薄弘澤 張招崇

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083

大火成巖省(Large Igneous Provinces)的概念最早由Coffin and Eldholm (1994)提出，用以描述由鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)火山巖及其伴生侵入巖組成的、巨量噴發(fā)形成的巖漿建造，其覆蓋面積大于105km2，體積大于105km3，其中75%以上的體積在短時(shí)間內(nèi)(1～5Myr)形成(Bryan and Ernst, 2008)，這類大火成巖省一般被稱為鎂鐵質(zhì)大火成巖省(Mafic Large Igneous Provinces)。Bryanetal. (2002)正式提出了硅質(zhì)大火成巖省(Silicic Large Igneous Provinces)的概念，其體積和覆蓋面積與鎂鐵質(zhì)大火成巖省類似(>105km2，>105km3)，但80vol.%以上的巖漿巖為長(zhǎng)英質(zhì)巖石，如熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋巖、英安巖、花崗巖，具有從I型向A型花崗質(zhì)巖石過(guò)渡的特點(diǎn)，此外，其形成時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，可達(dá)～40Myr，多呈條帶狀產(chǎn)出在板塊邊緣(Bryan, 2007; Bryan and Ernst, 2008; Bryan and Ferrari, 2013)。王德滋和周金城(2005)在國(guó)內(nèi)最早引入了這一概念，將其稱作長(zhǎng)英質(zhì)大火成巖省，并對(duì)其主要特征、巖石組合、分布范圍等做了詳細(xì)論述，首次提出了我國(guó)東南地區(qū)浙、閩、贛三省的白堊紀(jì)中酸性火山巖以及與之有成因聯(lián)系的花崗巖可能構(gòu)成了一個(gè)長(zhǎng)英質(zhì)大火成巖省，并認(rèn)為中酸性巖漿的形成很可能是與玄武質(zhì)巖漿底侵作用導(dǎo)致的地殼大規(guī)模熔融有關(guān)。

大火成巖省代表了地球演化歷史中最大的火山作用，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為其形成與地幔柱活動(dòng)和超大陸的裂解密切相關(guān)，記錄了巨量物質(zhì)與能量從核-幔邊界或上-下地幔邊界向地表轉(zhuǎn)移的過(guò)程，是了解深部地質(zhì)過(guò)程的重要窗口(Morgan, 1971; Griffiths and Campbell, 1990; Campbell and Griffiths, 1990; Courtillotetal., 1999; 徐義剛, 2002; 王德滋和周金城, 2005; Campbell, 2007; Xiaetal., 2013)。同時(shí)，大火成巖省形成過(guò)程中可以使得大量氣溶膠通過(guò)火山作用噴射進(jìn)入大氣對(duì)流層和平流層，對(duì)氣候環(huán)境造成顯著影響，有些學(xué)者認(rèn)為這可能是生物大滅絕事件的重要誘因(Robock, 2000; Wignall, 2001, 2005)。此外，大火成巖省獨(dú)有的巨量巖漿活動(dòng)，有利于成礦物質(zhì)的聚集和能量的交換，其本身就是一個(gè)大成礦系統(tǒng)，有巖漿硫化物型、氧化物型、熱液型等多種礦床產(chǎn)出(肖龍等, 2007; Bryan and Ernst, 2008; Bryan and Ferrari, 2013)，甚至卡林型金礦也和其存在著間接的聯(lián)系(Tassaraetal., 2017; Zhuetal., 2020)。

因此，近幾十年來(lái)，大火成巖省的成因和深部動(dòng)力學(xué)過(guò)程一直是學(xué)術(shù)界所聚焦的熱點(diǎn)問(wèn)題，但多數(shù)研究都集中在鎂鐵質(zhì)大火成巖省，硅質(zhì)大火成巖省則未受到廣泛的關(guān)注。近年來(lái)的研究表明，硅質(zhì)大火成巖省可具有比部分鎂鐵質(zhì)大火成巖省更大的體積和覆蓋面積，記錄了大規(guī)模的地殼重熔和再循環(huán)的演化過(guò)程(Bryan and Ferrari, 2013)；由于噴射高度能夠到達(dá)平流層，硅質(zhì)大火成巖省對(duì)氣候的影響可能比鎂鐵質(zhì)大火成巖省更為顯著；同時(shí)，硅質(zhì)大火成巖省還與淺成低溫?zé)嵋盒偷V床的形成密切相關(guān)。鑒于硅質(zhì)大火成巖省具有上述重要地質(zhì)意義，而目前國(guó)內(nèi)對(duì)其研究較少，本文概述了硅質(zhì)大火成巖省的特點(diǎn)，收集整理了世界上五個(gè)硅質(zhì)大火成巖省的全巖地球化學(xué)數(shù)據(jù)，在前人工作的基礎(chǔ)上對(duì)其形成機(jī)制、與資源和環(huán)境的關(guān)系進(jìn)行了綜述和探討，旨在為硅質(zhì)大火成巖省的進(jìn)一步研究提供信息。

1 硅質(zhì)大火成巖省的分布與特點(diǎn)

1.1 硅質(zhì)大火成巖省的分布、規(guī)模與形成時(shí)間

目前世界上已知的硅質(zhì)大火成巖省數(shù)量少于鎂鐵質(zhì)大火成巖省，其中被學(xué)術(shù)界廣泛承認(rèn)也是規(guī)模最大的硅質(zhì)大火成巖省有三個(gè)：墨西哥西部的Sierra Madre Occidental(Ferrarietal., 2002, 2018; Aguirre-Díaz and Labarthe-Hernndez, 2003)、南美洲南部和南極洲西部的Chon Alike(Pankhurstetal., 1998, 2000; Rileyetal., 2001)、澳大利亞?wèn)|部的Whitsunday(Ewartetal., 1992; Bryanetal., 1997, 2000)，其覆蓋面積、體積、形成時(shí)間見表1。此外，中國(guó)華南(South China)可能存在一個(gè)或數(shù)個(gè)硅質(zhì)大火成巖省(王德滋和周金城, 2005; 張旗, 2013; Wangetal., 2016)，印度Malani和澳大利亞Kennedy-Connors-Auburn也被認(rèn)為可能是硅質(zhì)大火成巖省(Sharma, 2005; Bryan, 2007; de Walletal., 2018)。需要注意的是，由于目前對(duì)硅質(zhì)大火成巖省的研究相對(duì)較少，可能還有一些硅質(zhì)大火成巖省尚未被識(shí)別。

