迅速上升是可能的，分异作用具有较短的时间。在两套最早的玄武岩流中的辉石的缺乏表明岩浆维持在辉石液相线之上的温度，然后迅速冷凝。之后的玄武岩，尽管温度降到足以结晶辉石，但是迅速地冷却，这可由辉绿结构和羽状的斜长石外形所证明。普通辉石的富钛组合与相对低的压力下结晶相一致。明显地，广泛的结晶分异作用不能够被用于解释这些玄武岩中不相容元素的富集程度。富集的源和较小程度的部分熔融很可能是一种解释。相对于重REE的轻REE的富集（图6）表明其来自于非枯竭的源，重的REE浓度10到20倍于球粒陨石的值，是与来自石榴石质地幔的浅到适度深度的成因相一致。在较老玄武岩中，不相容元素的稍高的值可能指示它们是较小批次的熔融或者简单地说当年轻的玄武岩形成时源已经枯竭。另外，在年轻的玄武岩中不相容元素的稍低浓度可能反映与陆壳的相互作用。铁镁质岩浆的产出通常属于超铁镁质的父岩浆或者是地壳岩石的部分熔融。与玄武岩一样，韦姆苏塔流纹岩的形成仅包含有限范围的结晶分异。以斑晶形式存在的歪长石表明它可能是分异相，并且展现在变化图（图5D，E和9）上的线性趋势与因有限的分异而富集的不相容元素是一致的。但是，铕异常（图6）的较小值及相对高的Ba和Sr浓度（图8B）表明长石的分异不存在于由玄武岩生成的流纹岩区域。韦姆苏塔流纹岩和玄武岩的痕量元素趋势的异常坡形表明它们由不同源的部分熔融产生。迅速的、交替的玄武岩和流纹岩的侵出和中性岩石的缺乏也是与不同的源相一致的。地壳来源极有可能是流纹岩的来源。在Yb/Ta对Y/Nb和Ce/Nb对Y/Nb图中（图10），流纹岩落在非常靠近块陆壳的预测组成区域处。给予的不相容元素富集的全波长光谱（Zr，Y，Nb，和REE）是以流纹岩为蓝本并且明显地限制了结晶分异的角色，很可能是地壳来源。陆壳的部分熔融可能是因来自于下部玄武岩岩浆的富卤族元素的流体引起。在高电荷条件下，氟和氯有稳定的效果，而且可能对由于限制褐帘石和独居石的分异而对流纹岩中的轻REE的富集有贡献。重REE的相对缺乏也对残余锆石的平衡、角闪岩的分异、选择较重的REE到富挥发性流体或者从重REE稀少的源派生等方面有贡献。Zr的高量级和在流纹岩中角闪石的缺乏不可能首先形成两个过程。最简单的解释是在轻REE上相对富集以及全部不相容元素的富集是富集源的结果而且低程度的部分熔融一般与碱性岩石有关。喷发样式在许多方面，韦姆苏塔火山岩组合类似于某些大陆裂谷系统内部的小型火山中心。正如前面所说明的，韦姆苏塔组合在地球化学上非常类似于肯尼亚纳瓦沙的双峰式火山岩。韦姆苏塔的相对小的火山岩组合和喷出特征及火山碎屑岩单元是形成于长谷破火山口翼部的因约单火山口的火山作用的再现。和因约火山岩相同，韦姆苏塔火山岩是发生于短时间的相对小的喷发作用的结果。六套韦姆苏塔火山岩流的紧密地层间隔、它们的伸展趋势、未侵蚀的玄武质熔岩流的界面都表明其为快速的火山事件，在喷发、地形变化或者熔岩流的侵蚀之间没有充足的时间用于火山物质的堆积。在玄武岩流之间的直接接触以及玄武岩流和流纹岩流之间的接触关系进一步地表明喷发期之间为较短的时间间隔。玄武岩和流纹岩之间的直接接触也证明同时存在明显的、同批次的铁镁质和长英质岩浆。与其相关的沉积岩表明喷发发生在冲积扇环境并存在大量的辨状河流。