（地球化学专业论文）下扬子地区晚中生代火山岩年代学及地层对比.pdf

合肥工 业大学 本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大 学硕士学位论文质量要求。 答辩委员会签名( 工作单位职称) 主席：彳勺 委员： 导师： l i 1 氢喇犬教援) 彳每够簪锄p 业六亏私堤 石书0 ( 知彬舌扩荔丫撕 叶ic 寸【虱机，剐粥) 。锰l 法铆是嘶酬密梭 问峻铆仍脚吹 2 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金胆互些太堂 或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：j 当编 签字日期：勘j i 盯 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金壁王些态堂有关保留、使用学位论文的规定，有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权金目曼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者躲话栝橡 签字日期：少1 1 、r 【 学位论文作者毕业后去向：待定 工作单位： 通讯地址： 导师签名： 签字日期： 电话： 邮编： 一、o l 7 岷 j 期1 f 。f 下扬子地区晚中生代火山岩年代学及地层对比 摘要 本文对下扬子地区湖北金牛盆地，安徽怀宁、庐枞、繁昌盆地，江苏宁芜盆 地晚中生代火山岩补充进行了l a i c pm s 锆石u p b 年代学研究以及主量元素、 微量元素、s r - n d p b 同位素等地球化学研究。厘定了火山岩形成的具体时限，查 明了其岩石地球化学特征，分析了岩浆源区的性质和深部地质作用过程。在区域 对比的基础上，探讨了下扬子地区火山岩岩浆源区的形成机制。在建立年代学格 架的基础上，参考岩石类型，对各盆地火山岩活动旋回和地层进行了对比。 通过本次测定，金牛盆地灵乡组火山岩年龄为1 3 0 9 士1 5m a ；怀宁盆地彭家 口组与江镇组火山岩形成时代分别为1 2 9 0 - j ：1 5m a 、1 2 9 6 a ：1 3m a , 繁昌盆地中 分村组下段、上段年龄分别为1 3 1 2 - q ：1 1 m a 、1 2 9 1 士1 3 m a ：宁芜盆地娘娘山组火 山岩形成时间为1 3 0 0 a ：1 1m a ：加上前人的数据，通过整理，按最新国际地层时 代表的划分，可以得出下扬子地区一系列盆地火山岩在形成时期上有一定的一致 性，均形成于早白垩世，区域上不存在侏罗世的产物。从而可以明确下扬子地区 火山岩形成于早白垩世且具有相对均一的锆石同位素年龄，具体喷发时期在 1 2 7 1 3 2m a 之间，各盆地内火山活动时间很集中，各盆地之间的火山活动时间 几乎一致。 下扬子地区火山岩s i 0 2 含量变化于4 6 5 2 7 8 9 4 间，在t a s 上位于碱 性系列和亚碱性系列岩石区域，多数属于玄武岩、粗面玄武岩、粗安岩、粗面岩、 流纹岩，少数为安山岩、英安岩。全碱( k 2 0 + n a 2 0 ) 含量为5 3 2 1 2 5 7 。 庐枞盆地火山岩的鲜明特征是高碱富钾；怀宁盆地与庐枞盆地虽然在s i 0 2 以及 m g o 、c a o 等基性成分含量差别比较大，但是高碱富钾却是一致的；基性和中 性岩石主要分布在宁芜、繁昌和金牛盆地火山岩系中，其中宁芜盆地形成于早期 喷发旋回，而繁昌盆地、金牛盆地形成于晚期喷发旋回早阶段。 经过对下扬子地区各盆地若干代表性火山岩的微量元素的标准化曲线和稀 土元素蛛网图的对比，可以看到各火山岩的曲线相似，均由一些峰和谷组成，其 特点如下： ( 1 ) 从微量元素蛛网图中可以发现下扬子地区火山岩出现了明显的s r 负异 常，亏损t a 、n b ，其中t h 和u 明显正异常。 ( 2 ) 在稀土元素蛛网图中可以得到下扬子地区火山岩均富集轻稀土，在发 生部分熔融形成岩石后，后期受到熔体交代作用，其中金牛盆地发生了轻微的 e u 负亏损。下扬子地区火山岩的s r 、n d 同位素都有着非常类似的特征，这暗示 着它们的成因以及构造背景具有类似性。 由于火山活动时间的集中性和一致性，在对比各盆地火山岩地层时，只能重 点参考岩石类型和喷发旋回，据此，建立了各盆地火山岩地层的对比表。 火山岩的喷发时代和下扬子地区断隆区的钙碱性岩浆岩明显不同，后者形成 时代为1 4 7 - - 1 3 5m a 。而火山岩中出现了典型的双峰式和超钾质岩石，指示了1 3 0 m a 前后下扬子地区处于拉张的峰期。综合分析表明，长江中下游地区燕山晚期 岩浆岩的年代学格架与本地区由挤压转为拉张，加厚的岩石圈下部发生重力拆 沉、岩石圈减薄、软流圈上涌、壳幔相互作用等动力学过程是一致的。 