甘肃西秦岭新生代火山喷发碳酸岩的成因及深部动力学意义

本项目主要以甘肃西秦岭礼县－宕昌一带新生代火山喷发碳酸岩及地幔包体为研究对象，通过详细的野外地质调查与火山地质学、岩石学、碳酸岩与地幔包体中主要矿物、特征矿物和地幔矿物的La-ICP-MS微区原位分析研究，以及碳酸岩与地幔包体系统的全岩化学、稀土微量和C、H、O、Pb、Sr、Nd、He同位素地球化学研究与多种方法的精确同位素年代学研究，查明该区碳酸岩火山作用的规模、喷发强度、时空分布、火山机构特征及火山喷发产物的主要类型等火山地质特征，以及碳酸岩与地幔包体的岩石学、地球化学特征，确定原生碳酸岩岩浆的成分，阐明火山喷发碳酸岩的成因、起源条件与源区类型，深入揭示碳酸岩与钾霞橄黄长岩共生的构造含义与深部地球动力学意义，填补我国在火山喷发碳酸岩研究方面的空白，为探讨和解释东、西秦岭地质构造、地形及生态环境的巨大差异开启新的思路，提供岩浆作用和深部地质方面新的基础资料，奠定火山地质方面的研究基础。

摘要：本项目以甘肃西秦岭礼县－宕昌一带新生代火山喷发碳酸岩及地幔包体为研究对象，通过详细的野外地质调查，碳酸岩与中、新生代火山岩的火山学、岩石学、地球化学研究，阐明火成碳酸岩的成因、源区类型，深入揭示碳酸岩与钾霞橄黄长岩共生的构造含义与深部地球动力学意义，填补我国在火山喷发碳酸岩研究方面的空白，为探讨和解释东、西秦岭地质构造、地形及生态环境的巨大差异开启新的思路，提供岩浆作用和深部地质方面新的基础资料。研究工作取得的主要进展是:①确定了中、新生代火山岩的时空分布，研究表明中生代钠质碱性火山岩主要集中在西段，火山喷发时限集中在105-80Ma之间；新生代火山岩主要出露于东段，火山作用的时限集中在23-9Ma之间。且从西秦岭西段向东段，火山岩的碱度与钾的含量，以及岩浆起源的深度均具有逐渐增加的趋势; ②对中、新生代火山岩地球化学的研究证明，中、新生代碱性火山岩的源区均为经过近期地幔交代作用改造过的的亏损软流圈地幔；③西秦岭碳酸岩主要出露于西秦岭的东段，是南北构造带裂谷作用发展较晚期的产物。根据碳酸岩与钾霞橄黄长岩共生的实验岩石学约束，碳酸岩的起源深度最大，无一例外地都落到120Km之下的低速带内；④西秦岭的岩石圈组成、热状态与流变学特征及深部地球物理等一致显示，西秦岭岩石圈与典型的克拉通岩石圈（如东非裂谷，华北克拉通等）有所差异，西秦岭是一个由造山带岩石圈与周边较小的克拉通块体岩石圈组成的块体群。南北构造带的裂谷作用与西秦岭中、新生代岩浆作用的成因与印度—欧亚大陆碰撞诱发的软流圈地幔流向高原东北方向的侧向流动和上涌有关。