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山西大同新生代火山群碱性玄武岩喷发前状态研究

陈玲  
【摘要】:大同火山群位于华北克拉通西北部及其与兴蒙造山带的交界处的大同盆地中,盆地内沿断裂分布有大小30多个火山锥。前人根据火山地质学和地质年代学的研究结果将大同火山群分为东南区和西北区——大同西北区火山活动时期较晚,主要集中在晚更新世晚期,火山机构主要由火山锥构成;东南区火山活动时期较早,主要集中在中更新世中-晚期,火山机构由火山锥和熔岩流组成。本次研究选择大同火山岩,综合火山地质学、地质年代学、岩石学、岩相学和岩石地球化学等手段进行系统研究。研究结果表明,大同西北区火山岩和位于活动断裂附近的东南区火山岩均属于碱性系列,大同西北区玄武岩中除发育单个斑晶(单斜辉石、橄榄石和斜长石),还发育有单斜辉石和橄榄石的聚斑晶,说明发生过岩浆喷发前由岩浆补充和混合导致的晶粥体解离,另外斜长石、单斜辉石和橄榄石斑晶的CSD的斜率和截距发生改变,导致CSD出现弯折,进一步说明发生了明显的岩浆补充与混合作用。岩浆补充与混合作用也得到了来自火山岩主量元素的支持,即其变化趋势与单纯的封闭体系分离结晶作用不符,而与样品中的矿物,特别是斑晶矿物含量变化有关。大同火山岩的斑晶和基质的电子探针分析显示:西北区样品中的斑晶的核部与东南区火山岩斑晶边部具有相似的成分范围。根据矿物-熔体相平衡温压计算,东南区火山岩斑晶边部与熔体平衡是的温度在1060-1187℃范围内,压力在6.2-8.4kbar范围内,表明岩浆喷发前最后停留的岩浆房深度在21-27km范围内;西北区火山岩斑晶边部与熔体平衡是的温度在1060℃左右,压力在2.3-2.6kbar范围内,说明喷发前最后停留的岩浆房深度在8-9km范围内,而斑晶核部与熔体平衡时的温度在1113-1158℃范围内,压力在6.6-8.3kbar范围内,对应的岩浆房深度在21-7km。这说明西北区的岩浆在喷发前至少经历了地壳内一深一浅两个岩浆房过程;考虑到两区火山岩具有相似的微量元素图和稀土元素配分模式,我们推测深部的岩浆房可能为同一岩浆房。综上所述,中更新世中—晚期,幔源岩浆进入地壳,在下地壳形成岩浆房内,开始演化过程,由于来自源区岩浆的不断补充导致岩浆向上迁移,一部分喷发形成东南区火山,一部分上升至中上地壳形成浅部(高位)岩浆房;晚更新世晚期,深部岩浆再次上涌,新一期岩浆补给与浅部岩浆房内岩浆混合,导致西北区岩浆喷发形成火山。


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