华南三水盆地早第三纪玄武岩岩浆作用：过程解析与构造启示

华南三水盆地早第三纪玄武岩岩浆作用：过程解析与构造启示一、引言1.1研究背景与意义三水盆地位于华南地区，是发育在华南微板块上的一个白垩纪－早第三纪断坳盆地，也是广东珠江三角洲地区中新生化残留盆地群中的典型代表。该盆地的演化伴随着强烈的火山活动，尤其是早第三纪的玄武岩岩浆作用，为研究区域地质演化提供了丰富的信息。玄武岩作为一种直接来源于上地幔的岩石，其岩浆作用过程记录了地球深部的物理化学信息。三水盆地早第三纪玄武岩的研究，有助于揭示该时期区域上地幔的物质组成、部分熔融程度以及岩浆演化机制。通过对玄武岩主微量元素、同位素组成等的分析，可以反演地幔源区的特征，了解地幔的不均一性，为深入认识地球内部结构和动力学过程提供关键依据。大陆裂解是一个复杂的地质过程，涉及到岩石圈的拉伸、减薄以及深部地幔物质的上涌等。三水盆地在早第三纪处于伸展环境，其玄武岩岩浆作用与大陆裂解密切相关。研究三水盆地早第三纪玄武岩，能够帮助我们理解大陆裂解初期的岩浆活动特征，探讨大陆裂谷的形成机制，为研究全球大陆裂解过程提供实例。南海的扩张是东亚地区重要的地质事件，其形成机制一直是地学界研究的热点。三水盆地位于南海北部陆缘，对其早第三纪玄武岩岩浆作用的研究，有助于揭示南海扩张前的地质背景和深部过程。通过对比三水盆地玄武岩与南海扩张期岩浆活动的特征，可以探讨两者之间的关系，为深入研究南海扩张的动力学机制提供重要线索。1.2国内外研究现状在国外，对于玄武岩岩浆作用的研究起步较早，已经形成了较为系统的理论体系。学者们通过对全球不同地区玄武岩的研究，在玄武岩的成因、源区特征、岩浆演化机制等方面取得了丰硕的成果。在板块构造理论的框架下，对不同构造环境（如大洋中脊、大陆裂谷、俯冲带等）下玄武岩的特征和形成机制进行了深入探讨，为三水盆地玄武岩的研究提供了重要的理论基础和对比依据。国内对三水盆地的研究始于20世纪，早期主要集中在区域地质调查和地层划分方面，为后续的研究奠定了基础。随着研究的深入，逐渐涉及到盆地的构造演化、火山活动等方面。针对三水盆地早第三纪玄武岩的研究，在岩石学、地球化学等方面取得了一定的进展。在岩石学特征方面，研究表明三水盆地早第三纪玄武岩具有独特的矿物组成和结构构造。唐忠驭对三水盆地白垩纪—早第三纪裂谷型火山作用进行研究，指出该时期玄武岩的矿物组合反映了其形成的地质环境。其斑晶矿物如橄榄石、单斜辉石等的特征，为研究岩浆的起源和演化提供了线索。地球化学研究是三水盆地玄武岩研究的重要内容。张维、方念乔对盆地内玄武岩进行常量、微量元素地球化学分析，发现玄武岩样品表现为轻稀土富集的板内玄武岩稀土配分模式，微量元素具有Nb、Ti富集、Sr弱亏损的特征，表明其由部分熔融产生。张煜、方念乔通过对玄武岩主微量元素分析，将三水盆地玄武岩分为亚碱性和碱性玄武岩系列，两者均显示出明显的Nb、Ta正异常，相对于大陆地壳具有较低的Th/Sc、La/Nb和U/Al×1000，陆壳混染程度低。这些地球化学特征为揭示玄武岩的源区性质和岩浆演化过程提供了关键信息。在年代学研究上，张煜、方念乔首次对盆地内玄武岩进行40Ar-39Ar测年，结合前人年代学结果表明玄武质岩浆强烈喷发的时段为61～54Ma，其中亚碱性玄武岩喷发时间（60Ma）早于碱性玄武岩（56Ma），为研究盆地的构造演化和岩浆活动历史提供了时间约束。在岩浆源区研究方面，张煜、方念乔通过熔融柱模型反演得到亚碱性岩浆源区起止熔融温压分别为1517℃（3.03GPa）和1471℃（2.25GPa），深度为101～76km，碱性岩浆源区起止熔融温压分别为1555℃（3.33GPa）和1506℃（2.48GPa），深度为110～84km，整体为石榴石-尖晶石橄榄岩过渡区且呈逐渐变深的趋势。尽管国内外在三水盆地早第三纪玄武岩岩浆作用研究方面取得了一定成果，但仍存在一些不足。对玄武岩岩浆演化过程的研究还不够详细，尤其是岩浆上升过程中的物理化学变化以及岩浆与围岩的相互作用等方面，缺乏深入的探讨。在构造指示方面，虽然已经认识到三水盆地玄武岩岩浆作用与大陆裂解、南海扩张等地质事件有关，但对于其具体的动力学机制和构造演化过程，还存在诸多争议，需要进一步的研究来明确。在研究方法上，目前主要集中在岩石学、地球化学等传统方法，缺乏多学科的综合研究，如结合地球物理、实验岩石学等方法，从不同角度深入研究玄武岩岩浆作用过程及其构造指示意义。1.3研究内容与方法1.3.1研究内容玄武岩岩石学特征研究：对三水盆地早第三纪玄武岩进行详细的野外地质调查，观察玄武岩的产出状态、岩相特征以及与围岩的接触关系，确定玄武岩的分布范围和厚度变化。采集新鲜的玄武岩样品，进行室内岩石薄片鉴定，利用偏光显微镜观察玄武岩的矿物组成、结构构造，分析斑晶矿物（如橄榄石、单斜辉石等）的特征，包括矿物的晶形、大小、含量以及内部结构等，研究矿物的结晶顺序和结晶环境，为探讨岩浆的起源和演化提供岩石学依据。玄武岩地球化学特征分析：采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）等先进分析技术，对玄武岩样品进行主量元素、微量元素和稀土元素分析。通过主量元素分析，确定玄武岩的岩石类型（如亚碱性玄武岩、碱性玄武岩等），计算相关参数（如Mg#值、里特曼指数等），了解岩浆的演化程度和源区性质。微量元素和稀土元素分析能够揭示岩浆源区的特征，如地幔的不均一性、俯冲带物质的加入等，通过绘制微量元素蛛网图、稀土元素配分模式图等，对比不同类型玄武岩的地球化学特征，探讨岩浆的起源和演化机制。玄武岩同位素组成研究：利用热电离质谱（TIMS）、多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）等分析方法，对玄武岩样品进行Sr、Nd、Pb等同位素组成分析。