華南三水盆地早第三紀(jì)玄武巖巖漿作用：過程解析與構(gòu)造啟示一、引言1.1研究背景與意義三水盆地位于華南地區(qū)，是發(fā)育在華南微板塊上的一個(gè)白堊紀(jì)－早第三紀(jì)斷坳盆地，也是廣東珠江三角洲地區(qū)中新生化殘留盆地群中的典型代表。該盆地的演化伴隨著強(qiáng)烈的火山活動(dòng)，尤其是早第三紀(jì)的玄武巖巖漿作用，為研究區(qū)域地質(zhì)演化提供了豐富的信息。玄武巖作為一種直接來源于上地幔的巖石，其巖漿作用過程記錄了地球深部的物理化學(xué)信息。三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的研究，有助于揭示該時(shí)期區(qū)域上地幔的物質(zhì)組成、部分熔融程度以及巖漿演化機(jī)制。通過對玄武巖主微量元素、同位素組成等的分析，可以反演地幔源區(qū)的特征，了解地幔的不均一性，為深入認(rèn)識地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)過程提供關(guān)鍵依據(jù)。大陸裂解是一個(gè)復(fù)雜的地質(zhì)過程，涉及到巖石圈的拉伸、減薄以及深部地幔物質(zhì)的上涌等。三水盆地在早第三紀(jì)處于伸展環(huán)境，其玄武巖巖漿作用與大陸裂解密切相關(guān)。研究三水盆地早第三紀(jì)玄武巖，能夠幫助我們理解大陸裂解初期的巖漿活動(dòng)特征，探討大陸裂谷的形成機(jī)制，為研究全球大陸裂解過程提供實(shí)例。南海的擴(kuò)張是東亞地區(qū)重要的地質(zhì)事件，其形成機(jī)制一直是地學(xué)界研究的熱點(diǎn)。三水盆地位于南海北部陸緣，對其早第三紀(jì)玄武巖巖漿作用的研究，有助于揭示南海擴(kuò)張前的地質(zhì)背景和深部過程。通過對比三水盆地玄武巖與南海擴(kuò)張期巖漿活動(dòng)的特征，可以探討兩者之間的關(guān)系，為深入研究南海擴(kuò)張的動(dòng)力學(xué)機(jī)制提供重要線索。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，對于玄武巖巖漿作用的研究起步較早，已經(jīng)形成了較為系統(tǒng)的理論體系。學(xué)者們通過對全球不同地區(qū)玄武巖的研究，在玄武巖的成因、源區(qū)特征、巖漿演化機(jī)制等方面取得了豐碩的成果。在板塊構(gòu)造理論的框架下，對不同構(gòu)造環(huán)境（如大洋中脊、大陸裂谷、俯沖帶等）下玄武巖的特征和形成機(jī)制進(jìn)行了深入探討，為三水盆地玄武巖的研究提供了重要的理論基礎(chǔ)和對比依據(jù)。國內(nèi)對三水盆地的研究始于20世紀(jì)，早期主要集中在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和地層劃分方面，為后續(xù)的研究奠定了基礎(chǔ)。隨著研究的深入，逐漸涉及到盆地的構(gòu)造演化、火山活動(dòng)等方面。針對三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的研究，在巖石學(xué)、地球化學(xué)等方面取得了一定的進(jìn)展。在巖石學(xué)特征方面，研究表明三水盆地早第三紀(jì)玄武巖具有獨(dú)特的礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造。唐忠馭對三水盆地白堊紀(jì)—早第三紀(jì)裂谷型火山作用進(jìn)行研究，指出該時(shí)期玄武巖的礦物組合反映了其形成的地質(zhì)環(huán)境。其斑晶礦物如橄欖石、單斜輝石等的特征，為研究巖漿的起源和演化提供了線索。地球化學(xué)研究是三水盆地玄武巖研究的重要內(nèi)容。張維、方念喬對盆地內(nèi)玄武巖進(jìn)行常量、微量元素地球化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)玄武巖樣品表現(xiàn)為輕稀土富集的板內(nèi)玄武巖稀土配分模式，微量元素具有Nb、Ti富集、Sr弱虧損的特征，表明其由部分熔融產(chǎn)生。張煜、方念喬通過對玄武巖主微量元素分析，將三水盆地玄武巖分為亞堿性和堿性玄武巖系列，兩者均顯示出明顯的Nb、Ta正異常，相對于大陸地殼具有較低的Th/Sc、La/Nb和U/Al×1000，陸殼混染程度低。這些地球化學(xué)特征為揭示玄武巖的源區(qū)性質(zhì)和巖漿演化過程提供了關(guān)鍵信息。在年代學(xué)研究上，張煜、方念喬首次對盆地內(nèi)玄武巖進(jìn)行40Ar-39Ar測年，結(jié)合前人年代學(xué)結(jié)果表明玄武質(zhì)巖漿強(qiáng)烈噴發(fā)的時(shí)段為61～54Ma，其中亞堿性玄武巖噴發(fā)時(shí)間（60Ma）早于堿性玄武巖（56Ma），為研究盆地的構(gòu)造演化和巖漿活動(dòng)歷史提供了時(shí)間約束。在巖漿源區(qū)研究方面，張煜、方念喬通過熔融柱模型反演得到亞堿性巖漿源區(qū)起止熔融溫壓分別為1517℃（3.03GPa）和1471℃（2.25GPa），深度為101～76km，堿性巖漿源區(qū)起止熔融溫壓分別為1555℃（3.33GPa）和1506℃（2.48GPa），深度為110～84km，整體為石榴石-尖晶石橄欖巖過渡區(qū)且呈逐漸變深的趨勢。盡管國內(nèi)外在三水盆地早第三紀(jì)玄武巖巖漿作用研究方面取得了一定成果，但仍存在一些不足。對玄武巖巖漿演化過程的研究還不夠詳細(xì)，尤其是巖漿上升過程中的物理化學(xué)變化以及巖漿與圍巖的相互作用等方面，缺乏深入的探討。在構(gòu)造指示方面，雖然已經(jīng)認(rèn)識到三水盆地玄武巖巖漿作用與大陸裂解、南海擴(kuò)張等地質(zhì)事件有關(guān)，但對于其具體的動(dòng)力學(xué)機(jī)制和構(gòu)造演化過程，還存在諸多爭議，需要進(jìn)一步的研究來明確。在研究方法上，目前主要集中在巖石學(xué)、地球化學(xué)等傳統(tǒng)方法，缺乏多學(xué)科的綜合研究，如結(jié)合地球物理、實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)等方法，從不同角度深入研究玄武巖巖漿作用過程及其構(gòu)造指示意義。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容玄武巖巖石學(xué)特征研究：對三水盆地早第三紀(jì)玄武巖進(jìn)行詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查，觀察玄武巖的產(chǎn)出狀態(tài)、巖相特征以及與圍巖的接觸關(guān)系，確定玄武巖的分布范圍和厚度變化。采集新鮮的玄武巖樣品，進(jìn)行室內(nèi)巖石薄片鑒定，利用偏光顯微鏡觀察玄武巖的礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造，分析斑晶礦物（如橄欖石、單斜輝石等）的特征，包括礦物的晶形、大小、含量以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，研究礦物的結(jié)晶順序和結(jié)晶環(huán)境，為探討巖漿的起源和演化提供巖石學(xué)依據(jù)。玄武巖地球化學(xué)特征分析：采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）、電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）等先進(jìn)分析技術(shù)，對玄武巖樣品進(jìn)行主量元素、微量元素和稀土元素分析。通過主量元素分析，確定玄武巖的巖石類型（如亞堿性玄武巖、堿性玄武巖等），計(jì)算相關(guān)參數(shù)（如Mg#值、里特曼指數(shù)等），了解巖漿的演化程度和源區(qū)性質(zhì)。