與鎂鐵質(zhì)大火成巖省多產(chǎn)出在大陸內(nèi)部不同，硅質(zhì)大火成巖省多位于大陸邊緣，在聚斂邊界后緣的位置呈條帶狀分布(圖1)，并常伴有大巖墻群出露，這些十分陡傾的巖墻群甚至可沿其走向蔓延上千千米(Kennedy-Connors-Auburn, Bryan, 2007及其所引參考文獻(xiàn))，前人研究表明，硅質(zhì)大火成巖省多產(chǎn)出于伸展的構(gòu)造背景中，其形成可能在時(shí)空上與洋盆開裂和大陸裂解密切相關(guān)(Bryan and Ernst, 2008; Bryan and Ferrari, 2013)，還可能與鎂鐵質(zhì)大火成巖省有關(guān)聯(lián)，如在重建的～200Ma的Gondwana大陸上，Chon Alike硅質(zhì)大火成巖省被Karoo-Ferrar鎂鐵質(zhì)大火成巖省包圍(Dalziel, 1992; Dalzieletal., 2000; Bryan and Ernst, 2008)。

圖1 世界主要大火成巖省分布圖(據(jù)Bryan and Ferrari, 2013修改)Fig.1 Global distribution of main Large Igneous Provinces (modified after Bryan and Ferrari, 2013)

硅質(zhì)大火成巖省的體積多大于2×105km3，如果將火山碎屑沉積物也折算在內(nèi)，Whitsunday的體積甚至可達(dá)2.2×106km3(Bryanetal., 2000)；硅質(zhì)大火成巖省覆蓋面積多大于5×105km2，最高可達(dá)3×106km2(Chon Alike)，其規(guī)模和鎂鐵質(zhì)大火成巖省類似，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于此前被認(rèn)為代表了地球歷史上最大硅質(zhì)巖漿活動(dòng)的位于新西蘭的Taupo Volcanic Zone(體積約2×104km3，覆蓋面積300km×600km；Wilsonetal., 1995; Houghtonetal., 1995)，因此硅質(zhì)大火成巖省的形成代表了地球上最大規(guī)模的硅質(zhì)巖漿作用事件。

硅質(zhì)大火成巖省產(chǎn)出的時(shí)代跨度較大(從元古宙至今)，目前已識(shí)別的硅質(zhì)大火成巖省多數(shù)在近300Ma形成，受后期地質(zhì)作用改造較弱，如Sierra Madre Occidental在始新世至中新世形成，是目前年代最新、保存最為完好的硅質(zhì)大火成巖省之一；Chon Alike形成于侏羅紀(jì)；Whitsunday形成于白堊紀(jì)(表1)； 位于澳大利亞?wèn)|北部的Kennedy-Connors-Auburn硅質(zhì)大火成巖省，在石炭紀(jì)至二疊紀(jì)形成(320～280Ma)。同時(shí)，一些研究表明，元古宙同樣有硅質(zhì)大火成巖省形成，如位于印度的Malani形成于～750Ma(Sharma, 2005; de Walletal., 2018)，位于澳大利亞南部的Gawler Range-Hiltaba形成于～1590Ma(Creaser and White, 1991)，這些年齡較老的硅質(zhì)大火成巖省受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、風(fēng)化剝蝕等地質(zhì)作用改造明顯，因此世界上可能存在我們至今尚未識(shí)別的時(shí)代較早的硅質(zhì)大火成巖省(Bryan and Ferrari, 2013)。

表1 世界上5個(gè)主要硅質(zhì)大火成巖省的位置、規(guī)模與形成時(shí)間

1.2 巖石學(xué)特征

硅質(zhì)大火成巖省主要由流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r及與之有成因聯(lián)系的花崗巖組成，還常包括玄武巖、安山巖、英安巖、流紋巖等一系列熔巖。鎂鐵質(zhì)大火成巖省中的酸性巖漿巖通常斑晶含量較少(<20vol.%)，無(wú)含水礦物斑晶(Bryan and Ernst, 2008)；而硅質(zhì)大火成巖省中凝灰?guī)r的晶屑含量變化明顯，大致可分為<10vol.%和>50vol.%兩類，主要由長(zhǎng)石(斜長(zhǎng)石為主)、石英、鈦鐵氧化物、輝石組成，并常含有黑云母、角閃石等含水礦物(Cameronetal., 1980; Ewartetal., 1992; Bryan, 2007; Bryan and Ferrari, 2013)。這些長(zhǎng)英質(zhì)巖石多為鈣堿性系列，具有從聚斂板塊邊界向板內(nèi)、從I型向A型花崗質(zhì)巖石過(guò)渡的地球化學(xué)特征(Bryan, 2007; Bryan and Ferrari, 2013)。鎂鐵質(zhì)大火成巖省中心區(qū)域中常見苦橄質(zhì)巖石出露(如峨眉山大火成巖省)，指示高溫的地幔柱(～1600℃)在干的條件下使得地幔部分熔融，代表著無(wú)水、高溫、缺少揮發(fā)分的形成條件(Zhangetal., 2006)；而硅質(zhì)大火成巖省僅有少量玄武質(zhì)巖石出露，幾乎無(wú)苦橄質(zhì)熔巖，取而代之的是(橄欖)粗安巖和贊岐巖(Whitsunday，中國(guó)東部；Bryanetal., 2000; 王德滋等, 1996; 張旗, 2013)，與長(zhǎng)英質(zhì)巖石的含水礦物一起，指示了硅質(zhì)大火成巖省形成于含水、富含揮發(fā)分的環(huán)境(Wark, 1991; Ewartetal., 1992; 張旗, 2013)。

1.3 噴發(fā)機(jī)制

硅質(zhì)大火成巖省中大部分地區(qū)主要出露火山碎屑巖(如Chon Alike, Sierra Madre Occidental)，但也有部分地區(qū)以長(zhǎng)英質(zhì)熔巖為主(如Gawler)。

硅質(zhì)大火成巖省中巨量熔結(jié)凝灰?guī)r的形成，可能與破火山機(jī)構(gòu)密切相關(guān)(Ewartetal., 1992; Bryanetal., 2000; Swansonetal., 2006; Bryan, 2007)。破火山口是在拉伸構(gòu)造背景下，大量火山灰涌出后巖漿房頂部塌陷所形成，其直徑多為10～40km，Chon Alike大火成巖省中甚至有直徑達(dá)到100km的破火山口(Rileyetal., 2001)，當(dāng)數(shù)個(gè)幾百平方千米的破火山口疊置在一起時(shí)，其噴發(fā)的凝灰?guī)r體積就可以達(dá)到構(gòu)成大火成巖省的數(shù)量級(jí)(Fisher and Schmincke, 1984; 王德滋和周金城, 2005)。然而，雖然將破火山機(jī)構(gòu)作為熔結(jié)凝灰?guī)r主要噴發(fā)來(lái)源的觀點(diǎn)受到了廣泛的認(rèn)可，但在硅質(zhì)大火成巖省中，相較于它們所產(chǎn)出的龐大的凝灰?guī)r體積，發(fā)現(xiàn)和識(shí)別的破火山口的數(shù)量還很少，如Sierra Madre Occidental硅質(zhì)大火成巖省至今識(shí)別的破火山口不足20個(gè)(Swanson and McDowell, 1984; Aguirre-Díaz and Labarthe-Hernndez, 2003; Swansonetal., 2006)，而Whitsunday硅質(zhì)大火成巖省只識(shí)別出5個(gè)破火山機(jī)構(gòu)(Ewartetal., 1992; Bryanetal., 2000)，這可能與后期構(gòu)造變形、剝蝕的影響有關(guān)，但真正的原因仍需進(jìn)一步研究。