关键词s 下扬子；火山岩；锆石u p b 年龄；地层对比；拉张 m e t h o do nt h el a t em e s o z o i cv o l c a n i cr o c k sf r o mt h el o w e ry a n g t z er e g i o n ， i n c l u d i n gj i n n i ub a s i n ( h u b e ip r o v i n c e ) 、h u a i n i n g 、l u z o n ga n df a n c h a n gb a s i n ( a n h u ip r o v i n c e ) a n dn i n g w ub a s i n ( j i a n g s up r o v i n c e ) ，a sw e l la sm a j o re l e m e n t ， t r a c ee l e m e n ta n ds r - n d p bi s o t o p eg e o c h e m i s t r y a c c o r d i n gt ot h e s er e s u l t s ，w e f u r t h e rc l a r i f i c dt h ef o r m a t i o na g eo fv o l c a n i cr o c k s ，i d e n t i f i e dt h eg e o c h e m i s t r yo f t h e s er o c k sa n da n a l y z e dt h en a t u r eo fm a g m as o u r c e sa n dt h ed e e pg e o l o g i c a l p r o c e s s e s o nt h eb a s i so fr e g i o n a lc o m p a r i s o n ， w ed i s c u s s e dt h e f o r m a t i o n m e c h a n i s mo fv o l c a n i cm a g m as o u r c ei nt h el o w e ry a n g t z er e g i o n o nt h eb a s i so f c h r o n o l o g i c a ls t r u c t u r e ，w ec o m p a r e dt h ev o l c a n i ca c t i v i t yc y c l e sa n da m o n g d i f f e r e n t b a s i n so nt h er e f e r e n c eo fr o c kt y p e s i nt h i ss t u d y , t h ef o r m a t i o na g eo fv o l c a n i cr o c k sf r o mt h el i n g x i a n gf o r m a 廿o n i nt h ej i n n i ub a s i ni s1 3 0 9 士1 5m a , w i mt h a tf r o mt h ep e n g j i a k o ua n dj i a n g z h e n f o r m a t i o ni nt h eh u a i n i n gb a s i nb e i n g1 2 9 0 士1 5m aa n d1 2 9 6 + 1 3m ar e s p e c t i v e l y , t h a tf r o mt h eu p p e rp a r ta n dl o w e rp a r to fz h o n g f e n c u ni nf a n c h a n gb a s i nb e i n g 1 3 1 2 _ d ：1 1m a 、1 2 9 1 士1 3m ar e s p e c t i v e l y , a n dt h a tf r o mn i a n g n i a n g s h a nf o r m a t i o n i nn i n g w ub a s i nb e i n g13 0 o - j = 1 1m a a l o n gw i t ht h ep r e v i o u sd a t a , a c c o r d i n gt ot h e 1 a t e s ti n t e r n a t i o n a ld i v i s i o no nt h es t r a t a , w ec a nd r a wac o n c l u s i o nt h a