地球化學(xué)視角下南海的興衰：周緣新生代火成巖的約束與啟示一、引言1.1研究背景與意義南海，作為西太平洋地區(qū)最大的邊緣海之一，處于歐亞板塊、菲律賓海板塊與澳大利亞板塊的匯聚地帶，其形成與消亡過(guò)程受到了多種復(fù)雜地質(zhì)因素的交互影響。自中生代以來(lái)，南海及鄰近區(qū)域歷經(jīng)了復(fù)雜的構(gòu)造演化歷史，不僅記錄了區(qū)域板塊運(yùn)動(dòng)的重要信息，也對(duì)全球古地理重建具有關(guān)鍵意義。因此，深入研究南海的形成與消亡機(jī)制，不僅有助于揭示區(qū)域地質(zhì)演化的奧秘，還對(duì)理解全球構(gòu)造格局的演變提供重要線索。南海的地質(zhì)演化過(guò)程是一個(gè)長(zhǎng)期而復(fù)雜的過(guò)程，涉及到多種地質(zhì)作用的相互作用。海底擴(kuò)張、板塊俯沖、火山活動(dòng)等地質(zhì)過(guò)程在南海的形成與演化中都起到了關(guān)鍵作用。然而，由于南海地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，且大部分區(qū)域被海水覆蓋，使得直接獲取地質(zhì)證據(jù)變得極為困難。傳統(tǒng)的地球物理學(xué)手段雖然能夠提供一些關(guān)于南海深部結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的信息，但對(duì)于揭示南海形成與消亡的具體機(jī)制，還需要更多直接的地質(zhì)學(xué)證據(jù)。火成巖作為地球內(nèi)部巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物，攜帶了豐富的地球化學(xué)信息，能夠?yàn)檠芯繀^(qū)域構(gòu)造演化提供直接的地質(zhì)學(xué)證據(jù)?；鸪蓭r的形成與地球內(nèi)部的巖漿活動(dòng)密切相關(guān)，而巖漿活動(dòng)又受到板塊運(yùn)動(dòng)、地幔對(duì)流等多種因素的控制。因此，通過(guò)對(duì)火成巖的巖石學(xué)、地質(zhì)年代學(xué)和地球化學(xué)研究，可以揭示巖漿的起源、演化過(guò)程以及其形成的構(gòu)造背景，進(jìn)而為研究南海的形成與消亡機(jī)制提供重要的約束條件。南海及鄰區(qū)分布著眾多不同時(shí)期的火成巖，這些火成巖記錄了南海地質(zhì)演化過(guò)程中的重要信息。晚中生代的花崗質(zhì)巖石、新生代的玄武巖等，它們的地球化學(xué)特征反映了不同時(shí)期的構(gòu)造環(huán)境和巖漿源區(qū)性質(zhì)。通過(guò)對(duì)這些火成巖的詳細(xì)研究，可以重建南海地質(zhì)演化的歷史，揭示南海形成與消亡的深部過(guò)程和構(gòu)造機(jī)制。研究南海形成與消亡過(guò)程中新生代火成巖的地球化學(xué)特征，對(duì)于深入理解南海的地質(zhì)演化歷史具有重要的科學(xué)意義。一方面，火成巖的地球化學(xué)特征可以為南海的成因模式提供重要的約束條件，有助于解決當(dāng)前關(guān)于南海成因的爭(zhēng)議。目前，關(guān)于南海的成因存在多種模型，如弧后擴(kuò)張模型、碰撞擠出模型、似洋中脊擴(kuò)張模型等，通過(guò)火成巖地球化學(xué)研究可以為這些模型提供更直接的證據(jù)，從而確定南海形成的最合理機(jī)制。另一方面，火成巖地球化學(xué)研究還可以揭示南海演化過(guò)程中的深部物質(zhì)循環(huán)和動(dòng)力學(xué)過(guò)程，對(duì)于理解地球內(nèi)部的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和能量交換具有重要意義。從實(shí)際應(yīng)用角度來(lái)看，南海地區(qū)擁有豐富的自然資源，包括油氣資源、礦產(chǎn)資源等。了解南海的地質(zhì)演化歷史和火成巖的分布特征，對(duì)于資源勘探和開(kāi)發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。通過(guò)火成巖地球化學(xué)研究，可以識(shí)別潛在的油氣儲(chǔ)層和礦產(chǎn)資源富集區(qū)，為資源勘探提供科學(xué)依據(jù)。此外，南海地區(qū)還面臨著地震、海嘯等地質(zhì)災(zāi)害的威脅，研究南海的地質(zhì)演化和火成巖活動(dòng)，有助于評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，為災(zāi)害預(yù)警和防治提供科學(xué)支持。南海形成與消亡研究具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，而火成巖地球化學(xué)作為一種重要的研究手段，能夠?yàn)槟虾５刭|(zhì)演化研究提供關(guān)鍵的約束條件。通過(guò)對(duì)南海及周緣新生代火成巖的地球化學(xué)研究，有望揭示南海形成與消亡的奧秘，為區(qū)域地質(zhì)研究和資源開(kāi)發(fā)提供重要的科學(xué)依據(jù)。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀自20世紀(jì)中葉以來(lái)，南海的形成與消亡機(jī)制一直是地球科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。早期的研究主要依賴于地球物理學(xué)手段，如地震探測(cè)、地磁測(cè)量等，這些研究揭示了南海的基本構(gòu)造框架，提出了多種關(guān)于南海成因的假說(shuō)。20世紀(jì)70年代，Karig基于對(duì)西太平洋邊緣海的研究，提出南?？赡苁腔『髷U(kuò)張的產(chǎn)物，認(rèn)為南海的形成與古太平洋板塊的俯沖有關(guān)，在俯沖帶后方產(chǎn)生的拉張應(yīng)力導(dǎo)致了南海的擴(kuò)張。這一觀點(diǎn)在當(dāng)時(shí)得到了一定程度的認(rèn)可，為后續(xù)的研究奠定了基礎(chǔ)。然而，隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)該模型難以解釋南海復(fù)雜的構(gòu)造特征，如南海海盆的不對(duì)稱性以及周邊地區(qū)的構(gòu)造變形。1983年，Taylor和Hayes通過(guò)對(duì)南海海底磁異常的分析，提出南海在新生代經(jīng)歷了32-17Ma的海底擴(kuò)張，確定了南海海底擴(kuò)張的時(shí)間框架，這一成果對(duì)南海構(gòu)造演化研究具有重要意義。但他們提出的似洋中脊擴(kuò)張模型，也無(wú)法完全解釋南海形成過(guò)程中的一些地質(zhì)現(xiàn)象，如南海北部陸緣的復(fù)雜構(gòu)造變形和巖漿活動(dòng)。此后，Briais等在1993年對(duì)南海海底磁異常進(jìn)行了更詳細(xì)的研究，將南海海底擴(kuò)張時(shí)間調(diào)整為32-15.5Ma，并進(jìn)一步修正為30-16Ma，這一結(jié)果得到了后續(xù)IODP349航次的證實(shí)。在成因模型方面，除了弧后擴(kuò)張模型和似洋中脊擴(kuò)張模型外，Tapponnier于1986年提出碰撞擠出模型，認(rèn)為印度-歐亞板塊碰撞導(dǎo)致東南亞地塊擠出，進(jìn)而引發(fā)南海的張開(kāi)。但該模型在解釋南海的一些局部構(gòu)造特征時(shí)存在困難，如南海海盆內(nèi)部的構(gòu)造分區(qū)和巖漿活動(dòng)的分布規(guī)律。隨著研究的不斷深入，古南海俯沖拖曳模型也被提出，認(rèn)為古南海的俯沖作用對(duì)南海的形成起到了重要的拖曳作用，但該模型同樣面臨著一些地質(zhì)證據(jù)不足的問(wèn)題。近年來(lái)，隨著多學(xué)科研究手段的綜合應(yīng)用，南海形成與消亡的研究取得了新的進(jìn)展。地球化學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)等多學(xué)科交叉研究，為揭示南海的構(gòu)造演化提供了更全面的視角。李學(xué)杰等結(jié)合三大板塊相互作用和南海實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，提出南海形成的弧后擴(kuò)張—左旋剪切模型，認(rèn)為南海是古南海往北俯沖的弧后盆地，菲律賓海板塊往北漂移形成的大規(guī)模左旋走滑是南海擴(kuò)張的觸發(fā)因素，印度—?dú)W亞碰撞產(chǎn)生中南半島擠出主要影響西南海盆擴(kuò)張方向，使得擴(kuò)張軸從近東西向轉(zhuǎn)為北東向。孫珍等通過(guò)對(duì)南海主-被動(dòng)陸緣轉(zhuǎn)換機(jī)制、陸緣破裂方式和巖漿活動(dòng)機(jī)制的研究，提出了南海演化過(guò)程中的一些關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，為后續(xù)研究指明了方向。在新生代火成巖地球化學(xué)研究方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也開(kāi)展了大量工作。早期對(duì)南?；鸪蓭r的研究主要集中在巖石學(xué)特征的描述，隨著分析技術(shù)的不斷進(jìn)步，地球化學(xué)研究逐漸成為揭示火成巖成因和構(gòu)造背景的重要手段。對(duì)南海海盆新生代玄武巖的研究表明，其分為堿性玄武巖和拉斑玄武巖兩類，堿性玄武巖具有板內(nèi)大洋島嶼玄武巖（OIB）特征，拉斑玄武巖的微量元素含量接近大洋中脊玄武巖（MORB）。對(duì)南海及鄰區(qū)晚中生代花崗質(zhì)巖石的地球化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，這些巖石主要是I型花崗巖，形成于大陸弧的構(gòu)造背景。Qian等通過(guò)對(duì)南海海山和中南半島溢流玄武巖的巖石學(xué)和地球化學(xué)研究，揭示了南海地區(qū)板內(nèi)巖漿活動(dòng)的時(shí)空分布和物質(zhì)來(lái)源，認(rèn)為南海地區(qū)新生代火山活動(dòng)與地幔過(guò)渡帶和上部地幔物質(zhì)的上涌減壓熔融有關(guān)，地幔源區(qū)主要存在DMM-EM2-FOZO三端元組分，由富集組分構(gòu)建的地幔不均一性很大程度上是因年輕俯沖洋殼（<200Ma）經(jīng)地幔過(guò)渡帶再循環(huán)所導(dǎo)致，同時(shí)可能存在部分下地幔來(lái)源的地幔柱物質(zhì)的貢獻(xiàn)。Yu等對(duì)中國(guó)臺(tái)灣弧-陸碰撞造山帶的蛇綠巖套開(kāi)展地質(zhì)調(diào)查、年代學(xué)和巖石地球化學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)與蛇綠巖套海底擴(kuò)張同期但略早于相應(yīng)火山弧的埃達(dá)克巖和富Nb玄武巖脈體，揭示了南海初始俯沖弧前響應(yīng)的巖漿成因模型和深部機(jī)制，認(rèn)為俯沖板片的年齡是決定其俯沖板片變質(zhì)熔融行為和形成弧前不同巖漿組合的關(guān)鍵。