部分硅質(zhì)大火成巖省中大面積流紋質(zhì)熔巖流的形成，可能與其源區(qū)的水含量和F含量密切相關(guān)。這是因?yàn)槿垠w中低的水含量可以降低巖漿的泡沫化，從而降低其爆發(fā)性，而熔體中高的F含量可以起到解聚作用使得巖漿粘度降低(Dingwell and Mysen, 1985; Dingwell, 1996; Giordanoetal., 2008)。Agangietal. (2012)研究認(rèn)為Gawler中巨量的流紋質(zhì)熔巖的形成與水不飽和、富F的巖漿密切相關(guān)。然而，這一解釋與目前受廣泛認(rèn)可的富水地殼重熔的模式相矛盾(Bryanetal., 2002; Bryan, 2007)，如何調(diào)和這一矛盾仍需進(jìn)一步的研究。

相比于鎂鐵質(zhì)大火成巖省75%以上的體積都在1～5Myr形成，硅質(zhì)大火成巖省形成的時(shí)間跨度較長(zhǎng)，可達(dá)～40Myr，表現(xiàn)為多期次多階段的巖漿活動(dòng)規(guī)律，可能具有多個(gè)巖漿活動(dòng)的主峰期，是一個(gè)長(zhǎng)期積累、隨機(jī)形成的過(guò)程(Bryan and Ernst, 2008)。事實(shí)上，無(wú)論是哪種類型的大火成巖省，雖然都代表著較短時(shí)間內(nèi)巖漿的巨量噴發(fā)，但其源區(qū)部分熔融形成巖漿的過(guò)程仍需較長(zhǎng)時(shí)間的積累，在巖石圈底部與MORB進(jìn)行充分的物質(zhì)交換，當(dāng)巖漿積累到一定程度，使得上覆巖石在壓力作用下破裂，就形成了巖漿的運(yùn)移通道(張旗, 2013)。不同于鎂鐵質(zhì)大火成巖省由巖石圈底部的玄武質(zhì)巖漿房直接噴發(fā)形成，硅質(zhì)大火成巖省可能是由巖漿底侵或地幔柱上升烘烤下地殼使其部分熔融形成的，其形成的時(shí)間跨度取決于為之提供熱源的地幔物質(zhì)能夠在地殼底部停留的時(shí)間，隨著烘烤下地殼熱源的變化，熔融一部分，噴發(fā)一部分，因此硅質(zhì)大火成巖省的巖漿作用的持續(xù)時(shí)間往往較長(zhǎng)，可達(dá)幾十個(gè)百萬(wàn)年。

2 硅質(zhì)大火成巖省形成機(jī)制

為綜合對(duì)比和探討硅質(zhì)大火成巖省的成因及構(gòu)造背景，本文收集了世界上五個(gè)典型硅質(zhì)大火成巖?。篠ierra Madre Occidental(Wark, 1991; Albrecht and Goldstein, 2000; Ferrarietal., 2007)、Whitsunday(Ewartetal., 1992; Bryanetal., 2000)、Chon Alike(其中南極洲Peninsula數(shù)據(jù)來(lái)自Rileyetal., 2001；南美洲Patagonia數(shù)據(jù)來(lái)自Pankhurst and Rapela, 1995)、Malani(Van Lenteetal., 2009; de Walletal., 2018; Wangetal., 2018)、South China(Wangetal., 2016)的巖漿巖主微量元素?cái)?shù)據(jù)(共229件)和Sr-Nd同位素?cái)?shù)據(jù)(共162件)。少量樣品的稀土元素(REE)有部分缺失，數(shù)據(jù)處理時(shí)采取插值法進(jìn)行了補(bǔ)充。

2.1 地質(zhì)特征和巖石組合

下面介紹上述5個(gè)典型硅質(zhì)大火成巖省的地質(zhì)特征和巖石組合，其空間位置見圖1。

Sierra Madre Occidental硅質(zhì)大火成巖省位于墨西哥西部，沿東太平洋呈北西-南東向條帶狀分布，體積高達(dá)3.9×105km3，大規(guī)模的硅質(zhì)(到雙峰式)巖漿活動(dòng)發(fā)生在38～20Ma之間，其形成與加利福尼亞灣的裂谷作用密切相關(guān)，巖石組合以流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r為主，夾有5%～10%的基性-酸性的熔巖(Cameronetal., 1980; Ferrarietal., 2018)。

Chon Alike硅質(zhì)大火成巖省由南美洲南部的Patagonia和南極洲西部的Peninsula組成，是目前覆蓋面積最大的硅質(zhì)大火成巖省(3×106km2)，其體積高達(dá)2.3×105km3，它由Chon Alike、Marifil、Bajo Pobre、Lonco Trapial四個(gè)建造構(gòu)成，其形成年代有所重疊，在180～140Ma形成，巖石組合以流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r為主，夾有玄武巖，還有部分鎂鐵質(zhì)熔巖、英安質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r(Pankhurstetal., 1998; Rileyetal., 2001)。

Whitsunday硅質(zhì)大火成巖省位于澳大利亞?wèn)|部，在西太平洋呈北西-南東向條帶狀分布，是目前體積最大的硅質(zhì)大火成巖省，高達(dá)2.2×106km3，在132～95Ma形成，其形成與岡瓦納大陸東部的裂解密切相關(guān)，巖石組合以英安質(zhì)-流紋質(zhì)巖屑凝灰?guī)r為主，被寬度可達(dá)50m的輝長(zhǎng)巖/輝綠巖、流紋巖巖脈及伴生的花崗巖后期侵入(Ewartetal., 1992; Bryanetal., 2000)。

Malani硅質(zhì)大火成巖省位于印度西北部，其面積大于55000km2，是目前為數(shù)不多的元古宙硅質(zhì)大火成巖省，形成于760±10Ma，其巖石組合具有雙峰式的特點(diǎn)，但以硅質(zhì)巖石為主，還有較多伴生的花崗質(zhì)巖石和鎂鐵質(zhì)與長(zhǎng)英質(zhì)巖脈侵入體(de Walletal., 2018)。