tt h e r ei ss o m e c o n s i s t e n c yo f t h ef o r m a t i o na g e so fv o l c a n i cr o c k sf r o mt h e s eb a s i n si nt h el o w e r y a n g t z er e g i o na n da l lo ft h e s ev o l c a n i cr o c k sa r ef o r m e di nt h ee a r l yc r e t a c e o u s w i t h o u tj u r a s s i cp r o d u c t si nr e g i o n s t h e r e f o r e ，i ti sc l e a r l yc o n f i r m e dt h a tt h e v o l c a n i cr o c k sf r o mt h el o w e ry a n g t z er e g i o nw e r ef o r m e di nt h ee a r l yc r e t a c e o u s a n dp o s s e s s e dr e l a t i v e l yu n i f o r ma g e so fz i r c o ni s o t o p e ，w i t he r u p t i o na g e so f12 7 - - 13 2m a a n dt h et i m e so fv o l c a n i ca c t i v i t i e sw i t h i nt h e s eb a s i n sa r ec o n c e n t r a t e dw i t h a l m o s tc o n s i s t e n ta g e sa m o n gd i f f e r e n tv o l c a n i cb a s i n s t h ev o l c a n i cr o c k sf r o mt h el o w e ry a n g t z er e g i o na r es i l i c o n s a t u r a t i o nw l t t l s i 0 2o f 4 6 5 2 t o7 8 9 4 0 ，a n db e l o n gt oa l k a l i n e t om e t a - a l k a l i n es e r i e si nt h et a s d i a g r a m t h em a j o r i t yo ft h e s er o c k sa r eb a s a l t s 、t r a c h y b a s a l t s 、t r a c h y a n d e s i t e 、 t r a c h y t ea n dr h y o l i t ew i t hm i n o ra n d e s i t ea n dd a c i t e t h et o t a la l k a l i n ec o n t e n t so f t h e s er o c k sa r e5 3 2 t o1 2 5 7 t h ev o l c a n i cr o c k sf r o ml u z o n gb a s i na r e c h a r a c t e r i z e db yh i g ha l k a l i n ea n dk - r i c ha n dt h i sf e a t u r ei sa l s op r e s e n t e di nt h e v o l c a n i cr o c k sf r o mh u a i n i n gb a s i n ，a l t h o u g ht h eb a s i cc o m p o s i t i o n so fv o l c a n i c r o c k sf r o mt h e s et w ob a s i n s ，s u c ha ss i 0 2 、m g oa n dc a o ，a r ed i s t i n c t i v e l yd i f f e r e n t ； t h eb a s i ca n di n t e r - m e d i m er o c k sa r em a i n l yd i s t r i b u t e di nn i n g w u 、f a n g c h a n ga n d j i r m i ub a s i n s ，a m o n gw h i c ht h en i n g w ub a s i nw a sf