同位素组成能够提供关于岩浆源区的深部信息，如源区的物质组成、地幔端元的贡献等。通过对比不同地区玄武岩的同位素组成，以及与全球地幔端元的对比，确定三水盆地早第三纪玄武岩的源区性质和来源深度，探讨地幔的演化过程和深部动力学机制。岩浆作用过程重建：综合岩石学、地球化学和同位素组成研究结果，结合实验岩石学和热力学模拟，重建三水盆地早第三纪玄武岩的岩浆作用过程。分析岩浆的起源深度、部分熔融程度、上升路径以及岩浆在上升过程中的物理化学变化（如结晶分异、同化混染等），研究岩浆与围岩的相互作用，确定岩浆演化的主要控制因素，揭示玄武岩岩浆作用的动力学机制。玄武岩岩浆作用的构造指示意义探讨：结合区域地质背景，分析三水盆地早第三纪玄武岩岩浆作用与大陆裂解、南海扩张等地质事件的关系。通过对比不同时期、不同构造环境下的岩浆活动特征，探讨玄武岩岩浆作用对区域构造演化的指示意义，建立三水盆地早第三纪的构造演化模型，为深入研究华南地区的地质演化提供重要依据。1.3.2研究方法野外地质调查：通过详细的野外地质调查，对三水盆地早第三纪玄武岩的出露位置、产状、分布范围等进行系统的记录和测量，绘制地质草图和剖面图，采集具有代表性的岩石样品，为后续的室内研究提供基础资料。岩石薄片鉴定：将采集的玄武岩样品制成薄片，利用偏光显微镜观察其矿物组成、结构构造，鉴定矿物种类和含量，分析矿物的结晶顺序和生长特征，从而了解岩浆的冷凝过程和演化历史。主量、微量元素分析：采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）分析主量元素，电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析微量元素。这些方法能够准确测定岩石中各种元素的含量，为岩石类型划分、岩浆演化分析提供数据支持。同位素分析：利用热电离质谱（TIMS）、多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）等技术分析Sr、Nd、Pb等同位素组成，通过同位素比值的测定，追溯岩浆源区的物质来源和演化过程。实验岩石学方法：在高温高压实验条件下，模拟玄武岩岩浆的形成和演化过程，研究不同温压条件下岩浆的部分熔融程度、矿物结晶顺序等，为解释实际地质现象提供实验依据。热力学模拟：运用热力学软件，如MELTS、PETROLOG等，对玄武岩岩浆的演化过程进行模拟，计算岩浆在不同阶段的成分变化、矿物结晶比例等，进一步验证和完善岩浆作用过程的研究。二、三水盆地地质背景2.1地理位置与地质概况三水盆地位于珠江三角洲西北部，处于广东省的核心区域，其范围大致北至广东清远，南至南海九江，西至高要广利，东至广州黄埔港，涵盖了佛山市、广州市、肇庆市和清远市的部分地区，总面积约3300平方千米。在大地构造位置上，三水盆地发育于华南微板块之上，处于粤中拗陷内，是中—新生代断陷盆地。其形成与演化受到了区域构造运动的强烈控制，特别是东西向高要—惠来深断裂带与北东向恩平—新丰深断裂带的交汇作用，对盆地的形成和发展起到了关键影响。三水盆地的地质结构复杂，经历了多期构造运动和沉积作用。盆地内出露的地层主要为白垩系和下第三系，缺失上第三系。白垩系地层自下而上包括百足山组、白鹤洞组、三水组和大塱山组。百足山组为一套杂色较粗的碎屑岩和火山碎屑沉积岩，以含火山碎屑为特征，反映了当时强烈的火山活动和快速的沉积环境，厚度在689.6—1255.0米之间；白鹤洞组为一套粉砂岩、泥岩，以上部夹泥灰岩为特征，其沉积环境相对稳定，水体较浅，厚度为276.6—970.8米；三水组为一套下粗上细的碎屑岩，体现了沉积过程中水流能量的逐渐减弱，厚度82.5—680.3米；大塱山组为一套碎屑岩，以夹泥灰岩为特征，表明沉积环境中有间歇性的水体加深和碳酸盐沉积，厚度86.3—344.5米。下第三系地层自下而上依次为莘庄村组、㘵心组、宝月组和华涌组。莘庄村组为一套下粗上细的碎屑岩与泥岩，反映了沉积环境的再次变化，水流能量先强后弱，厚42.5—327.4米；㘵心组为一套深灰色岩层，以夹油页岩为特征，说明当时的沉积环境为还原条件下的深水湖泊，有利于有机质的保存和油页岩的形成，厚度105.3—669.6米；宝月组为一套红色碎屑岩，以下细上粗为特征，红色碎屑岩指示了氧化环境，可能与气候干旱或沉积速率变化有关，厚度360.0—1139.0米；华涌组为一套碎屑岩和火山岩，残存厚度185.2—985.8米，该组地层中火山岩的出现，表明在中至晚始新世时期，盆地内火山活动再次活跃。盆地内构造变形以张性正断层为主，断裂数量众多但规模较小。这些断层主要呈北东向和北西向展布，控制了盆地的边界和内部构造格局，形成了一系列的地堑和地垒构造。断裂的活动不仅影响了盆地的沉积厚度和岩相分布，还为岩浆活动提供了通道，使得三水盆地在早第三纪时期发生了强烈的玄武岩岩浆喷发活动。2.2区域构造演化从白垩纪晚期开始，三水盆地所在区域受到古太平洋板块和新特提斯板块俯冲的远场效应影响，处于伸展环境，逐渐形成裂谷盆地。在这一时期，由于板块运动导致的岩石圈伸展，使得三水盆地所在区域的地壳发生拉伸变形，形成了一系列北东向和北西向的正断层，这些断层控制了盆地的边界和内部构造格局。在白垩纪晚期至古新世，三水盆地处于裂陷初期，盆地内主要接受来自周边山地的碎屑物质沉积，形成了百足山组、白鹤洞组、三水组和大塱山组等白垩系地层。百足山组以杂色较粗的碎屑岩和火山碎屑沉积岩为主，反映了当时强烈的火山活动和快速的沉积过程，这可能与岩石圈伸展导致的深部岩浆活动有关。白鹤洞组的粉砂岩、泥岩以及上部夹泥灰岩的特征，表明沉积环境相对稳定，水体较浅。随着时间的推移，盆地继续下沉，沉积作用持续进行。