新获得的U-Pb锆石测年数据以及巴塔哥尼亚地区丘布特省拉斯普卢马斯(Las Plumas)地区侏罗纪马里菲尔(Marifil)构造体的火山-沉积演化过程

时间:2026年5月26日
来源:Journal of South American Earth Sciences

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拉潘帕国立大学精确与自然科学学院,乌拉圭大道151号,圣罗莎,拉潘帕,6300,阿根廷摘要乔恩艾克(Chon Aike)硅质大型火成岩省的中侏罗世至早侏罗世火山岩广泛分布于巴塔哥尼亚和南极半岛。这些岩石与伸展构造体制相关。尽管局部存在沉积岩夹层,但它们受到的关注相对较少。本文分析

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拉潘帕国立大学精确与自然科学学院,乌拉圭大道151号,圣罗莎,拉潘帕,6300,阿根廷

摘要

乔恩艾克(Chon Aike)硅质大型火成岩省的中侏罗世至早侏罗世火山岩广泛分布于巴塔哥尼亚和南极半岛。这些岩石与伸展构造体制相关。尽管局部存在沉积岩夹层,但它们受到的关注相对较少。本文分析了位于阿根廷丘布特省索穆努克拉-坎纳东恩阿斯法尔托盆地(Somuncurá-Cañadón Asfalto Basin)东部地区的马里菲尔复合体(Marifil Complex)的火山-沉积演化过程。该地层非正式地分为下层(厚度70米)和上层(厚度102米),分别以火山岩和沉积岩为主。这些岩石沉积在拉斯普卢马斯断层(Las Plumas Fault)的悬壁山上,该断层呈NW-SE走向,断层面向南西倾斜。下层主要由熔岩流和岩脉组成,并夹杂有风化层及火山碎屑冲积沉积物,表明存在火山活动的间歇期。上层记录了从近端冲积扇系统向河道化河流环境的演化过程。来自上层凝灰岩层的新的U-Pb锆石测年结果显示177.19±0.89百万年,这一结果挑战了之前将其归入白垩纪的观点,从而牢固地证实了其与马里菲尔复合体的关联性。火山-沉积演化过程反映了同期构造活动,断层控制的空间为沉积物积累提供了条件。

引言

硅质大型火成岩省(Silicic Large Igneous Provinces,简称SLIPs)是地球上保存最广泛的火山岩和次火山岩集合体之一,其面积通常超过0.1百万平方公里,体积超过0.25百万立方米(Bryan, 2007; Bryan and Ernst, 2008; White et al., 2009)。这些岩省主要由长英质岩浆(SiO₂含量>65%)构成,尽管它们包含从玄武岩到高硅-content流纹岩的各种岩浆成分。从地壳背景来看,硅质SLIPs仅分布于大陆内部,通常形成于古老和活跃的大陆边缘,通过大规模地壳拆裂作用形成(Bryan, 2007; Bryan and Ernst, 2008)。从构造角度来看,大规模硅质岩浆活动通常与伸展性大陆环境相关,如火山弧的裂谷作用、后弧盆地的发育或火山裂谷边缘的形成(Bryan, 2007; Bryan and Ernst, 2008)。由于其规模和喷发方式,硅质SLIPs是地球系统的重要组成部分,记录了大规模的地壳-地幔相互作用、大陆扩张事件以及地球上一些最强烈的硅质喷发,可能对大气气溶胶负载和全球气候产生影响(Bryan, 2007及参考文献)。此外,这些岩省具有重要的经济价值,因为它们常常含有大量的浅成热液金-银矿化矿床(Schalamuk et al., 1997)。
在全球已知的显生宙硅质大型火成岩省中,乔恩艾克SLIP被认为是侏罗纪硅质岩浆作用最为典型和发育最为完善的例子之一,是迄今为止记录的最大规模的硅质岩浆岩省之一。与墨西哥的西马德雷山脉(Sierra Madre Occidental)、阿根廷和智利的乔伊约伊岩浆省(Choiyoi magmatic province)以及澳大利亚东部的惠特桑迪SLIP(Whitsunday SLIP)一起,它们构成了显生宙期间大规模长英质岩浆作用的主要表现形式(Ernst, 2014)。乔恩艾克SLIP的侏罗纪火山岩广泛分布在巴塔哥尼亚和南极半岛(Pankhurst and Rapela, 1995; Pankhurst et al., 1998)。这些岩石在不同地质区域有不同的岩石地层名称,通常与冈瓦纳大陆初期解体的伸展构造体制相关,太平洋边缘的俯冲作用在其中起到了一定作用(Kay et al., 1989; Pankhurst et al., 2000; Pavón Pivetta et al., 2019; Strazzere et al., 2022)。
在阿根廷巴塔哥尼亚地区的乔恩艾克SLIP火山岩中,马里菲尔组(Marifil Formation)是一个重要的岩石地层单元(Malvicini and Llambías, 1974),其露头位于北巴塔哥尼亚地块的东部(Butler et al., 2020; Giacosa et al., 2021; Umazano et al., 2025)。这一地层暂时被解释为包含与破火山口系统相关的火山构造,位于一个大致均匀的熔结岩高原内(Aragón et al., 1996),尽管关于其崩塌结构的详细证据仍然有限或缺失。在火山岩与沉积岩夹层的地区,通常使用“马里菲尔复合体”(Marifil Complex)这一术语(Cortés, 1981; Busteros et al., 1998)。在丘布特省的索穆努克拉-坎纳东恩阿斯法尔托盆地东部,属于马里菲尔组的厚层火山地层中确实含有沉积岩夹层,但其古环境意义尚不明确(Sacomani et al., 2007; Allard et al., 2021)。鉴于这种岩石组成的异质性,我们认为使用“马里菲尔复合体”这一术语更为恰当(参见Villegas et al., 2025a,c)。本文的主要目的是:i)首次详细记录索穆努克拉-坎纳东恩阿斯法尔托盆地东部边界处乔恩艾克SLIP岩石的火山-沉积历史;ii)重新校正之前被误定为白垩纪的地层年代。