o r m e di nt h ee a r l ye r u p t i o nc y c l e s w h i l et h ef a n c h a n ga n dj i n n i ub a s i n sw e r ef o r m e di nt h ee a r l ys t a g eo ft h el a t e e r u p t i o nc y c l e s o nt h ec o m p a r i s o no ft h ep r i m i t i v em a n t l e - n o r m a l i z e dt r a c ee l e m e n tp a t t e r n sa n d c h o n d r i t e - n o r m a l i z e dr a r e e a r t he l e m e n tp a t t e r n so fa m o u n t so fr e p r e s e n t a t i v e v o l c a n i cr o c k sf r o mt h el o w e ry a n g t z er e g i o n ，t h e s ev o l c a n i cr o c k sh a v es i m i l a r f e a t u r e sa n dt h e s ep a t t e r nd i a g r a m sc o n s i s to fp e a k sa n dv a l l e y s a n dt h e s ef e a t u r e sa s f o l l o w s ： ( 1 ) t h ev o l c a n i cr o c k sf r o mt h el o w e ry a n g t z er e g i o na r ec h a r a c t e r i z e db y s t r o n g l ys rn e g a t i v ea n o m a l y , n ba n d t ad e p l a i o nw h i l et ha n du p o s i t i v ea n o m a l i e s i nt h et r a c ee l e m e n ts p i d e rd i a g r a m s ( 2 ) 舢1t h ev o l c a n i cr o c k ss h o w i n gl r e e - e n r i c h e df e a t u r es u g g e s tt h a tt h e m a g m as o u r c e sw e r ea f f e c t e db yt h el a t e s t a g em c t a s o m a t i s ma f t e rp a r t i a lm e l t i n g p r o c e s s a n dt h ev o l c a n i cr o c k sf r o mj i n n i ub a s i ne x i s t e ds i g h t l ye un e g a t i v e a n o m a l y 砀ev o l c a n i cr o c k sf r o mt h el o w e ry a n g t z er e g i o ni s c h a r a c t e r i z e db y s i m i l a rs ra n dn di s o t o p i cs y s t e m a t i c s ，i m p l y i n gt h a ts o m ec o r r e l a t i o no fm a g m a g e n e s i sa n dt e c t o n i cs e t t i n ga m o n gd i f f e r e n tv o l c a n i c b a s i n s d u et ot h ec o n c e n t r a t i o na n dc o n s i s t e n c eo ft i m e so fv o l c a n i ca c t i v i t i e s ，w ec a n o n l yf o c u so n t h er o c kt y p e sa n de r u p t i v ec y c l e s a c c o r d i n gt ot h i sp o i n t ，t h e c o m p a r i s o nt a b l eo fv o l c a n i cr o c ks t r a t af r o md i f f e r e n tb a