South China硅質(zhì)大火成巖省主要分布在中國(guó)東南沿海的浙江、福建、江西、廣東一帶，其分布面積105km2以上，如果將與其有成因聯(lián)系的花崗巖考慮在內(nèi)，其體積在1.5×105km3以上，巖石組合由流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋巖-玄武巖雙峰式組合構(gòu)成(王德滋和周金城, 2005; Wangetal., 2016)。

2.2 巖石主微量元素組成

在TAS圖解上，可見硅質(zhì)大火成巖省從成分上由基性巖到酸性巖均有產(chǎn)出，包括玄武巖-安山巖-英安巖-流紋巖一系列熔巖以及不同成分的火山碎屑巖，其中又以SiO2>60%的中酸性巖石為主(圖2a)，大量產(chǎn)出的流紋質(zhì)凝灰?guī)r是構(gòu)成硅質(zhì)大火成巖省的主體，這些巖石多為鈣堿性系列(圖2a)，顯示在準(zhǔn)鋁質(zhì)和過(guò)鋁質(zhì)之間過(guò)渡的性質(zhì)(圖2b)。硅質(zhì)大火成巖省中鈣堿性的中酸性巖漿巖多具有斜長(zhǎng)石、堿性長(zhǎng)石、石英、黑云母、角閃石斑晶，具有I型花崗質(zhì)巖石的特點(diǎn)，而10000Ga/Al的值指示了其從I型向A型花崗質(zhì)巖石過(guò)渡的特點(diǎn)(圖2c, d)。不同大火成巖省的巖漿巖樣品在SiO2與TiO2、MgO、Al2O3、CaO、K2O的哈克圖解上顯示出了十分相似的演化趨勢(shì)(圖3)；同時(shí)，在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分型式圖和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖上，這些樣品也展現(xiàn)出了趨勢(shì)相似、配分曲線大致平行的特點(diǎn)，均具有不同程度的Nb、Ta的負(fù)異常及Ba、Eu、Sr、Ti、P的虧損(圖4)；這說(shuō)明世界上不同地區(qū)、不同年代的硅質(zhì)大火成巖省可能是在類似的環(huán)境下形成的，這類巨量中酸性巖石所構(gòu)成的大火成巖省可能具有相似的形成機(jī)制(Bryan and Ernst, 2008)。

圖2 五個(gè)硅質(zhì)大火成巖省巖漿巖地球化學(xué)判別圖解(a) TAS圖解(底圖據(jù)Le Bas et al., 1986)；中酸性巖漿巖(SiO2>60%)A/CNK-A/NK圖解(b,底圖據(jù)Maniar and Piccoli, 1989)、10000Ga/Al -Nb判別圖(c,底圖據(jù)Whalen et al., 1987)和10000Ga/Al-Zr判別圖(d,底圖據(jù)Whalen et al., 1987). A-A型花崗質(zhì)巖石;I-I型花崗質(zhì)巖石;S-S型花崗質(zhì)巖石;M-M型花崗質(zhì)巖石.數(shù)據(jù)來(lái)源：Sierra Madre Occidental(Wark, 1991; Albrecht and Goldstein, 2000; Ferrari et al., 2007)、Whitsunday(Ewart et al., 1992; Bryan et al., 2000)、Chon Alike(其中南極洲Peninsula數(shù)據(jù)來(lái)自Riley et al., 2001；南美洲Patagonia數(shù)據(jù)來(lái)自Pankhurst and Rapela, 1995)、Malani(Van Lente et al., 2009; de Wall et al., 2018; Wang et al., 2018)、South China (Wang et al., 2016). 后圖數(shù)據(jù)來(lái)源和圖例同此圖Fig.2 Geochemical discrimination diagrams for igneous rock samples from five S-LIPs(a) TAS diagram for igneous rock samples from five S-LIPs (after Le Bas et al., 1986); (b) A/CNK vs. A/NK diagram (after Maniar and Piccoli, 1989); (c) 10000Ga/Al vs. Nb diagram (after Whalen et al., 1987); (d) 10000Ga/Al vs. Zr diagram (after Whalen et al., 1987). A-A-type granitoid; I-I-type granitoid; S-S-type granitoid; M-M-type granitoid. Data source: Sierra Madre Occidental (Wark, 1991; Albrecht and Goldstein, 2000; Ferrari et al., 2007), Whitsunday (Ewart et al., 1992; Bryan et al., 2000), Chon Alike (Peninsula from Riley et al., 2001; Patagonia from Pankhurst and Rapela, 1995), Malani (Van Lente et al., 2009; de Wall et al., 2018; Wang et al., 2018), South China (Wang et al., 2016). Data source and symbols are listed in this figure

圖3 五個(gè)硅質(zhì)大火成巖省巖漿巖樣品的哈克圖解SiO2對(duì)TiO2 (a)、Al2O3 (b)、MgO (c)、CaO (d)、Na2O (e)和K2O (f)圖解Fig.3 Harker diagrams for igneous rock samples from five S-LIPsSiO2 against TiO2 (a), Al2O3 (b), MgO (c), CaO (d), Na2O (e) and K2O (f) diagrams

圖4 五個(gè)硅質(zhì)大火成巖省中酸性巖漿巖(SiO2>60%)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分型式圖(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)McDonough and Sun, 1995)Fig.4 Chondrite-normalized REE pattern (a) and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams (b) for intermediate-felsic igneous rocks (SiO2>60%) from five S-LIPs (normalized values from McDonough and Sun, 1995)

2.3 大規(guī)模長(zhǎng)英質(zhì)巖漿成因

流紋質(zhì)巖漿可以主要由以下兩種機(jī)制形成：地殼部分熔融，或者中基性巖漿發(fā)生高程度分離結(jié)晶作用。Rileyetal. (2001)認(rèn)為Chon Alike的酸性巖石由地殼部分熔融形成，而Pankhurstetal. (1998)雖然認(rèn)可由底侵巖漿導(dǎo)致地殼熔融形成酸性巖漿的機(jī)制，但同時(shí)指出Chon Alike大火成巖省中有大量的流紋質(zhì)巖石的化學(xué)組成，同樣也都可以通過(guò)中基性巖漿分離結(jié)晶模型模擬得到，所以不一定全部都是地殼部分熔融形成。在二十世紀(jì)八九十年代，Cameron及其合作者(Cameronetal., 1980)通過(guò)一系列的研究認(rèn)為Sierra Madre Occidental 的硅質(zhì)巖漿主要來(lái)源于幔源鎂鐵質(zhì)巖漿的分離結(jié)晶，并且?guī)缀鯖](méi)有受到地殼混染的影響，但Bryan and Ernst (2008)的研究表明，Sierra Madre Occidental中鋯石U-Pb測(cè)年的年齡普遍大于斜長(zhǎng)石或黑云母40Ar/39Ar測(cè)年的年齡，因此他們推測(cè)這些鋯石是源于早期形成的深成巖體的繼承鋯石，反應(yīng)了早期巖漿底侵地殼加厚，和隨后地殼重熔生成硅質(zhì)巖漿的過(guò)程。Ewartetal. (1992)認(rèn)為Whitsunday的中酸性巖石是幔源巖漿和新生下地殼重熔形成的流紋質(zhì)巖漿混合后，再經(jīng)歷了不同程度分離結(jié)晶的產(chǎn)物。