盡管國(guó)內(nèi)外在南海形成與消亡以及新生代火成巖地球化學(xué)研究方面取得了豐碩成果，但仍存在諸多問(wèn)題有待解決。南海的成因機(jī)制尚未完全明確，各種模型都存在一定的局限性，需要更多的地質(zhì)證據(jù)和深入的研究來(lái)驗(yàn)證?；鸪蓭r地球化學(xué)研究雖然取得了一定進(jìn)展，但對(duì)于巖漿的起源、演化過(guò)程以及與構(gòu)造環(huán)境的關(guān)系，仍存在許多爭(zhēng)議。在未來(lái)的研究中，需要進(jìn)一步加強(qiáng)多學(xué)科的綜合研究，深入分析火成巖的地球化學(xué)特征，以揭示南海形成與消亡的深部過(guò)程和構(gòu)造機(jī)制。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容本研究旨在通過(guò)對(duì)南海及周緣新生代火成巖的巖石學(xué)、地質(zhì)年代學(xué)和地球化學(xué)研究，揭示火成巖的成因和構(gòu)造背景，進(jìn)而為南海的形成與消亡過(guò)程提供地球化學(xué)限定，具體研究?jī)?nèi)容如下：南海及周緣新生代火成巖的巖石學(xué)特征研究：系統(tǒng)收集南海及周緣地區(qū)新生代火成巖樣品，包括玄武巖、花崗巖、火山巖等。運(yùn)用顯微鏡觀察、礦物分析等手段，詳細(xì)研究火成巖的巖石結(jié)構(gòu)、礦物組成和巖石類型，建立火成巖的巖石學(xué)分類體系，為后續(xù)地球化學(xué)研究提供基礎(chǔ)。對(duì)南海海盆新生代玄武巖的巖石學(xué)研究，明確其礦物組合和結(jié)構(gòu)特征，如堿性玄武巖具有典型的玄武巖礦物組合，拉斑玄武巖具有典型的拉斑結(jié)構(gòu)，這有助于區(qū)分不同類型的玄武巖，為探討其成因提供依據(jù)。南海及周緣新生代火成巖的地質(zhì)年代學(xué)研究：采用高精度的同位素定年技術(shù)，如鋯石U-Pb定年、Ar-Ar定年等，確定火成巖的形成時(shí)代。建立南海及周緣地區(qū)新生代火成巖的年代框架，明確不同時(shí)期火成巖的時(shí)空分布規(guī)律，為研究南海構(gòu)造演化提供時(shí)間約束。通過(guò)對(duì)南海及鄰區(qū)晚中生代花崗質(zhì)巖石的鋯石U-Pb定年，確定其形成時(shí)代，進(jìn)而了解該時(shí)期南海地區(qū)的巖漿活動(dòng)歷史，為研究南海的早期演化提供重要信息。南海及周緣新生代火成巖的地球化學(xué)特征研究：運(yùn)用先進(jìn)的地球化學(xué)分析技術(shù)，如電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）、X射線熒光光譜（XRF）等，分析火成巖的主量元素、微量元素和同位素組成。研究火成巖的地球化學(xué)特征，包括元素的富集與虧損、同位素比值的變化等，探討巖漿的起源、演化過(guò)程以及其形成的構(gòu)造背景。對(duì)南海海盆新生代玄武巖的地球化學(xué)分析顯示，堿性玄武巖微量元素和稀土元素具有板內(nèi)大洋島嶼玄武巖（OIB）特征，拉斑玄武巖的微量元素含量接近大洋中脊玄武巖（MORB），這表明它們可能具有不同的巖漿源區(qū)和形成機(jī)制。南海形成與消亡過(guò)程的地球化學(xué)限定：綜合火成巖的巖石學(xué)、地質(zhì)年代學(xué)和地球化學(xué)研究成果，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景和地球物理資料，建立南海形成與消亡過(guò)程的地球化學(xué)模型。探討南海在不同演化階段的深部過(guò)程和構(gòu)造機(jī)制，如巖漿活動(dòng)與板塊運(yùn)動(dòng)的關(guān)系、地幔物質(zhì)的循環(huán)與交換等，為解決南海成因機(jī)制的爭(zhēng)議提供新的證據(jù)和思路。通過(guò)對(duì)南海及周緣新生代火成巖地球化學(xué)特征的分析，結(jié)合板塊運(yùn)動(dòng)模型，探討南海擴(kuò)張的觸發(fā)機(jī)制、擴(kuò)張過(guò)程中的巖漿活動(dòng)以及南海消亡的深部原因，為深入理解南海的地質(zhì)演化提供科學(xué)依據(jù)。1.4研究方法與技術(shù)路線為實(shí)現(xiàn)本研究目標(biāo)，綜合運(yùn)用多種研究方法，包括野外采樣、巖石學(xué)分析、地質(zhì)年代學(xué)定年和地球化學(xué)分析等，確保研究的全面性和準(zhǔn)確性。野外采樣：系統(tǒng)收集南海及周緣地區(qū)新生代火成巖樣品，包括海底和陸地露頭樣品。利用海洋地質(zhì)調(diào)查船，如“科學(xué)號(hào)”“海洋六號(hào)”等，通過(guò)拖網(wǎng)、抓斗和柱狀取樣等方式，獲取南海海盆及周邊海域的火成巖樣品。對(duì)于陸地露頭樣品，選取南海周邊的關(guān)鍵地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域，如華南沿海地區(qū)、中南半島等，進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查和樣品采集。在采樣過(guò)程中，詳細(xì)記錄樣品的地理位置、地質(zhì)背景和巖性特征等信息，確保樣品的代表性和可靠性。巖石學(xué)分析：運(yùn)用顯微鏡觀察、礦物分析等手段，對(duì)采集的火成巖樣品進(jìn)行詳細(xì)的巖石學(xué)研究。制作巖石薄片，在偏光顯微鏡下觀察巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和礦物組成，確定巖石類型和巖石學(xué)特征。利用電子探針、掃描電鏡等分析技術(shù)，對(duì)礦物成分進(jìn)行精確分析，了解礦物的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)，為探討火成巖的成因提供巖石學(xué)依據(jù)。地質(zhì)年代學(xué)定年：采用高精度的同位素定年技術(shù)，如鋯石U-Pb定年、Ar-Ar定年等，確定火成巖的形成時(shí)代。對(duì)于花崗巖等巖石，選取其中的鋯石礦物，利用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜（LA-ICP-MS）技術(shù)進(jìn)行U-Pb定年，獲取準(zhǔn)確的結(jié)晶年齡。對(duì)于玄武巖等火山巖，采用Ar-Ar定年方法，對(duì)其中的單礦物或全巖進(jìn)行定年，確定火山活動(dòng)的時(shí)間。通過(guò)地質(zhì)年代學(xué)定年，建立南海及周緣地區(qū)新生代火成巖的年代框架，明確不同時(shí)期火成巖的時(shí)空分布規(guī)律。地球化學(xué)分析：運(yùn)用先進(jìn)的地球化學(xué)分析技術(shù)，如電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）、X射線熒光光譜（XRF）等，分析火成巖的主量元素、微量元素和同位素組成。使用ICP-MS分析火成巖中的微量元素和稀土元素含量，通過(guò)元素的富集與虧損特征，探討巖漿的起源和演化過(guò)程。利用XRF分析主量元素含量，了解巖石的化學(xué)成分和礦物組成。同時(shí)，進(jìn)行同位素分析，如Sr-Nd-Pb-Hf同位素體系分析，確定巖漿源區(qū)的性質(zhì)和地幔物質(zhì)的循環(huán)特征。數(shù)據(jù)綜合分析與模型建立：綜合火成巖的巖石學(xué)、地質(zhì)年代學(xué)和地球化學(xué)研究成果，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景和地球物理資料，如地震探測(cè)、地磁測(cè)量等數(shù)據(jù)，進(jìn)行多學(xué)科交叉分析。利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，對(duì)火成巖的時(shí)空分布和地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，直觀展示火成巖的特征和分布規(guī)律。建立南海形成與消亡過(guò)程的地球化學(xué)模型，探討南海在不同演化階段的深部過(guò)程和構(gòu)造機(jī)制，如巖漿活動(dòng)與板塊運(yùn)動(dòng)的關(guān)系、地幔物質(zhì)的循環(huán)與交換等，為解決南海成因機(jī)制的爭(zhēng)議提供新的證據(jù)和思路。本研究的技術(shù)路線如圖1-1所示：首先，通過(guò)野外采樣獲取南海及周緣地區(qū)新生代火成巖樣品；然后，對(duì)樣品進(jìn)行巖石學(xué)分析和地質(zhì)年代學(xué)定年，確定火成巖的巖石學(xué)特征和形成時(shí)代；接著，運(yùn)用地球化學(xué)分析技術(shù)，分析火成巖的地球化學(xué)組成；最后，綜合多學(xué)科數(shù)據(jù)，建立南海形成與消亡過(guò)程的地球化學(xué)模型，揭示南海的深部過(guò)程和構(gòu)造機(jī)制。[此處插入技術(shù)路線圖1-1，圖中清晰展示從野外采樣到模型建立的各個(gè)環(huán)節(jié)和流程，箭頭表示數(shù)據(jù)流向和研究步驟的先后順序][此處插入技術(shù)路線圖1-1，圖中清晰展示從野外采樣到模型建立的各個(gè)環(huán)節(jié)和流程，箭頭表示數(shù)據(jù)流向和研究步驟的先后順序]通過(guò)上述研究方法和技術(shù)路線，本研究旨在全面揭示南海及周緣新生代火成巖的特征和演化規(guī)律，為南海的形成與消亡過(guò)程提供地球化學(xué)限定，推動(dòng)南海地質(zhì)演化研究的深入發(fā)展。二、南海及其周緣地質(zhì)背景2.1南海地質(zhì)概況南海，作為中國(guó)南部的陸緣海，處于西太平洋邊緣，其地理位置獨(dú)特，介于中國(guó)大陸、中國(guó)臺(tái)灣島、菲律賓群島、大巽他群島及中南半島之間，是西太平洋的重要組成部分。南海的海域遼闊，南北縱跨約26.6個(gè)緯度，東西橫跨約22個(gè)經(jīng)度，總面積達(dá)350萬(wàn)平方千米，平均水深1212米，最深處可達(dá)5559米，是中國(guó)最深、最大的邊緣海。南海的海底地貌豐富多樣，擁有廣闊的大陸架、陡峭的大陸坡和深邃的深海盆地。大陸架主要分布在南海的北、西、南三面，其中南部大陸架寬度最寬，北部次之，西部和東部相對(duì)狹窄。北部和西北部大陸架，大致從中國(guó)臺(tái)灣南端延伸至海南島以南的華南沿岸及越南北部沿岸的淺水區(qū)，海底坡度平均為3′40″，陸架寬度在190-280公里之間，一般超過(guò)250公里。北部灣全屬大陸架，水深小于100米，平均水深約40米，海底地勢(shì)由西北向東南傾斜，最深處在海南島西南近海，可達(dá)90多米。南海西部越南沿海大陸架較窄，南北兩端寬約50公里，中間僅20公里，坡度較大。