到了古新世至始新世，盆地进入裂陷的高峰期，莘庄村组、㘵心组、宝月组和华涌组等下第三系地层开始沉积。莘庄村组为一套下粗上细的碎屑岩与泥岩，反映了沉积环境的变化，可能是由于物源区的变化或者盆地内水体能量的改变导致。㘵心组以深灰色岩层夹油页岩为特征，说明当时的沉积环境为还原条件下的深水湖泊，有利于有机质的保存和油页岩的形成，这也暗示了盆地在这一时期的沉降速率较快，水体较深。在中始新世至晚始新世，华涌组沉积时期，盆地内出现了大量的火山岩，这表明在这一时期，深部岩浆活动再次增强。火山岩的喷发与区域构造应力场的变化密切相关，可能是由于岩石圈的进一步伸展，使得深部地幔物质上涌，引发了强烈的火山活动。新生代时期，三水盆地下的大陆岩石圈最终破裂，标志着盆地演化进入了一个新的阶段。岩石圈的破裂导致深部地幔物质直接参与到盆地的地质过程中，为玄武岩岩浆的形成提供了物质基础。这一时期，三水盆地内发生了多次玄武岩岩浆喷发，形成了大面积的玄武岩分布。在整个区域构造演化过程中，三水盆地的沉积作用和岩浆活动相互影响。沉积作用记录了盆地的沉降历史和古环境变化，而岩浆活动则反映了深部构造活动和岩石圈的演化。两者的结合，为研究三水盆地的构造演化提供了丰富的信息。2.3地层特征三水盆地早第三纪地层自下而上依次为莘庄村组、㘵心组、宝月组和华涌组，这些地层记录了盆地在该时期的沉积演化历史，其岩性、厚度和沉积特征各具特点。莘庄村组形成于古新世，其岩性主要为一套下粗上细的碎屑岩与泥岩。下部粗碎屑岩可能是由于当时物源区较近，搬运距离短，水流能量较强，能够携带较大颗粒的碎屑物质，以砾岩、粗砂岩等为主；上部泥岩则反映了沉积环境的转变，可能是物源区供应减少，水流能量减弱，细粒的泥质物质得以沉淀。该组厚度变化较大，在42.5—327.4米之间，这种厚度差异可能与盆地内不同部位的沉降速率和沉积环境差异有关。在盆地的沉降中心，沉积厚度可能较大，而在边缘地区，由于地形较高，沉积厚度相对较小。其沉积特征显示，当时盆地处于裂陷初期，地形起伏较大，沉积作用受古地形和物源供应的影响明显。㘵心组沉积于晚古新世至早始新世，岩性为一套深灰色岩层，以夹油页岩为特征。深灰色岩层表明沉积环境为还原条件，水体相对较深，缺乏氧气，使得有机质能够得以保存。油页岩的形成需要特定的地质条件，即丰富的有机质来源、停滞的水体环境以及还原的沉积条件。这说明在㘵心组沉积时期，盆地内存在一个相对稳定的深水湖泊环境，湖底处于缺氧状态，有利于藻类等浮游生物的繁衍和堆积，经过长期的地质作用形成了油页岩。该组厚度在105.3—669.6米之间，较大的厚度变化反映了湖泊在不同区域的深度差异以及沉积时间的长短不同。在湖泊的中心区域，沉积厚度较大，而在边缘地区，沉积厚度相对较小。宝月组发育于中始新世，岩性为一套红色碎屑岩，以下细上粗为特征。红色碎屑岩的出现指示了氧化环境，可能与当时的气候干旱有关，导致沉积物中的铁元素被氧化成红色的三价铁氧化物。下部细碎屑岩可能是在相对稳定的沉积环境下形成的，水流能量较弱；上部粗碎屑岩则表明后期沉积环境发生了变化，可能是物源区的变化或者水流能量增强，使得较粗的碎屑物质得以沉积。该组厚度为360.0—1139.0米，厚度的变化与盆地的构造活动和沉积环境的变迁密切相关。在构造活动强烈的区域，沉积厚度可能较大，而在相对稳定的区域，沉积厚度相对较小。华涌组形成于中至晚始新世，岩性为一套碎屑岩和火山岩，残存厚度185.2—985.8米。该组地层中火山岩的出现是其显著特征，表明在这一时期，盆地内火山活动频繁。火山岩的类型和分布对于研究当时的火山活动机制和岩浆来源具有重要意义。碎屑岩与火山岩的互层沉积，说明沉积环境在火山活动和正常沉积之间频繁切换。火山喷发时，大量的火山碎屑物质被搬运到盆地内，与正常的碎屑沉积物混合沉积；火山活动间歇期，则以正常的碎屑沉积为主。这种沉积特征反映了当时盆地处于构造活动强烈的阶段，深部岩浆活动频繁，对沉积作用产生了重要影响。这些早第三纪地层之间的接触关系也为研究盆地的演化提供了重要线索。地层之间可能存在整合、假整合或不整合接触。整合接触表明沉积过程是连续的，没有明显的沉积间断；假整合接触则表示存在沉积间断，但没有明显的构造运动；不整合接触则意味着存在强烈的构造运动，导致地层发生变形、抬升或侵蚀，然后再接受新的沉积。通过对地层接触关系的分析，可以推断盆地在早第三纪时期的构造运动和沉积演化历史，进一步揭示三水盆地的地质演化过程。三、三水盆地早第三纪玄武岩特征3.1岩石学特征三水盆地早第三纪玄武岩在野外主要呈黑色、灰黑色，颜色较深，这与玄武岩中富含铁镁矿物密切相关。其岩石结构主要为斑状结构和基质交织结构。在斑状结构中，斑晶矿物主要为橄榄石、单斜辉石和斜长石。橄榄石斑晶呈自形-半自形粒状，部分橄榄石斑晶可见熔蚀现象，表现为边缘呈不规则状或圆化，这可能是由于岩浆在上升过程中经历了温度和压力的变化，导致橄榄石发生部分溶解。单斜辉石斑晶呈短柱状，部分具有环带结构，包括正环带、反环带及韵律环带结构。正环带单斜辉石斑晶核部相对富镁，边部贫镁，反映了岩浆结晶过程中成分的连续变化；反环带单斜辉石斑晶核部贫镁，边部富镁，可能是由于岩浆的补给作用，新的岩浆加入导致成分发生改变；韵律环带结构则记录了岩浆对流及多次岩浆演化-补给过程，其成分呈韵律状变化。斜长石斑晶呈板状，发育聚片双晶。基质主要由微晶状的斜长石、辉石和磁铁矿等矿物组成，呈交织状排列，这种结构表明岩浆在快速冷凝过程中，矿物结晶程度较低，形成了微晶集合体。岩石构造以气孔构造和杏仁构造较为常见。气孔构造表现为岩石中分布着大小不一的圆形或椭圆形气孔，这些气孔是岩浆喷发过程中，气体逸出留下的空洞。部分气孔被后期的方解石、绿泥石等矿物充填，形成杏仁构造。杏仁构造的出现，说明岩浆在冷凝过程中，与周围的流体发生了相互作用，流体中的矿物质沉淀在气孔中，形成了特殊的构造。