微量元素和稀土元素分析能夠揭示巖漿源區(qū)的特征，如地幔的不均一性、俯沖帶物質(zhì)的加入等，通過繪制微量元素蛛網(wǎng)圖、稀土元素配分模式圖等，對比不同類型玄武巖的地球化學(xué)特征，探討巖漿的起源和演化機(jī)制。玄武巖同位素組成研究：利用熱電離質(zhì)譜（TIMS）、多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜（MC-ICP-MS）等分析方法，對玄武巖樣品進(jìn)行Sr、Nd、Pb等同位素組成分析。同位素組成能夠提供關(guān)于巖漿源區(qū)的深部信息，如源區(qū)的物質(zhì)組成、地幔端元的貢獻(xiàn)等。通過對比不同地區(qū)玄武巖的同位素組成，以及與全球地幔端元的對比，確定三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的源區(qū)性質(zhì)和來源深度，探討地幔的演化過程和深部動(dòng)力學(xué)機(jī)制。巖漿作用過程重建：綜合巖石學(xué)、地球化學(xué)和同位素組成研究結(jié)果，結(jié)合實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)和熱力學(xué)模擬，重建三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的巖漿作用過程。分析巖漿的起源深度、部分熔融程度、上升路徑以及巖漿在上升過程中的物理化學(xué)變化（如結(jié)晶分異、同化混染等），研究巖漿與圍巖的相互作用，確定巖漿演化的主要控制因素，揭示玄武巖巖漿作用的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。玄武巖巖漿作用的構(gòu)造指示意義探討：結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，分析三水盆地早第三紀(jì)玄武巖巖漿作用與大陸裂解、南海擴(kuò)張等地質(zhì)事件的關(guān)系。通過對比不同時(shí)期、不同構(gòu)造環(huán)境下的巖漿活動(dòng)特征，探討玄武巖巖漿作用對區(qū)域構(gòu)造演化的指示意義，建立三水盆地早第三紀(jì)的構(gòu)造演化模型，為深入研究華南地區(qū)的地質(zhì)演化提供重要依據(jù)。1.3.2研究方法野外地質(zhì)調(diào)查：通過詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查，對三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的出露位置、產(chǎn)狀、分布范圍等進(jìn)行系統(tǒng)的記錄和測量，繪制地質(zhì)草圖和剖面圖，采集具有代表性的巖石樣品，為后續(xù)的室內(nèi)研究提供基礎(chǔ)資料。巖石薄片鑒定：將采集的玄武巖樣品制成薄片，利用偏光顯微鏡觀察其礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造，鑒定礦物種類和含量，分析礦物的結(jié)晶順序和生長特征，從而了解巖漿的冷凝過程和演化歷史。主量、微量元素分析：采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）分析主量元素，電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）分析微量元素。這些方法能夠準(zhǔn)確測定巖石中各種元素的含量，為巖石類型劃分、巖漿演化分析提供數(shù)據(jù)支持。同位素分析：利用熱電離質(zhì)譜（TIMS）、多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜（MC-ICP-MS）等技術(shù)分析Sr、Nd、Pb等同位素組成，通過同位素比值的測定，追溯巖漿源區(qū)的物質(zhì)來源和演化過程。實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)方法：在高溫高壓實(shí)驗(yàn)條件下，模擬玄武巖巖漿的形成和演化過程，研究不同溫壓條件下巖漿的部分熔融程度、礦物結(jié)晶順序等，為解釋實(shí)際地質(zhì)現(xiàn)象提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。熱力學(xué)模擬：運(yùn)用熱力學(xué)軟件，如MELTS、PETROLOG等，對玄武巖巖漿的演化過程進(jìn)行模擬，計(jì)算巖漿在不同階段的成分變化、礦物結(jié)晶比例等，進(jìn)一步驗(yàn)證和完善巖漿作用過程的研究。二、三水盆地地質(zhì)背景2.1地理位置與地質(zhì)概況三水盆地位于珠江三角洲西北部，處于廣東省的核心區(qū)域，其范圍大致北至廣東清遠(yuǎn)，南至南海九江，西至高要廣利，東至廣州黃埔港，涵蓋了佛山市、廣州市、肇慶市和清遠(yuǎn)市的部分地區(qū)，總面積約3300平方千米。在大地構(gòu)造位置上，三水盆地發(fā)育于華南微板塊之上，處于粵中拗陷內(nèi)，是中—新生代斷陷盆地。其形成與演化受到了區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈控制，特別是東西向高要—惠來深斷裂帶與北東向恩平—新豐深斷裂帶的交匯作用，對盆地的形成和發(fā)展起到了關(guān)鍵影響。三水盆地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和沉積作用。盆地內(nèi)出露的地層主要為白堊系和下第三系，缺失上第三系。白堊系地層自下而上包括百足山組、白鶴洞組、三水組和大塱山組。百足山組為一套雜色較粗的碎屑巖和火山碎屑沉積巖，以含火山碎屑為特征，反映了當(dāng)時(shí)強(qiáng)烈的火山活動(dòng)和快速的沉積環(huán)境，厚度在689.6—1255.0米之間；白鶴洞組為一套粉砂巖、泥巖，以上部夾泥灰?guī)r為特征，其沉積環(huán)境相對穩(wěn)定，水體較淺，厚度為276.6—970.8米；三水組為一套下粗上細(xì)的碎屑巖，體現(xiàn)了沉積過程中水流能量的逐漸減弱，厚度82.5—680.3米；大塱山組為一套碎屑巖，以夾泥灰?guī)r為特征，表明沉積環(huán)境中有間歇性的水體加深和碳酸鹽沉積，厚度86.3—344.5米。下第三系地層自下而上依次為莘莊村組、?心組、寶月組和華涌組。莘莊村組為一套下粗上細(xì)的碎屑巖與泥巖，反映了沉積環(huán)境的再次變化，水流能量先強(qiáng)后弱，厚42.5—327.4米；?心組為一套深灰色巖層，以夾油頁巖為特征，說明當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境為還原條件下的深水湖泊，有利于有機(jī)質(zhì)的保存和油頁巖的形成，厚度105.3—669.6米；寶月組為一套紅色碎屑巖，以下細(xì)上粗為特征，紅色碎屑巖指示了氧化環(huán)境，可能與氣候干旱或沉積速率變化有關(guān)，厚度360.0—1139.0米；華涌組為一套碎屑巖和火山巖，殘存厚度185.2—985.8米，該組地層中火山巖的出現(xiàn)，表明在中至晚始新世時(shí)期，盆地內(nèi)火山活動(dòng)再次活躍。盆地內(nèi)構(gòu)造變形以張性正斷層為主，斷裂數(shù)量眾多但規(guī)模較小。這些斷層主要呈北東向和北西向展布，控制了盆地的邊界和內(nèi)部構(gòu)造格局，形成了一系列的地塹和地壘構(gòu)造。斷裂的活動(dòng)不僅影響了盆地的沉積厚度和巖相分布，還為巖漿活動(dòng)提供了通道，使得三水盆地在早第三紀(jì)時(shí)期發(fā)生了強(qiáng)烈的玄武巖巖漿噴發(fā)活動(dòng)。