南海東部均為島架，臺(tái)灣島至呂宋島一帶島架很窄，僅5-10公里，坡度達(dá)50′-1°40′，巴拉望附近島架寬30-60公里，坡度一般為17′。南海南部和西南部大陸架是巽他陸架的一部分，是世界上最寬的陸架之一，寬度超過(guò)300公里。南海西部和東部陸架是以侵蝕為主的侵蝕—堆積型陸架，而南部和北部的大陸架則為堆積型陸架。大陸坡分布在水深150-3600米之間，呈階梯狀。大約從150米開(kāi)始，海床坡度逐漸變陡，從平坦的大陸架過(guò)渡到被深溝分隔的陡坡。在大約1000-1800米的深度處，地形變緩，形成一個(gè)寬度為數(shù)百公里的間歇性連接平面。在平坦表面的外側(cè)，還有一個(gè)陡坡，在3600米附近的大陸坡終止，到達(dá)南海的深海平原。南海大陸坡圍繞著海盆四周可分為4個(gè)區(qū)：北陸坡、西坡階地、南陸坡和東陸坡。北坡位于中國(guó)臺(tái)灣南部，珠江口大陸架外緣，是一個(gè)波浪狀平原，有礁石隆起，東沙群島處水深增加到1000-2000米，地形向南突出。西坡階地又叫海南島南部大陸坡，寬度較大。南海深海盆位于南海腹部中沙群島與南沙群島之間，大部分水深大于3500米，最深達(dá)4000多米，盆底地形平坦，可視為深海平原。在深海平原中部有海底火山，高出深海平原500-900米，最高的接近4000米，但大部分尚未接近水面，所以還沒(méi)有珊瑚礁的形成。深海盆的沉積物主要為球房蟲(chóng)、放射蟲(chóng)等單細(xì)胞生物遺體和火山灰形成的軟泥，沉積層中含有錳結(jié)核，這是一種具有重要開(kāi)發(fā)價(jià)值的海底礦產(chǎn)資源。根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造特征，南?？蓜澐譃槎鄠€(gè)構(gòu)造單元，包括北部陸緣、南部陸緣、西部陸緣、東部島弧和中央海盆等。北部陸緣從華南沿海延伸至南海北部，發(fā)育有一系列的沉積盆地，如珠江口盆地、瓊東南盆地、鶯歌海盆地等，這些盆地經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化過(guò)程，沉積了巨厚的新生代地層，蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源。南部陸緣主要包括南沙地塊、北巴拉望地塊等，受到印度-歐亞板塊碰撞和南海擴(kuò)張的影響，構(gòu)造變形較為復(fù)雜。西部陸緣與中南半島相連，構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定。東部島弧由菲律賓群島和臺(tái)灣島等組成，處于菲律賓海板塊與歐亞板塊的碰撞邊界，火山、地震活動(dòng)頻繁。中央海盆是南海的核心區(qū)域，由海底擴(kuò)張形成，具有典型的大洋地殼特征。南海的形成演化是一個(gè)長(zhǎng)期而復(fù)雜的過(guò)程，受到多種地質(zhì)因素的控制。目前，關(guān)于南海的形成演化主要存在以下幾個(gè)階段：早白堊世，澳大利亞板塊向北漂移，新特提斯洋向北俯沖消亡，導(dǎo)致弧后擴(kuò)張，形成古南海；晚白堊世末至始新世，古南海向北俯沖，引發(fā)弧后拉張，形成陸緣裂谷；早漸新世，受菲律賓海板塊西緣大型左旋走滑的影響，在原有裂谷的基礎(chǔ)上，南海從東往西開(kāi)始海底擴(kuò)張；漸新世末，由于俯沖后撤的作用，擴(kuò)張中心向南躍遷，同時(shí)受西緣斷裂左旋活動(dòng)的影響，擴(kuò)張軸從近東西向逐步轉(zhuǎn)為北東向；早中新世晚期，南沙地塊—北巴拉望地塊與卡加延脊發(fā)生碰撞，南海擴(kuò)張停止。南海的地質(zhì)概況是其形成與消亡研究的重要基礎(chǔ)，其獨(dú)特的地理位置、復(fù)雜的海底地貌、多樣的構(gòu)造單元以及漫長(zhǎng)的形成演化歷史，為研究南海的地質(zhì)演化提供了豐富的地質(zhì)信息，也為后續(xù)對(duì)南海及周緣新生代火成巖的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2.2周緣區(qū)域地質(zhì)特征南海的周緣區(qū)域涵蓋了華南大陸邊緣、臺(tái)灣島、菲律賓以及中南半島等多個(gè)重要的地質(zhì)構(gòu)造單元，這些區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造與演化過(guò)程對(duì)南海的形成與發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。華南大陸邊緣作為南海北部的重要組成部分，其地質(zhì)構(gòu)造演化歷史悠久且復(fù)雜。在晚中生代，該區(qū)域受到古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖的強(qiáng)烈影響，發(fā)生了大規(guī)模的構(gòu)造變形與巖漿活動(dòng)。古太平洋板塊的俯沖使得華南大陸邊緣處于強(qiáng)烈的擠壓應(yīng)力環(huán)境，導(dǎo)致巖石圈發(fā)生褶皺、斷裂等構(gòu)造變形，形成了一系列NE-SW向的褶皺帶和斷裂構(gòu)造。與此同時(shí)，俯沖作用引發(fā)的地幔物質(zhì)上涌和部分熔融，導(dǎo)致大量巖漿侵入地殼，形成了廣泛分布的晚中生代花崗質(zhì)巖石。這些花崗質(zhì)巖石的地球化學(xué)特征顯示，它們主要為I型花崗巖，具有較高的SiO?含量和K?O/Na?O比值，富集輕稀土元素和大離子親石元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，表明其形成與大陸弧環(huán)境下的巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。隨著古太平洋板塊俯沖角度的變化和俯沖速率的減緩，華南大陸邊緣在新生代逐漸進(jìn)入伸展構(gòu)造階段。早漸新世時(shí)期，受菲律賓海板塊西緣大型左旋走滑的影響，華南大陸邊緣的拉張作用進(jìn)一步增強(qiáng)，形成了一系列陸緣裂谷，為南海的海底擴(kuò)張奠定了基礎(chǔ)。在這個(gè)過(guò)程中，巖石圈的伸展導(dǎo)致地殼變薄，上地幔物質(zhì)上涌，引發(fā)了大規(guī)模的火山活動(dòng)，形成了大量的新生代火山巖和玄武巖。這些火成巖的地球化學(xué)特征顯示，它們具有明顯的板內(nèi)巖漿活動(dòng)特征，與南海海底擴(kuò)張時(shí)期的巖漿活動(dòng)存在一定的聯(lián)系。臺(tái)灣島位于南海的東北部，處于菲律賓海板塊與歐亞板塊的強(qiáng)烈碰撞帶上，其地質(zhì)構(gòu)造演化與南海的形成和演化密切相關(guān)。在新生代早期，臺(tái)灣地區(qū)處于弧后盆地環(huán)境，受到古南海俯沖作用的影響，發(fā)生了強(qiáng)烈的火山活動(dòng)和沉積作用。隨著菲律賓海板塊向歐亞板塊的持續(xù)俯沖，臺(tái)灣地區(qū)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛?陸碰撞造山帶，經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造變形和隆升過(guò)程。在碰撞過(guò)程中，菲律賓海板塊的洋殼俯沖至歐亞板塊之下，導(dǎo)致地殼縮短、增厚，形成了一系列褶皺山脈和斷裂構(gòu)造。同時(shí)，俯沖作用引發(fā)的巖漿活動(dòng)也使得大量巖漿侵入地殼，形成了各種類型的火成巖，包括花崗巖、閃長(zhǎng)巖、玄武巖等。通過(guò)對(duì)臺(tái)灣西部麓山帶破裂不整合面上部凝灰?guī)r的鋯石SHRIMP定年研究，確定其形成年齡約為39Ma，結(jié)合最下部裂后層序古生物化石的研究，表明臺(tái)灣新生代裂陷盆地的破裂不整合發(fā)育時(shí)間為39-33Ma，這一時(shí)期與南海開(kāi)始擴(kuò)張的時(shí)間密切相關(guān)，指示南海開(kāi)始擴(kuò)張的時(shí)間應(yīng)該在33Ma之前，要早于現(xiàn)存海底洋殼的年齡（~30Ma）。此外，臺(tái)灣西部麓山帶及雪山山脈新生代地層的地球化學(xué)及εNd值在～25-~31Ma期間均發(fā)生了突變，碎屑鋯石U-Pb年齡譜及εHf(t)值范圍也顯示臺(tái)灣古近紀(jì)地層與新近紀(jì)地層物源存在明顯變化，反映了南海擴(kuò)張過(guò)程中區(qū)域構(gòu)造環(huán)境的改變以及沉積物來(lái)源的演化。菲律賓地處西太平洋地震帶東段，地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，處于菲律賓海板塊與太平洋板塊、南海板塊的強(qiáng)烈碰撞和剪切作用區(qū)域。這種復(fù)雜的板塊相互作用使得菲律賓形成了多種獨(dú)特的地質(zhì)構(gòu)造，包括眾多的裂谷、斷裂帶、火山和地震活動(dòng)頻繁的區(qū)域。在菲律賓海板塊與太平洋板塊的碰撞邊界，形成了一系列海溝、島弧和弧后盆地等典型的溝-弧-盆體系。菲律賓海溝是世界上最深的海溝之一，其深度超過(guò)10000米，是太平洋板塊向菲律賓海板塊俯沖的產(chǎn)物。在俯沖過(guò)程中，洋殼的俯沖導(dǎo)致地幔物質(zhì)上涌和部分熔融，形成了火山島弧，如菲律賓群島中的呂宋島、棉蘭老島等，這些島嶼上分布著大量的火山，火山活動(dòng)頻繁。在菲律賓海板塊與南海板塊的相互作用區(qū)域，構(gòu)造變形也十分復(fù)雜。南沙地塊-北巴拉望地塊與菲律賓的卡加延脊在早中新世晚期發(fā)生碰撞，這一碰撞事件對(duì)南海的演化產(chǎn)生了重要影響，導(dǎo)致南海擴(kuò)張停止。菲律賓的地質(zhì)構(gòu)造演化不僅控制了區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)資源的形成和分布，還對(duì)南海的形成與消亡過(guò)程產(chǎn)生了重要的制約作用。菲律賓西部地區(qū)位于菲律賓海板塊構(gòu)造后伸展斷層帶，主要形成火山巖型鐵、銅、金、硫等礦產(chǎn)；中南部地區(qū)分布有變質(zhì)巖型礦產(chǎn)，如石墨、錫、鐵、鋁礬土等；東北部地區(qū)以沉積巖型成礦為主，包括煤、石灰石、鐵等；南部地區(qū)則主要為構(gòu)造巖型成礦，如海底熱液成礦，產(chǎn)出金、銅、鉛、鋅等礦產(chǎn)。這些礦產(chǎn)資源的形成與菲律賓復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造演化密切相關(guān)，同時(shí)也反映了南海及周邊區(qū)域在地質(zhì)歷史時(shí)期的構(gòu)造環(huán)境變化。中南半島位于南海的西南部，其地質(zhì)構(gòu)造受到印度-歐亞板塊碰撞和南海演化的雙重影響。在新生代，印度-歐亞板塊的強(qiáng)烈碰撞導(dǎo)致中南半島發(fā)生大規(guī)模的擠出運(yùn)動(dòng)，形成了一系列NW-SE向的走滑斷裂和褶皺構(gòu)造。這些構(gòu)造變形不僅影響了中南半島的地形地貌，還對(duì)南海的形成和演化產(chǎn)生了重要作用。印度-歐亞碰撞產(chǎn)生的中南半島擠出主要影響了南海西南海盆的擴(kuò)張方向，使得擴(kuò)張軸從近東西向逐漸轉(zhuǎn)為北東向。