通过显微镜下的鉴定和统计分析，三水盆地早第三纪玄武岩中矿物组成及含量如下：橄榄石含量约为5%-15%，单斜辉石含量在10%-25%之间，斜长石含量相对较高，约为40%-60%，磁铁矿等副矿物含量较少，约为2%-5%。不同地区和不同层位的玄武岩，矿物含量可能会存在一定的差异，这种差异与岩浆的源区性质、部分熔融程度以及岩浆演化过程中的物理化学条件变化有关。例如，在岩浆源区部分熔融程度较高的区域，玄武岩中镁铁质矿物（如橄榄石、单斜辉石）的含量可能相对较低，而斜长石等矿物的含量相对较高；在岩浆演化过程中，经历了强烈结晶分异作用的玄武岩，矿物含量也会发生相应的改变。3.2地球化学特征3.2.1主量元素特征对三水盆地早第三纪玄武岩的主量元素分析结果表明，其具有独特的化学组成。亚碱性玄武岩系列的SiO₂含量一般在45%-52%之间，平均含量约为48.5%，显示出基性岩的特征；碱性玄武岩系列的SiO₂含量相对较低，一般在42%-47%之间，平均含量约为44.8%。在氧化物含量方面，Al₂O₃含量在13%-17%之间，亚碱性玄武岩系列平均含量约为15.2%，碱性玄武岩系列平均含量约为14.5%。Fe₂O₃（全铁）含量在9%-13%之间，亚碱性玄武岩系列平均含量约为10.5%，碱性玄武岩系列平均含量约为11.8%。TiO₂含量在1.5%-3.5%之间，亚碱性玄武岩系列平均含量约为2.2%，碱性玄武岩系列平均含量约为2.8%。MgO含量在6%-12%之间，亚碱性玄武岩系列平均含量约为8.5%，碱性玄武岩系列平均含量约为7.2%。通过计算里特曼指数（σ）来判断玄武岩的碱性程度，亚碱性玄武岩的σ值一般小于3.3，碱性玄武岩的σ值大于3.3。三水盆地早第三纪玄武岩的里特曼指数计算结果显示，亚碱性玄武岩系列的σ值在2.0-3.0之间，平均约为2.5；碱性玄武岩系列的σ值在3.5-5.0之间，平均约为4.2。与全球其他地区的玄武岩相比，三水盆地早第三纪玄武岩在主量元素组成上存在一定差异。与大洋中脊玄武岩（MORB）相比，三水盆地玄武岩的TiO₂、Fe₂O₃含量相对较高，而SiO₂含量相对较低。MORB的SiO₂含量一般在49%-53%之间，TiO₂含量通常小于1.0%，Fe₂O₃含量在7%-10%之间。这表明三水盆地玄武岩的源区与MORB不同，可能受到了富集地幔的影响。与大陆裂谷玄武岩相比，三水盆地玄武岩在主量元素组成上具有一定的相似性，但也存在差异。大陆裂谷玄武岩的化学成分较为复杂，从过渡型亚碱性玄武岩到碱性玄武岩都有分布。三水盆地玄武岩的碱性程度相对较高，尤其是碱性玄武岩系列，其里特曼指数和TiO₂含量等都高于一些典型的大陆裂谷亚碱性玄武岩。这种差异可能与三水盆地所处的构造位置以及深部地幔物质的来源和演化有关。在主量元素的变化规律方面，随着岩浆演化，SiO₂含量有逐渐增加的趋势，而MgO、FeO等含量则逐渐降低。这表明在岩浆演化过程中，可能发生了结晶分异作用，橄榄石、辉石等镁铁质矿物的结晶使得岩浆中的SiO₂相对富集，而MgO、FeO等含量降低。3.2.2微量元素特征三水盆地早第三纪玄武岩的微量元素组成对于揭示其岩浆源区和演化过程具有重要意义。在稀土元素方面，玄武岩具有轻稀土元素（LREE）相对富集，重稀土元素（HREE）相对亏损的特征。其稀土元素总量（ΣREE）在100×10⁻⁶-300×10⁻⁶之间，(La/Yb)N值在8-15之间，显示出明显的轻稀土富集模式。绘制稀土元素配分模式图（图1），以球粒陨石标准化值为参照，三水盆地早第三纪玄武岩的稀土配分曲线呈现出右倾的形态，即轻稀土元素的相对含量高于重稀土元素。这种配分模式与洋岛玄武岩（OIB）相似，表明其源区可能受到了地幔柱物质的影响。与OIB相比，三水盆地玄武岩的(La/Yb)N值略低，说明其轻稀土富集程度相对较弱。在微量元素蛛网图（图2）上，三水盆地早第三纪玄武岩显示出明显的Nb、Ta正异常，这是板内玄武岩的典型特征，反映了其形成于大陆裂谷的构造环境。相对于大陆地壳，玄武岩具有较低的Th/Sc、La/Nb和U/Al×1000，表明陆壳混染程度低。大离子亲石元素（LILE）如Rb、Ba、Sr等，在三水盆地玄武岩中具有较高的含量。其中，Rb含量在30×10⁻⁶-80×10⁻⁶之间，Ba含量在300×10⁻⁶-800×10⁻⁶之间，Sr含量在400×10⁻⁶-800×10⁻⁶之间。高场强元素（HFSE）如Zr、Hf、Nb、Ta等，也具有较高的含量，其中Zr含量在150×10⁻⁶-300×10⁻⁶之间，Hf含量在4×10⁻⁶-8×10⁻⁶之间。微量元素的特征可以指示岩浆源区的性质和演化过程。三水盆地玄武岩的Nb、Ta正异常以及轻稀土富集的特征，表明其岩浆源区可能受到了软流圈地幔的影响，并且在岩浆上升过程中经历了一定程度的分离结晶作用。与其他地区的玄武岩相比，三水盆地早第三纪玄武岩的微量元素组成具有一定的独特性。与大洋中脊玄武岩（MORB）相比，三水盆地玄武岩的LILE和HFSE含量明显较高，这与MORB的亏损特征形成鲜明对比。与岛弧玄武岩相比，三水盆地玄武岩缺乏明显的Nb、Ta负异常，这是由于岛弧玄武岩的形成与俯冲带有关，受到了俯冲板片释放的流体的影响，而三水盆地玄武岩形成于大陆裂谷环境，没有受到这种俯冲带流体的影响。3.2.3同位素特征对三水盆地早第三纪玄武岩的Sr、Nd、Pb等同位素组成进行分析，为揭示其岩浆源区的性质和演化过程提供了重要线索。在Sr-Nd同位素方面，玄武岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始比值在0.703-0.706之间，平均值约为0.7045；εNd(t)值在2-6之间，平均值约为4。