Volcanological evolution and paleoenvironment of the Late Cretaceous Changyu volcano in the coastal SE China

Abstract

火山是唯一能够直接反映地球深部存在岩浆的地球动力学现象，对于地球气候演变和宜居性具有重要影响。相比年轻火山，古老火山因其活动过程完整、且可能剥蚀出露多阶段火山喷发产物及岩浆通道、岩浆房等，从而为揭示火山岩浆系统演化和火山活动过程提供重要的研究窗口。本文选择中国东南沿海晚白垩世长屿破火山为研究对象，对其开展火山地质、岩石学、年代学及地球化学研究，以期揭示其火山活动历史及其对中国东南沿海白垩纪古环境的启示意义。长屿火山出露面积约100km²，呈近圆形分布，具有较厚的火山地层厚度(总厚度约570m)，类似于破火山内的火山堆积特点。由早至晚三个喷发阶段形成的流纹质角砾凝灰岩都显示了典型的火山碎屑流相的特点，发育典型的条纹斑状结构，但表现出不同的晶屑、玻屑及岩屑含量以及熔结程度等岩相学特征，反映火山喷发从初始到高峰、再到减弱的过程，最后岩浆沿火山通道侵出形成流纹斑岩穹隆，标志着火山活动的结束。长屿火山的火山碎屑流式喷发伴随着快速的岩浆房塌陷，以及缺少普林尼式空落堆积，反映了火山活动发生在伸展的构造背景。系统的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究获得了不同阶段火山岩一致的形成年龄(97~96Ma)，暗示它们具有较短的形成时限，是由同期火山岩浆活动先后喷发形成的。长屿火山岩高的SiO₂含量(67%~76%)以及分异的锆石微量元素地球化学特征，表明喷发岩浆来自晶粥提取的熔体，并有晶粥来源晶体的混入。此外，我们在长屿火山岩中发现了南洋杉型丝炭化木(贝壳杉型木属)，暗示晚白垩世中国东南沿海地区可能为温暖湿润的亚热带山地气候环境，表明中国东南沿海白垩纪大规模火山活动，在古武夷山脉以东地区形成了地形高耸的海岸山脉。