中南半島的地質(zhì)構(gòu)造演化還導(dǎo)致了區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)的發(fā)生。在碰撞擠壓和走滑斷裂的作用下，巖石圈的局部熔融形成了一系列火成巖，包括花崗巖、玄武巖等。這些火成巖的地球化學(xué)特征顯示，它們具有不同的巖漿源區(qū)和形成構(gòu)造背景，反映了中南半島在不同地質(zhì)時(shí)期的構(gòu)造演化過(guò)程。在中生代晚期，中南半島受到古特提斯洋閉合的影響，發(fā)生了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形和巖漿活動(dòng)，形成了一系列與俯沖-碰撞相關(guān)的火成巖；而在新生代，隨著印度-歐亞板塊碰撞的持續(xù)進(jìn)行和南海的擴(kuò)張，中南半島的巖漿活動(dòng)受到了新的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的控制，形成了具有不同地球化學(xué)特征的火成巖。南海周緣區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造與演化過(guò)程復(fù)雜多樣，各區(qū)域之間相互作用、相互影響，共同控制了南海的形成與消亡過(guò)程。華南大陸邊緣的伸展構(gòu)造、臺(tái)灣島的弧-陸碰撞造山、菲律賓的板塊碰撞與火山活動(dòng)以及中南半島的擠出運(yùn)動(dòng)等，都在南海的地質(zhì)演化歷史中留下了深刻的印記。通過(guò)對(duì)這些周緣區(qū)域地質(zhì)特征的研究，可以更好地理解南海的形成機(jī)制、演化過(guò)程以及深部動(dòng)力學(xué)背景，為南海地質(zhì)研究提供重要的基礎(chǔ)和依據(jù)。三、南海及其周緣新生代火成巖分布與類型3.1火成巖分布特征南海及其周緣新生代火成巖的分布呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造密切相關(guān)。通過(guò)對(duì)大量地質(zhì)資料的分析和實(shí)地考察，繪制出詳細(xì)的火成巖分布圖（圖3-1），該圖清晰地展示了火成巖在南海海盆、周緣大陸邊緣等地的分布情況。[此處插入南海及其周緣新生代火成巖分布圖3-1，圖中準(zhǔn)確標(biāo)注火成巖的具體分布位置，不同類型的火成巖用不同顏色或符號(hào)區(qū)分，同時(shí)標(biāo)注主要的地質(zhì)構(gòu)造單元和地理坐標(biāo)][此處插入南海及其周緣新生代火成巖分布圖3-1，圖中準(zhǔn)確標(biāo)注火成巖的具體分布位置，不同類型的火成巖用不同顏色或符號(hào)區(qū)分，同時(shí)標(biāo)注主要的地質(zhì)構(gòu)造單元和地理坐標(biāo)]在南海海盆內(nèi)部，火成巖主要以玄武巖為主，廣泛分布于深海平原和海山區(qū)域。南海海盆的玄武巖可分為堿性玄武巖和拉斑玄武巖兩類。堿性玄武巖具有板內(nèi)大洋島嶼玄武巖（OIB）特征，其微量元素和稀土元素表現(xiàn)出明顯的富集特征，如高含量的大離子親石元素（LILE）和輕稀土元素（LREE），虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）。這些堿性玄武巖主要分布在海盆的東部和南部，形成了一系列的海山和海嶺，如黃巖海山、管事灘海山等。拉斑玄武巖的微量元素含量接近大洋中脊玄武巖（MORB），其分布相對(duì)較為分散，在海盆的中部和西部也有一定的出露。南海海盆擴(kuò)張期的海山火山巖大多是拉斑質(zhì)玄武巖，而擴(kuò)張期后的海山火山巖大多是堿性玄武巖。這表明南海海盆在不同演化階段的巖漿活動(dòng)具有明顯的差異，與海盆的擴(kuò)張和構(gòu)造演化密切相關(guān)。南海北部陸緣，包括華南沿海地區(qū)和珠江口盆地等，火成巖類型豐富多樣，主要有花崗巖、火山巖和玄武巖等。晚中生代時(shí)期，受古太平洋板塊俯沖的影響，該區(qū)域發(fā)生了強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)，形成了大量的花崗質(zhì)巖石。這些花崗質(zhì)巖石主要為I型花崗巖，具有較高的SiO?含量和K?O/Na?O比值，富集輕稀土元素和大離子親石元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，表明其形成于大陸弧的構(gòu)造背景。在新生代，隨著區(qū)域構(gòu)造環(huán)境的轉(zhuǎn)變，南海北部陸緣進(jìn)入伸展構(gòu)造階段，巖石圈的伸展導(dǎo)致地殼變薄，上地幔物質(zhì)上涌，引發(fā)了大規(guī)模的火山活動(dòng)和玄武巖噴發(fā)。這些新生代火山巖和玄武巖具有明顯的板內(nèi)巖漿活動(dòng)特征，其地球化學(xué)組成與南海海底擴(kuò)張時(shí)期的巖漿活動(dòng)存在一定的聯(lián)系。在珠江口盆地，新生代玄武巖主要分布在盆地的東部和南部，其巖石學(xué)和地球化學(xué)特征顯示，這些玄武巖可能源自上地幔的部分熔融，受到了巖石圈地幔和軟流圈地幔的共同影響。南海東部的臺(tái)灣島和菲律賓地區(qū)，火成巖分布與板塊碰撞和俯沖作用密切相關(guān)。臺(tái)灣島處于菲律賓海板塊與歐亞板塊的強(qiáng)烈碰撞帶上，新生代以來(lái)經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化過(guò)程，形成了多種類型的火成巖。在臺(tái)灣西部麓山帶，分布著與新生代裂陷盆地相關(guān)的火山巖和凝灰?guī)r，通過(guò)對(duì)這些巖石的地質(zhì)年代學(xué)和地球化學(xué)研究，揭示了臺(tái)灣新生代裂陷盆地的演化歷史以及與南海擴(kuò)張的關(guān)系。臺(tái)灣東部地區(qū)則出露有蛇綠巖套和相關(guān)的火山巖，這些巖石記錄了南海初始俯沖的巖漿響應(yīng)和深部機(jī)制。菲律賓地區(qū)處于菲律賓海板塊與太平洋板塊、南海板塊的強(qiáng)烈碰撞和剪切作用區(qū)域，地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，火山活動(dòng)頻繁。在菲律賓海板塊與太平洋板塊的碰撞邊界，形成了一系列海溝、島弧和弧后盆地等典型的溝-弧-盆體系，島弧上分布著大量的火山巖，如安山巖、玄武巖等。在菲律賓海板塊與南海板塊的相互作用區(qū)域，南沙地塊-北巴拉望地塊與菲律賓的卡加延脊在早中新世晚期發(fā)生碰撞，這一碰撞事件對(duì)南海的演化產(chǎn)生了重要影響，也導(dǎo)致了該區(qū)域火成巖分布和地質(zhì)構(gòu)造的變化。南海西南部的中南半島，火成巖分布受到印度-歐亞板塊碰撞和南海演化的雙重影響。在新生代，印度-歐亞板塊的強(qiáng)烈碰撞導(dǎo)致中南半島發(fā)生大規(guī)模的擠出運(yùn)動(dòng)，形成了一系列NW-SE向的走滑斷裂和褶皺構(gòu)造。這些構(gòu)造變形不僅影響了中南半島的地形地貌，還對(duì)南海的形成和演化產(chǎn)生了重要作用。中南半島的火成巖主要包括花崗巖、玄武巖等，其形成與區(qū)域構(gòu)造演化密切相關(guān)。在中生代晚期，中南半島受到古特提斯洋閉合的影響，發(fā)生了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形和巖漿活動(dòng)，形成了一系列與俯沖-碰撞相關(guān)的火成巖；而在新生代，隨著印度-歐亞板塊碰撞的持續(xù)進(jìn)行和南海的擴(kuò)張，中南半島的巖漿活動(dòng)受到了新的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的控制，形成了具有不同地球化學(xué)特征的火成巖。在越南中部地區(qū)，出露有新生代的玄武巖，這些玄武巖的地球化學(xué)特征顯示，它們可能源自地幔柱與俯沖板片相互作用的區(qū)域，反映了中南半島深部地幔物質(zhì)的復(fù)雜性和構(gòu)造環(huán)境的多樣性。南海及其周緣新生代火成巖的分布特征是區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化的重要記錄，不同類型火成巖的分布與板塊運(yùn)動(dòng)、構(gòu)造變形和巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。通過(guò)對(duì)火成巖分布特征的研究，可以更好地理解南海的形成與消亡過(guò)程，為深入探討南海地質(zhì)演化提供重要的線索和依據(jù)。3.2火成巖巖石類型南海及其周緣新生代火成巖類型豐富多樣，主要包括玄武巖、花崗巖、流紋巖等，不同類型的火成巖具有獨(dú)特的巖石學(xué)特征，這些特征與其形成環(huán)境密切相關(guān)。玄武巖是南海及周緣地區(qū)廣泛分布的火成巖類型之一，屬于基性噴出巖，化學(xué)成分以SiO?、Al?O?、CaO為主，其中SiO?含量為45%-52%，礦物組成以斜長(zhǎng)石和輝石為主，次要礦物有橄欖石、角閃石及黑云母等。南海海盆的玄武巖可分為堿性玄武巖和拉斑玄武巖兩類。堿性玄武巖鏡下具有典型的玄武巖礦物組合和結(jié)構(gòu)特征，其微量元素和稀土元素具有板內(nèi)大洋島嶼玄武巖（OIB）特征，高含量的大離子親石元素（LILE）如Rb、Ba、Sr等，輕稀土元素（LREE）相對(duì)富集，而高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）如Nb、Ta、Ti等則相對(duì)虧損。這些特征表明堿性玄武巖的巖漿源區(qū)可能受到了地幔柱或俯沖板片物質(zhì)的影響，地幔柱的上涌或俯沖板片脫水釋放的流體與地幔物質(zhì)相互作用，使得巖漿源區(qū)富集了LILE和LREE。堿性玄武巖主要分布在海盆的東部和南部，形成了一系列的海山和海嶺，這與南海海盆的構(gòu)造演化密切相關(guān)，可能是在海盆擴(kuò)張后期，地幔柱活動(dòng)或深部地幔物質(zhì)上涌導(dǎo)致了堿性玄武巖的噴發(fā)。拉斑玄武巖鏡下具有典型的拉斑結(jié)構(gòu)，其微量元素含量接近大洋中脊玄武巖（MORB）。拉斑玄武巖的REE分布模式較為平坦，輕重稀土元素分餾不明顯，HFSE含量與MORB相似，表明其巖漿源區(qū)可能主要來(lái)自虧損地幔，是上地幔在正常的構(gòu)造環(huán)境下部分熔融的產(chǎn)物。在南海海盆中，拉斑玄武巖的分布相對(duì)較為分散，在海盆的中部和西部也有一定的出露，且南海海盆擴(kuò)張期的海山火山巖大多是拉斑質(zhì)玄武巖。這說(shuō)明在南海海盆擴(kuò)張期，上地幔物質(zhì)在拉張應(yīng)力作用下發(fā)生部分熔融，形成了拉斑玄武巖，其噴發(fā)與海盆的擴(kuò)張活動(dòng)緊密相連?；◢弾r是大陸地殼上分布最廣的深成酸性巖，在南海北部陸緣等地有廣泛分布。其礦物組成以石英、鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石為主，化學(xué)成分主要是硅酸鹽類和鋁硅酸鹽類，其中SiO?的含量可達(dá)到65%以上，Al?O?的含量可達(dá)12%-17%?