这种环境与岩浆、水和泥质的相互作用的丰富证据是非常一致的。火山作用表现出最初的高温喷发，低粘度的岩浆形成薄的、侧向上连续的、可能是绳状的玄武岩流。局部的枕状构造和快速冷凝的结构表明部分熔岩流是水下形成的。后来的流纹岩质熔岩流也表现出相对低的粘度而不是高粘度的穹窿侵出，其原因是水平的叶理发育并且表现出较低的长宽比。珍珠结构和较低的斑晶丰富程度表明流纹质熔岩流快速冷凝。在顶部流纹岩的下部存在火山碎屑岩层表明被动的熔岩流侵出被爆发阶段所覆盖。火山爆发作用的存在与玄武岩和流纹岩的碱性特征一致并表明岩浆源的成分是可变的。爆发相和被动相分别存在前期和后期的排气作用，这似乎可以认为是流纹岩的低气孔率的原因。但是，因为这些小范围的火山岩在侵出时有湿环境的介入，所以这种爆发事件也可能是在水中进行的。韦姆苏塔流纹岩和玄武岩对纳拉干西特盆地底部地层的约束表明火山岩的形成与盆地早期形成阶段相关。韦姆苏塔组合的双峰式和碱性特征也加强了这种联系，这是因为这两种特征通常与发生在扩张裂谷环境的岩浆作用相关。尽管扩张和同时代的岩浆组合之间的准确关系还没有彻底地理解，但是韦姆苏塔火山岩的特征仍然提供了形成纳拉干西特盆地的裂谷事件的证据。为了解释纳拉干西特盆地的变形，进行了各种构造模式的探讨，包括纯的扩张运动、没有明显意义的走滑运动、挤压相关的扭断层和转化挤压走滑运动等。火山岩形成的一种可能原因是在地壳深断层允许玄武岩从地幔中侵出期间所发生的断裂或拉张事件，引起地壳岩石的部分熔融和流纹岩质岩浆的析出。尽管构造运动的更为详细的推测很困难，但是在组成上有区别的岩浆以微小的分异或混合的形式迅速地通过地壳并最终于紧密的时空下喷出铁镁质和长英质熔岩是其有利条件。这些条件有利于由地壳的脆性变形和/或扩张的较高比率所标注的扩展机制的发展。驱使盆地形成的裂谷事件的构造应力来自于何处，目前还没有得到确认。流纹岩的晚泥盆世年代表明纳拉干西特盆地的形成较前面的认识更早，这增加了与盆地形成相关的可能性。中古生代或较年轻的、标准的延展剪切构造出现在盆地西部的基底岩石中，而且在一般情况下与新英格兰南东的阿瓦隆带，在差不多整个古生代期间形成碱性岩浆作用的拉张环境相关。韦姆苏塔组合可能表示非造山带穹窿的延伸相的顶峰，也可能代表盆地边缘外侧碱性深成岩所表示的扩张作用的结果。晚泥盆世的韦姆苏塔组合与阿瓦隆南东的其它泥盆纪的碱性岩有关（斯基尤特深成岩组合，响尾蛇深成岩；马萨诸塞州波斯顿北西的几个铁镁质深成岩）并产生了它们之间可能关系的问题。至少，资料表明这段地层间隔表现为多期岩浆作用的结果，这和以前的认识是不同的。到目前为止，在该区域中韦姆苏塔火山岩与其它碱性岩之间还没有建立令人信服的对比关系。韦姆苏塔火山岩组合在地球化学上明显地与罗德岛泥盆纪斯基尤特岩浆系列（斯宾塞丘火山岩）和马萨诸塞晚奥陶世昆西花岗岩（蓝丘火山岩）有区别。但是，因为在韦姆苏塔流纹岩与某些花岗岩类之间有一定程度的组成重叠，所以，与斯基尤特火成岩组合中的深成岩有关还没有最后被排除。与加拿大滨海盆地的比较新英格兰南东的纳拉干西特盆地与加拿大的滨海盆地在走向上都向北，有许多相似的特征，包括相似的地层、沉积、构造、化石和化石年代，表明它们可以相互对比。