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我院王孝磊教授团队在地壳岩浆储库存续时间方面取得新进展

来源:2021亚博最新网站日期:2021-12-21点击:10


岩浆在地壳内的储存、分异和混合过程是控制岩浆成分多样性和金属成矿的重要机制。理解岩浆储库的存续时间对于探讨岩浆是否喷发、喷发程度以及对短期和长期气候变化的影响有重要意义,是地学研究领域的一个热点问题。

对于古老的岩浆岩来说,传统的及最新的同位素定年手段由于分析的绝对误差较大,均无法准确限定熔体在岩浆储库(或岩浆房)中的存续时限,需要寻找更多的方法。2021亚博最新网站王孝磊教授和王迪博士等人依托内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室平台,在对华南约8.2亿年前的江西南昌西侧面积约4000 km2的九岭复式花岗岩基的研究中,创造性地应用锆石CSD(晶体粒度分布)理论以及氧同位素的扩散模型这两种方法来限定花岗岩侵入体的岩浆存续时限。

1. 新元古代九岭岩体中锆石的晶体粒度分布(CSD)特征,以锆石晶体粒度间隔密度(n/VLvs晶体粒度来表示。

这些新元古代花岗岩体中锆石CSD(图1)具有右侧较陡的斜率特征(梅岭岩体为−426,九岭岩体为−561~−327,石花尖岩体为−612 ~−213以及九仙汤岩体为−315)。结合锆石生长和溶解的数值模拟,可以估算出在岩浆冷却初始的一万年内,锆石的生长速率维持在10-14cm/s数量级。通过CSD的斜率以及与存续时间的相关性,可计算出九岭复式花岗岩基中四个花岗岩侵入体具有较短的锆石结晶时限(即梅岭岩体为0.7 万年,九岭岩体为0.6–1.0万年,石花尖岩体为0.5–1.5万年以及九仙汤岩体为1.0万年)。这些结果表明,九岭新元古代岩体的岩浆存储时限为千年至万年级。

另外,研究者也发现,这些花岗岩岩浆锆石的边部和核部具有较大的氧同位素变化(其δ18O值在3.9‰13.1‰之间)。假设这些氧同位素的变化完全是由于氧扩散而产生,根据扩散模拟的结果(图2)可限定各个岩体具有较短的岩浆存续时限(即梅岭岩体为2.2–3.2 万年,九岭岩体为3.3–4.7 万年,石花尖岩体为1.8–2.9 万年以及九仙汤岩体为3.5–3.8 万年)。考虑到这些锆石的氧同位素变化也有可能受到锆石的溶解和再结晶的影响,所计算得到的这些结果(1.8–4.7 万年)实际上提供了岩浆存续时限的最大值。

2. 锆石氧同位素的扩散模拟


上述研究揭示出,南昌西部8.2亿年前的巨型九岭复式岩基具有较短的岩浆存续时间(在0.5–1.5万年以内)。本研究中所采用的的锆石CSD以及氧同位素扩散模拟为研究地球古老岩浆储库的形成时限提供了新的解决思路,为进一步研究岩浆储库内的岩浆状态以及岩浆过程提供了新的视角。

相关成果以“Ephemeral magma reservoirs during the incremental growth of the Neoproterozoic Jiuling composite batholith in South China”为题于近期发表在国际一流期刊《Journal of Geophysical Research - Solid Earth》上。该论文第一作者为南京大学助理研究员王迪博士,王孝磊教授为通讯作者,美国俄勒冈大学I.N. Bindeman教授参与了该项工作。该研究工作得到了国家自然科学基金青年基金以及国家基金委杰出青年基金的资助和支持。


文章信息: Wang, D., Wang, X.L.*, Bindeman, I.N., Du, D.-H., Li, J.Y., Jiang, C.-H., 2021. Ephemeral magma reservoirs during the incremental growth of the Neoproterozoic Jiuling composite batholith in South China. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,126, e2021JB022758.

文章链接:https://doi.org/10.1029/2021JB022758.



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