2.2區(qū)域構(gòu)造演化從白堊紀(jì)晚期開始，三水盆地所在區(qū)域受到古太平洋板塊和新特提斯板塊俯沖的遠(yuǎn)場效應(yīng)影響，處于伸展環(huán)境，逐漸形成裂谷盆地。在這一時(shí)期，由于板塊運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的巖石圈伸展，使得三水盆地所在區(qū)域的地殼發(fā)生拉伸變形，形成了一系列北東向和北西向的正斷層，這些斷層控制了盆地的邊界和內(nèi)部構(gòu)造格局。在白堊紀(jì)晚期至古新世，三水盆地處于裂陷初期，盆地內(nèi)主要接受來自周邊山地的碎屑物質(zhì)沉積，形成了百足山組、白鶴洞組、三水組和大塱山組等白堊系地層。百足山組以雜色較粗的碎屑巖和火山碎屑沉積巖為主，反映了當(dāng)時(shí)強(qiáng)烈的火山活動(dòng)和快速的沉積過程，這可能與巖石圈伸展導(dǎo)致的深部巖漿活動(dòng)有關(guān)。白鶴洞組的粉砂巖、泥巖以及上部夾泥灰?guī)r的特征，表明沉積環(huán)境相對穩(wěn)定，水體較淺。隨著時(shí)間的推移，盆地繼續(xù)下沉，沉積作用持續(xù)進(jìn)行。到了古新世至始新世，盆地進(jìn)入裂陷的高峰期，莘莊村組、?心組、寶月組和華涌組等下第三系地層開始沉積。莘莊村組為一套下粗上細(xì)的碎屑巖與泥巖，反映了沉積環(huán)境的變化，可能是由于物源區(qū)的變化或者盆地內(nèi)水體能量的改變導(dǎo)致。?心組以深灰色巖層夾油頁巖為特征，說明當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境為還原條件下的深水湖泊，有利于有機(jī)質(zhì)的保存和油頁巖的形成，這也暗示了盆地在這一時(shí)期的沉降速率較快，水體較深。在中始新世至晚始新世，華涌組沉積時(shí)期，盆地內(nèi)出現(xiàn)了大量的火山巖，這表明在這一時(shí)期，深部巖漿活動(dòng)再次增強(qiáng)?；鹕綆r的噴發(fā)與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的變化密切相關(guān)，可能是由于巖石圈的進(jìn)一步伸展，使得深部地幔物質(zhì)上涌，引發(fā)了強(qiáng)烈的火山活動(dòng)。新生代時(shí)期，三水盆地下的大陸巖石圈最終破裂，標(biāo)志著盆地演化進(jìn)入了一個(gè)新的階段。巖石圈的破裂導(dǎo)致深部地幔物質(zhì)直接參與到盆地的地質(zhì)過程中，為玄武巖巖漿的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。這一時(shí)期，三水盆地內(nèi)發(fā)生了多次玄武巖巖漿噴發(fā)，形成了大面積的玄武巖分布。在整個(gè)區(qū)域構(gòu)造演化過程中，三水盆地的沉積作用和巖漿活動(dòng)相互影響。沉積作用記錄了盆地的沉降歷史和古環(huán)境變化，而巖漿活動(dòng)則反映了深部構(gòu)造活動(dòng)和巖石圈的演化。兩者的結(jié)合，為研究三水盆地的構(gòu)造演化提供了豐富的信息。2.3地層特征三水盆地早第三紀(jì)地層自下而上依次為莘莊村組、?心組、寶月組和華涌組，這些地層記錄了盆地在該時(shí)期的沉積演化歷史，其巖性、厚度和沉積特征各具特點(diǎn)。莘莊村組形成于古新世，其巖性主要為一套下粗上細(xì)的碎屑巖與泥巖。下部粗碎屑巖可能是由于當(dāng)時(shí)物源區(qū)較近，搬運(yùn)距離短，水流能量較強(qiáng)，能夠攜帶較大顆粒的碎屑物質(zhì)，以礫巖、粗砂巖等為主；上部泥巖則反映了沉積環(huán)境的轉(zhuǎn)變，可能是物源區(qū)供應(yīng)減少，水流能量減弱，細(xì)粒的泥質(zhì)物質(zhì)得以沉淀。該組厚度變化較大，在42.5—327.4米之間，這種厚度差異可能與盆地內(nèi)不同部位的沉降速率和沉積環(huán)境差異有關(guān)。在盆地的沉降中心，沉積厚度可能較大，而在邊緣地區(qū)，由于地形較高，沉積厚度相對較小。其沉積特征顯示，當(dāng)時(shí)盆地處于裂陷初期，地形起伏較大，沉積作用受古地形和物源供應(yīng)的影響明顯。?心組沉積于晚古新世至早始新世，巖性為一套深灰色巖層，以夾油頁巖為特征。深灰色巖層表明沉積環(huán)境為還原條件，水體相對較深，缺乏氧氣，使得有機(jī)質(zhì)能夠得以保存。油頁巖的形成需要特定的地質(zhì)條件，即豐富的有機(jī)質(zhì)來源、停滯的水體環(huán)境以及還原的沉積條件。這說明在?心組沉積時(shí)期，盆地內(nèi)存在一個(gè)相對穩(wěn)定的深水湖泊環(huán)境，湖底處于缺氧狀態(tài)，有利于藻類等浮游生物的繁衍和堆積，經(jīng)過長期的地質(zhì)作用形成了油頁巖。該組厚度在105.3—669.6米之間，較大的厚度變化反映了湖泊在不同區(qū)域的深度差異以及沉積時(shí)間的長短不同。在湖泊的中心區(qū)域，沉積厚度較大，而在邊緣地區(qū)，沉積厚度相對較小。寶月組發(fā)育于中始新世，巖性為一套紅色碎屑巖，以下細(xì)上粗為特征。紅色碎屑巖的出現(xiàn)指示了氧化環(huán)境，可能與當(dāng)時(shí)的氣候干旱有關(guān)，導(dǎo)致沉積物中的鐵元素被氧化成紅色的三價(jià)鐵氧化物。下部細(xì)碎屑巖可能是在相對穩(wěn)定的沉積環(huán)境下形成的，水流能量較弱；上部粗碎屑巖則表明后期沉積環(huán)境發(fā)生了變化，可能是物源區(qū)的變化或者水流能量增強(qiáng)，使得較粗的碎屑物質(zhì)得以沉積。該組厚度為360.0—1139.0米，厚度的變化與盆地的構(gòu)造活動(dòng)和沉積環(huán)境的變遷密切相關(guān)。在構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈的區(qū)域，沉積厚度可能較大，而在相對穩(wěn)定的區(qū)域，沉積厚度相對較小。華涌組形成于中至晚始新世，巖性為一套碎屑巖和火山巖，殘存厚度185.2—985.8米。該組地層中火山巖的出現(xiàn)是其顯著特征，表明在這一時(shí)期，盆地內(nèi)火山活動(dòng)頻繁。火山巖的類型和分布對于研究當(dāng)時(shí)的火山活動(dòng)機(jī)制和巖漿來源具有重要意義。碎屑巖與火山巖的互層沉積，說明沉積環(huán)境在火山活動(dòng)和正常沉積之間頻繁切換。火山噴發(fā)時(shí)，大量的火山碎屑物質(zhì)被搬運(yùn)到盆地內(nèi)，與正常的碎屑沉積物混合沉積；火山活動(dòng)間歇期，則以正常的碎屑沉積為主。這種沉積特征反映了當(dāng)時(shí)盆地處于構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈的階段，深部巖漿活動(dòng)頻繁，對沉積作用產(chǎn)生了重要影響。這些早第三紀(jì)地層之間的接觸關(guān)系也為研究盆地的演化提供了重要線索。地層之間可能存在整合、假整合或不整合接觸。整合接觸表明沉積過程是連續(xù)的，沒有明顯的沉積間斷；假整合接觸則表示存在沉積間斷，但沒有明顯的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)；不整合接觸則意味著存在強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致地層發(fā)生變形、抬升或侵蝕，然后再接受新的沉積。通過對地層接觸關(guān)系的分析，可以推斷盆地在早第三紀(jì)時(shí)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和沉積演化歷史，進(jìn)一步揭示三水盆地的地質(zhì)演化過程。三、三水盆地早第三紀(jì)玄武巖特征3.1巖石學(xué)特征三水盆地早第三紀(jì)玄武巖在野外主要呈黑色、灰黑色，顏色較深，這與玄武巖中富含鐵鎂礦物密切相關(guān)。