s i n sw a se s t a b l i s h e d t h ee r u p t i o nt i m e so fv o l c a n i cr o c k sa r ed i s t i n c t i v ef r o mc a l c - a l k a l i n ei g n e o u s r o c k sf r o mt h ef a u l t - b l o c ku p l i f t e da r e ai nt h el o w e ry a n g t z er e g i o n ，t h el a t t e rf o r m e d i n1 4 7 13 5m a h o w e v e r , t h e r ea r et y p i c a lb i r n o d a la n du l t r a - p o t a s s i cr o c k si nt h e i g n e o u sr o c k s ，s u g g e s t i n gt h a td u r i n g13 0m a , t h el o w e ry a n g t z er e g i o nw a s i nt h e p e a ko fe x t e n s i o n c o m p r e h e n s i v ea n a l y s i ss h o w st h a td u r i n gt h ey a n s h a nt i m e ，t h e c h r o n o l o g i c a l f r a m e w o r ko fm a g m a t i cr o c k sf r o mt h el o w e ry a n g t z er i v e ri s c o n s i s t e n tw i t l lt h ed y n a m i cp r o c e s s e si nt h i sa r e a ，i n c l u d i n gt h et r a n s f o r m a t i o no f e x t r u s i o nt oe x t e n s i o n 、t h ed e l a m i n a t i o no ft h i c k e n e dl i t h o s p h e r e 、t h el i t h o s p h e r i c t h i n n i n g 、t h eu p w e l l i n go fa s t h e n o s p h e r i cm a t e r i a l s 、t h ec r u s t - m a n t l ei n t e r a c t i o na n d s oo n k e y w o r d s ：l o w e ry a n g t z e ；v o l c a n i cr o c k s ；z i r c o nu p ba g e ；s t r a t i g r a p h i cc o r r e l a t i o n ； e x t e n s i o n 目录 第一章引言1 1 1 本文所依托的研究项目1 1 2 研究现状l 1 3 研究的目的及意义。1 1 4 拟解决的关键问题2 第二章区域地质背景。3 2 1 下扬子地区地质背景3 2 2 火山岩盆地地质概况4 2 2 1 金牛盆地4 2 2 2 怀宁盆地6 2 2 3 庐枞盆地6 2 2 4 繁昌盆地7 2 2 5 宁芜盆地8 第三章下扬子地区晚中生代火山岩地层岩石学特征及地层对比1 1 3 1 金牛盆地11 3 2 怀宁盆地1 2 3 3 庐枞盆地。1 3 3 4 繁昌盆地一15 3 5 宁芜盆地。1 6 3 6 各盆地地层综合对比18 第四章下扬子地区晚中生代火山岩年代学2 1 4 1 样品描述2 1 4 2 分析方法2 5 4 3 测年方法2 5 4 4 测年结果2 6 第五章下扬子地区晚中生代火山岩年代学格架及地质意义3 3 5 1 各盆地火山岩形成的时代3 3 5 2 下扬子地区晚中生代年代学格架3 4 5 3 年代学地质意义3 5 5 4 下扬子地区火山岩成因和深部过程3 9 结论4 3 参考文献4 4 硕士学位期间发表的论文4 9 插图清单 图2 1 下扬子地区火山岩盆地分布概图4 图2 2 金牛盆地火山岩分布地质简图( 据1 ：5 万地质图改绘) 。5 图2 3 庐枞盆地火山岩地质简图( 据l ：5 万地质图改绘) 6 图2 4 繁昌盆地火山岩分布地质简图( 据l ：5 万地质图改绘) 8 图2 5 宁芜盆地火山岩地质简图( 据1 ：5 万地质图改绘) 1 0 图3 一l 金牛盆地地层划分简图1 l 图3 2 怀宁盆地火山岩地层划分简图1 2 图3 3 庐枞火山岩盆地火山岩地层简图1 4 图3 4 繁昌火山岩盆地火山岩地层划分简图1 5 图3 5 宁芜盆地火山岩地层划分简图1 7 图4 - 10 9 f c 0 0 2 - 2 单片光下显微图片，流纹构造，无斑晶，矿物组成主要为长石和石英， 红色物质为铁染。