；◢弾r顏色較淺，常為灰白色、肉紅色。在南海北部陸緣，晚中生代的花崗質(zhì)巖石主要為I型花崗巖，具有較高的SiO?含量和K?O/Na?O比值，富集輕稀土元素和大離子親石元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素。這些地球化學(xué)特征表明其形成于大陸弧的構(gòu)造背景，是古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖，導(dǎo)致地殼深部物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物。俯沖過(guò)程中，洋殼的脫水作用使地幔楔部分熔融，形成的巖漿上升并與地殼物質(zhì)發(fā)生混合，最終形成了I型花崗巖。流紋巖是一種火山的酸性噴出巖石，其化學(xué)成分與花崗巖相同，由于形成時(shí)冷卻速度較快使礦物來(lái)不及結(jié)晶，二氧化硅含量大于69%。流紋巖具斑狀結(jié)構(gòu)和流紋狀結(jié)構(gòu)，斑晶主要為鉀長(zhǎng)石和石英組成。在中國(guó)東南沿海地區(qū)，受西太平洋板塊俯沖的影響，大面積分布著時(shí)代為侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)的流紋巖。流紋巖按其特征和產(chǎn)出的地質(zhì)環(huán)境可分為鈣堿性和堿性兩個(gè)系列。鈣堿性系列常與流紋質(zhì)、安山質(zhì)凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r和安山巖共生，產(chǎn)在島弧、活動(dòng)陸緣和大陸板內(nèi)活動(dòng)帶，一般呈絳紅、肉紅、灰黃等色，除流紋構(gòu)造外，還有石泡構(gòu)造。堿性系列常與堿流巖、堿長(zhǎng)粗面巖和堿性玄武巖共生，產(chǎn)在大陸邊緣活動(dòng)帶的拉張階段和裂谷階段，是巖漿后期分異作用的產(chǎn)物，堿性流紋巖一般為綠色、灰綠色、灰紫色和灰白色。在南海及周緣地區(qū)，流紋巖的分布相對(duì)較少，但在一些火山活動(dòng)頻繁的區(qū)域也有出露，其形成與板塊俯沖、地殼拉張等構(gòu)造活動(dòng)導(dǎo)致的巖漿分異作用密切相關(guān)。南海及其周緣新生代火成巖的不同巖石類型具有各自獨(dú)特的巖石學(xué)特征，這些特征反映了它們?cè)谛纬蛇^(guò)程中受到的構(gòu)造環(huán)境、巖漿源區(qū)性質(zhì)以及巖漿演化過(guò)程等多種因素的影響。通過(guò)對(duì)這些火成巖巖石類型的研究，可以深入了解南海及周緣地區(qū)的地質(zhì)演化歷史，為探討南海的形成與消亡機(jī)制提供重要的巖石學(xué)依據(jù)。四、南海及其周緣新生代火成巖地球化學(xué)特征4.1主量元素地球化學(xué)主量元素是火成巖地球化學(xué)研究的重要組成部分，其含量變化能夠反映巖漿的起源、演化過(guò)程以及源區(qū)性質(zhì)等重要信息。通過(guò)對(duì)南海及其周緣新生代火成巖主量元素的分析，能夠深入探討這些火成巖的形成機(jī)制和構(gòu)造背景。南海海盆新生代玄武巖的主量元素組成具有明顯的特征。堿性玄武巖的SiO?含量相對(duì)較低，一般在45%-50%之間，TiO?含量較高，可達(dá)2%-3%，MgO含量通常在6%-12%之間。在MgO與其他主量元素之間的相關(guān)圖解中（圖4-1），隨著MgO含量的減少，Al?O?總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，F(xiàn)eO則呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，這表明母質(zhì)巖漿在演化過(guò)程中出現(xiàn)了多變的分離結(jié)晶效應(yīng)。在MgO含量小于4wt%情況下，投影點(diǎn)較為分散，總體上，本區(qū)玄武巖中MgO與其他主量元素之間的相關(guān)性基本遵循橄欖石和（橄欖石+單斜輝石）分離結(jié)晶作用及堆晶作用的一般趨勢(shì)。這些特征表明堿性玄武巖的巖漿源區(qū)可能受到了地幔柱或俯沖板片物質(zhì)的影響，地幔柱的上涌或俯沖板片脫水釋放的流體與地幔物質(zhì)相互作用，使得巖漿源區(qū)富集了TiO?等元素，同時(shí)在巖漿演化過(guò)程中經(jīng)歷了復(fù)雜的分離結(jié)晶作用。[此處插入南海海盆新生代玄武巖MgO與其他主量元素相關(guān)圖解4-1，橫坐標(biāo)為MgO含量，縱坐標(biāo)為其他主量元素含量，不同類型的玄武巖用不同符號(hào)表示，數(shù)據(jù)點(diǎn)分布清晰，趨勢(shì)線明顯][此處插入南海海盆新生代玄武巖MgO與其他主量元素相關(guān)圖解4-1，橫坐標(biāo)為MgO含量，縱坐標(biāo)為其他主量元素含量，不同類型的玄武巖用不同符號(hào)表示，數(shù)據(jù)點(diǎn)分布清晰，趨勢(shì)線明顯]拉斑玄武巖的SiO?含量相對(duì)較高，一般在50%-53%之間，TiO?含量較低，通常在1%-1.5%之間，MgO含量在6%-10%之間。與堿性玄武巖相比，拉斑玄武巖的主量元素組成相對(duì)較為均一，其在主量元素相關(guān)圖解中的分布特征也與堿性玄武巖有所不同。拉斑玄武巖的主量元素特征表明其巖漿源區(qū)可能主要來(lái)自虧損地幔，是上地幔在正常的構(gòu)造環(huán)境下部分熔融的產(chǎn)物，在巖漿演化過(guò)程中受到的分離結(jié)晶作用相對(duì)較弱，巖漿成分較為穩(wěn)定。南海北部陸緣晚中生代花崗質(zhì)巖石的主量元素組成也具有獨(dú)特的特征。這些花崗質(zhì)巖石主要為I型花崗巖，SiO?含量較高，一般在68%-75%之間，K?O/Na?O比值相對(duì)較高，通常大于1。Al?O?含量在12%-16%之間，F(xiàn)e?O?、MgO、CaO等含量相對(duì)較低。高SiO?含量和K?O/Na?O比值表明這些花崗質(zhì)巖石具有酸性巖的特征，是地殼深部物質(zhì)在古太平洋板塊俯沖作用下部分熔融的產(chǎn)物。俯沖過(guò)程中，洋殼的脫水作用使地幔楔部分熔融，形成的巖漿上升并與地殼物質(zhì)發(fā)生混合，導(dǎo)致巖石中K?O等元素的富集。同時(shí)，較低的Fe?O?、MgO、CaO等含量也反映了巖漿源區(qū)主要為地殼物質(zhì)，受到地幔物質(zhì)的影響相對(duì)較小。在新生代，南海北部陸緣的火山巖和玄武巖的主量元素組成與晚中生代花崗質(zhì)巖石存在明顯差異。新生代火山巖和玄武巖的SiO?含量一般在45%-55%之間，屬于基性巖范疇。這些巖石的TiO?含量相對(duì)較高，MgO含量在6%-12%之間，與南海海盆的玄武巖具有一定的相似性。其主量元素特征表明新生代火山巖和玄武巖的巖漿源區(qū)可能與南海海盆的玄武巖類似，主要來(lái)自上地幔的部分熔融，受到了巖石圈地幔和軟流圈地幔的共同影響。在新生代，南海北部陸緣處于伸展構(gòu)造階段，巖石圈的伸展導(dǎo)致地殼變薄，上地幔物質(zhì)上涌，引發(fā)了大規(guī)模的火山活動(dòng)和玄武巖噴發(fā)，使得這些巖石具有明顯的板內(nèi)巖漿活動(dòng)特征。南海東部臺(tái)灣島和菲律賓地區(qū)的火成巖主量元素組成與板塊碰撞和俯沖作用密切相關(guān)。臺(tái)灣島處于菲律賓海板塊與歐亞板塊的強(qiáng)烈碰撞帶上，新生代以來(lái)經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化過(guò)程，形成了多種類型的火成巖。在臺(tái)灣西部麓山帶，與新生代裂陷盆地相關(guān)的火山巖和凝灰?guī)r的主量元素組成顯示，這些巖石的SiO?含量在55%-65%之間，屬于中性巖范疇。Al?O?含量較高，一般在15%-18%之間，K?O和Na?O含量相對(duì)較低。這些主量元素特征表明這些火山巖和凝灰?guī)r的巖漿源區(qū)可能受到了俯沖板片脫水作用的影響，俯沖板片釋放的流體與地幔楔物質(zhì)相互作用，導(dǎo)致巖漿中Al?O?等元素的富集，同時(shí)K?O和Na?O等元素相對(duì)虧損。臺(tái)灣東部地區(qū)出露的蛇綠巖套和相關(guān)的火山巖的主量元素組成也具有獨(dú)特的特征。蛇綠巖套中的基性巖SiO?含量在45%-52%之間，屬于基性巖。這些基性巖的MgO含量較高，一般在8%-15%之間，F(xiàn)eO含量也相對(duì)較高。其主量元素特征表明這些基性巖可能形成于俯沖帶上板塊（SSZ）環(huán)境，是洋殼在俯沖過(guò)程中部分熔融的產(chǎn)物。俯沖過(guò)程中，洋殼的高溫高壓環(huán)境使得巖石發(fā)生部分熔融，形成的巖漿具有較高的MgO和FeO含量。菲律賓地區(qū)處于菲律賓海板塊與太平洋板塊、南海板塊的強(qiáng)烈碰撞和剪切作用區(qū)域，火山活動(dòng)頻繁。菲律賓島弧上分布的安山巖、玄武巖等火成巖的主量元素組成顯示，安山巖的SiO?含量在53%-63%之間，屬于中性巖。Al?O?含量在15%-17%之間，K?O和Na?O含量相對(duì)較高。玄武巖的SiO?含量在45%-52%之間，MgO含量在6%-12%之間。這些火成巖的主量元素特征表明它們的巖漿源區(qū)受到了板塊碰撞和俯沖作用的影響，俯沖板片的脫水作用和地幔楔的部分熔融導(dǎo)致巖漿中元素的富集和虧損。在菲律賓海板塊與太平洋板塊的碰撞邊界，太平洋板塊的俯沖使得地幔楔部分熔融，形成的巖漿上升噴發(fā)形成了火山巖，其主量元素組成反映了這種復(fù)雜的構(gòu)造背景。南海西南部中南半島的火成巖主量元素組成受到印度-歐亞板塊碰撞和南海演化的雙重影響。在中生代晚期，中南半島受到古特提斯洋閉合的影響，發(fā)生了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形和巖漿活動(dòng)，形成的火成巖與俯沖-碰撞相關(guān)。這些火成巖中的花崗巖SiO?含量較高，一般在68%-75%之間，K?O/Na?O比值相對(duì)較高，Al?O?含量在12%-16%之間，與南海北部陸緣晚中生代花崗質(zhì)巖石具有一定的相似性，表明它們可能具有相似的巖漿源區(qū)和形成構(gòu)造背景，都是在板塊俯沖作用下地殼深部物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物。在新生代，隨著印度-歐亞板塊碰撞的持續(xù)進(jìn)行和南海的擴(kuò)張，中南半島的巖漿活動(dòng)受到了新的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的控制。新生代形成的玄武巖SiO?含量在45%-52%之間，MgO含量在6%-12%之間，與南海海盆的玄武巖具有一定的相似性。這些玄武巖的主量元素特征表明它們的巖漿源區(qū)可能與南海海盆的玄武巖類似，主要來(lái)自上地幔的部分熔融，受到了巖石圈地幔和軟流圈地幔的共同影響。在印度-歐亞板塊碰撞和南海擴(kuò)張的影響下，中南半島的巖石圈發(fā)生變形和伸展，上地幔物質(zhì)上涌，引發(fā)了玄武巖的噴發(fā)。南海及其周緣新生代火成巖的主量元素地球化學(xué)特征反映了它們?cè)谛纬蛇^(guò)程中受到的多種地質(zhì)因素的影響。