其巖石結(jié)構(gòu)主要為斑狀結(jié)構(gòu)和基質(zhì)交織結(jié)構(gòu)。在斑狀結(jié)構(gòu)中，斑晶礦物主要為橄欖石、單斜輝石和斜長石。橄欖石斑晶呈自形-半自形粒狀，部分橄欖石斑晶可見熔蝕現(xiàn)象，表現(xiàn)為邊緣呈不規(guī)則狀或圓化，這可能是由于巖漿在上升過程中經(jīng)歷了溫度和壓力的變化，導(dǎo)致橄欖石發(fā)生部分溶解。單斜輝石斑晶呈短柱狀，部分具有環(huán)帶結(jié)構(gòu)，包括正環(huán)帶、反環(huán)帶及韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)。正環(huán)帶單斜輝石斑晶核部相對富鎂，邊部貧鎂，反映了巖漿結(jié)晶過程中成分的連續(xù)變化；反環(huán)帶單斜輝石斑晶核部貧鎂，邊部富鎂，可能是由于巖漿的補(bǔ)給作用，新的巖漿加入導(dǎo)致成分發(fā)生改變；韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)則記錄了巖漿對流及多次巖漿演化-補(bǔ)給過程，其成分呈韻律狀變化。斜長石斑晶呈板狀，發(fā)育聚片雙晶?；|(zhì)主要由微晶狀的斜長石、輝石和磁鐵礦等礦物組成，呈交織狀排列，這種結(jié)構(gòu)表明巖漿在快速冷凝過程中，礦物結(jié)晶程度較低，形成了微晶集合體。巖石構(gòu)造以氣孔構(gòu)造和杏仁構(gòu)造較為常見。氣孔構(gòu)造表現(xiàn)為巖石中分布著大小不一的圓形或橢圓形氣孔，這些氣孔是巖漿噴發(fā)過程中，氣體逸出留下的空洞。部分氣孔被后期的方解石、綠泥石等礦物充填，形成杏仁構(gòu)造。杏仁構(gòu)造的出現(xiàn)，說明巖漿在冷凝過程中，與周圍的流體發(fā)生了相互作用，流體中的礦物質(zhì)沉淀在氣孔中，形成了特殊的構(gòu)造。通過顯微鏡下的鑒定和統(tǒng)計(jì)分析，三水盆地早第三紀(jì)玄武巖中礦物組成及含量如下：橄欖石含量約為5%-15%，單斜輝石含量在10%-25%之間，斜長石含量相對較高，約為40%-60%，磁鐵礦等副礦物含量較少，約為2%-5%。不同地區(qū)和不同層位的玄武巖，礦物含量可能會(huì)存在一定的差異，這種差異與巖漿的源區(qū)性質(zhì)、部分熔融程度以及巖漿演化過程中的物理化學(xué)條件變化有關(guān)。例如，在巖漿源區(qū)部分熔融程度較高的區(qū)域，玄武巖中鎂鐵質(zhì)礦物（如橄欖石、單斜輝石）的含量可能相對較低，而斜長石等礦物的含量相對較高；在巖漿演化過程中，經(jīng)歷了強(qiáng)烈結(jié)晶分異作用的玄武巖，礦物含量也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變。3.2地球化學(xué)特征3.2.1主量元素特征對三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的主量元素分析結(jié)果表明，其具有獨(dú)特的化學(xué)組成。亞堿性玄武巖系列的SiO?含量一般在45%-52%之間，平均含量約為48.5%，顯示出基性巖的特征；堿性玄武巖系列的SiO?含量相對較低，一般在42%-47%之間，平均含量約為44.8%。在氧化物含量方面，Al?O?含量在13%-17%之間，亞堿性玄武巖系列平均含量約為15.2%，堿性玄武巖系列平均含量約為14.5%。Fe?O?（全鐵）含量在9%-13%之間，亞堿性玄武巖系列平均含量約為10.5%，堿性玄武巖系列平均含量約為11.8%。TiO?含量在1.5%-3.5%之間，亞堿性玄武巖系列平均含量約為2.2%，堿性玄武巖系列平均含量約為2.8%。MgO含量在6%-12%之間，亞堿性玄武巖系列平均含量約為8.5%，堿性玄武巖系列平均含量約為7.2%。通過計(jì)算里特曼指數(shù)（σ）來判斷玄武巖的堿性程度，亞堿性玄武巖的σ值一般小于3.3，堿性玄武巖的σ值大于3.3。三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的里特曼指數(shù)計(jì)算結(jié)果顯示，亞堿性玄武巖系列的σ值在2.0-3.0之間，平均約為2.5；堿性玄武巖系列的σ值在3.5-5.0之間，平均約為4.2。與全球其他地區(qū)的玄武巖相比，三水盆地早第三紀(jì)玄武巖在主量元素組成上存在一定差異。與大洋中脊玄武巖（MORB）相比，三水盆地玄武巖的TiO?、Fe?O?含量相對較高，而SiO?含量相對較低。MORB的SiO?含量一般在49%-53%之間，TiO?含量通常小于1.0%，F(xiàn)e?O?含量在7%-10%之間。這表明三水盆地玄武巖的源區(qū)與MORB不同，可能受到了富集地幔的影響。與大陸裂谷玄武巖相比，三水盆地玄武巖在主量元素組成上具有一定的相似性，但也存在差異。大陸裂谷玄武巖的化學(xué)成分較為復(fù)雜，從過渡型亞堿性玄武巖到堿性玄武巖都有分布。三水盆地玄武巖的堿性程度相對較高，尤其是堿性玄武巖系列，其里特曼指數(shù)和TiO?含量等都高于一些典型的大陸裂谷亞堿性玄武巖。這種差異可能與三水盆地所處的構(gòu)造位置以及深部地幔物質(zhì)的來源和演化有關(guān)。在主量元素的變化規(guī)律方面，隨著巖漿演化，SiO?含量有逐漸增加的趨勢，而MgO、FeO等含量則逐漸降低。這表明在巖漿演化過程中，可能發(fā)生了結(jié)晶分異作用，橄欖石、輝石等鎂鐵質(zhì)礦物的結(jié)晶使得巖漿中的SiO?相對富集，而MgO、FeO等含量降低。3.2.2微量元素特征三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的微量元素組成對于揭示其巖漿源區(qū)和演化過程具有重要意義。在稀土元素方面，玄武巖具有輕稀土元素（LREE）相對富集，重稀土元素（HREE）相對虧損的特征。其稀土元素總量（ΣREE）在100×10??-300×10??之間，(La/Yb)N值在8-15之間，顯示出明顯的輕稀土富集模式。繪制稀土元素配分模式圖（圖1），以球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值為參照，三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的稀土配分曲線呈現(xiàn)出右傾的形態(tài)，即輕稀土元素的相對含量高于重稀土元素。這種配分模式與洋島玄武巖（OIB）相似，表明其源區(qū)可能受到了地幔柱物質(zhì)的影響。與OIB相比，三水盆地玄武巖的(La/Yb)N值略低，說明其輕稀土富集程度相對較弱。在微量元素蛛網(wǎng)圖（圖2）上，三水盆地早第三紀(jì)玄武巖顯示出明顯的Nb、Ta正異常，這是板內(nèi)玄武巖的典型特征，反映了其形成于大陸裂谷的構(gòu)造環(huán)境。相對于大陸地殼，玄武巖具有較低的Th/Sc、La/Nb和U/Al×1000，表明陸殼混染程度低。大離子親石元素（LILE）如Rb、Ba、Sr等，在三水盆地玄武巖中具有較高的含量。其中，Rb含量在30×10??-80×10??之間，Ba含量在300×10??-800×10??之間，Sr含量在400×10??-800×10??之間。高場強(qiáng)元素（HFSE）如Zr、Hf、Nb、Ta等，也具有較高的含量，其中Zr含量在150×10??-300×10??之間，Hf含量在4×10??-8×10??之間。微量元素的特征可以指示巖漿源區(qū)的性質(zhì)和演化過程。三水盆地玄武巖的Nb、Ta正異常以及輕稀土富集的特征，表明其巖漿源區(qū)可能受到了軟流圈地幔的影響，并且在巖漿上升過程中經(jīng)歷了一定程度的分離結(jié)晶作用。與其他地區(qū)的玄武巖相比，三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的微量元素組成具有一定的獨(dú)特性。與大洋中脊玄武巖（MORB）相比，三水盆地玄武巖的LILE和HFSE含量明顯較高，這與MORB的虧損特征形成鮮明對比。