南极半岛西缘-南设得兰群岛侵入岩和火山岩的时代、成因及构造意义

The Antarctic Peninsula, had experienced and recorded the process of Gondwana accretion, breakup and separation, was one of the main blocks of Gondwana. This application selects diorite-granodiorite-granite intrusions along the west margin of the Antarctic Peninsula and intermediate-basic volcanic rocks and intrusive dykes of the South Shetland Islands as the research object, carrying out a systematic study on petrography, U-Pb zircon geochronology or Ar-Ar dating, whole-rock geochemistry and Sr-Nd-Hf isotope geochemistry, in order to determine the petrogenic ages of intrusive and volcanic rocks, confirm the petrogenesis, source characteristics, and their tectonic environment. Combined with previous research results, this application discusses the Mesozoic-Cenozoic tectonic-magmatic evolution of the Antarctic Peninsula and the South Shetland Islands.

南极半岛是冈瓦纳古陆的主要陆块之一，经历并记录了冈瓦纳古陆边缘的增生、裂解和离散过程。本申请以南极半岛西缘出露的闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩侵入体和南设得兰群岛出露的中基性火山岩及侵入岩脉为研究对象，开展系统的岩相学、锆石U-Pb或全岩Ar-Ar年代学、主微量元素地球化学和Sr-Nd-Hf同位素地球化学研究，厘定侵入岩和火山岩形成的精确时代，查明其岩石成因、源区性质及所反映的构造环境。综合归纳前人的研究成果，探讨南极半岛-南设得兰群岛中-新生代的构造-岩浆演化过程。

南极半岛-南设得兰群岛是西冈瓦纳古陆边缘俯冲、裂解和离散的场地。通过对研究区的火成岩和沿脉系统的岩相学、全岩主微量元素地球化学、锆石U-Pb同位素年代学、Sr-Nd-Hf同位素地球化学等研究，确定了岩石的形成时限、成因、源区性质及其揭示的地球动力学意义。结合前人研究成果，探讨研究区地质体的内在联系及其构造演化过程。获得了如下主要成果：.（1）南极半岛西北缘中酸性侵入岩形成于~117 Ma、~82 Ma和~62–54 Ma三期。元素和同位素地球化学示踪表明，这些岩石形成主要与岛弧环境下新生玄武质地壳的部分熔融有关，部分源区卷入了少量沉积物。南极半岛北部地区，出露的侵入岩在空间上从东至西由酸性向中性变化，并伴有εHf(t)和εNd(t)值的增加、初始87Sr/86Sr比值的降低，这种变化趋势表明其源区有从冈瓦纳古陆亲属性向新生地壳亲属性的转变。综合研究表，南极半岛北部中生代以来的岩浆作用，在时空分布上有从东南向西北迁移的趋势，可能与古太平洋板块的俯冲后撤有关。.（2）南设得兰群岛玄武质-流纹质火山岩富集大离子亲石元素、亏损高场强元素，形成于岛弧背景。变化的(Hf/Sm)N(0.54–2.05)、低(Nb/La)N(0.08–0.45)比值和正εNd(t）值(+3.2–+7.9)，结合成岩过程分析表明，玄武质岩石主要来源于不同程度、不同深度亏损地幔的部分熔融；安山质至英安质岩石由起源于玄武质岩浆部分熔融形成的中酸性岩浆，再进一步的分离结晶所形成。结合南设得兰群岛火山活动向东北迁移，可知南设得兰群岛火山岩源区深度随时间朝东北方向增加、源区组分随之向更加亏损地幔源转变，可能与板块俯冲后撤有关。.（3）南设得兰群岛罗伯特岛辉长岩-辉长闪长岩成岩年龄为55–54 Ma，其富集大离子亲石元素、亏损高场强元素，εHf(t)值为+9.7–+15.0，指示岩浆起源于亏损地幔物质的部分熔融，具有岛弧岩浆岩的亲属性。结合南极半岛北部西缘侵入体的研究成果，表明两地区古近纪侵入体是岛弧体系中同期岩浆的异相产物。.（4）系统综述了西南极的岩浆作用及构造演化，拓展了除南极半岛和南设得兰群岛之外的西南极研究的新疆域。