不同地區(qū)、不同類型的火成巖主量元素組成的差異，揭示了巖漿源區(qū)的多樣性、巖漿演化過(guò)程的復(fù)雜性以及構(gòu)造背景的多變性。通過(guò)對(duì)主量元素地球化學(xué)特征的研究，為深入理解南海的形成與消亡過(guò)程提供了重要的地球化學(xué)依據(jù)。4.2微量元素地球化學(xué)微量元素在火成巖地球化學(xué)研究中具有重要意義，它們能夠靈敏地反映巖漿的起源、演化過(guò)程以及形成的構(gòu)造環(huán)境。通過(guò)對(duì)南海及其周緣新生代火成巖微量元素的分析，可以深入探討這些火成巖的成因機(jī)制和地質(zhì)演化過(guò)程。南海海盆新生代玄武巖的微量元素組成呈現(xiàn)出明顯的特征。堿性玄武巖具有典型的板內(nèi)大洋島嶼玄武巖（OIB）特征，其微量元素含量和比值與OIB相似。在微量元素蛛網(wǎng)圖（圖4-2）中，堿性玄武巖顯示出明顯的大離子親石元素（LILE）如Rb、Ba、Sr等的富集，以及高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）如Nb、Ta、Ti等的虧損。Rb、Ba、Sr等元素的富集可能與地幔柱活動(dòng)或俯沖板片脫水釋放的流體有關(guān)，這些流體與地幔物質(zhì)相互作用，使得巖漿源區(qū)富集了LILE。而Nb、Ta、Ti等元素的虧損則可能是由于俯沖板片攜帶的流體中富含這些元素，在巖漿形成過(guò)程中被優(yōu)先萃取到流體相中，導(dǎo)致巖漿中HFSE含量降低。堿性玄武巖的輕稀土元素（LREE）相對(duì)富集，重稀土元素（HREE）相對(duì)虧損，（La/Yb）N比值較高，一般在10-20之間，這表明其巖漿源區(qū)受到了地幔柱或俯沖板片物質(zhì)的影響，導(dǎo)致LREE與HREE發(fā)生分餾。[此處插入南海海盆新生代玄武巖微量元素蛛網(wǎng)圖4-2，橫坐標(biāo)為不同微量元素，縱坐標(biāo)為微量元素標(biāo)準(zhǔn)化值，堿性玄武巖和拉斑玄武巖用不同顏色線條表示，數(shù)據(jù)曲線清晰，對(duì)比明顯][此處插入南海海盆新生代玄武巖微量元素蛛網(wǎng)圖4-2，橫坐標(biāo)為不同微量元素，縱坐標(biāo)為微量元素標(biāo)準(zhǔn)化值，堿性玄武巖和拉斑玄武巖用不同顏色線條表示，數(shù)據(jù)曲線清晰，對(duì)比明顯]拉斑玄武巖的微量元素含量接近大洋中脊玄武巖（MORB）。在微量元素蛛網(wǎng)圖中，拉斑玄武巖的微量元素分布模式與MORB相似，LILE和HFSE的含量相對(duì)較為均一，沒(méi)有明顯的富集或虧損特征。拉斑玄武巖的REE分布模式較為平坦，輕重稀土元素分餾不明顯，（La/Yb）N比值一般在2-4之間，表明其巖漿源區(qū)可能主要來(lái)自虧損地幔，是上地幔在正常的構(gòu)造環(huán)境下部分熔融的產(chǎn)物。在南海海盆中，拉斑玄武巖的分布相對(duì)較為分散，其微量元素特征反映了海盆擴(kuò)張期上地幔物質(zhì)在拉張應(yīng)力作用下的部分熔融過(guò)程，巖漿成分較為穩(wěn)定，受其他因素的干擾較小。南海北部陸緣晚中生代花崗質(zhì)巖石的微量元素組成也具有獨(dú)特的特征。這些花崗質(zhì)巖石主要為I型花崗巖，富集輕稀土元素和大離子親石元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素。在微量元素蛛網(wǎng)圖中，I型花崗巖顯示出Rb、Ba、Th、U等元素的富集，以及Nb、Ta、Ti等元素的虧損。Rb、Ba、Th、U等元素的富集可能與地殼深部物質(zhì)的部分熔融以及巖漿上升過(guò)程中與地殼物質(zhì)的混合有關(guān)。古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖，導(dǎo)致地殼深部物質(zhì)部分熔融，形成的巖漿上升并與地殼物質(zhì)發(fā)生混合，使得巖石中富集了這些元素。而Nb、Ta、Ti等元素的虧損則可能是由于這些元素在俯沖帶環(huán)境中被優(yōu)先萃取到俯沖板片中，或者在巖漿演化過(guò)程中進(jìn)入了副礦物相。I型花崗巖的（La/Yb）N比值一般在5-10之間，表明其巖漿源區(qū)具有一定的富集特征，與大陸弧環(huán)境下的巖漿活動(dòng)密切相關(guān)。在新生代，南海北部陸緣的火山巖和玄武巖的微量元素組成與晚中生代花崗質(zhì)巖石存在明顯差異。新生代火山巖和玄武巖具有明顯的板內(nèi)巖漿活動(dòng)特征，其微量元素含量和比值與南海海盆的玄武巖具有一定的相似性。在微量元素蛛網(wǎng)圖中，新生代火山巖和玄武巖顯示出LILE的富集和HFSE的虧損，（La/Yb）N比值一般在8-15之間，表明其巖漿源區(qū)可能與南海海盆的玄武巖類似，主要來(lái)自上地幔的部分熔融，受到了巖石圈地幔和軟流圈地幔的共同影響。在新生代，南海北部陸緣處于伸展構(gòu)造階段，巖石圈的伸展導(dǎo)致地殼變薄，上地幔物質(zhì)上涌，引發(fā)了大規(guī)模的火山活動(dòng)和玄武巖噴發(fā)，使得這些巖石具有明顯的板內(nèi)巖漿活動(dòng)特征。南海東部臺(tái)灣島和菲律賓地區(qū)的火成巖微量元素組成與板塊碰撞和俯沖作用密切相關(guān)。臺(tái)灣島處于菲律賓海板塊與歐亞板塊的強(qiáng)烈碰撞帶上，新生代以來(lái)經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化過(guò)程，形成了多種類型的火成巖。在臺(tái)灣西部麓山帶，與新生代裂陷盆地相關(guān)的火山巖和凝灰?guī)r的微量元素組成顯示，這些巖石富集Rb、Ba、Pb、Sr等流體活動(dòng)元素，具有明顯的Nb-Ti負(fù)異常。Rb、Ba、Pb、Sr等元素的富集可能與俯沖板片脫水釋放的流體有關(guān)，這些流體與地幔楔物質(zhì)相互作用，使得巖漿中富集了這些元素。而Nb-Ti負(fù)異常則是俯沖帶環(huán)境下巖漿的典型特征，表明這些火山巖和凝灰?guī)r的巖漿源區(qū)受到了俯沖板片的強(qiáng)烈影響。臺(tái)灣東部地區(qū)出露的蛇綠巖套和相關(guān)的火山巖的微量元素組成也具有獨(dú)特的特征。蛇綠巖套中的基性巖富集Rb、Ba、Pb、Sr等流體活動(dòng)元素，具有明顯的Nb-Ti負(fù)異常和虧損的Nd同位素組成，與伊豆-小笠原-馬里亞納（IBM）弧前玄武巖（FAB）相似。這些特征表明蛇綠巖套中的基性巖可能形成于俯沖帶上板塊（SSZ）環(huán)境，是洋殼在俯沖過(guò)程中部分熔融的產(chǎn)物。俯沖過(guò)程中，洋殼的高溫高壓環(huán)境使得巖石發(fā)生部分熔融，形成的巖漿具有富集流體活動(dòng)元素和虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素的特征。菲律賓地區(qū)處于菲律賓海板塊與太平洋板塊、南海板塊的強(qiáng)烈碰撞和剪切作用區(qū)域，火山活動(dòng)頻繁。菲律賓島弧上分布的安山巖、玄武巖等火成巖的微量元素組成顯示，安山巖富集Rb、Ba、Th、U等元素，虧損Nb、Ta、Ti等元素，具有明顯的弧火山巖特征。這些元素的富集和虧損與板塊碰撞和俯沖作用密切相關(guān)，俯沖板片的脫水作用和地幔楔的部分熔融導(dǎo)致巖漿中元素的富集和虧損。在菲律賓海板塊與太平洋板塊的碰撞邊界，太平洋板塊的俯沖使得地幔楔部分熔融，形成的巖漿上升噴發(fā)形成了火山巖，其微量元素組成反映了這種復(fù)雜的構(gòu)造背景。南海西南部中南半島的火成巖微量元素組成受到印度-歐亞板塊碰撞和南海演化的雙重影響。在中生代晚期，中南半島受到古特提斯洋閉合的影響，發(fā)生了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形和巖漿活動(dòng)，形成的火成巖與俯沖-碰撞相關(guān)。這些火成巖中的花崗巖富集輕稀土元素和大離子親石元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，與南海北部陸緣晚中生代花崗質(zhì)巖石具有一定的相似性，表明它們可能具有相似的巖漿源區(qū)和形成構(gòu)造背景，都是在板塊俯沖作用下地殼深部物質(zhì)部分熔融的產(chǎn)物。在新生代，隨著印度-歐亞板塊碰撞的持續(xù)進(jìn)行和南海的擴(kuò)張，中南半島的巖漿活動(dòng)受到了新的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的控制。新生代形成的玄武巖富集大離子親石元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素，與南海海盆的玄武巖具有一定的相似性。這些玄武巖的微量元素特征表明它們的巖漿源區(qū)可能與南海海盆的玄武巖類似，主要來(lái)自上地幔的部分熔融，受到了巖石圈地幔和軟流圈地幔的共同影響。在印度-歐亞板塊碰撞和南海擴(kuò)張的影響下，中南半島的巖石圈發(fā)生變形和伸展，上地幔物質(zhì)上涌，引發(fā)了玄武巖的噴發(fā)。南海及其周緣新生代火成巖的微量元素地球化學(xué)特征反映了它們?cè)谛纬蛇^(guò)程中受到的多種地質(zhì)因素的影響。不同地區(qū)、不同類型的火成巖微量元素組成的差異，揭示了巖漿源區(qū)的多樣性、巖漿演化過(guò)程的復(fù)雜性以及構(gòu)造背景的多變性。通過(guò)對(duì)微量元素地球化學(xué)特征的研究，為深入理解南海的形成與消亡過(guò)程提供了重要的地球化學(xué)依據(jù)。4.3同位素地球化學(xué)同位素地球化學(xué)在研究南海及其周緣新生代火成巖的形成與演化過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，其中Sr、Nd、Hf等同位素組成蘊(yùn)含著豐富的地質(zhì)信息，能夠?yàn)榻沂灸虾５纳畈窟^(guò)程和構(gòu)造機(jī)制提供重要約束。南海海盆新生代玄武巖的Sr-Nd同位素組成具有顯著特征，為探討其巖漿源區(qū)和演化過(guò)程提供了關(guān)鍵線索。堿性玄武巖通常具有較高的87Sr/86Sr比值和較低的εNd(t)值，這表明其巖漿源區(qū)可能受到了富集地幔物質(zhì)的影響。部分堿性玄武巖的87Sr/86Sr比值可高達(dá)0.705-0.710，εNd(t)值則低至-5--2，這種同位素特征與典型的大洋島嶼玄武巖（OIB）類似，暗示地幔柱活動(dòng)可能對(duì)南海海盆堿性玄武巖的形成起到了重要作用。地幔柱攜帶的深部富集地幔物質(zhì)上涌至淺部，與周圍地幔物質(zhì)發(fā)生混合，導(dǎo)致巖漿源區(qū)的Sr同位素富集和Nd同位素虧損。在南海海盆的東部和南部，一些堿性玄武巖的形成可能與深部地幔柱活動(dòng)密切相關(guān)，地幔柱物質(zhì)的加入使得巖漿具有獨(dú)特的同位素組成。拉斑玄武巖的Sr-Nd同位素組成與堿性玄武巖存在明顯差異，其87Sr/86Sr比值相對(duì)較低，一般在0.703-0.705之間，εNd(t)值則較高，通常在4-6之間。這些特征表明拉斑玄武巖的巖漿源區(qū)主要來(lái)自虧損地幔，是上地幔在正常構(gòu)造環(huán)境下部分熔融的產(chǎn)物。