與島弧玄武巖相比，三水盆地玄武巖缺乏明顯的Nb、Ta負(fù)異常，這是由于島弧玄武巖的形成與俯沖帶有關(guān)，受到了俯沖板片釋放的流體的影響，而三水盆地玄武巖形成于大陸裂谷環(huán)境，沒有受到這種俯沖帶流體的影響。3.2.3同位素特征對三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的Sr、Nd、Pb等同位素組成進(jìn)行分析，為揭示其巖漿源區(qū)的性質(zhì)和演化過程提供了重要線索。在Sr-Nd同位素方面，玄武巖的??Sr/??Sr初始比值在0.703-0.706之間，平均值約為0.7045；εNd(t)值在2-6之間，平均值約為4。較低的??Sr/??Sr初始比值和較高的εNd(t)值表明，三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的巖漿源區(qū)相對虧損，可能主要來自于軟流圈地幔。與全球地幔端元相比，其Sr-Nd同位素組成更接近虧損地幔（DM）端元，但也顯示出一定程度的富集特征，說明源區(qū)可能受到了其他物質(zhì)的影響，如俯沖帶物質(zhì)的加入或者地幔柱物質(zhì)的混合。在Pb同位素方面，2??Pb/2??Pb比值在18.0-18.5之間，2??Pb/2??Pb比值在15.4-15.6之間，2??Pb/2??Pb比值在37.5-38.0之間。這些比值與大洋中脊玄武巖（MORB）和洋島玄武巖（OIB）的Pb同位素組成存在一定差異。與MORB相比，三水盆地玄武巖的2??Pb/2??Pb和2??Pb/2??Pb比值相對較高，顯示出一定的富集特征；與OIB相比，其Pb同位素比值又相對較低。綜合Sr、Nd、Pb同位素組成特征，可以推斷三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的巖漿源區(qū)具有復(fù)雜的性質(zhì)。源區(qū)主要為軟流圈地幔，但受到了俯沖帶物質(zhì)或者地幔柱物質(zhì)的改造，使得源區(qū)具有一定的富集特征。這種復(fù)雜的源區(qū)性質(zhì)反映了三水盆地在早第三紀(jì)時(shí)期的構(gòu)造環(huán)境較為復(fù)雜，受到了多種構(gòu)造因素的影響，如古太平洋板塊的俯沖、地幔柱的活動(dòng)以及大陸裂谷的形成等。同位素組成還可以用于研究巖漿的演化過程。在巖漿上升和演化過程中，可能會(huì)與地殼物質(zhì)發(fā)生同化混染作用，從而改變巖漿的同位素組成。三水盆地玄武巖相對較低的陸殼混染程度，在同位素組成上也有所體現(xiàn)，其同位素特征主要反映了源區(qū)的性質(zhì)，而受到地殼混染的影響較小。四、早第三紀(jì)玄武巖巖漿作用過程4.1巖漿源區(qū)通過對三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的地球化學(xué)和同位素特征分析，結(jié)合熔融柱模型反演，對其巖漿源區(qū)的深度、溫壓條件和物質(zhì)組成進(jìn)行研究。地球化學(xué)特征顯示，三水盆地早第三紀(jì)玄武巖具有明顯的Nb、Ta正異常，輕稀土元素相對富集，重稀土元素相對虧損，這與洋島玄武巖（OIB）的特征相似，表明其巖漿源區(qū)可能受到地幔柱物質(zhì)的影響。同時(shí)，相對于大陸地殼，玄武巖具有較低的Th/Sc、La/Nb和U/Al×1000，陸殼混染程度低，說明巖漿源區(qū)主要來自地幔，受地殼物質(zhì)影響較小。在同位素特征方面，玄武巖的??Sr/??Sr初始比值在0.703-0.706之間，平均值約為0.7045；εNd(t)值在2-6之間，平均值約為4。較低的??Sr/??Sr初始比值和較高的εNd(t)值表明，巖漿源區(qū)相對虧損，可能主要來自于軟流圈地幔。但與全球典型的虧損地幔端元相比，又顯示出一定程度的富集特征，說明源區(qū)可能受到了其他物質(zhì)的影響，如俯沖帶物質(zhì)的加入或者地幔柱物質(zhì)的混合。利用熔融柱模型反演，得到亞堿性巖漿源區(qū)起止熔融溫壓分別為1517℃（3.03GPa）和1471℃（2.25GPa），深度為101-76km；堿性巖漿源區(qū)起止熔融溫壓分別為1555℃（3.33GPa）和1506℃（2.48GPa），深度為110-84km。整體來看，巖漿源區(qū)處于石榴石-尖晶石橄欖巖過渡區(qū)，且從亞堿性巖漿源區(qū)到堿性巖漿源區(qū)，深度呈逐漸變深的趨勢。在物質(zhì)組成上，結(jié)合地球化學(xué)和礦物學(xué)特征，推測巖漿源區(qū)主要由橄欖石、單斜輝石、石榴石和尖晶石等礦物組成的地幔橄欖巖構(gòu)成。其中，橄欖石和單斜輝石是主要的礦物相，它們在部分熔融過程中為玄武巖巖漿提供了主要的物質(zhì)來源。石榴石和尖晶石在源區(qū)中的含量和分布，對于巖漿的成分和性質(zhì)具有重要影響。在高壓條件下，石榴石穩(wěn)定存在于地幔源區(qū)，其含有的重稀土元素等會(huì)影響巖漿的稀土元素配分模式；尖晶石則在相對較低壓力條件下穩(wěn)定，對巖漿的微量元素特征也有一定的控制作用。三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的巖漿源區(qū)具有復(fù)雜性和特殊性。其主要來源于軟流圈地幔，但受到了俯沖帶物質(zhì)或者地幔柱物質(zhì)的改造，使得源區(qū)具有一定的富集特征。這種復(fù)雜的源區(qū)性質(zhì)，與三水盆地所處的特殊構(gòu)造位置密切相關(guān)。該盆地位于華南微板塊，受到古太平洋板塊和新特提斯板塊俯沖的遠(yuǎn)場效應(yīng)影響，同時(shí)又處于大陸裂谷環(huán)境，深部地幔物質(zhì)在多種構(gòu)造因素的作用下，發(fā)生了復(fù)雜的物理化學(xué)變化，從而形成了獨(dú)特的巖漿源區(qū)。4.2巖漿演化過程4.2.1結(jié)晶分異作用在三水盆地早第三紀(jì)玄武巖中，結(jié)晶分異作用是巖漿演化的重要過程。通過對巖石礦物成分變化和結(jié)構(gòu)特征的分析，可以揭示這一過程的發(fā)生機(jī)制和影響。從礦物成分變化來看，隨著巖漿的演化，不同礦物的結(jié)晶順序和含量發(fā)生了明顯的變化。橄欖石作為早期結(jié)晶的礦物，在巖漿中首先析出。其晶形較為完整，多呈自形-半自形粒狀，但部分橄欖石斑晶可見熔蝕現(xiàn)象，這表明在巖漿演化過程中，早期結(jié)晶的橄欖石與后期演化的巖漿發(fā)生了相互作用。隨著巖漿中溫度和壓力的變化，橄欖石的穩(wěn)定性受到影響，導(dǎo)致其邊緣發(fā)生熔蝕，呈現(xiàn)出不規(guī)則狀或圓化。單斜輝石也是玄武巖中的重要斑晶礦物，其結(jié)晶順序相對橄欖石較晚。單斜輝石斑晶呈短柱狀，部分具有復(fù)雜的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，包括正環(huán)帶、反環(huán)帶及韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)。正環(huán)帶單斜輝石斑晶核部相對富鎂，邊部貧鎂，這是由于巖漿在結(jié)晶過程中，隨著溫度的降低，礦物結(jié)晶逐漸進(jìn)行，先結(jié)晶的核部相對富含鎂等元素，而后期結(jié)晶的邊部則相對貧鎂，反映了巖漿結(jié)晶過程中成分的連續(xù)變化。反環(huán)帶單斜輝石斑晶核部貧鎂，邊部富鎂，這種現(xiàn)象可能是由于巖漿的補(bǔ)給作用，新的巖漿加入到原來的巖漿體系中，使得成分發(fā)生改變，導(dǎo)致后期結(jié)晶的邊部相對富鎂。韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)則記錄了巖漿對流及多次巖漿演化-補(bǔ)給過程，其成分呈韻律狀變化，說明巖漿在演化過程中經(jīng)歷了多次的物質(zhì)交換和結(jié)晶過程。斜長石斑晶呈板狀，發(fā)育聚片雙晶，其結(jié)晶順序相對較晚。