如上所述，盡管對(duì)硅質(zhì)大火成巖省長(zhǎng)英質(zhì)巖石的成因仍有爭(zhēng)議，但多數(shù)學(xué)者還是傾向于大規(guī)模長(zhǎng)英質(zhì)巖漿是由地殼部分熔融形成(Rileyetal., 2001; Bryan, 2007; Bryan and Ernst, 2008)，因?yàn)樾滟|(zhì)巖漿通過(guò)分離結(jié)晶通常只能形成約5vol.%的流紋質(zhì)巖漿，而如果要完全通過(guò)分離結(jié)晶作用形成大火成巖省規(guī)模的酸性巖漿(>105km3)，則意味著至少在深部存在數(shù)十倍于大火成巖省體積的堆晶，這幾乎是不可能的(王德滋和周金城, 2005)。

地殼部分熔融能否形成大規(guī)模長(zhǎng)英質(zhì)巖漿取決于兩個(gè)關(guān)鍵因素：(1)地殼的含水量及組成；(2)地幔能否提供足夠的熱量(Bryanetal., 2002; Bryan and Ferrari, 2013)。

前人通過(guò)實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)的方法模擬含水玄武巖、變玄武巖、角閃巖在不同物理化學(xué)的條件下的部分熔融(Helz, 1976; Spulber and Rutherford, 1983; Beard and Lofgren, 1989, 1991)，結(jié)果表明其熔體中Al2O3含量主要受水含量影響，氧逸度和起始組分則為次要因素。因?yàn)檩^高的水壓(PH2O)可以縮小斜長(zhǎng)石和石英的穩(wěn)定范圍，因此PH2O越高，這些長(zhǎng)英質(zhì)礦物就越容易熔融，熔體中Al2O3含量就越高(Spulber and Rutherford, 1983; Conradetal., 1988)。Thyetal. (1990)的研究表明冰島流紋巖落在PH2O<1kbar的范圍內(nèi)，因此認(rèn)為這些流紋巖源于地殼的部分熔融。而在圖5中，五個(gè)硅質(zhì)大火成巖省的中酸性巖石與冰島流紋巖類似，均落入PH2O<1kbar的范圍內(nèi)，指示其可能為富水下地殼熔融的產(chǎn)物。此外，區(qū)別于鎂鐵質(zhì)大火成巖省巖石無(wú)含水礦物，硅質(zhì)大火成巖省中的長(zhǎng)英質(zhì)巖石多以具有角閃石、黑云母等含水斑晶為特征，同樣指示其來(lái)自富水的源區(qū)(Bryan, 2007)。

圖5 含水玄武質(zhì)地殼在不同PH2O下熔融形成熔體中SiO2與Al2O3協(xié)變圖(據(jù)Thy et al., 1990修改，實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)自Helz, 1976; Spulber and Rutherford, 1983; Beard and Lofgren, 1989)巖石樣品為來(lái)自5個(gè)不同硅質(zhì)大火成巖省的中酸性巖漿巖(SiO2>60%)Fig.5 SiO2 vs. Al2O3 in the melts produced by partial melting of hydrous basaltic crust under different PH2O (after Thy et al., 1990, experimental petrology data from Helz, 1976; Spulber and Rutherford, 1983; Beard and Lofgren, 1989)The rock samples are intermediate-felsic igneous rocks (SiO2>60%) from five S-LIPs

地殼發(fā)生大規(guī)模的熔融需要其底部有足夠的熱量進(jìn)行加熱，前人的研究通常將其解釋為底侵的玄武質(zhì)巖漿烘烤下地殼，如Sierra Madre Occidental(Bryan and Ferrari, 2013)；而這一熱源也可能是地幔柱，如Chon Alike就被認(rèn)為是Gondwana大陸裂解時(shí)，形成Karoo鎂鐵質(zhì)大火成巖省的地幔柱加熱下地殼部分熔融的產(chǎn)物(Rileyetal., 2001; Bryan, 2007)。從能量守恒的角度出發(fā)，如果地殼熔融形成了大火成巖省規(guī)模的酸性巖漿，那么為之提供熱量的熱源(鎂鐵質(zhì)巖漿)的體積應(yīng)當(dāng)同樣至少有大火成巖省的規(guī)模。Ernst (2014)提出每個(gè)硅質(zhì)大火成巖省實(shí)際上都可以被認(rèn)為是“隱伏的鎂鐵質(zhì)大火成巖省”，即在地殼深部存在大火成巖省體積的鎂鐵質(zhì)巖體。鎂鐵質(zhì)大火成巖省一般出現(xiàn)在古老的、幾乎不含水的地殼內(nèi)，這是因?yàn)楫?dāng)?shù)蒯Ｖ蛏弦苿?dòng)時(shí)，由于含水量低而“較脆”的地殼的拉張減薄，易于形成巖漿運(yùn)移通道，巖漿房中的鎂鐵質(zhì)巖漿能夠沿通道噴出形成鎂鐵質(zhì)大火成巖省。而硅質(zhì)大火成巖省的地殼通常含水量較高，難以形成深而狹長(zhǎng)的巖漿通道將大量鎂鐵質(zhì)巖漿運(yùn)移至地表，同時(shí)，地殼大規(guī)模熔融形成的大量硅質(zhì)巖漿，在上方構(gòu)成了天然的屏障，進(jìn)一步阻礙了下部鎂鐵質(zhì)巖漿的噴發(fā)(Bryan, 2007; Turner and Campbell, 1986)。Huangetal. (2015)通過(guò)地震波縱波反演的方法證實(shí)了在Yellowstone的上地殼(5～10km)處存在一個(gè)流紋質(zhì)巖漿房，并且在下地殼(20～50km)處還存在一個(gè)是其體積4.5倍的玄武質(zhì)巖漿巖體，它提供的熱量使得上部地殼能夠部分熔融形成流紋質(zhì)巖漿巖。這一研究為硅質(zhì)大火成巖省所在區(qū)域深部存在隱伏的鎂鐵質(zhì)大火成巖省的設(shè)想提供了證據(jù)。

此外，這些中酸性巖石具有不同程度的Ba、Eu、Sr、Ti、P的負(fù)異常(圖4b)，暗示其在巖漿演化過(guò)程中經(jīng)歷了不同程度的長(zhǎng)石、鈦鐵氧化物、磷灰石等分離結(jié)晶作用，而大量的分離結(jié)晶作用會(huì)加大這些微量元素的負(fù)異常，使殘余熔體中SiO2含量不斷升高(>75%)，從而使硅質(zhì)大火成巖省中的巖石顯示出從I型向A型花崗質(zhì)巖石過(guò)渡的特點(diǎn)。