2 l 图4 - 20 9 f c 0 0 3 - 2 正交偏光下的显微照片，不等粒结构，岩石矿物主要由斜长石和正长石 组成斜长石具有聚片双晶，含量约占5 0 ，正长石约占4 5 ，暗色矿物为角闪石，蚀变为高 岭土化。2 2 图4 30 9 f c 0 0 4 - 1 正交偏光下的显微照片，斑状结构，基质主要由长石和石英组成，暗色 矿物为角闪石。2 2 图4 - 4z f 0 0 1 1 流纹岩正交偏光下的显微图片，斑状结构，流纹构造，钾长石为主，斑晶， 已发生溶蚀，出现了溶蚀湾，被一些暗色矿物所充填。2 3 图4 5z f 0 0 2 正交偏光下显微图片，可见斑状结构，斑晶为斜长石和黑云母，易可见方解 石，在单片光下可见闪突起现象。2 3 图4 咱样品m 0 0 8 镜下图象( a 、b 为单偏光，c 、d 为正交偏光，物镜皆为四倍。) 2 4 图4 - 7 样品m 0 1 1 镜下图片( a 、b 、d 为正交偏光，c 为单偏光。四倍物镜) 2 5 图4 8 样品m 0 2 2 镜下图片( d 为正交偏光，a 、b 、c 为单偏光。四倍物镜) 2 5 图4 - 9 金牛盆地火山岩样品锆石部分阴极发光( c l ) 图像及测试位置和测试年龄2 7 图4 - 1 0 金牛火山岩灵乡组( j z 0 1 1 ) 锆石u p b 谐和图及t h u 比值相关图2 8 图4 1 1 怀宁火山岩盆地样品锆石部分阴极发光( c l ) 图像及测试位置和测试年龄2 8 图4 一1 2 怀宁火山岩江镇组( j z 0 1 1 0 和彭家口组( j z 0 0 1 - 1 ) 锆石u p b 谐和图2 9 图4 1 3 繁昌火山岩盆地样品锆石部分阴极发光( c l ) 图像及测试位置和测试年龄3 l 图4 1 4 ( a ) 中分村组下段火山岩锆石u p b 一致曲线图；( b ) 中分村组下段火山岩锆石 u p b 一致曲线图3 l 图4 1 5 繁昌盆地中分寸火山岩t h u 比值相关图( 左图：中分村组上段；右图：中分村组 下段) 3 1 图4 1 6 宁芜火山盆地样品锆石部分背散射图像及测试位置和测试年龄3 2 图4 - 1 7 ( a ) 娘娘山组下段火山岩锆石u p b 一致曲线图；( b ) 娘娘山组下段火山岩t h u 比值相关图3 2 图5 一l 下扬子地区火山岩的t a s 图3 6 图5 2 下扬子地区火山岩的h a r k 图。3 7 图5 3 下扬子地区火山岩原始地幔标准化微量元素蛛网图3 8 图5 - 4 下扬子地区火山岩球粒陨石标准化稀土元素配分曲线图3 8 图5 5 下扬子地区火山岩8 7 s r 8 6 s r ( t ) - 1 4 3 n d 1 4 4 n d ( t ) 相关图3 9 图5 - 6 繁昌盆地蝌蚪山组火山岩的t a s ( 左图) 和8 7 s r 髓s r ( 幻- n d ( 幻相关图( 右图) 4 0 1 8 2 7 2 9 3 0 3 3 第一章引言 1 1 本文所依托的研究项目 位于下扬子地区分布着若干个中生代的火山岩盆地，它们是中国东部中生代 火山岩带的重要组成部分，历来吸引着许多地质学家的关注。虽然有关该区火山 岩的论文颇多，但资料相对比较零散。因此，本文在岩石学研究的基础上，系统 的对下扬子地区的金牛、怀宁、庐枞、繁昌、宁芜等盆地火山岩的年代学进行研 究，并在主量元素、微量元素、s r - n d p b 同位素方面进行对比，依此对该区火山 岩成因和深部过程进行探讨。本论文的研究依托国家自然科学基金项目：安徽铜 陵地区中生代岩浆岩岩石成因和深部过程：锆石u p b 定年和h f 同位素示踪( 批 准号：4 0 9 7 2 0 5 2 ) 。 1 2 研究现状 本区火山岩的系统研究始于7 0 年代( 宁芜项目编写小组，1 9 7 8 ) ，其后，有 许多文章涉及本区火山岩( 吴利仁，1 9 8 5 ；于元学，1 9 8 1 ；胡光华等，1 9 8 2 ； m c k e e 。1 9 8 8 ；李坤英，1 9 8 2 ；薛怀民等，1 9 8 9 ) ，从火山岩的年代学、岩石学及 地球化学等方面探讨了火山岩的源区、演化和深部过程等问题。但由于分析技术 的局限，早年的年代学数据精度较低，甚至有些还是错误的。为进一步明确下扬 子地区中代火山岩系的形成时间，确定各个火山旋回之间的相互关系，有必要补 充和完善该区火山岩的年代学研究。 由于锆石是岩浆中较早结晶的矿物之一，且具有很高的稳定性，用锆石u p b 年代学定年的方法在近年来迅速发展起来。