在巖漿演化后期，斜長石逐漸結(jié)晶析出，其含量隨著巖漿的演化而增加。斜長石的結(jié)晶受到巖漿中鈣、鈉等元素含量的影響，其成分也會(huì)隨著巖漿的演化而發(fā)生變化。從結(jié)構(gòu)特征方面分析，基質(zhì)主要由微晶狀的斜長石、輝石和磁鐵礦等礦物組成，呈交織狀排列，這種結(jié)構(gòu)表明巖漿在快速冷凝過程中，礦物結(jié)晶程度較低，形成了微晶集合體。這是因?yàn)樵趲r漿上升到地表或淺部地殼時(shí)，溫度迅速降低，礦物沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行充分的結(jié)晶和生長，導(dǎo)致形成微晶結(jié)構(gòu)。而斑狀結(jié)構(gòu)中，斑晶礦物（橄欖石、單斜輝石、斜長石等）分布在微晶基質(zhì)中，進(jìn)一步證明了巖漿在演化過程中經(jīng)歷了不同階段的結(jié)晶作用。早期結(jié)晶的斑晶礦物在巖漿中逐漸生長，而后期巖漿快速冷凝形成微晶基質(zhì)，兩者共同構(gòu)成了斑狀結(jié)構(gòu)。結(jié)晶分異作用對巖漿的成分和性質(zhì)產(chǎn)生了顯著影響。隨著橄欖石、單斜輝石等鎂鐵質(zhì)礦物的結(jié)晶析出，巖漿中的鎂、鐵等元素含量逐漸降低，而硅、鋁等元素相對富集，導(dǎo)致巖漿的成分發(fā)生改變。這種成分的變化使得巖漿的性質(zhì)也發(fā)生相應(yīng)的變化，如巖漿的粘度、密度等物理性質(zhì)以及巖漿的演化方向等。結(jié)晶分異作用還會(huì)影響巖漿中微量元素的分配和富集，不同礦物對微量元素的捕獲能力不同，導(dǎo)致微量元素在巖漿和礦物之間發(fā)生重新分配，進(jìn)一步影響了巖漿的地球化學(xué)特征。4.2.2同化混染作用同化混染作用是巖漿在上升和侵位過程中與周圍地殼物質(zhì)發(fā)生相互作用的重要過程。通過對比捕虜晶與巖漿成分，可以有效判斷巖漿與地殼物質(zhì)的同化混染程度以及其對巖漿演化的影響。在三水盆地早第三紀(jì)玄武巖中，發(fā)現(xiàn)了一些下地殼捕虜晶，這為研究同化混染作用提供了重要線索。個(gè)別反環(huán)帶單斜輝石為核-邊結(jié)構(gòu)，其核部Al?O?、TiO?含量和Mg#值明顯偏低，被確定為下地殼捕虜晶。這表明巖漿在從地幔源區(qū)上升匯聚到地殼巖漿房的過程中，與下地殼物質(zhì)發(fā)生了接觸和相互作用，部分下地殼物質(zhì)被巖漿捕獲并同化。對比捕虜晶與巖漿的成分，發(fā)現(xiàn)兩者在一些元素含量和同位素組成上存在差異。捕虜晶中的某些元素含量（如Al?O?、TiO?等）與巖漿中的含量不同，這說明捕虜晶來自于與巖漿源區(qū)不同的物質(zhì)。通過對同位素組成的分析，也可以進(jìn)一步確定捕虜晶的來源和同化混染程度。如果巖漿與捕虜晶的同位素組成存在明顯差異，且這種差異不能用巖漿自身的演化來解釋，那么就可以推斷巖漿發(fā)生了同化混染作用。同化混染作用對巖漿演化產(chǎn)生了多方面的影響。它改變了巖漿的成分，使得巖漿中加入了地殼物質(zhì)的成分，從而改變了巖漿的元素組成和同位素組成。這種成分的改變會(huì)進(jìn)一步影響巖漿的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，如巖漿的粘度、密度、結(jié)晶溫度等。同化混染作用還可能導(dǎo)致巖漿中礦物的結(jié)晶順序和結(jié)晶特征發(fā)生改變，因?yàn)樾录尤氲牡貧の镔|(zhì)會(huì)影響巖漿中元素的活度和化學(xué)平衡，進(jìn)而影響礦物的結(jié)晶過程。同化混染作用在一定程度上也會(huì)影響巖漿的地球化學(xué)特征。它可能會(huì)改變巖漿中微量元素的分配和富集模式，使得巖漿的微量元素特征更接近地殼物質(zhì)。在同位素特征方面，同化混染作用會(huì)使巖漿的同位素組成發(fā)生偏移，偏離其原始源區(qū)的特征。通過對這些地球化學(xué)特征的分析，可以進(jìn)一步了解同化混染作用的程度和對巖漿演化的影響。4.2.3巖漿混合作用三水盆地早第三紀(jì)玄武巖中單斜輝石斑晶的環(huán)帶結(jié)構(gòu)為研究巖漿混合作用提供了關(guān)鍵證據(jù)。通過對這些環(huán)帶結(jié)構(gòu)的詳細(xì)分析，可以揭示巖漿混合作用的發(fā)生過程和對巖漿成分的改造。單斜輝石斑晶顯示出復(fù)雜的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，包括正環(huán)帶、反環(huán)帶及韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)。正環(huán)帶單斜輝石斑晶為核-邊結(jié)構(gòu)，其核部圓化或呈不規(guī)則形狀，邊部自形，這種結(jié)構(gòu)指示了早期晶體與晚期演化巖漿混合后發(fā)生熔蝕-再生長過程。當(dāng)早期結(jié)晶的單斜輝石晶體與后期演化的巖漿混合時(shí)，由于巖漿成分和物理化學(xué)條件的改變，早期晶體的表面發(fā)生熔蝕，呈現(xiàn)出圓化或不規(guī)則形狀。隨著巖漿的進(jìn)一步演化和溫度的降低，在熔蝕的晶體表面開始重新生長，形成自形的邊部。絕大部分反環(huán)帶單斜輝石斑晶為核-幔-邊結(jié)構(gòu)，其核部相對低Mg，并被部分熔蝕呈不規(guī)則狀或圓化，幔部相對高M(jìn)g，邊部自形，這種結(jié)構(gòu)反映了相對原始巖漿的補(bǔ)給作用。當(dāng)相對原始的巖漿補(bǔ)給到正在演化的巖漿體系中時(shí)，新加入的巖漿與原巖漿發(fā)生混合。由于新巖漿的成分與原巖漿不同，導(dǎo)致在混合過程中，原巖漿中已經(jīng)結(jié)晶的單斜輝石斑晶受到影響。核部由于與新巖漿接觸，發(fā)生熔蝕，成分發(fā)生改變，相對低Mg；而幔部則在新巖漿的影響下，相對高M(jìn)g；邊部則在混合后的巖漿中結(jié)晶生長，呈現(xiàn)出自形的特征。韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)單斜輝石核部常為不規(guī)則狀，幔部成分呈韻律狀變化，邊部自形，記錄了巖漿對流及多次巖漿演化-補(bǔ)給過程。在巖漿房內(nèi)，由于溫度和成分的不均勻性，會(huì)發(fā)生巖漿對流。在對流過程中，巖漿不斷地進(jìn)行混合和演化，同時(shí)伴隨著多次的巖漿補(bǔ)給。這種復(fù)雜的過程使得單斜輝石斑晶的成分呈韻律狀變化，反映了巖漿在不同階段的混合和演化。巖漿混合作用對巖漿成分的改造是顯著的。它使得不同來源、不同成分的巖漿相互混合，從而改變了巖漿的整體成分。在混合過程中，巖漿中的各種元素和同位素發(fā)生重新分配，導(dǎo)致巖漿的地球化學(xué)特征發(fā)生變化。混合后的巖漿可能具有介于兩種原始巖漿之間的成分特征，或者由于混合過程中的化學(xué)反應(yīng)和結(jié)晶作用，產(chǎn)生新的礦物組合和成分特征。通過對單斜輝石斑晶環(huán)帶結(jié)構(gòu)的分析，還可以推斷巖漿混合作用發(fā)生的物理化學(xué)條件。如根據(jù)環(huán)帶結(jié)構(gòu)的寬度、成分變化的梯度等，可以推測巖漿混合的速度、混合時(shí)間以及混合時(shí)的溫度、壓力等條件。這些信息對于深入理解巖漿混合作用的機(jī)制和過程具有重要意義。4.3巖漿上升與就位機(jī)制在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力的作用下，三水盆地早第三紀(jì)玄武巖巖漿的上升與就位機(jī)制與巖石圈的伸展和斷裂活動(dòng)密切相關(guān)。在早第三紀(jì)，三水盆地處于伸展環(huán)境，巖石圈發(fā)生拉伸減薄，形成了一系列北東向和北西向的正斷層。這些斷裂為巖漿提供了上升的通道，使得深部地幔源區(qū)的玄武巖巖漿能夠沿著斷裂向上運(yùn)移。