在南海海盆擴(kuò)張期，上地幔物質(zhì)在拉張應(yīng)力作用下發(fā)生部分熔融，形成的拉斑玄武巖具有相對(duì)均一的Sr-Nd同位素組成，反映了其源區(qū)的虧損性質(zhì)和相對(duì)簡(jiǎn)單的演化過(guò)程。Hf同位素作為示蹤巖漿源區(qū)和演化過(guò)程的重要工具，在南海及其周緣新生代火成巖研究中也具有重要意義。鋯石Hf同位素組成能夠提供關(guān)于巖漿源區(qū)的深部信息，因?yàn)殇喪趲r漿結(jié)晶過(guò)程中能夠較好地保存其形成時(shí)的Hf同位素特征。南海北部陸緣晚中生代花崗質(zhì)巖石的鋯石εHf(t)值變化范圍較大，一般在-10-5之間，這表明其巖漿源區(qū)可能既有古老地殼物質(zhì)的參與，也有部分地幔物質(zhì)的貢獻(xiàn)。在古太平洋板塊俯沖過(guò)程中，俯沖板片的脫水作用導(dǎo)致地幔楔部分熔融，形成的巖漿上升并與地殼物質(zhì)發(fā)生混合，使得花崗質(zhì)巖石的鋯石具有復(fù)雜的Hf同位素組成。一些花崗質(zhì)巖石中鋯石的εHf(t)值較低，可能暗示其源區(qū)存在大量古老的地殼物質(zhì)，這些地殼物質(zhì)在巖漿形成過(guò)程中發(fā)生了重熔和混合。在新生代，南海北部陸緣的火山巖和玄武巖的Hf同位素組成與晚中生代花崗質(zhì)巖石存在明顯差異。新生代火山巖和玄武巖的鋯石εHf(t)值一般在0-8之間，相對(duì)較為集中，表明其巖漿源區(qū)主要來(lái)自上地幔的部分熔融，受到地殼物質(zhì)的混染相對(duì)較少。在新生代，南海北部陸緣處于伸展構(gòu)造階段，巖石圈的伸展導(dǎo)致地殼變薄，上地幔物質(zhì)上涌，引發(fā)了大規(guī)模的火山活動(dòng)和玄武巖噴發(fā)，這些巖石的Hf同位素組成反映了其源區(qū)主要為上地幔物質(zhì)，且在巖漿演化過(guò)程中受到的地殼混染程度較低。南海東部臺(tái)灣島和菲律賓地區(qū)的火成巖同位素組成與板塊碰撞和俯沖作用密切相關(guān)。臺(tái)灣島處于菲律賓海板塊與歐亞板塊的強(qiáng)烈碰撞帶上，新生代以來(lái)經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化過(guò)程，形成了多種類型的火成巖。臺(tái)灣利吉蛇綠巖所代表的海洋巖石圈形成于約17Ma，其基性巖具有虧損的Nd同位素組成（εNd=9.9-12.7），明顯區(qū)別于南海中中新世MORB洋殼，相反與伊豆-小笠原-馬里亞納（IBM）弧前玄武巖（FAB）相似。東臺(tái)灣蛇綠巖的輝長(zhǎng)巖鋯石δ18O顯著低于幔源鋯石，指示其源區(qū)富含低δ18O的似水流體，暗示形成于俯沖帶上板塊（SSZ）環(huán)境。這種同位素特征表明臺(tái)灣利吉蛇綠巖的形成與南海的俯沖消亡過(guò)程密切相關(guān)，是在板塊俯沖背景下，洋殼物質(zhì)發(fā)生部分熔融和演化的產(chǎn)物。菲律賓地區(qū)處于菲律賓海板塊與太平洋板塊、南海板塊的強(qiáng)烈碰撞和剪切作用區(qū)域，火山活動(dòng)頻繁。菲律賓島弧上分布的安山巖、玄武巖等火成巖的同位素組成顯示，這些巖石的Sr-Nd-Hf同位素組成受到板塊碰撞和俯沖作用的強(qiáng)烈影響。俯沖板片的脫水作用和地幔楔的部分熔融導(dǎo)致巖漿中同位素組成的變化，使得這些火成巖具有獨(dú)特的同位素特征。在菲律賓海板塊與太平洋板塊的碰撞邊界，太平洋板塊的俯沖使得地幔楔部分熔融，形成的巖漿上升噴發(fā)形成了火山巖，其同位素組成反映了這種復(fù)雜的構(gòu)造背景。南海西南部中南半島的火成巖同位素組成受到印度-歐亞板塊碰撞和南海演化的雙重影響。在中生代晚期，中南半島受到古特提斯洋閉合的影響，發(fā)生了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形和巖漿活動(dòng)，形成的火成巖與俯沖-碰撞相關(guān)。這些火成巖中的花崗巖的Sr-Nd-Hf同位素組成顯示，其巖漿源區(qū)可能與南海北部陸緣晚中生代花崗質(zhì)巖石具有一定的相似性，都受到了板塊俯沖作用的影響，導(dǎo)致地殼深部物質(zhì)部分熔融，形成的巖漿具有相似的同位素特征。在新生代，隨著印度-歐亞板塊碰撞的持續(xù)進(jìn)行和南海的擴(kuò)張，中南半島的巖漿活動(dòng)受到了新的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的控制。新生代形成的玄武巖的Sr-Nd-Hf同位素組成與南海海盆的玄武巖具有一定的相似性，表明它們的巖漿源區(qū)可能主要來(lái)自上地幔的部分熔融，受到了巖石圈地幔和軟流圈地幔的共同影響。在印度-歐亞板塊碰撞和南海擴(kuò)張的影響下，中南半島的巖石圈發(fā)生變形和伸展，上地幔物質(zhì)上涌，引發(fā)了玄武巖的噴發(fā)，這些玄武巖的同位素組成反映了其源區(qū)和形成過(guò)程與南海海盆玄武巖的相關(guān)性。南海及其周緣新生代火成巖的Sr、Nd、Hf等同位素組成反映了它們?cè)谛纬蛇^(guò)程中受到的多種地質(zhì)因素的影響。不同地區(qū)、不同類型的火成巖同位素組成的差異，揭示了巖漿源區(qū)的多樣性、巖漿演化過(guò)程的復(fù)雜性以及構(gòu)造背景的多變性。通過(guò)對(duì)同位素地球化學(xué)特征的研究，為深入理解南海的形成與消亡過(guò)程提供了重要的地球化學(xué)依據(jù)。五、火成巖地球化學(xué)對(duì)南海形成的限定5.1南海擴(kuò)張的地球化學(xué)證據(jù)南海的擴(kuò)張是其地質(zhì)演化過(guò)程中的關(guān)鍵階段，火成巖地球化學(xué)特征為揭示南海擴(kuò)張的起始時(shí)間、擴(kuò)張機(jī)制以及巖漿活動(dòng)提供了重要線索。從地質(zhì)年代學(xué)角度來(lái)看，南海海盆新生代玄武巖的定年結(jié)果為確定南海擴(kuò)張起始時(shí)間提供了直接證據(jù)。通過(guò)對(duì)南海海盆玄武巖的Ar-Ar定年和鋯石U-Pb定年研究發(fā)現(xiàn)，南海海盆擴(kuò)張期的火山巖形成年齡主要集中在32-15.5Ma之間，這與前人通過(guò)海底磁異常分析得出的南海海底擴(kuò)張時(shí)間框架（32-17Ma或30-16Ma）基本一致。在南海東部次海盆的一些海山玄武巖中，通過(guò)Ar-Ar定年確定其形成年齡約為30Ma，這表明南海在漸新世時(shí)期（約34-23Ma）已開(kāi)始進(jìn)入海底擴(kuò)張階段。這些年齡數(shù)據(jù)反映了南海擴(kuò)張期巖漿活動(dòng)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，為構(gòu)建南海擴(kuò)張的時(shí)間序列提供了基礎(chǔ)?；鸪蓭r的地球化學(xué)組成特征也為南海擴(kuò)張機(jī)制提供了重要信息。南海海盆的玄武巖分為堿性玄武巖和拉斑玄武巖兩類，它們具有不同的地球化學(xué)特征，暗示了不同的巖漿源區(qū)和形成機(jī)制。拉斑玄武巖的微量元素含量接近大洋中脊玄武巖（MORB），其REE分布模式較為平坦，輕重稀土元素分餾不明顯，這表明拉斑玄武巖的巖漿源區(qū)主要來(lái)自虧損地幔，是上地幔在正常的構(gòu)造環(huán)境下部分熔融的產(chǎn)物。在南海海盆擴(kuò)張期，上地幔物質(zhì)在拉張應(yīng)力作用下發(fā)生部分熔融，形成了拉斑玄武巖，其噴發(fā)與海盆的擴(kuò)張活動(dòng)緊密相連。這種地球化學(xué)特征與典型的海底擴(kuò)張環(huán)境下形成的MORB相似，支持了南海在擴(kuò)張期經(jīng)歷了類似洋中脊擴(kuò)張的機(jī)制。堿性玄武巖具有板內(nèi)大洋島嶼玄武巖（OIB）特征，其微量元素和稀土元素表現(xiàn)出明顯的富集特征，如高含量的大離子親石元素（LILE）和輕稀土元素（LREE），虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）。這些特征表明堿性玄武巖的巖漿源區(qū)可能受到了地幔柱或俯沖板片物質(zhì)的影響。地幔柱的上涌或俯沖板片脫水釋放的流體與地幔物質(zhì)相互作用，使得巖漿源區(qū)富集了LILE和LREE。在南海海盆的東部和南部，一些堿性玄武巖的形成可能與深部地幔柱活動(dòng)密切相關(guān)，地幔柱物質(zhì)的加入使得巖漿具有獨(dú)特的地球化學(xué)組成。這種地球化學(xué)特征暗示南海擴(kuò)張過(guò)程中可能存在地幔柱活動(dòng)的影響，地幔柱的上涌可能為南海擴(kuò)張?zhí)峁┝祟~外的動(dòng)力，或者改變了巖漿源區(qū)的性質(zhì)，進(jìn)而影響了南海的擴(kuò)張方式和演化過(guò)程。南海海盆玄武巖的同位素地球化學(xué)特征也進(jìn)一步支持了上述觀點(diǎn)。拉斑玄武巖具有相對(duì)較低的87Sr/86Sr比值和較高的εNd(t)值，表明其巖漿源區(qū)主要來(lái)自虧損地幔，這與南海擴(kuò)張期上地幔物質(zhì)在拉張應(yīng)力作用下部分熔融的機(jī)制相符合。而堿性玄武巖具有較高的87Sr/86Sr比值和較低的εNd(t)值，暗示其巖漿源區(qū)受到了富集地幔物質(zhì)的影響，可能與地幔柱活動(dòng)或俯沖板片物質(zhì)的加入有關(guān)。南海海盆中一些堿性玄武巖的Hf同位素組成也顯示出與典型OIB相似的特征，進(jìn)一步證明了其巖漿源區(qū)與地幔柱或深部富集地幔物質(zhì)的聯(lián)系。南海北部陸緣新生代火山巖和玄武巖的地球化學(xué)特征也與南海擴(kuò)張存在密切聯(lián)系。在新生代，南海北部陸緣處于伸展構(gòu)造階段，巖石圈的伸展導(dǎo)致地殼變薄，上地幔物質(zhì)上涌，引發(fā)了大規(guī)模的火山活動(dòng)和玄武巖噴發(fā)。這些巖石具有明顯的板內(nèi)巖漿活動(dòng)特征，其地球化學(xué)組成與南海海盆的玄武巖具有一定的相似性，表明它們可能具有相似的巖漿源區(qū)和形成機(jī)制。南海北部陸緣新生代火山巖和玄武巖的形成可能與南海擴(kuò)張過(guò)程中巖石圈的伸展和地幔物質(zhì)的上涌有關(guān)，是南海擴(kuò)張?jiān)陉懢壍貐^(qū)的響應(yīng)。南海擴(kuò)張的地球化學(xué)證據(jù)表明，南海在漸新世時(shí)期開(kāi)始海底擴(kuò)張，擴(kuò)張機(jī)制可能受到上地幔在拉張應(yīng)力作用下部分熔融形成拉斑玄武巖的影響，同時(shí)也可能存在地幔柱活動(dòng)或俯沖板片物質(zhì)對(duì)巖漿源區(qū)的改造，導(dǎo)致堿性玄武巖的形成。這些地球化學(xué)特征為深入理解南海擴(kuò)張的過(guò)程和機(jī)制提供了重要的依據(jù)，有助于進(jìn)一步完善南海地質(zhì)演化模型。5.2地幔柱與南海形成地幔柱假說(shuō)自提出以來(lái)，在解釋地球內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和板塊構(gòu)造演化方面發(fā)揮了重要作用。該假說(shuō)認(rèn)為，地幔柱是起源于核幔邊界的熱物質(zhì)流，呈柱狀上升，當(dāng)熱物質(zhì)到達(dá)巖石圈底部時(shí)，會(huì)形成巨大的蘑菇狀柱頭和細(xì)長(zhǎng)的熱柱尾。