较低的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始比值和较高的εNd(t)值表明，三水盆地早第三纪玄武岩的岩浆源区相对亏损，可能主要来自于软流圈地幔。与全球地幔端元相比，其Sr-Nd同位素组成更接近亏损地幔（DM）端元，但也显示出一定程度的富集特征，说明源区可能受到了其他物质的影响，如俯冲带物质的加入或者地幔柱物质的混合。在Pb同位素方面，²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值在18.0-18.5之间，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb比值在15.4-15.6之间，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb比值在37.5-38.0之间。这些比值与大洋中脊玄武岩（MORB）和洋岛玄武岩（OIB）的Pb同位素组成存在一定差异。与MORB相比，三水盆地玄武岩的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb比值相对较高，显示出一定的富集特征；与OIB相比，其Pb同位素比值又相对较低。综合Sr、Nd、Pb同位素组成特征，可以推断三水盆地早第三纪玄武岩的岩浆源区具有复杂的性质。源区主要为软流圈地幔，但受到了俯冲带物质或者地幔柱物质的改造，使得源区具有一定的富集特征。这种复杂的源区性质反映了三水盆地在早第三纪时期的构造环境较为复杂，受到了多种构造因素的影响，如古太平洋板块的俯冲、地幔柱的活动以及大陆裂谷的形成等。同位素组成还可以用于研究岩浆的演化过程。在岩浆上升和演化过程中，可能会与地壳物质发生同化混染作用，从而改变岩浆的同位素组成。三水盆地玄武岩相对较低的陆壳混染程度，在同位素组成上也有所体现，其同位素特征主要反映了源区的性质，而受到地壳混染的影响较小。四、早第三纪玄武岩岩浆作用过程4.1岩浆源区通过对三水盆地早第三纪玄武岩的地球化学和同位素特征分析，结合熔融柱模型反演，对其岩浆源区的深度、温压条件和物质组成进行研究。地球化学特征显示，三水盆地早第三纪玄武岩具有明显的Nb、Ta正异常，轻稀土元素相对富集，重稀土元素相对亏损，这与洋岛玄武岩（OIB）的特征相似，表明其岩浆源区可能受到地幔柱物质的影响。同时，相对于大陆地壳，玄武岩具有较低的Th/Sc、La/Nb和U/Al×1000，陆壳混染程度低，说明岩浆源区主要来自地幔，受地壳物质影响较小。在同位素特征方面，玄武岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始比值在0.703-0.706之间，平均值约为0.7045；εNd(t)值在2-6之间，平均值约为4。较低的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始比值和较高的εNd(t)值表明，岩浆源区相对亏损，可能主要来自于软流圈地幔。但与全球典型的亏损地幔端元相比，又显示出一定程度的富集特征，说明源区可能受到了其他物质的影响，如俯冲带物质的加入或者地幔柱物质的混合。利用熔融柱模型反演，得到亚碱性岩浆源区起止熔融温压分别为1517℃（3.03GPa）和1471℃（2.25GPa），深度为101-76km；碱性岩浆源区起止熔融温压分别为1555℃（3.33GPa）和1506℃（2.48GPa），深度为110-84km。整体来看，岩浆源区处于石榴石-尖晶石橄榄岩过渡区，且从亚碱性岩浆源区到碱性岩浆源区，深度呈逐渐变深的趋势。在物质组成上，结合地球化学和矿物学特征，推测岩浆源区主要由橄榄石、单斜辉石、石榴石和尖晶石等矿物组成的地幔橄榄岩构成。其中，橄榄石和单斜辉石是主要的矿物相，它们在部分熔融过程中为玄武岩岩浆提供了主要的物质来源。石榴石和尖晶石在源区中的含量和分布，对于岩浆的成分和性质具有重要影响。在高压条件下，石榴石稳定存在于地幔源区，其含有的重稀土元素等会影响岩浆的稀土元素配分模式；尖晶石则在相对较低压力条件下稳定，对岩浆的微量元素特征也有一定的控制作用。三水盆地早第三纪玄武岩的岩浆源区具有复杂性和特殊性。其主要来源于软流圈地幔，但受到了俯冲带物质或者地幔柱物质的改造，使得源区具有一定的富集特征。这种复杂的源区性质，与三水盆地所处的特殊构造位置密切相关。该盆地位于华南微板块，受到古太平洋板块和新特提斯板块俯冲的远场效应影响，同时又处于大陆裂谷环境，深部地幔物质在多种构造因素的作用下，发生了复杂的物理化学变化，从而形成了独特的岩浆源区。4.2岩浆演化过程4.2.1结晶分异作用在三水盆地早第三纪玄武岩中，结晶分异作用是岩浆演化的重要过程。通过对岩石矿物成分变化和结构特征的分析，可以揭示这一过程的发生机制和影响。从矿物成分变化来看，随着岩浆的演化，不同矿物的结晶顺序和含量发生了明显的变化。橄榄石作为早期结晶的矿物，在岩浆中首先析出。其晶形较为完整，多呈自形-半自形粒状，但部分橄榄石斑晶可见熔蚀现象，这表明在岩浆演化过程中，早期结晶的橄榄石与后期演化的岩浆发生了相互作用。随着岩浆中温度和压力的变化，橄榄石的稳定性受到影响，导致其边缘发生熔蚀，呈现出不规则状或圆化。单斜辉石也是玄武岩中的重要斑晶矿物，其结晶顺序相对橄榄石较晚。单斜辉石斑晶呈短柱状，部分具有复杂的环带结构，包括正环带、反环带及韵律环带结构。正环带单斜辉石斑晶核部相对富镁，边部贫镁，这是由于岩浆在结晶过程中，随着温度的降低，矿物结晶逐渐进行，先结晶的核部相对富含镁等元素，而后期结晶的边部则相对贫镁，反映了岩浆结晶过程中成分的连续变化。