章节摘录

先前的研究将乔恩艾克SLIP的形成与早侏罗世至早白垩世期间(约1.88-1.40亿年前)冈瓦纳大陆解体的伸展构造体制联系起来。在巴塔哥尼亚大部分地区,这一构造特征表现为侏罗纪半地堑、地堑及相关火山结构,通过野外观察和地球物理数据得到证实(Navarrete et al., 2024及参考文献)。

乔恩艾克SLIP的岩石...

野外工作包括使用FieldMove软件对8平方公里范围内的岩石单元和中等尺度结构进行详细地质测绘,对火山岩进行宏观描述和多用途采样,还测量了三条沉积剖面。构建了一条东西方向的地质剖面,该剖面平行于丘布特河(Chubut River)的走向,位于拉斯普卢马斯断层(Las Plumas Fault)的悬壁块上(图3)。火山岩的描述...

这条东西方向的地质剖面长约2.5公里,暴露了一段172米厚的侏罗纪马里菲尔复合体(Marifil Complex)地层(图5)。其相对于丘布特河泛滥平原的最高地形起伏约为70米,形成了一处被河流侵蚀和人为活动切割的悬崖。该地层向东东南方向倾斜6-28度(图5A–C),底部未暴露出来,上方覆盖着拉斯普卢马斯层(Las Plumas Member,白垩纪)的冲积砾岩...

我们从凝灰岩样中获得的新的U-Pb锆石年龄为177.19±0.89百万年,与索穆努克拉-坎纳东恩阿斯法尔托盆地马里菲尔组已发表的绝对年龄范围(183–167百万年,Allard et al., 2021及参考文献)一致。这一年龄也与从拉斯普卢马斯地区的安山质玄武岩熔岩流和流纹岩凝灰岩中提取的单颗粒黑云母样品得到的40Ar/39Ar年龄(177.0±0.8百万年和178.5±0.3百万年,Alric et al., 1996)相符...

  • 1.
    该地层厚度为172米,向东东南方向倾斜6-28度,可划分为两个非正式的地层段:一个以火山岩为主的下层...
  • Pablo M. Villegas: 数据整理、正式分析、研究、方法论设计、监督、验证、可视化、初稿撰写;Mauro I. Bernardi: 数据整理、正式分析、研究、方法论设计、验证、初稿撰写;A. Martín Umazano: 概念构思、数据整理、正式分析、资金获取、研究管理、项目协调、资源调配、验证、初稿撰写及修订。

    作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

    R.N. Melchor、V. Forlán和L.N. Romani参与了野外工作。A.D. Ponce负责薄片的制备。A. Bilmes、L. D’Elía、K. Kataoka和E. Bedatou对稿件内容提出了修改意见。拉斯普卢马斯市政府提供了免费住宿。本研究得到了FCEyN/UNLPam项目的支持(由A.M. Umazano主持)。我们感谢编辑Monica Heilbron对稿件的精心编辑,以及两位匿名审稿人的帮助。

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