通过激光探针不仅可以对锆石进行微 区、原位的测定，而且可以达到很高的精度( j a c k s o ne ta 1 ，2 0 0 4 ) 。在最近几年 对下扬子地区火山岩进行了新的锆石u p b 年龄测定( 谢桂青等，2 0 0 6 ；张旗等， 2 0 0 3 ；闫峻等，2 0 0 9 ；周涛发等，2 0 0 8 ；刘洪等，2 0 0 2 ) ，为建立精细的火山岩 年代学格架及各盆地火山旋回的对比奠定了良好的基础。 前人对本区火山岩地球化学的研究非常多，但是对本地区火山岩的成岩序列 还没有得到统一的认识，另外，本区火山岩的地层时代归属问题也一直众说纷纭。 本文在系统、全面整理前人的数据基础上，补充了本次测试的部分数据，对下扬 子地区火山岩的年代、地层归属做了相对比较完整的总结。 1 3 研究的目的及意义 作为中国东部中生代火山岩带的重要组成部分，下扬子地区火山岩系的时代 归属和地层对比问题，长期悬而未决，分歧较大，至今仍众说纷纭。各盆地中火 山岩系地层总体上可以对比，但岩石组合有差别，火山活动的起始和结束时间以 及强度也不尽相同，多数盆地之间难以逐层对比。本文旨在对下扬子地区各盆地 火山岩的时代归属和地层对比问题上做出较基础的资料收集与对比，并补充一些 自己所测数据，从而对下扬子地区火山岩的时代做出更加精确的厘定；另外在广 泛收集前人地球化学的数据上，结合自己的数据，对下扬子地区火山岩系列的地 球化学特征以及成因意义做出一定程度的总结。 之所以广泛的收集数据，是由于前人对各个盆地的研究都有，但各自重点不 同，其中怀宁盆地的数据缺乏，对庐枞盆地和宁芜盆地的研究却相对较多，并且 一直是孤立盆地的研究，没有系统性的对下扬子地区各个盆地进行综合性的对 比，因此迫切需要建立精细年代学格架及地层对比。 1 4 拟解决的关键问题 下扬子地区自南西向北东分布有金牛、怀宁、庐枞、繁昌、宁芜、溧水和溧 阳等火山岩盆地( 图2 1 ) ，这些盆地内火山岩的时代归属和地层对比一直是众多 地质学家所关注的问题。根据野外地质特征和以前的年代学数据，不同学者提出 了各自的划分对比方案，但由于分析技术的局限，早年的年代学数据精度较低， 上述盆地内火山岩的高精度年代学数据不多，尚未形成共识。本文在较全面收集 整理前人资料的基础上，对这些盆地内火山岩地层的时代归属和地层对比做了一 定的总结。 本课题选择中国东部下扬子地区连续几个断陷盆地为研究区，以区内发育的 晚中生代火山岩为研究对象展开研究。主要研究内容及拟解决的问题如下： ( 1 ) 同位素年代学。锆石是岩浆岩中分布广泛的一种副矿物。锆石中富含 t h 、u ，且它具有极高的稳定性，不含或较少含普通铅，因此锆石u p b 定年是 种可靠、高效的定年方法。本文通过对研究区内火山岩锆石u p b 年代学研究， 进一步得出精确的年代，从而以此来限定研究区内火山岩具体形成时限。 ( 2 ) 火山岩的岩石学与地球化学。本次研究对下扬子地区晚中生代火山岩 在岩石学和地球化学等方面进行了补充的测试与数据收集，在前人的工作的基础 上，通过这些数据分析示踪火山岩的源区组成、岩浆成因与演化过程等信息。 ( 3 ) 区域地层对比。通过年代学、岩石学与地球化学综合所揭示的信息， 结合前人对下扬子地区同期火山岩的研究成果，综合探讨下扬子地区晚中生代火 山岩形成的时代，对所研究区域的地层进一步细分，从而进行区域上的对比。 ( 4 ) 在以上研究工作的基础上，结合前人已进行的大量研究工作，探讨下 扬子地区火山岩形成的成因机制和区域动力学背景。 2 景 2 1 下扬子地区地质背景 扬子克拉通建立在稳定的元古界基底之上。其中下扬子地区位于郯庐断裂带 以东扬子板块北缘，介于大别一苏鲁造山带与江南隆起带之间。区内最老的变质 基底是崆岭群，出露在长江三峡段，其片麻岩锆石u p b 和l u h f 同位素分析给 出早太古代年龄( 郑永飞等，2 0 0 7 ) 。该区构造演化大致经历了3 个主要阶段， 分别为前震旦纪基底形成阶段、震旦纪一早三叠世沉积盖层阶段和中三叠世以来 的碰撞造山和造山后板内变形阶段( 常印佛等，1 9 9 1 ；邢风鸣等，1 9 9 9 ) ，其中 最后阶段以形成大量晚中生代岩浆岩和大规模成矿作用为特征。 该区于晚侏罗世一白垩世出现了一系列陆相火山岩盆地，它们呈北东一北北 东展布。这一期的火山活动遍布整个中国东部，构成了环太平洋岩带的一部分。 晚侏罗世一早白垩世火山岩盆地在沿江及其两侧呈串珠状分布，明显受区域构造 控制。自北向南可划分为三带，其中中带西起梁子湖，东达镇江，为下扬子火山 岩主要分布区，火山活动强烈，多为大型火山断陷盆地。中带可进一步划分为两 个亚带：( 1 ) 北亚带：包括金牛、怀宁、庐枞、宁芜、镇江上党和扬中等火山岩 盆地，沿长江深断裂带主轴，由西而东顺序排列。火山岩盆地位于长江深断裂带 锯齿状转折部位，或与北北东向基底断裂的交切部位。