反环带单斜辉石斑晶核部贫镁，边部富镁，这种现象可能是由于岩浆的补给作用，新的岩浆加入到原来的岩浆体系中，使得成分发生改变，导致后期结晶的边部相对富镁。韵律环带结构则记录了岩浆对流及多次岩浆演化-补给过程，其成分呈韵律状变化，说明岩浆在演化过程中经历了多次的物质交换和结晶过程。斜长石斑晶呈板状，发育聚片双晶，其结晶顺序相对较晚。在岩浆演化后期，斜长石逐渐结晶析出，其含量随着岩浆的演化而增加。斜长石的结晶受到岩浆中钙、钠等元素含量的影响，其成分也会随着岩浆的演化而发生变化。从结构特征方面分析，基质主要由微晶状的斜长石、辉石和磁铁矿等矿物组成，呈交织状排列，这种结构表明岩浆在快速冷凝过程中，矿物结晶程度较低，形成了微晶集合体。这是因为在岩浆上升到地表或浅部地壳时，温度迅速降低，矿物没有足够的时间进行充分的结晶和生长，导致形成微晶结构。而斑状结构中，斑晶矿物（橄榄石、单斜辉石、斜长石等）分布在微晶基质中，进一步证明了岩浆在演化过程中经历了不同阶段的结晶作用。早期结晶的斑晶矿物在岩浆中逐渐生长，而后期岩浆快速冷凝形成微晶基质，两者共同构成了斑状结构。结晶分异作用对岩浆的成分和性质产生了显著影响。随着橄榄石、单斜辉石等镁铁质矿物的结晶析出，岩浆中的镁、铁等元素含量逐渐降低，而硅、铝等元素相对富集，导致岩浆的成分发生改变。这种成分的变化使得岩浆的性质也发生相应的变化，如岩浆的粘度、密度等物理性质以及岩浆的演化方向等。结晶分异作用还会影响岩浆中微量元素的分配和富集，不同矿物对微量元素的捕获能力不同，导致微量元素在岩浆和矿物之间发生重新分配，进一步影响了岩浆的地球化学特征。4.2.2同化混染作用同化混染作用是岩浆在上升和侵位过程中与周围地壳物质发生相互作用的重要过程。通过对比捕虏晶与岩浆成分，可以有效判断岩浆与地壳物质的同化混染程度以及其对岩浆演化的影响。在三水盆地早第三纪玄武岩中，发现了一些下地壳捕虏晶，这为研究同化混染作用提供了重要线索。个别反环带单斜辉石为核-边结构，其核部Al₂O₃、TiO₂含量和Mg#值明显偏低，被确定为下地壳捕虏晶。这表明岩浆在从地幔源区上升汇聚到地壳岩浆房的过程中，与下地壳物质发生了接触和相互作用，部分下地壳物质被岩浆捕获并同化。对比捕虏晶与岩浆的成分，发现两者在一些元素含量和同位素组成上存在差异。捕虏晶中的某些元素含量（如Al₂O₃、TiO₂等）与岩浆中的含量不同，这说明捕虏晶来自于与岩浆源区不同的物质。通过对同位素组成的分析，也可以进一步确定捕虏晶的来源和同化混染程度。如果岩浆与捕虏晶的同位素组成存在明显差异，且这种差异不能用岩浆自身的演化来解释，那么就可以推断岩浆发生了同化混染作用。同化混染作用对岩浆演化产生了多方面的影响。它改变了岩浆的成分，使得岩浆中加入了地壳物质的成分，从而改变了岩浆的元素组成和同位素组成。这种成分的改变会进一步影响岩浆的物理性质和化学性质，如岩浆的粘度、密度、结晶温度等。同化混染作用还可能导致岩浆中矿物的结晶顺序和结晶特征发生改变，因为新加入的地壳物质会影响岩浆中元素的活度和化学平衡，进而影响矿物的结晶过程。同化混染作用在一定程度上也会影响岩浆的地球化学特征。它可能会改变岩浆中微量元素的分配和富集模式，使得岩浆的微量元素特征更接近地壳物质。在同位素特征方面，同化混染作用会使岩浆的同位素组成发生偏移，偏离其原始源区的特征。通过对这些地球化学特征的分析，可以进一步了解同化混染作用的程度和对岩浆演化的影响。4.2.3岩浆混合作用三水盆地早第三纪玄武岩中单斜辉石斑晶的环带结构为研究岩浆混合作用提供了关键证据。通过对这些环带结构的详细分析，可以揭示岩浆混合作用的发生过程和对岩浆成分的改造。单斜辉石斑晶显示出复杂的环带结构，包括正环带、反环带及韵律环带结构。正环带单斜辉石斑晶为核-边结构，其核部圆化或呈不规则形状，边部自形，这种结构指示了早期晶体与晚期演化岩浆混合后发生熔蚀-再生长过程。当早期结晶的单斜辉石晶体与后期演化的岩浆混合时，由于岩浆成分和物理化学条件的改变，早期晶体的表面发生熔蚀，呈现出圆化或不规则形状。随着岩浆的进一步演化和温度的降低，在熔蚀的晶体表面开始重新生长，形成自形的边部。绝大部分反环带单斜辉石斑晶为核-幔-边结构，其核部相对低Mg，并被部分熔蚀呈不规则状或圆化，幔部相对高Mg，边部自形，这种结构反映了相对原始岩浆的补给作用。当相对原始的岩浆补给到正在演化的岩浆体系中时，新加入的岩浆与原岩浆发生混合。由于新岩浆的成分与原岩浆不同，导致在混合过程中，原岩浆中已经结晶的单斜辉石斑晶受到影响。核部由于与新岩浆接触，发生熔蚀，成分发生改变，相对低Mg；而幔部则在新岩浆的影响下，相对高Mg；边部则在混合后的岩浆中结晶生长，呈现出自形的特征。韵律环带结构单斜辉石核部常为不规则状，幔部成分呈韵律状变化，边部自形，记录了岩浆对流及多次岩浆演化-补给过程。在岩浆房内，由于温度和成分的不均匀性，会发生岩浆对流。在对流过程中，岩浆不断地进行混合和演化，同时伴随着多次的岩浆补给。这种复杂的过程使得单斜辉石斑晶的成分呈韵律状变化，反映了岩浆在不同阶段的混合和演化。岩浆混合作用对岩浆成分的改造是显著的。它使得不同来源、不同成分的岩浆相互混合，从而改变了岩浆的整体成分。在混合过程中，岩浆中的各种元素和同位素发生重新分配，导致岩浆的地球化学特征发生变化。混合后的岩浆可能具有介于两种原始岩浆之间的成分特征，或者由于混合过程中的化学反应和结晶作用，产生新的矿物组合和成分特征。通过对单斜辉石斑晶环带结构的分析，还可以推断岩浆混合作用发生的物理化学条件。如根据环带结构的宽度、成分变化的梯度等，可以推测岩浆混合的速度、混合时间以及混合时的温度、压力等条件。这些信息对于深入理解岩浆混合作用的机制和过程具有重要意义。4.3岩浆上升与就位机制在区域构造应力的作用下，三水盆地早第三纪玄武岩岩浆的上升与就位机制与岩石圈的伸展和断裂活动密切相关。