而在新英格兰南东，韦姆苏塔组的双峰式火山岩组合是唯一的，而且滨海盆地包含相似的泥盆-石炭纪的玄武质和流纹质熔岩流，它们与冲积扇成因的沉积岩互层。相关的火山碎屑岩堆积物在两处都常见，因为它们反映的是在侵出到湿沉积环境期间熔岩与沉积物的相互作用。这些相似性表明这些盆地有相应的构造发展史的可能性，至少，双峰式火山岩组合共享相似的成因是非常可能的。与扩张的滨海盆地相关的岩浆作用年龄范围是从中晚泥盆纪到中宾夕法尼亚阶，主要由拉斑玄武岩特征的辉长岩/玄武岩和花岗岩及A型流纹岩组成。和新英格兰南东一样，在临近盆地的位置同时代的深层岩常见。新英格兰南东也经历了主要的中晚泥盆纪的岩浆事件，但它主要生成A型花岗岩并含有少量的铁镁质岩。在目前，滨海盆地内外的岩浆活动持续了330Ma，比新英格兰南东的火成事件要长。属于韦姆苏塔火山岩的泥盆纪年代使得新英格兰南东的碱性火成岩更年轻，产生Pb/Pb年龄约345Ma的北罗德岛碱性花岗岩（比斯基尤特火成岩组合年轻）可能除外。但是，新英格兰南东的碱性火成作用开始于晚元古代，而且在前泥盆纪期间到奥陶纪和志留纪重复出现。这些前泥盆纪的碱性火成事件的代表特征在滨海盆地中缺乏。比较纳拉干西特盆地，在滨海盆地，火山岩更加丰富、巨厚并且在年代上是多样的。与新英格兰南东不同，此处的长英质组成（深成岩和喷出岩）更加普遍，滨海盆地的喷出岩主要为铁镁质。然而，泥盆纪-石炭纪的双峰式火山岩组合类似于韦姆苏塔组合，分布广泛。最有代表性的两套双峰式火山岩单元是菲斯布鲁克组（375Ma）和泉湖群（Fountain Lake）（355-360Ma）。菲斯布鲁克火山岩与纳拉干西特盆地的韦姆苏塔火山岩表现出相同的地质年代。除了一些稍老的和较年轻的玄武岩是向碱性岩过渡之外，滨海盆地的大多数铁镁质岩是拉斑玄武岩类。所有的岩石都展现出与大陆板内成因相一致的特征。韦姆苏塔玄武岩在TiO2和P2O5含量上明显地高并且比来自于加拿大东部的拉斑玄武岩更具碱性。组成的差异部分反映下覆岩石圈中的不同源物质是可能的。而纳拉干西特盆地和新英格兰南东的古生代碱性岩全部出现在阿瓦隆带（图1），从西到东，滨海盆地是由三个不同的基底地层组成，分别是甘德、阿瓦隆和迈格姆。滨海盆地的流纹岩类似于韦姆苏塔流纹岩，通常情况下是接近类型A花岗岩的。韦姆苏塔流纹岩类似于加拿大东部的低Zr流纹岩，但是有比较高浓度的高场强元素。碱性的斯宾塞丘和蓝丘火山岩组合的Zr浓度大于1230ppm，更接近于东加拿大的高Zr流纹岩，但有相对丰富的其它高场强元素。此处所描述的双峰式火山岩组合的特征和它们的中古生代地质年龄的新认识对于厘清很偶然地类似于加拿大东部滨海盆地的地质状况的纳拉干西特盆地地质特征（地层、沉积和化石特征等）是有贡献的。两个盆地通常共享相似的火成岩类型组合和年代，而且两者都被认为开始于地壳的变薄和扩张。建议的滨海盆地的成因包括扭曲扩张、地幔柱之上的断裂或后造山期的褶皱。尽管这些盆地成因的详细信息还没有解决，但是由滨海盆地和纳拉干西特盆地共享的地质特征表明它们由相似的过程形成，这两个盆地的构造历史是相似的。结论： 1、韦姆苏塔组包含双峰式火山岩，由过渡的碱性玄武质熔岩流和在地球化学上相似于附近的类型A