2.4 源區(qū)性質(zhì)

不同硅質(zhì)大火成巖省的Sr-Nd同位素組成具有較大的區(qū)別(圖6)，Whitsunday的εNd(t)值最高，多數(shù)在+2～+7之間，87Sr/86Sr(t)比值在0.7040左右，其Nd模式年齡(tDM)為250～600Ma；Sierra Madre Occidental的εNd(t)值稍低，主要在-1～+4之間，87Sr/86Sr(t)比值主要集中在0.7040～0.7060；Chon Alike多數(shù)樣品的εNd(t)值與Sierra Madre Occidental大致相似，87Sr/86Sr(t)比值主要集中0.7040～0.7080，tDM年齡主要為1～1.2Ga，少數(shù)樣品具有小于-7的εNd(t)值和大于0.7160的87Sr/86Sr(t)比值；Malani多數(shù)樣品的87Sr/86Sr(t)比值大于0.7140，εNd(t)值在-11～-7之間，個(gè)別樣品具有高的εNd(t)值和小于0.704的87Sr/86Sr(t)比值；我國(guó)華南的εNd(t)值在-7～-2之間，其tDM2年齡多數(shù)大于1.4Ga。

圖6 五個(gè)硅質(zhì)大火成巖省中酸性巖漿巖(SiO2>60%)的87Sr/86Sr(t)-εNd(t)圖解Fig.6 87Sr/86Sr(t) vs. εNd(t) diagram for intermediate-felsic igneous rocks (SiO2>60%) from five S-LIPs

各硅質(zhì)大火成巖省中酸性巖漿巖的Sr-Nd同位素差別可能反應(yīng)了地殼性質(zhì)的差別。Ewartetal. (1992)認(rèn)為Whitsunday較高的εNd(t)值、低87Sr/86Sr(t)比值，及年輕的tDM年齡指示其可能是古生代至中生代新生地殼熔融的產(chǎn)物；Bryan and Ernst (2008)綜合考慮Sierra Madre Occidental的εNd(t)值和巖石中繼承鋯石的特征，認(rèn)為其形成可能與早期俯沖有關(guān)的下地殼中火成巖的重熔關(guān)系密切；Pankhurstetal. (1998)和Rileyetal. (2001)的研究認(rèn)為Chon Alike多數(shù)樣品中等的εNd(t)值和較老的tDM年齡，反應(yīng)了元古代地殼的熔融，而少數(shù)具有極低的εNd(t)值和極高的87Sr/86Sr(t)比值的樣品則可能是沉積巖熔融的產(chǎn)物；de Walletal. (2018)和Wangetal. (2018)認(rèn)為Malani中具有低的εNd(t)值和高的87Sr/86Sr(t)比值的樣品可能與其較老的形成時(shí)間(～750Ma)有關(guān)，指示了地幔上涌使得古老下地殼熔融的成巖過(guò)程，而少量具有較為原始的同位素特征的樣品則可能是幔源玄武質(zhì)巖漿分離結(jié)晶或殼幔巖漿混合的結(jié)果；Wangetal. (2016)的研究認(rèn)為我國(guó)華南中等的εNd(t)值是巖漿底侵形成的新生地殼和古老地殼熔融后混合的結(jié)果。

如上所述，雖然同位素組成有差異，但前人對(duì)這些大火成巖省的研究都表明先前形成的地殼的年代和性質(zhì)決定了硅質(zhì)大火成巖省產(chǎn)出的中酸性巖石的地球化學(xué)特征。而幾乎所有硅質(zhì)大火成巖省均靠近大陸邊緣，產(chǎn)出的巖石多含有角閃石、黑云母等含水斑晶(Bryan, 2007)，同時(shí)，在其微量元素蛛網(wǎng)圖上具有明顯的Nb、Ta、Ti的負(fù)異常(圖4b)，這些證據(jù)均指示硅質(zhì)大火成巖省的中酸性巖石的源區(qū)受到了早期俯沖流體交代的影響。早期的俯沖流體交代地幔楔，伴隨著巖漿底侵和地殼垂向生長(zhǎng)，逐漸在下地殼處形成了大量富集的、含水的物質(zhì)(Tamura and Tatsumi, 2002; Clemensetal., 2011; Bryan and Ferrari, 2013)，而隨著玄武質(zhì)巖漿底侵(或地幔柱)從地幔向地殼輸送大量的熱量，使得先前形成的富水的下地殼發(fā)生大規(guī)模的重熔和再循環(huán)，從而形成了構(gòu)成硅質(zhì)大火成巖省的巨量酸性巖漿。因此這些中酸性巖石繼承了與俯沖有關(guān)的地球化學(xué)特征，在Pearceetal. (1984)提出的Nb-Y的花崗質(zhì)巖石判別圖解上，來(lái)自五個(gè)硅質(zhì)大火成巖省的樣品均展現(xiàn)出了一致的、由匯聚板塊邊界向板內(nèi)環(huán)境過(guò)渡的特點(diǎn)(圖7)。

圖7 五個(gè)硅質(zhì)大火成巖省中酸性巖漿巖(SiO2>60%)Nb-Y構(gòu)造判別圖解(底圖據(jù)Pearce et al., 1984)Fig.7 Nb vs. Y diagram for tectonic discrimination for intermediate-felsic igneous rocks (SiO2>60%) from five S-LIPs (after Pearce et al., 1984)

2.5 形成機(jī)制

目前世界上主要的硅質(zhì)大火成巖省幾乎都在板塊邊緣呈帶狀分布，其形成被認(rèn)為與俯沖作用有關(guān)(Bryan, 2007)，但需要注意的是，多數(shù)學(xué)者的研究表明，硅質(zhì)大火成巖省并不是在俯沖的環(huán)境中形成的，而是在后期拉伸的板內(nèi)環(huán)境中形成的(Sierra Madre Occidental; Ferrarietal., 2018; Bryan and Ferrari, 2013)，因此往往與大陸裂解在時(shí)空上關(guān)系密切。早期的俯沖一方面在下地殼處形成了大量富集、富水的物質(zhì)，為大規(guī)模長(zhǎng)英質(zhì)巖漿的形成提供了物質(zhì)來(lái)源；另一方面，俯沖作用帶來(lái)的流體交代使得地殼含水量升高，使其固相線下降，從而使得地殼的大規(guī)模熔融成為可能。