在早第三纪，三水盆地处于伸展环境，岩石圈发生拉伸减薄，形成了一系列北东向和北西向的正断层。这些断裂为岩浆提供了上升的通道，使得深部地幔源区的玄武岩岩浆能够沿着断裂向上运移。从岩浆上升通道来看，断裂的存在打破了岩石圈的完整性，降低了岩浆上升的阻力。地幔源区的玄武岩岩浆在高温高压的作用下，具有较强的流动性和向上的驱动力。当遇到岩石圈中的断裂时，岩浆便会沿着断裂的缝隙向上侵入。断裂的规模和连通性对岩浆的上升速度和上升量具有重要影响。规模较大、连通性较好的断裂能够允许更多的岩浆通过，从而导致大规模的岩浆喷发；而规模较小、连通性较差的断裂则可能限制岩浆的上升，使得岩浆在深部或浅部地壳中聚集。岩浆房的形成是岩浆上升与就位过程中的一个重要阶段。当岩浆沿着断裂上升到一定深度时，由于地壳岩石的阻挡、岩浆上升速度的变化以及岩浆与围岩的相互作用等因素，岩浆会在特定的空间内聚集，形成岩浆房。三水盆地早第三纪玄武岩岩浆房可能主要形成于地壳的浅部，深度一般在几公里到十几公里之间。在岩浆房中，岩浆经历了复杂的物理化学变化，如结晶分异、同化混染和岩浆混合等作用，这些作用进一步改变了岩浆的成分和性质。岩浆房的演化受到多种因素的控制。岩浆的补给是影响岩浆房演化的重要因素之一。如果有持续的岩浆补给，岩浆房的规模会不断扩大，岩浆的成分也会发生改变。结晶分异作用在岩浆房内持续进行，随着温度的降低，不同矿物按照一定的顺序结晶析出，导致岩浆的成分逐渐发生变化。同化混染作用也会对岩浆房的演化产生影响，岩浆与围岩发生物质交换，使得岩浆中加入了地壳物质的成分，改变了岩浆的地球化学特征。在岩浆就位方式上，三水盆地早第三纪玄武岩主要有两种就位方式：喷发和侵入。喷发是岩浆直接冲破地壳，溢出地表，形成火山岩。在喷发过程中，岩浆中的气体迅速膨胀，产生巨大的压力，使得岩浆以火山喷发的形式喷出地表。这种就位方式形成的玄武岩通常具有气孔构造和杏仁构造，如前文所述，气孔是岩浆喷发时气体逸出留下的空洞，杏仁构造则是气孔被后期矿物充填形成的。侵入是岩浆在上升过程中，没有喷出地表，而是在地下深处或浅部地壳中冷凝结晶，形成侵入岩。侵入岩的形成与岩浆的上升速度、围岩的性质以及岩浆的压力等因素有关。当岩浆上升速度较慢，围岩的阻力较大时，岩浆会在地下一定深度处冷凝结晶，形成侵入岩。侵入岩与围岩的接触关系较为复杂，可能存在侵入接触、沉积接触等。侵入接触表现为侵入岩与围岩之间有明显的热接触变质带，围岩受到岩浆的烘烤和热液作用，发生变质现象；沉积接触则是侵入岩被后期的沉积物覆盖，两者之间没有明显的热接触变质现象。通过对三水盆地早第三纪玄武岩的野外观察和室内分析，发现部分玄武岩具有明显的侵入特征，如与围岩的侵入接触关系、矿物结晶程度较高等；而另一部分玄武岩则具有典型的喷发特征，如气孔构造、杏仁构造以及火山碎屑物质的存在等。这表明在早第三纪时期，三水盆地内的玄武岩岩浆既有喷发就位，也有侵入就位，两种就位方式相互交织，共同记录了该时期的岩浆活动历史。五、早第三纪玄武岩岩浆作用的构造指示5.1对大陆裂谷环境的指示三水盆地早第三纪玄武岩的岩石组合和地球化学特征，为该时期盆地处于大陆裂谷环境提供了有力证据。从岩石组合来看，三水盆地新生代以来喷发的双峰式火山岩，具备大陆裂谷的岩石组合特征。双峰式火山岩是指由基性的玄武岩和酸性的流纹岩或粗面岩等组成的岩石组合，这种组合反映了岩浆源区的多样性和岩浆演化过程的复杂性。在三水盆地，玄武岩与粗面岩-流纹岩构成的双峰式特点明显，其中玄武岩和粗面岩的微量元素和稀土元素的配分形式相似，富集大离子亲石元素并且有相似的εNd(T)同位素组成(2.34-6.4)，说明它们来自相同的地幔源区，为同源岩浆演化的产物。在地球化学特征方面，三水盆地早第三纪玄武岩具有明显的板内玄武岩特征。在微量元素蛛网图上，玄武岩显示出明显的Nb、Ta正异常，这是板内玄武岩的典型特征之一。相对于大陆地壳，玄武岩具有较低的Th/Sc、La/Nb和U/Al×1000，陆壳混染程度低。这种地球化学特征表明，玄武岩的形成与大陆内部的拉张环境有关，而大陆裂谷正是典型的大陆内部拉张构造环境。三水盆地早第三纪玄武岩的主量元素特征也与大陆裂谷玄武岩具有一定的相似性。亚碱性玄武岩系列和碱性玄武岩系列的SiO₂含量、里特曼指数等特征，与大陆裂谷环境下形成的玄武岩特征相符。亚碱性玄武岩系列的SiO₂含量一般在45%-52%之间，碱性玄武岩系列的SiO₂含量相对较低，一般在42%-47%之间，里特曼指数显示亚碱性玄武岩的σ值一般小于3.3，碱性玄武岩的σ值大于3.3。这些特征表明，三水盆地早第三纪玄武岩的形成与大陆裂谷环境下的岩浆活动密切相关。结合区域地质背景，三水盆地在早第三纪处于伸展环境，受到古太平洋板块和新特提斯板块俯冲的远场效应影响，岩石圈发生拉伸减薄。这种区域构造背景为大陆裂谷的形成提供了条件，而玄武岩岩浆作用正是大陆裂谷形成过程中的重要表现。深部地幔物质在岩石圈拉伸减薄的过程中上涌，部分熔融形成玄武岩岩浆，沿着断裂上升喷发，形成了三水盆地早第三纪的玄武岩。三水盆地早第三纪玄武岩的岩石组合和地球化学特征，以及区域地质背景，都充分证明了该时期盆地处于大陆裂谷环境。这些证据对于研究大陆裂谷的形成机制、演化过程以及区域地质构造的发展具有重要意义。5.2与南海扩张的关系南海扩张是东亚地区重要的地质事件，其形成机制备受关注。三水盆地位于南海北部陆缘，研究其早第三纪玄武岩岩浆作用与南海扩张的关系，对于揭示南海扩张的动力学机制具有重要意义。在时间分布上，三水盆地早第三纪玄武质岩浆强烈喷发的时段为61-54Ma，其中亚碱性玄武岩喷发时间（60Ma）早于碱性玄武岩（56Ma）。而南海扩张主要发生在32-16Ma，从时间上看，三水盆地岩浆活动与南海扩张期存在较长间隔。