從巖漿上升通道來看，斷裂的存在打破了巖石圈的完整性，降低了巖漿上升的阻力。地幔源區(qū)的玄武巖巖漿在高溫高壓的作用下，具有較強(qiáng)的流動(dòng)性和向上的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)遇到巖石圈中的斷裂時(shí)，巖漿便會(huì)沿著斷裂的縫隙向上侵入。斷裂的規(guī)模和連通性對巖漿的上升速度和上升量具有重要影響。規(guī)模較大、連通性較好的斷裂能夠允許更多的巖漿通過，從而導(dǎo)致大規(guī)模的巖漿噴發(fā)；而規(guī)模較小、連通性較差的斷裂則可能限制巖漿的上升，使得巖漿在深部或淺部地殼中聚集。巖漿房的形成是巖漿上升與就位過程中的一個(gè)重要階段。當(dāng)巖漿沿著斷裂上升到一定深度時(shí)，由于地殼巖石的阻擋、巖漿上升速度的變化以及巖漿與圍巖的相互作用等因素，巖漿會(huì)在特定的空間內(nèi)聚集，形成巖漿房。三水盆地早第三紀(jì)玄武巖巖漿房可能主要形成于地殼的淺部，深度一般在幾公里到十幾公里之間。在巖漿房中，巖漿經(jīng)歷了復(fù)雜的物理化學(xué)變化，如結(jié)晶分異、同化混染和巖漿混合等作用，這些作用進(jìn)一步改變了巖漿的成分和性質(zhì)。巖漿房的演化受到多種因素的控制。巖漿的補(bǔ)給是影響巖漿房演化的重要因素之一。如果有持續(xù)的巖漿補(bǔ)給，巖漿房的規(guī)模會(huì)不斷擴(kuò)大，巖漿的成分也會(huì)發(fā)生改變。結(jié)晶分異作用在巖漿房內(nèi)持續(xù)進(jìn)行，隨著溫度的降低，不同礦物按照一定的順序結(jié)晶析出，導(dǎo)致巖漿的成分逐漸發(fā)生變化。同化混染作用也會(huì)對巖漿房的演化產(chǎn)生影響，巖漿與圍巖發(fā)生物質(zhì)交換，使得巖漿中加入了地殼物質(zhì)的成分，改變了巖漿的地球化學(xué)特征。在巖漿就位方式上，三水盆地早第三紀(jì)玄武巖主要有兩種就位方式：噴發(fā)和侵入。噴發(fā)是巖漿直接沖破地殼，溢出地表，形成火山巖。在噴發(fā)過程中，巖漿中的氣體迅速膨脹，產(chǎn)生巨大的壓力，使得巖漿以火山噴發(fā)的形式噴出地表。這種就位方式形成的玄武巖通常具有氣孔構(gòu)造和杏仁構(gòu)造，如前文所述，氣孔是巖漿噴發(fā)時(shí)氣體逸出留下的空洞，杏仁構(gòu)造則是氣孔被后期礦物充填形成的。侵入是巖漿在上升過程中，沒有噴出地表，而是在地下深處或淺部地殼中冷凝結(jié)晶，形成侵入巖。侵入巖的形成與巖漿的上升速度、圍巖的性質(zhì)以及巖漿的壓力等因素有關(guān)。當(dāng)巖漿上升速度較慢，圍巖的阻力較大時(shí)，巖漿會(huì)在地下一定深度處冷凝結(jié)晶，形成侵入巖。侵入巖與圍巖的接觸關(guān)系較為復(fù)雜，可能存在侵入接觸、沉積接觸等。侵入接觸表現(xiàn)為侵入巖與圍巖之間有明顯的熱接觸變質(zhì)帶，圍巖受到巖漿的烘烤和熱液作用，發(fā)生變質(zhì)現(xiàn)象；沉積接觸則是侵入巖被后期的沉積物覆蓋，兩者之間沒有明顯的熱接觸變質(zhì)現(xiàn)象。通過對三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的野外觀察和室內(nèi)分析，發(fā)現(xiàn)部分玄武巖具有明顯的侵入特征，如與圍巖的侵入接觸關(guān)系、礦物結(jié)晶程度較高等；而另一部分玄武巖則具有典型的噴發(fā)特征，如氣孔構(gòu)造、杏仁構(gòu)造以及火山碎屑物質(zhì)的存在等。這表明在早第三紀(jì)時(shí)期，三水盆地內(nèi)的玄武巖巖漿既有噴發(fā)就位，也有侵入就位，兩種就位方式相互交織，共同記錄了該時(shí)期的巖漿活動(dòng)歷史。五、早第三紀(jì)玄武巖巖漿作用的構(gòu)造指示5.1對大陸裂谷環(huán)境的指示三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的巖石組合和地球化學(xué)特征，為該時(shí)期盆地處于大陸裂谷環(huán)境提供了有力證據(jù)。從巖石組合來看，三水盆地新生代以來噴發(fā)的雙峰式火山巖，具備大陸裂谷的巖石組合特征。雙峰式火山巖是指由基性的玄武巖和酸性的流紋巖或粗面巖等組成的巖石組合，這種組合反映了巖漿源區(qū)的多樣性和巖漿演化過程的復(fù)雜性。在三水盆地，玄武巖與粗面巖-流紋巖構(gòu)成的雙峰式特點(diǎn)明顯，其中玄武巖和粗面巖的微量元素和稀土元素的配分形式相似，富集大離子親石元素并且有相似的εNd(T)同位素組成(2.34-6.4)，說明它們來自相同的地幔源區(qū)，為同源巖漿演化的產(chǎn)物。在地球化學(xué)特征方面，三水盆地早第三紀(jì)玄武巖具有明顯的板內(nèi)玄武巖特征。在微量元素蛛網(wǎng)圖上，玄武巖顯示出明顯的Nb、Ta正異常，這是板內(nèi)玄武巖的典型特征之一。相對于大陸地殼，玄武巖具有較低的Th/Sc、La/Nb和U/Al×1000，陸殼混染程度低。這種地球化學(xué)特征表明，玄武巖的形成與大陸內(nèi)部的拉張環(huán)境有關(guān)，而大陸裂谷正是典型的大陸內(nèi)部拉張構(gòu)造環(huán)境。三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的主量元素特征也與大陸裂谷玄武巖具有一定的相似性。亞堿性玄武巖系列和堿性玄武巖系列的SiO?含量、里特曼指數(shù)等特征，與大陸裂谷環(huán)境下形成的玄武巖特征相符。亞堿性玄武巖系列的SiO?含量一般在45%-52%之間，堿性玄武巖系列的SiO?含量相對較低，一般在42%-47%之間，里特曼指數(shù)顯示亞堿性玄武巖的σ值一般小于3.3，堿性玄武巖的σ值大于3.3。這些特征表明，三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的形成與大陸裂谷環(huán)境下的巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，三水盆地在早第三紀(jì)處于伸展環(huán)境，受到古太平洋板塊和新特提斯板塊俯沖的遠(yuǎn)場效應(yīng)影響，巖石圈發(fā)生拉伸減薄。這種區(qū)域構(gòu)造背景為大陸裂谷的形成提供了條件，而玄武巖巖漿作用正是大陸裂谷形成過程中的重要表現(xiàn)。深部地幔物質(zhì)在巖石圈拉伸減薄的過程中上涌，部分熔融形成玄武巖巖漿，沿著斷裂上升噴發(fā)，形成了三水盆地早第三紀(jì)的玄武巖。三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的巖石組合和地球化學(xué)特征，以及區(qū)域地質(zhì)背景，都充分證明了該時(shí)期盆地處于大陸裂谷環(huán)境。這些證據(jù)對于研究大陸裂谷的形成機(jī)制、演化過程以及區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)展具有重要意義。5.2與南海擴(kuò)張的關(guān)系南海擴(kuò)張是東亞地區(qū)重要的地質(zhì)事件，其形成機(jī)制備受關(guān)注。三水盆地位于南海北部陸緣，研究其早第三紀(jì)玄武巖巖漿作用與南海擴(kuò)張的關(guān)系，對于揭示南海擴(kuò)張的動(dòng)力學(xué)機(jī)制具有重要意義。在時(shí)間分布上，三水盆地早第三紀(jì)玄武質(zhì)巖漿強(qiáng)烈噴發(fā)的時(shí)段為61-54Ma，其中亞堿性玄武巖噴發(fā)時(shí)間（60Ma）早于堿性玄武巖（56Ma）。而南海擴(kuò)張主要發(fā)生在32-16Ma，從時(shí)間上看，三水盆地巖漿活動(dòng)與南海擴(kuò)張期存在較長間隔。這表明兩者在時(shí)間上沒有直接的連續(xù)關(guān)系，三水盆地早第三紀(jì)的玄武巖巖漿作用并非直接引發(fā)南海擴(kuò)張的原因。