綜上所述，硅質(zhì)大火成巖省的形成機(jī)制可歸納為：早期持續(xù)的俯沖交代使得地殼垂向生長(zhǎng)，形成了富水的地殼，隨著俯沖結(jié)束，構(gòu)造環(huán)境由匯聚的板塊邊界向板內(nèi)伸展環(huán)境轉(zhuǎn)變，有大火成巖省規(guī)模的玄武質(zhì)巖漿向上底侵至殼幔邊界或侵入下地殼形成深成巖體(也可能是地幔柱上升至殼幔邊界)，這一過(guò)程將巨大的熱量從地幔輸送至地殼，并觸發(fā)了大規(guī)模的地殼熔融，形成了巨量的酸性巖漿，這些位于上部的酸性巖漿密度小，阻礙了下部玄武質(zhì)巖漿的上涌，并在拉張的環(huán)境下由破火山機(jī)構(gòu)噴出地表，形成了巨厚堆積的流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r，在地表形成了硅質(zhì)大火成巖省。同時(shí)，大量未能噴發(fā)的玄武質(zhì)巖漿在地殼深部形成了“隱伏的鎂鐵質(zhì)大火成巖省”。

3 硅質(zhì)大火成巖省與環(huán)境

在鎂鐵質(zhì)大火成巖省形成過(guò)程中，火山作用釋放大量氣溶膠，可能以兩種方式對(duì)全球氣候產(chǎn)生影響：一種是玄武質(zhì)巖漿噴發(fā)時(shí)伴隨著大量的二氧化硫(SO2)，在大氣中形成了大量的硫酸鹽(H2SO4)氣溶膠，這些氣溶膠吸收太陽(yáng)輻射，從而導(dǎo)致全球降溫(Selfetal., 2005)；另一種是巖漿噴發(fā)伴隨著大量二氧化碳(CO2)的釋放，導(dǎo)致了溫室效應(yīng)和海洋的酸化(Wignall, 2001, 2005)。由鎂鐵質(zhì)大火成巖省所引起的氣候變化也被認(rèn)為可能是生物大滅絕的重要誘因(Wignall, 2001)。然而，要引起全球范圍內(nèi)的氣候變化有一個(gè)重要的前提：伴隨巖漿噴發(fā)形成的氣溶膠必須能夠穿過(guò)對(duì)流層，進(jìn)入平流層。這是因?yàn)閷?duì)流層中的氣溶膠很容易被大氣降水所帶走，無(wú)法在大氣中長(zhǎng)時(shí)間停留造成全球性的影響(Thordarsonetal., 2009; Blacketal., 2012)。然而，鎂鐵質(zhì)大火成巖省熔巖噴溢(熔巖噴泉)的高度不可能達(dá)到平流層，所以雖然其具有較大的體積，但是能否影響全球氣候環(huán)境造成急劇變化仍有較大爭(zhēng)議。

近年來(lái)的研究表明，硅質(zhì)大火成巖省的巖漿活動(dòng)，能夠?qū)θ驓夂蛟斐筛笠?guī)模的影響。這是因?yàn)橄啾扔阪V鐵質(zhì)大火成巖省中溢流玄武巖只有<5km的噴發(fā)高度，只能將氣溶膠噴射入對(duì)流層中(Selfetal., 1997)，硅質(zhì)大火成巖省的火山作用能夠?qū)O2氣溶膠和火山灰送入更高的平流層，參與全球的大氣對(duì)流，更顯著的引發(fā)全球氣候變冷(Bryan, 2007)。此外，大規(guī)模硅質(zhì)巖漿噴發(fā)所形成的火山灰能夠使海洋富鐵，促進(jìn)浮游生物的繁殖和光合作用，將大氣中的CO2氣體轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)碳，從而導(dǎo)致全球降溫(Catheretal., 2009)。

現(xiàn)代通過(guò)衛(wèi)星測(cè)算的與俯沖相關(guān)的安山巖-英安巖噴發(fā)時(shí)所釋放的SO2量，比通過(guò)巖石學(xué)手段計(jì)算出的這些中酸性巖漿所溶解的S含量高出了一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)，而現(xiàn)代板內(nèi)玄武質(zhì)巖漿的形成過(guò)程中卻并未出現(xiàn)類似的情況(Westrich and Gerlach, 1992; Sharma, 2004)，這說(shuō)明在硅質(zhì)大火成巖省形成過(guò)程中，可能有大量的單獨(dú)以氣相存在的SO2在噴發(fā)前已經(jīng)釋放(Wallace, 2001; Bryan, 2006)，因此硅質(zhì)大火成巖省對(duì)氣候的影響可能被大大低估了。前人研究表明S為巖漿成因(Wallace, 2001)，但硅質(zhì)巖漿僅能溶解少量的S，而富H2O-CO2-S氣體的鎂鐵質(zhì)巖漿則是SO2的重要來(lái)源，硅質(zhì)大火成巖省的形成又意味著區(qū)域深部存在巨量的鎂鐵質(zhì)巖漿(即隱伏的硅質(zhì)大火成巖省)(Ernst, 2014)，因此推測(cè)硅質(zhì)大火成巖省噴發(fā)前釋放的大量SO2氣體可能源于下方為地殼熔融提供熱源的鎂鐵質(zhì)巖漿。

4 硅質(zhì)大火成巖省與礦產(chǎn)資源

由于巨量的巖漿活動(dòng)極大促進(jìn)了地幔到地殼之間的物質(zhì)和能量交換，以及早期的俯沖作用使得地殼富水，使得硅質(zhì)大火成巖省具備形成熱液礦床的條件，如在Sierra Madre Occidental約0.5×106km2區(qū)域內(nèi)分布了近800個(gè)貴金屬淺成低溫?zé)嵋旱V床(Camprubíetal., 2003; Murray and Busby, 2015)，因此具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。

硅質(zhì)大火成巖省中的礦床以低硫化型Au-Ag淺成低溫?zé)嵋旱V床為主，如Sierra Madre Occidental的Guanajuato、La Guitarra礦床(Camprubíetal., 2003)，Chon Alike的Cerro Vanguardia、La Josefina礦床(Schalamuketal., 1997; Moreira and Fernndez, 2015)，以及中國(guó)華南的水口山地區(qū)的Au-Ag-Pb-Zn礦床(華仁民等, 2005)。此外，也有少量的高硫化型和斑巖型Cu-Au礦床和火山型塊狀硫化物礦床(Staude and Barton, 2001; Zawetal., 2003)。Bryan (2007)提出硅質(zhì)大火成巖省中的熱液成礦系統(tǒng)的形成與火山塌陷構(gòu)造、破火山機(jī)構(gòu)周邊斷層和沿地塹的伸展性斷層關(guān)系密切，這些斷裂和斷層為熱液的運(yùn)移提供了通道。這些礦床成礦的時(shí)代(如La Guitarra：23～18Ma；Cerro Vanguardia：153～138Ma)通常對(duì)應(yīng)各硅質(zhì)大火成巖省中巖漿活動(dòng)主峰期的最后階段(表1)，指示熱液成礦作用主要發(fā)生在硅質(zhì)大火成巖省形成的末期，即巖漿活動(dòng)的強(qiáng)度在中-上地殼達(dá)到峰值的時(shí)期(Bryan, 2007)。