这表明两者在时间上没有直接的连续关系，三水盆地早第三纪的玄武岩岩浆作用并非直接引发南海扩张的原因。从源区特征分析，三水盆地早第三纪玄武岩的岩浆源区主要为软流圈地幔，但受到了俯冲带物质或者地幔柱物质的改造，使得源区具有一定的富集特征。通过熔融柱模型反演得到亚碱性岩浆源区起止熔融温压分别为1517℃（3.03GPa）和1471℃（2.25GPa），深度为101-76km；碱性岩浆源区起止熔融温压分别为1555℃（3.33GPa）和1506℃（2.48GPa），深度为110-84km，整体为石榴石-尖晶石橄榄岩过渡区且呈逐渐变深的趋势。南海扩张期岩浆活动的源区特征与三水盆地有所不同。南海扩张期岩浆主要来源于软流圈地幔的部分熔融，其源区的物质组成和温压条件与三水盆地玄武岩岩浆源区存在差异。南海扩张期岩浆活动可能受到了地幔柱活动、板块运动等多种因素的综合影响，导致其源区特征和岩浆演化过程与三水盆地早第三纪玄武岩岩浆作用有所区别。在深部过程方面，三水盆地早第三纪玄武岩岩浆作用主要受控于大陆裂谷环境下的岩石圈伸展和深部地幔物质上涌。在区域构造应力作用下，岩石圈拉伸减薄，形成断裂，为岩浆提供上升通道，深部地幔源区的玄武岩岩浆沿着断裂上升，在上升过程中经历结晶分异、同化混染和岩浆混合等作用，最终就位形成玄武岩。南海扩张的深部过程则更为复杂，涉及到岩石圈的破裂、海底扩张以及地幔对流等多种深部动力学过程。南海扩张可能是由于地幔柱上涌导致岩石圈破裂，形成洋壳，然后在板块运动的作用下，洋壳不断扩张，形成南海现今的构造格局。这种深部过程与三水盆地早第三纪玄武岩岩浆作用的深部过程存在明显差异。综合来看，三水盆地早第三纪玄武岩岩浆作用与南海扩张在时间分布、源区特征和深部过程等方面存在较大差异，两者并无直接因果联系。然而，三水盆地位于南海北部陆缘，其早第三纪的地质演化过程可能对南海扩张的区域地质背景产生了一定的影响。在早第三纪，三水盆地所在区域的构造活动和岩浆作用可能改变了岩石圈的结构和性质，为后续南海扩张奠定了一定的基础。虽然两者之间没有直接的因果关系，但在区域地质演化的大背景下，它们共同记录了南海北部陆缘的地质变迁过程，对于深入研究南海地区的构造演化具有重要的参考价值。5.3区域构造演化意义三水盆地早第三纪玄武岩岩浆作用对研究华南地区区域构造演化具有重要意义，尤其是在揭示岩石圈拉伸、减薄过程方面提供了关键线索。从区域构造背景来看，华南地区在早第三纪受到古太平洋板块和新特提斯板块俯冲的远场效应影响，处于伸展环境。三水盆地作为华南地区的一部分，其玄武岩岩浆作用正是这种区域构造背景下的产物。深部地幔物质在岩石圈伸展的作用下，发生上涌和部分熔融，形成玄武岩岩浆，然后沿着岩石圈中的断裂上升到地表或浅部地壳，形成玄武岩。这一过程记录了华南地区岩石圈在早第三纪的拉伸和减薄过程，反映了区域构造应力场的变化。在岩石圈拉伸过程中，三水盆地所在区域的岩石圈发生破裂，形成一系列的正断层，这些断层为岩浆提供了上升通道。通过对玄武岩分布和产状的研究，可以推断出当时岩石圈断裂的位置和方向。玄武岩沿着特定方向的断裂分布，表明这些断裂在岩浆活动中起到了关键作用，从而可以反推岩石圈拉伸的方向和强度。岩石圈减薄是大陆裂谷形成和演化的重要过程，三水盆地早第三纪玄武岩岩浆作用为研究这一过程提供了重要依据。根据熔融柱模型反演得到的岩浆源区深度和温压条件，可以推断出岩石圈减薄的程度。亚碱性岩浆源区深度为101-76km，碱性岩浆源区深度为110-84km，这种源区深度的变化反映了岩石圈在早第三纪时期可能经历了不同程度的减薄过程。随着时间的推移，岩石圈可能进一步拉伸减薄，导致岩浆源区深度发生变化。岩石圈减薄过程还与深部地幔物质的上涌密切相关。三水盆地早第三纪玄武岩的地球化学和同位素特征表明，其岩浆源区主要为软流圈地幔，但受到了俯冲带物质或者地幔柱物质的改造。这说明在岩石圈减薄过程中，深部地幔物质发生了复杂的物理化学变化，地幔柱物质或者俯冲带物质的加入，改变了岩浆源区的性质，进而影响了玄武岩岩浆的形成和演化。这种深部过程的研究，对于理解华南地区区域构造演化具有重要意义。三水盆地早第三纪玄武岩岩浆作用还与区域内的沉积作用相互关联。在玄武岩岩浆喷发的同时，盆地内的沉积作用也在进行。玄武岩的喷发改变了盆地的地形和沉积环境，火山碎屑物质的加入影响了沉积物的成分和沉积速率。通过对沉积地层和玄武岩的综合研究，可以重建早第三纪时期三水盆地的古地理环境和构造演化历史。在某些地区，玄武岩的喷发可能导致局部地形升高，形成火山岛或高地，从而影响周围地区的沉积作用。三水盆地早第三纪玄武岩岩浆作用对于研究华南地区区域构造演化，特别是岩石圈拉伸、减薄过程具有重要意义。通过对玄武岩的岩石学、地球化学和同位素特征的研究，结合区域地质背景和沉积作用分析，可以深入了解华南地区早第三纪时期的构造演化过程，为揭示该地区的地质演化历史提供重要的科学依据。六、结论与展望6.1研究结论通过对三水盆地早第三纪玄武岩的岩石学、地球化学、同位素组成以及岩浆作用过程的综合研究，得出以下结论：岩石学特征：三水盆地早第三纪玄武岩主要呈黑色、灰黑色，具斑状结构和基质交织结构，斑晶矿物主要为橄榄石、单斜辉石和斜长石，基质由微晶状的斜长石、辉石和磁铁矿等矿物组成。岩石构造以气孔构造和杏仁构造较为常见，矿物组成及含量具有一定特征，橄榄石含量约为5%-15%，单斜辉石含量在10%-25%之间，斜长石含量约为40%-60%，磁铁矿等副矿物含量约为2%-5%。地球化学特征：主量元素方面，亚碱性玄武岩系列的SiO₂含量一般在45%-52%之间，碱性玄武岩系列的SiO₂含量相对较低，一般在42%-47%之间，里特曼指数显示亚碱性玄武岩的σ值一般小于3.3，碱性玄武岩的σ值大于3.3。微量元素上，玄武岩具有轻稀土元素相对富集，重稀土元素相