從源區(qū)特征分析，三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的巖漿源區(qū)主要為軟流圈地幔，但受到了俯沖帶物質(zhì)或者地幔柱物質(zhì)的改造，使得源區(qū)具有一定的富集特征。通過熔融柱模型反演得到亞堿性巖漿源區(qū)起止熔融溫壓分別為1517℃（3.03GPa）和1471℃（2.25GPa），深度為101-76km；堿性巖漿源區(qū)起止熔融溫壓分別為1555℃（3.33GPa）和1506℃（2.48GPa），深度為110-84km，整體為石榴石-尖晶石橄欖巖過渡區(qū)且呈逐漸變深的趨勢。南海擴(kuò)張期巖漿活動(dòng)的源區(qū)特征與三水盆地有所不同。南海擴(kuò)張期巖漿主要來源于軟流圈地幔的部分熔融，其源區(qū)的物質(zhì)組成和溫壓條件與三水盆地玄武巖巖漿源區(qū)存在差異。南海擴(kuò)張期巖漿活動(dòng)可能受到了地幔柱活動(dòng)、板塊運(yùn)動(dòng)等多種因素的綜合影響，導(dǎo)致其源區(qū)特征和巖漿演化過程與三水盆地早第三紀(jì)玄武巖巖漿作用有所區(qū)別。在深部過程方面，三水盆地早第三紀(jì)玄武巖巖漿作用主要受控于大陸裂谷環(huán)境下的巖石圈伸展和深部地幔物質(zhì)上涌。在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用下，巖石圈拉伸減薄，形成斷裂，為巖漿提供上升通道，深部地幔源區(qū)的玄武巖巖漿沿著斷裂上升，在上升過程中經(jīng)歷結(jié)晶分異、同化混染和巖漿混合等作用，最終就位形成玄武巖。南海擴(kuò)張的深部過程則更為復(fù)雜，涉及到巖石圈的破裂、海底擴(kuò)張以及地幔對流等多種深部動(dòng)力學(xué)過程。南海擴(kuò)張可能是由于地幔柱上涌導(dǎo)致巖石圈破裂，形成洋殼，然后在板塊運(yùn)動(dòng)的作用下，洋殼不斷擴(kuò)張，形成南海現(xiàn)今的構(gòu)造格局。這種深部過程與三水盆地早第三紀(jì)玄武巖巖漿作用的深部過程存在明顯差異。綜合來看，三水盆地早第三紀(jì)玄武巖巖漿作用與南海擴(kuò)張?jiān)跁r(shí)間分布、源區(qū)特征和深部過程等方面存在較大差異，兩者并無直接因果聯(lián)系。然而，三水盆地位于南海北部陸緣，其早第三紀(jì)的地質(zhì)演化過程可能對南海擴(kuò)張的區(qū)域地質(zhì)背景產(chǎn)生了一定的影響。在早第三紀(jì)，三水盆地所在區(qū)域的構(gòu)造活動(dòng)和巖漿作用可能改變了巖石圈的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為后續(xù)南海擴(kuò)張奠定了一定的基礎(chǔ)。雖然兩者之間沒有直接的因果關(guān)系，但在區(qū)域地質(zhì)演化的大背景下，它們共同記錄了南海北部陸緣的地質(zhì)變遷過程，對于深入研究南海地區(qū)的構(gòu)造演化具有重要的參考價(jià)值。5.3區(qū)域構(gòu)造演化意義三水盆地早第三紀(jì)玄武巖巖漿作用對研究華南地區(qū)區(qū)域構(gòu)造演化具有重要意義，尤其是在揭示巖石圈拉伸、減薄過程方面提供了關(guān)鍵線索。從區(qū)域構(gòu)造背景來看，華南地區(qū)在早第三紀(jì)受到古太平洋板塊和新特提斯板塊俯沖的遠(yuǎn)場效應(yīng)影響，處于伸展環(huán)境。三水盆地作為華南地區(qū)的一部分，其玄武巖巖漿作用正是這種區(qū)域構(gòu)造背景下的產(chǎn)物。深部地幔物質(zhì)在巖石圈伸展的作用下，發(fā)生上涌和部分熔融，形成玄武巖巖漿，然后沿著巖石圈中的斷裂上升到地表或淺部地殼，形成玄武巖。這一過程記錄了華南地區(qū)巖石圈在早第三紀(jì)的拉伸和減薄過程，反映了區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的變化。在巖石圈拉伸過程中，三水盆地所在區(qū)域的巖石圈發(fā)生破裂，形成一系列的正斷層，這些斷層為巖漿提供了上升通道。通過對玄武巖分布和產(chǎn)狀的研究，可以推斷出當(dāng)時(shí)巖石圈斷裂的位置和方向。玄武巖沿著特定方向的斷裂分布，表明這些斷裂在巖漿活動(dòng)中起到了關(guān)鍵作用，從而可以反推巖石圈拉伸的方向和強(qiáng)度。巖石圈減薄是大陸裂谷形成和演化的重要過程，三水盆地早第三紀(jì)玄武巖巖漿作用為研究這一過程提供了重要依據(jù)。根據(jù)熔融柱模型反演得到的巖漿源區(qū)深度和溫壓條件，可以推斷出巖石圈減薄的程度。亞堿性巖漿源區(qū)深度為101-76km，堿性巖漿源區(qū)深度為110-84km，這種源區(qū)深度的變化反映了巖石圈在早第三紀(jì)時(shí)期可能經(jīng)歷了不同程度的減薄過程。隨著時(shí)間的推移，巖石圈可能進(jìn)一步拉伸減薄，導(dǎo)致巖漿源區(qū)深度發(fā)生變化。巖石圈減薄過程還與深部地幔物質(zhì)的上涌密切相關(guān)。三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的地球化學(xué)和同位素特征表明，其巖漿源區(qū)主要為軟流圈地幔，但受到了俯沖帶物質(zhì)或者地幔柱物質(zhì)的改造。這說明在巖石圈減薄過程中，深部地幔物質(zhì)發(fā)生了復(fù)雜的物理化學(xué)變化，地幔柱物質(zhì)或者俯沖帶物質(zhì)的加入，改變了巖漿源區(qū)的性質(zhì)，進(jìn)而影響了玄武巖巖漿的形成和演化。這種深部過程的研究，對于理解華南地區(qū)區(qū)域構(gòu)造演化具有重要意義。三水盆地早第三紀(jì)玄武巖巖漿作用還與區(qū)域內(nèi)的沉積作用相互關(guān)聯(lián)。在玄武巖巖漿噴發(fā)的同時(shí)，盆地內(nèi)的沉積作用也在進(jìn)行。玄武巖的噴發(fā)改變了盆地的地形和沉積環(huán)境，火山碎屑物質(zhì)的加入影響了沉積物的成分和沉積速率。通過對沉積地層和玄武巖的綜合研究，可以重建早第三紀(jì)時(shí)期三水盆地的古地理環(huán)境和構(gòu)造演化歷史。在某些地區(qū)，玄武巖的噴發(fā)可能導(dǎo)致局部地形升高，形成火山島或高地，從而影響周圍地區(qū)的沉積作用。三水盆地早第三紀(jì)玄武巖巖漿作用對于研究華南地區(qū)區(qū)域構(gòu)造演化，特別是巖石圈拉伸、減薄過程具有重要意義。通過對玄武巖的巖石學(xué)、地球化學(xué)和同位素特征的研究，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景和沉積作用分析，可以深入了解華南地區(qū)早第三紀(jì)時(shí)期的構(gòu)造演化過程，為揭示該地區(qū)的地質(zhì)演化歷史提供重要的科學(xué)依據(jù)。六、結(jié)論與展望6.1研究結(jié)論通過對三水盆地早第三紀(jì)玄武巖的巖石學(xué)、地球化學(xué)、同位素組成以及巖漿作用過程的綜合研究，得出以下結(jié)論：巖石學(xué)特征：三水盆地早第三紀(jì)玄武巖主要呈黑色、灰黑色，具斑狀結(jié)構(gòu)和基質(zhì)交織結(jié)構(gòu)，斑晶礦物主要為橄欖石、單斜輝石和斜長石，基質(zhì)由微晶狀的斜長石、輝石和磁鐵礦等礦物組成。巖石構(gòu)造以氣孔構(gòu)造和杏仁構(gòu)造較為常見，礦物組成及含量具有一定特征，橄欖石含量約為5%-15%，單斜輝石含量在10%-25%之間，斜長石含量約為40%-60%，磁鐵礦等副礦物含量約為2%-5%。地球化學(xué)特征：主量元素方面，亞堿性玄武巖系列的SiO?含量一般在45%-52%之間，堿性玄武巖系列的SiO?含量相對較低，一般在42%-47%之間，里特曼指數(shù)顯示亞堿性玄武巖的σ值一般小于3.3，堿性玄武巖的σ值大于3.3。微量元素上，玄武巖具有輕稀土元素相對富集，重稀土元素相