中国东南部新生代小规模溢流玄武岩成因研究

Basing on previous studies, this project intends to carry out detailed researches on the petrogenesis and mantle evolution of the wide-spread Cenozoic small-scale flood basalts in the Fujian and Zhejiang provinces, southeastern China. Here, we prepare to study the petrology and geochemistry of these basalts, as well as the spatio-temporal distribution of small-scale flood basalts, to estimate the lithologic characteristics in their mantle source and assess the origin of different materials. In order to discuss the potential influences of crustal recycling in the formation of these basalts, we will also analyze their stable isotopes. These studies will also enhance our understanding of evolution and interaction process of different types of basaltic magmas in the mantle depth. A new magmatic model will ultimately be established for such small-scale flood basalts, and therefore provide insights into the potential geodynamic mechanism for these basaltic magmas.

本项目拟在以往研究的基础上，重点针对中国东南部福建、浙江地区广泛分布的新生代小规模溢流玄武岩开展详细的岩石成因及地幔深部演化过程研究，以岩石学、岩石地球化学分析为主要手段，结合玄武岩的时空分布规律，在精细厘定玄武岩源区岩性的基础上，判别和示踪地幔不同物质组成的来源。同时利用非传统稳定同位素等新手段，探讨地壳再循环过程对玄武质岩浆形成的影响，深入认识不同类型玄武质岩浆的深部演化及相互作用过程，以期建立小规模溢流玄武岩形成的成因模式，为理解该类型玄武岩形成的深部动力学背景提供新的依据。

近年来，随着实验岩石学研究和非传统稳定同位素分析测试水平的发展，通过判别玄武岩源区的岩性特征来约束玄武岩的成因、探讨其地幔源区性质与演化过程成为国内外研究的热点。本项目重点针对中国东南部福建、浙江等地广泛分布的小规模溢流玄武岩作为研究对象，以岩石学、元素和同位素地球化学为主要分析手段，深入开展了对玄武岩岩石成因及深部地幔演化与动力学过程的研究。. 研究过程中对玄武岩源区的岩性进行了厘定，同时对地幔中不同物质组成的来源展开了判别和示踪，发现了包括碳酸岩组分、俯冲太平洋洋壳等一系列与地壳再循环过程有关的物质，提出地壳再循环过程对玄武岩的形成具有重要影响，从而建立了研究区玄武岩形成的成因模式。研究还通过对不同岩性来源熔体在地幔深部的演化过程反演，探讨了玄武质岩浆形成的机制，阐明了拉斑质玄武质岩浆向碱性玄武质岩浆演化的新类型，提出碳酸盐组分来源的碱性熔体与榴辉岩来源的拉斑质熔体在地幔深部的相互作用过程，会诱发石榴子石和单斜辉石发生高压分离结晶，该结论也得到了中国东部石榴子石和单斜辉石矿物成分的支持。在此基础上，本项目结合玄武岩的时空分布规律，探讨了中国东南部玄武岩形成的潜在深部动力学背景，发现中国东南部扩张期玄武岩（指南海扩张期：约32-16Ma）的分布呈现越远离南海扩张中心岩浆活动越强烈的特征，推断上涌的地幔流会汇聚在南海扩张中心的区域，从而提出中国东南部新生代的玄武质岩浆活动受到了中国南海海盆洋脊抽吸作用的显著影响。最后，通过阐明中国东南部自晚中生代至新生代深部地幔的岩性演化规律，发现中国东南部晚中生代的岩浆活动与古太平洋板块的俯冲作用密切相关，提出研究区晚中生代地幔的岩性转变主要受控于古太平洋板块的俯冲过程，是板块俯冲角度改变的结果。本项目已在JGR、Lithos等地学领域重要学术刊物上发表了一系列研究成果，围绕玄武岩的成因与深部动力学过程、中国东南部地幔演化历史等科学问题作出了重要贡献。