5 我國(guó)硅質(zhì)大火成巖省展望

通過(guò)上述對(duì)比研究，我們歸納總結(jié)了硅質(zhì)大火成巖省的幾條識(shí)別依據(jù)：(1)中酸性火山碎屑巖或熔巖覆蓋面積在105km2以上，且持續(xù)時(shí)間基本在40Myr之內(nèi)，并具有一個(gè)或多個(gè)峰期；(2)板塊邊緣有大量火山機(jī)構(gòu)(破火山口)發(fā)育的地區(qū)；(3)鎂鐵質(zhì)大火成巖省附近的地區(qū)(尤其是有相對(duì)較多長(zhǎng)英質(zhì)巖石產(chǎn)出的鎂鐵質(zhì)大火成巖省)。根據(jù)這些識(shí)別依據(jù)，我國(guó)境內(nèi)很可能存在不止一個(gè)硅質(zhì)大火成巖省。

東南沿海地區(qū)分布有大量的晚中生代中酸性巖漿巖。王德滋和周金城(2005)在國(guó)內(nèi)最早指出浙江、福建、江西一帶廣泛分布的白堊紀(jì)中-酸性火山巖及與之有成因聯(lián)系的花崗巖，其總面積超過(guò)105km2，體積可達(dá)1.5×105km3，構(gòu)成了一個(gè)長(zhǎng)英質(zhì)大火成巖省。他們進(jìn)一步指出其中的火山巖具有鈣堿性和高鉀鈣堿性系列的特點(diǎn)，認(rèn)為其成巖物質(zhì)來(lái)源可能具有殼?；煸吹男再|(zhì)，中酸性火山巖的形成可能與基性巖漿底侵導(dǎo)致的地殼發(fā)生大規(guī)模部分熔融有關(guān)。張旗(2013)將中國(guó)東部燕山期巖漿巖劃分為4個(gè)長(zhǎng)英質(zhì)大火成巖省，他將王德滋和周金城(2005)劃分的大火成巖省范圍進(jìn)一步擴(kuò)大到廣東省，命名為東南沿海大火成巖省，認(rèn)為其形成年齡為130～110Ma，面積約為3.5×105km2，并指出巨量長(zhǎng)英質(zhì)巖漿的形成可能與地幔柱直接抵達(dá)下地殼導(dǎo)致下地殼發(fā)生熔融有關(guān)。最近，Wangetal. (2016)將分布在浙江、福建和廣東的晚中生代巖漿巖命名為華南-沿海硅質(zhì)大火成巖省(South China Block-Coastal Region, SCB-CR SLIP)，其分布面積約為105km2，他們將巖漿活動(dòng)劃分為4個(gè)期次，年齡跨度為149～100Ma，但主要集中在128～110Ma，認(rèn)為其形成與板塊俯沖以及隨后的俯沖板片回撤導(dǎo)致的弧后伸展作用有關(guān)。由此可見，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為我國(guó)東南沿海地區(qū)可能構(gòu)成一個(gè)硅質(zhì)大火成巖省，但是其分布范圍和活動(dòng)時(shí)間以及成因還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)成一致認(rèn)識(shí)。

此外，在我國(guó)境內(nèi)的中亞造山帶有大量的早二疊世(～280Ma)巖漿巖產(chǎn)出，如準(zhǔn)噶爾地區(qū)，有大量形成年齡為276.0～279.8Ma的流紋巖及相應(yīng)的花崗巖，并顯示出由I型向A型花崗質(zhì)巖石過(guò)渡的特征(Lietal., 2014)；在天山造山帶，有大量形成于273～304Ma(峰值在～280Ma)的鉀長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖產(chǎn)出，多具有I型花崗巖的特征(黃河等, 2011)，相應(yīng)的火山巖比較少，可能與剝蝕程度有關(guān)；除了長(zhǎng)英質(zhì)巖石之外，在阿爾泰-準(zhǔn)噶爾以及天山-北山等地區(qū)還有一些同時(shí)代的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)侵入巖，并且這些侵入巖常產(chǎn)出有銅鎳硫化物礦床。同時(shí)，近年來(lái)的研究表明，在緊鄰準(zhǔn)噶爾和天山造山帶的塔里木大火成巖省中，也發(fā)育有巨量的長(zhǎng)英質(zhì)巖石(～20vol.%)，分布面積可達(dá)0.48×105km2(程志國(guó)等, 2019)，主要巖性為粗面英安巖、安山巖、流紋巖、正長(zhǎng)巖和火山碎屑巖，形成年代在280～300Ma之間(Xuetal., 2014)；因此，我們推測(cè)存在一個(gè)與塔里木大火成巖省有密切聯(lián)系的硅質(zhì)大火成巖省，并可能為硅質(zhì)和鎂鐵質(zhì)大火成巖省并存的形成機(jī)制提供難得的例證。當(dāng)然，這只是基于前人年代學(xué)和巖石學(xué)工作提出的猜想，仍需大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行證實(shí)。

6 結(jié)論

(1)硅質(zhì)大火成巖省主要由流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r構(gòu)成，具有和鎂鐵質(zhì)大火成巖省類似的體積和面積，其形成時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)(～40Myr)，多產(chǎn)出在大陸邊緣，可能與大陸裂解和鎂鐵質(zhì)大火成巖省的形成有關(guān)。

(2)硅質(zhì)大火成巖省的形成可歸結(jié)于：前期的俯沖交代地幔楔，伴隨著地殼的垂向生長(zhǎng)在下地殼處形成了大量富集、富水的物質(zhì)，在拉張的板內(nèi)環(huán)境下大量玄武質(zhì)巖漿底侵，烘烤富水的下地殼使其發(fā)生大規(guī)模熔融形成巨量的中酸性巖漿。

(3)硅質(zhì)大火成巖省下方的鎂鐵質(zhì)巖漿向上輸送了大量SO2氣體，并隨著大規(guī)模的硅質(zhì)巖漿活動(dòng)形成氣溶膠噴射進(jìn)入平流層，同時(shí)，大量的火山灰可能使得海洋富鐵，通過(guò)生物光合作用吸收大氣CO2，從而導(dǎo)致全球氣候變冷。

(4)硅質(zhì)大火成巖省中有大量低硫化型Au-Ag淺成低溫?zé)嵋旱V床產(chǎn)出，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

(5)在我國(guó)的華南地區(qū)、中亞造山帶及其南部的塔里木克拉通，可能存在硅質(zhì)大火成巖省，后者可能是當(dāng)今鎂鐵質(zhì)大火成巖省和硅質(zhì)大火成巖省并存的典型例證。

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