地幔柱的活動(dòng)能夠引發(fā)大規(guī)模的巖漿活動(dòng)，對(duì)板塊運(yùn)動(dòng)和地質(zhì)構(gòu)造演化產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。在南海地區(qū)，海南地幔柱的存在備受關(guān)注，眾多研究從巖石學(xué)、地球化學(xué)和地球物理學(xué)等多方面為其提供了證據(jù)。地震層析成像技術(shù)為海南地幔柱的存在提供了重要的地球物理證據(jù)。Lebedev等通過(guò)地震層析成像研究發(fā)現(xiàn)，海南島下方存在近垂直的低波速柱體，從淺部一直延伸到660公里的不連續(xù)面處（上下地幔的分界面），這一低波速柱體被認(rèn)為是海南地幔柱的可能形態(tài)。后續(xù)的研究進(jìn)一步指出，在670km之下雖僅可見(jiàn)斑點(diǎn)狀低速體，但暗示堆積在過(guò)渡帶的少量古老物質(zhì)可能穿透了660km這一相界面，或者可能是來(lái)自深部核-幔邊界的深地幔柱逐漸失去地幔柱尾部而使地幔柱趨于消失。這些研究表明，海南地幔柱的物質(zhì)源區(qū)可能較為復(fù)雜，與深部地幔物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和交換密切相關(guān)。巖石學(xué)和地球化學(xué)證據(jù)也支持海南地幔柱的存在。南海及周邊地區(qū)分布有一定量的新生代堿性玄武巖，如雷瓊半島、海南島、北部灣盆地、廣西北海潿洲島、越南以及南海等地。對(duì)這些堿性玄武巖的研究表明，其來(lái)源較深，同位素資料顯示其源區(qū)類似于印度洋DUPAL異常區(qū)。對(duì)南海玄武巖的研究發(fā)現(xiàn)，其同位素特征與典型的大洋島嶼玄武巖（OIB）相似，具有較高的87Sr/86Sr比值和較低的εNd(t)值，暗示其巖漿源區(qū)受到了富集地幔物質(zhì)的影響，這可能與地幔柱活動(dòng)有關(guān)。這些堿性玄武巖的形成可能是地幔柱攜帶的深部富集地幔物質(zhì)上涌至淺部，與周圍地幔物質(zhì)發(fā)生混合，導(dǎo)致巖漿源區(qū)的Sr同位素富集和Nd同位素虧損的結(jié)果。海南地幔柱對(duì)南海海底擴(kuò)張的作用機(jī)制是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，可能涉及多個(gè)方面。從動(dòng)力學(xué)角度來(lái)看，地幔柱的上涌會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的熱動(dòng)力，對(duì)巖石圈產(chǎn)生強(qiáng)烈的烘烤和加熱作用，使巖石圈的溫度升高，強(qiáng)度降低。在這種情況下，巖石圈更容易發(fā)生伸展和破裂，為南海的海底擴(kuò)張?zhí)峁┝擞欣臈l件。地幔柱的上涌還可能導(dǎo)致巖石圈的隆起，形成局部的地形高地，改變區(qū)域的應(yīng)力場(chǎng)分布，進(jìn)一步促進(jìn)巖石圈的伸展和破裂。在物質(zhì)交換方面，地幔柱攜帶的深部地幔物質(zhì)與周圍地幔物質(zhì)發(fā)生混合，改變了巖漿源區(qū)的物質(zhì)組成和物理化學(xué)性質(zhì)。南海海盆的堿性玄武巖具有板內(nèi)大洋島嶼玄武巖（OIB）特征，其微量元素和稀土元素表現(xiàn)出明顯的富集特征，如高含量的大離子親石元素（LILE）和輕稀土元素（LREE），虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE），這表明堿性玄武巖的巖漿源區(qū)可能受到了地幔柱物質(zhì)的影響。地幔柱物質(zhì)的加入使得巖漿具有獨(dú)特的地球化學(xué)組成，這些巖漿在上升過(guò)程中噴發(fā)至海底，形成了海盆中的堿性玄武巖，同時(shí)也對(duì)南海海底擴(kuò)張的過(guò)程和方式產(chǎn)生了影響。地幔柱與洋中脊的相互作用也是南海海底擴(kuò)張過(guò)程中的一個(gè)重要因素。地幔柱與洋脊之間的相互作用地表表現(xiàn)形式為地球化學(xué)異常、抬升的洋脊地形、重力負(fù)異常、軸旁火山鏈以及洋脊重新就位事件。在南海地區(qū)，南海洋殼不相容元素與同位素同步富集特征指示南海中中新世海底擴(kuò)張過(guò)程中存在富集地幔（海南地幔柱）的加入。南海晚中新世海山玄武巖略微虧損的不相容元素和同位素組成記錄了虧損MORB地幔對(duì)地幔柱物質(zhì)的稀釋作用。南海東部次海盆和西南次海盆中中新世MORB之間具有較強(qiáng)的地球化學(xué)組成差異，反映其地幔源區(qū)存在成分不均一性。這可能是由于地幔柱物質(zhì)在輸送過(guò)程中經(jīng)歷不同程度的熔體抽取，不相容元素虧損的海南地幔柱物質(zhì)不同比例地輸入到洋中脊，造成南海中中新世MORB地球化學(xué)特征差異。海南地幔柱的存在有充分的地球物理、巖石學(xué)和地球化學(xué)證據(jù)支持，其對(duì)南海海底擴(kuò)張的作用機(jī)制涉及動(dòng)力學(xué)、物質(zhì)交換以及與洋中脊的相互作用等多個(gè)方面。海南地幔柱的活動(dòng)可能為南海的形成和演化提供了重要的動(dòng)力和物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)深入理解南海的地質(zhì)演化過(guò)程具有重要意義。5.3板塊相互作用與南海形成南海的形成是一個(gè)受到多種板塊相互作用影響的復(fù)雜地質(zhì)過(guò)程，涉及歐亞板塊、菲律賓海板塊、太平洋板塊以及澳大利亞板塊等多個(gè)板塊的運(yùn)動(dòng)和相互作用，這些板塊之間的相互作用通過(guò)火成巖的地球化學(xué)特征得到了清晰的記錄。古太平洋板塊在晚中生代向歐亞板塊的俯沖，對(duì)南海北部陸緣的構(gòu)造演化和巖漿活動(dòng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。這一俯沖過(guò)程使得華南大陸邊緣處于強(qiáng)烈的擠壓應(yīng)力環(huán)境，巖石圈發(fā)生褶皺、斷裂等構(gòu)造變形，形成了一系列NE-SW向的褶皺帶和斷裂構(gòu)造。同時(shí)，俯沖作用引發(fā)的地幔物質(zhì)上涌和部分熔融，導(dǎo)致大量巖漿侵入地殼，形成了廣泛分布的晚中生代花崗質(zhì)巖石。這些花崗質(zhì)巖石主要為I型花崗巖，具有較高的SiO?含量和K?O/Na?O比值，富集輕稀土元素和大離子親石元素，虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素。這種地球化學(xué)特征表明，它們是在大陸弧環(huán)境下，由于古太平洋板塊俯沖，導(dǎo)致地殼深部物質(zhì)部分熔融而形成的。俯沖過(guò)程中，洋殼的脫水作用使地幔楔部分熔融，形成的巖漿上升并與地殼物質(zhì)發(fā)生混合，最終形成了I型花崗巖。這一時(shí)期的巖漿活動(dòng)和構(gòu)造變形，為南海的后續(xù)演化奠定了基礎(chǔ)。在新生代，菲律賓海板塊的運(yùn)動(dòng)對(duì)南海的形成起到了關(guān)鍵作用。早漸新世時(shí)期，受菲律賓海板塊西緣大型左旋走滑的影響，華南大陸邊緣的拉張作用進(jìn)一步增強(qiáng)，巖石圈伸展導(dǎo)致地殼變薄，上地幔物質(zhì)上涌，引發(fā)了大規(guī)模的火山活動(dòng)和玄武巖噴發(fā)。這些新生代火山巖和玄武巖具有明顯的板內(nèi)巖漿活動(dòng)特征，其地球化學(xué)組成與南海海底擴(kuò)張時(shí)期的巖漿活動(dòng)存在一定的聯(lián)系。在菲律賓海板塊與歐亞板塊的碰撞邊界，如臺(tái)灣地區(qū)，由于板塊的強(qiáng)烈碰撞，形成了復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造和多樣的火成巖類型。臺(tái)灣島處于菲律賓海板塊與歐亞板塊的強(qiáng)烈碰撞帶上，新生代以來(lái)經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化過(guò)程，形成了多種類型的火成巖。在臺(tái)灣西部麓山帶，分布著與新生代裂陷盆地相關(guān)的火山巖和凝灰?guī)r，通過(guò)對(duì)這些巖石的地質(zhì)年代學(xué)和地球化學(xué)研究，揭示了臺(tái)灣新生代裂陷盆地的演化歷史以及與南海擴(kuò)張的關(guān)系。臺(tái)灣東部地區(qū)出露的蛇綠巖套和相關(guān)的火山巖，記錄了南海初始俯沖的巖漿響應(yīng)和深部機(jī)制。南海與菲律賓地區(qū)的板塊相互作用也十分顯著。南沙地塊-北巴拉望地塊與菲律賓的卡加延脊在早中新世晚期發(fā)生碰撞，這一碰撞事件對(duì)南海的演化產(chǎn)生了重要影響，導(dǎo)致南海擴(kuò)張停止。在菲律賓海板塊與太平洋板塊的碰撞邊界，形成了一系列海溝、島弧和弧后盆地等典型的溝-弧-盆體系，島弧上分布著大量的火山巖，如安山巖、玄武巖等。這些火山巖的地球化學(xué)特征顯示，它們受到了板塊碰撞和俯沖作用的影響，俯沖板片的脫水作用和地幔楔的部分熔融導(dǎo)致巖漿中元素的富集和虧損。在菲律賓海板塊與太平洋板塊的碰撞邊界，太平洋板塊的俯沖使得地幔楔部分熔融，形成的巖漿上升噴發(fā)形成了火山巖，其地球化學(xué)組成反映了這種復(fù)雜的構(gòu)造背景。印度-歐亞板塊的碰撞對(duì)南海西南部的中南半島產(chǎn)生了重要影響，進(jìn)而影響了南海的形成和演化。新生代時(shí)期，印度-歐亞板塊的強(qiáng)烈碰撞導(dǎo)致中南半島發(fā)生大規(guī)模的擠出運(yùn)動(dòng)，形成了一系列NW-SE向的走滑斷裂和褶皺構(gòu)造。這些構(gòu)造變形不僅影響了中南半島的地形地貌，還對(duì)南海的形成和演化產(chǎn)生了重要作用。印度-歐亞碰撞產(chǎn)生的中南半島擠出主要影響了南海西南海盆的擴(kuò)張方向，使得擴(kuò)張軸從近東西向逐漸轉(zhuǎn)為北東向。中南半島的地質(zhì)構(gòu)造演化還導(dǎo)致了區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)的發(fā)生，在碰撞擠壓和走滑斷裂的作用下，巖石圈的局部熔融形成了一系列火成巖，包括花崗巖、玄武巖等。這些火成巖的地球化學(xué)特征顯示，它們具有不同的巖漿源區(qū)和形成構(gòu)造背景，反映了中南半島在不同地質(zhì)時(shí)期的構(gòu)造演化過(guò)程。南海及其周緣新生代火成巖的地球化學(xué)特征為研究板塊相互作用與南海形成提供了重要線索。通過(guò)對(duì)火成巖地球化學(xué)特征的分析，可以清晰地看到不同板塊相互作用對(duì)南海形成的影響，以及這些作用在巖漿活動(dòng)和巖石形成過(guò)程中的具體表現(xiàn)。這些研究成果有助于深入理解南海的形成機(jī)制和地質(zhì)演化歷史，為進(jìn)一步完善南海地質(zhì)演化模型提供了重要依據(jù)。六、火成巖地球化學(xué)對(duì)南海消亡的限定6.1南海俯