大多在侏罗纪坳陷的基础 上发育演化而成，所以往往由侏罗纪以及其以前地层构成火山岩盆地的下构造层 ( 或基底) ，为继承式盆地。( 2 ) 南亚带：包括繁昌、溧水、句容火山岩盆地， 它们位于北东向基底断裂( 或深断裂) 与北西西、北西向基底断裂的交切处。各 火山岩盆地的基底为侏罗纪或前侏罗纪，为继承式一上叠式盆地。见图2 - 1 。 下扬子地区自震旦纪以来经历了不同的大地构造与地球动力学背景，从震 旦纪至三叠纪，地壳以沉降为主，接受了海相和海陆交互相的沉积( 汤德平， 1 9 9 1 ) 。震旦纪一早三叠世是下扬子地区盖层沉积阶段，但由于深部构造等活动 引起了不同时期内不同地方的沉积环境的显著差异。中三叠世一中侏罗世为下扬 子地区陆内变形阶段早期，在这一时期进入了陆相盆地沉积时期；晚侏罗世一早 白垩世为下扬子地区陆内变形阶段的断陷一岩浆活动期，在这个时期发生了大规 模的岩浆侵入和火山喷发，从而形成了串珠状分布的断陷火山盆地( 唐永成， 1 9 9 8 ) 。随着西太平洋边缘弧后盆地的出现及印度与欧亚板块的碰撞，中国东部 遭受近东西向挤压，从而结束了下扬子地区的盆地演化历史( 朱光，2 0 0 0 ) 。 该区从中三叠世晚期开始广泛海退，然后接受陆相沉积。白垩纪早期，由于 大规模的火山活动，在下扬子地区形成了若干火山岩盆地。这些火山岩盆地火山 岩除少量基性火山岩外，主要为安粗岩、安山岩、英安岩和流纹岩等中、酸性火 3 山岩。各盆地的岩石组合、岩石成分在空间上具有明显的变化规律( 汤德平， 1 9 9 1 ) 。 图2 1 下扬子地区火山岩盆地分布概图 这些连续火山盆地中巨厚的陆相火山一沉积岩系自下而上依次可分为2 - 4 个火山喷发旋回，但它们在不同盆地或同一盆地的不同地段发育不完全一致。有 的发育齐全，有的则缺失其中的一个或两个旋回。每个旋回多以沉积相开始，继 之为爆发相、溢流相，最终以喷发一沉积相结束。但在不同盆地或同一盆地不同 旋回其发育程度却不同，如宁芜盆地中段( 南京一芜湖) 龙王山、大王山两旋回 具有完整的发展的过程，但其发育程度却不同，其中，龙王山旋回以爆发相发育 为特征，大王山旋回则以溢流相发育为特点，而到姑山旋回则缺失喷发一沉积相 ( 戚学祥等，2 0 0 0 ) 。 2 2 火山岩盆地地质概况 2 2 1 金牛盆地 鄂东南地区金牛盆地是下扬子地区西部的一个重要火山岩盆地，位于保安、 金牛和灵乡镇之间，近南北向，为继承式火山岩，自下而上分别为马架山组、灵 乡组和大寺组，岩性主要为流纹岩、玄武岩、玄武质安山岩、粗面玄武岩、玄武 质粗面安山岩、安山岩等。从中酸性火山岩相到正常沉积岩相结束，具有双峰式 火山岩特征。具体火山岩分布见图2 2 。 其中大寺组火山岩分布范围最广且规模最大，约1 8 0k m z ，由中酸性火山岩 喷发活动形成；灵乡组以砂岩和粉砂岩为主，上部存在少量的玄武岩和玄武质安 山岩，由中基性爆发一沉积相和喷溢相火山岩组成；马架山组面积约0 5k r n 2 ， 4 以大量的流纹质火山碎屑岩为主，含少量流纹岩和珍珠岩，不整合于侏罗纪武昌 群地层之上，从正常沉积相到酸性火山碎屑岩相再到酸性熔岩相，最后以火山喷 发一沉积相结束。 自周圣生( 1 9 5 6 ) 在金牛盆地建立起下火山岩组、灵乡组、上火山岩组以来， 对这些地层的形成时代和定名一直没能得到统一，对其形成时代主要存在晚白垩 世、晚侏罗世一早白垩世和早白垩世三种认识( 关绍曾，1 9 8 4 ) ，金牛幅1 ：5 0 0 0 0 地质填图报告中指出，金牛盆地的马架山组、灵乡组、大寺组地层应属于同一时 代的产物。大量地质调查表明，马架山组和灵乡组底部均发育灵乡岩体闪长角砾 岩( 湖北地矿局，1 9 9 0 ) ，已有的许多年龄资料均表明灵乡岩体可能形成于晚侏 罗世一早白垩世，暗示马架山组和灵乡组地层时代不早于侏罗纪末期。 图2 2 金牛盆地火山岩分布地质简图( 据l ：5 万地质图改绘) 1 大寺组火山岩，2 大寺组火山碎屑岩，3 燕山期花岗闪长斑岩石，4 灵乡组火山岩，5 泥盆侏罗纪地层，6 冯架山组火山岩，7 第四纪 5 另外，马架山组地层中含有大量早白垩世的古生物，地层对比显示该区的马 架山组地层和宁芜地区龙王山组类似( 陈公信等，1 9 9 6 ) 。 金牛盆地岩石属钙碱性岩系，发展演化过程是酸性一基性一中性一酸性( 戚 学祥等，2 0 0 0 ) 。 2 2 2 怀宁盆地 怀宁火山岩系出露于杯宁县城东、西两侧，香茗山和陆家嘴一带，出露面积 约1 0 0k m 2 ，厚1 8 7 1 4 5 5m ，呈长条状北东向展布，西端受郯庐断裂影响，火 山岩系发育于复式向斜内，基底地层为中侏罗世地层，为一继承式火山盆地。自 下而上分为彭家口、江镇两个旋回。 2 2 3 庐枞盆地 图2 3 庐枞盆地火山岩地质简图( 据l ：5 万地质图改绘) 庐枞火山岩盆地位于庐江县( 庐) 和枞阳县( 枞) 之间，