红层玄武岩对大别山中新生代岩石圈减薄及地幔类型转换的制约

In north and south sides of Dabie Mountains, a large number of basalt output in red beds of the fault basins. The age and geochemical characteristics of the basalt is the key to study lithospheric thinning and mantle conversion from Late Mesozoic to Cenozoic. The red beds basalt research is weak, but of great significance for determining when the Dabie Mountain enriched mantle transition to the depleted mantle? what is the range of the magmatic hiatus and how the lithospheric thinning? Through field geological, petrography, highly precise isotopic dating, mineral geochemistry, rock geochemistry , Sr-Nd-Pb-Hf isotope, the new achievements of modern geophysics and experimental petrology, this project will comprehensively study spatial-temporal distribution, source depth, source characteristics and dynamics background of the basalt. Sort out temporal-spatial framework of the basalt, limit era of red beds and hiatus of magma activity, distinguish composition and source depth of the basalt, discussion the manner of mantle source conversion and lithospheric thinning, explain power source and tectonic setting of the basaltic magma. Therefore, restore the evolution model of mantle magma when the basalt generated in Dabie Mountains, provide new evidence for further study the mechanism of lithospheric thinning and the manner of mantle transition from enriched mantle to depleted mantle since late Mesozoic, eastern China.

大别山南北两侧断陷盆地的红层中顺层产出有大量玄武岩，其时代和地球化学特征是研究该区晚中生代到新生代岩石圈减薄及地幔转换的关键。该套红层玄武岩研究程度很低，但却对限定大别山地区地幔类型何时由富集向亏损转变，岩浆间隙期的范围及岩石圈减薄的方式等具有重要意义。以野外地质、岩相学、高精度同位素定年、矿物地球化学、岩石地球化学和Sr-Nd-Pb-Hf同位素示踪为研究手段，通过结合现代地球物理及实验岩石学新成果，对红层玄武岩的时空分布、来源深度、源区特征及动力学背景等综合研究。理清红层玄武岩的时空格架，限定红层时代及岩浆间隙期范围，判别玄武岩源区组成及来源深度，讨论该区地幔源区属性转换及岩石圈减薄的方式，解释玄武质岩浆生成的动力来源及构造背景，从而还原大别山地区红层玄武岩生成时幔源岩浆的演化模式，为深入研究整个中国东部晚中生代以来岩石圈减薄机制及地幔由富集向亏损转换方式等提供新证据。

本项目以大别山南北两侧红层盆地中出露的火山岩为研究对象，通过系统的野外调查及高精度激光40Ar/39Ar同位素定年，结合岩石地球化学及同位素示踪等，建立了该区晚白垩世以来火山岩的时空格架，限定了红层的时代，厘定出大别山地区最早出现的亏损地幔来源的基性岩浆的时间，获得大别山地区岩浆活动间隙期及地幔类型转换的具体时间及模型。主要研究成果如下：.1.大别山南侧红层中火山岩主体为玄武岩，含少量的中性火山岩，火山岩时代自早白垩世到渐新世，中性粗面岩年龄为130Ma,玄武岩年龄88.5-30.0Ma，红层玄武岩主体时代为晚白垩世。.2.孝昌附近出露的粗面岩，锆石U-Pb年龄为130.6±1.4Ma,这也是大别山西南缘首次发现的早白垩世中酸性火山岩，表明大别山早白垩世的火山岩曾全区分布，红层的时代最早可推到早白垩世，而不是原认为的晚白垩世-古近纪。.3.通过激光40Ar/39Ar定年，测定大别山麻城白鸭山花岗岩体里出露的基性岩脉年龄为59.9 ± 1.4 Ma，而不是前人通过锆石U-Pb定年获得的111Ma,基性岩脉同附近红层中出露的玄武岩为同一时代同一来源，基性岩墙中的锆石可能为继承锆石或围岩混入锆石。.4.测得大别山东南侧金栱玄武岩年龄为30.0 ± 0.9 Ma，也是大别山周缘目前发现最年轻的火山岩，应同合肥大小蜀山玄武岩及长江下游南京附近的玄武岩为同时期的产物。.5. 红层中晚白垩世玄武岩εNd（t）为-2.5～+3.8，结合大别山早白垩世基性岩特征（εNd（t）<-12），江汉盆地及大别山古近纪玄武岩εNd（t）+2.63～+3.86，表明晚白垩世红层玄武岩代表了该区地幔类型由富集到亏损的转换。.6.大别山及周缘岩浆活动间隙期为115Ma-88Ma,在此期间没有岩浆活动，地幔类型过渡期88-60Ma，地幔类型经历了由富集到亏损的转变。.