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编者按：

本周为大家推荐《地质力学学报》2021年5期的文章。此次推送的是郑光高等作者的《西南极岩浆作用及构造演化》。

作者：郑光高, 刘晓春, 赵越, 裴军令

摘要：西南极主要由哈格冰原岛峰群、南极半岛、瑟斯顿岛、玛丽·伯德地和埃尔斯沃思-惠特莫尔山脉五个各具特色的地壳块体组成。通过综述上述各块体主要的岩浆事件及其构造意义，旨在了解西南极的地质演化过程。西南极最古老的岩石为哈格冰原岛峰群地块的前寒武纪正片麻岩，时代为1238 Ma，记录了中元古代弧岩浆作用，其余四个地块记录了~500 Ma以来的地质演化过程。古生代时期，埃尔斯沃思-惠特莫尔山脉地块处于快速沉降的陆相断陷盆地环境，岩浆活动稀少，与罗斯造山运动形成的弧后伸展有关；玛丽·伯德地地块中—晚古生代发育一套与板块汇聚有关的岩浆作用，形成于活动大陆边缘环境；而南极半岛-瑟斯顿岛地块记录了石炭纪—二叠纪时期弧的发育。各地块的构造背景从侏罗纪开始明显分化，埃尔斯沃思-惠特莫尔山脉地块记录了侏罗纪板内岩浆作用，可能与大火成岩省有关；玛丽·伯德地地块发育的侏罗纪—早白垩世Ⅰ型弧岩浆岩随时间转变为白垩纪中期的A型碱性岩浆岩，经历了由俯冲向裂解机制的转变；南极半岛-瑟斯顿岛地块侏罗纪—白垩纪为弧岩浆活动活跃期，同时也有大火成岩省火山活动的记录，是持续俯冲和裂解相互作用的产物。新生代岩浆作用以南极半岛地块为代表，弧岩浆作用持续到始新世，其时空分布特征与左行错断扩张脊的分段俯冲和碰撞有关。

关键词：西南极；岩浆作用；俯冲；陆内伸展；构造演化

图件及说明

图 1 南极洲大地构造单元划分

图 2 哈格冰原岛峰群及埃尔斯沃思-惠特莫尔山脉地块位置图

西南极最古老的岩石出露在埃尔斯沃思-惠特莫尔山脉地块和南极半岛地块之间的哈格冰原岛峰群地块(图 1，图 2；Storey et al., 1994; Wareham et al., 1998)，面积约2 km2，岩性为强变形和片理化的花岗闪长质-闪长质片麻岩，被细晶岩-伟晶岩和微粒花岗岩(microgranite)岩席侵入(Riley et al., 2020)。花岗闪长质片麻岩中的主要构造组构呈南北走向，在剪切带和褶皱重叠部位有明显的二次变形，致使区域平面组构发生变形(Storey and Dalziel, 1987; Riley et al., 2020)。由Rb-Sr全岩等时线方法获得花岗闪长质片麻岩的原岩结晶年龄为1176±76 Ma，细晶岩-伟晶岩和微粒花岗岩的年龄稍微年轻，分别为1003±18 Ma和1058±53 Ma(Millar and Pankhurst, 1987)。

图 3 玛丽·伯德地地块位置图(

根据地理位置和分离地块的演化历史，玛丽·伯德地地块可分为西部的罗斯省(Ross Province)和东部的阿蒙森省(Amundsen Province)(图 1，图 3；Pankhurst et al., 1998; Yakymchuk et al., 2015)。玛丽·伯德地地块出露相对较老的侵入岩统称为福特花岗闪长岩套(Ford Granodiorite suite)，广泛出露在玛丽·伯德地西部的福特群岭(Ford Ranges)地区，Rb-Sr全岩等时线年龄为380~353 Ma(Adams, 1987)，后经U-Pb锆石验证，年龄主要分布在375~345 Ma之间(Pankhurst et al., 1998; Mukasa and Dalziel, 2000; Yakymchuk et al., 2015; Nelson and Cottle, 2018)。此外，福特花岗闪长岩套侵入到玛丽·伯德地地块最古老的斯旺森组(Swanson Formation)岩石单元中，该组地层是沿冈瓦纳边缘沉积形成的、以浊积岩和复理石为主的新元古代—寒武纪的沉积序列(Adams, 1986; Pankhurst et al., 1998; Mukasa and Dalziel, 2000; Jordan et al., 2020)。同时，在福特群岭的福斯迪克山(Fosdick Mountains)发育有一套混合岩-花岗岩杂岩，其出露的正、副片麻岩分别是福特花岗闪长岩套和斯旺森组岩石高级变质的产物(Yakymchuk et al., 2015)。福斯迪克混合岩-花岗岩杂岩中的花岗岩的U-Pb锆石年龄为372~353 Ma(Siddoway and Fanning, 2009; Yakymchuk et al., 2015)，二云母花岗岩的U-Pb独居石年龄约为359 Ma和351 Ma(Tulloch et al., 2009)。

图 4 南极半岛地块地质简图

南极半岛是一个弧形地块(图 1，图 4)，已发现最古老的基底为东部伊登冰川(Eden Glacier)的晚寒武世—早奥陶世(487~485 Ma)闪长质片麻岩，代表了早期的弧岩浆活动，经历了晚二叠世的变质和混合岩化作用，并可能为南极半岛地块晚古生代增生杂岩提供有效的碎屑物源(Riley et al., 2012a; Jordan et al., 2020)。南部帕默地(Palmer Land)西部也发现志留纪(~430 Ma)弧岩浆活动的存在(Millar et al., 2002; Jordan et al., 2020)。半岛东部的塔吉特山丘(Target Hill)花岗质片麻岩和条带状片麻岩的时代为泥盆纪—石炭纪(397±8 Ma、393±1 Ma和327±9 Ma)，记录了泥盆纪岩浆作用的存在，且经历了石炭纪的变质作用改造(Millar et al., 2002)。二叠纪时期，南极半岛地块的阿迪湾(Adie Inlet)、巴斯琴峰(Bastion Peak)和伊登冰川(Eden Glacier)地区广泛的记录了280~255 Ma之间的花岗质岩浆作用和变质作用(Riley et al., 2012a)。与此同时，南极半岛地块出露的特里尼蒂半岛群(Trinity Peninsula Group)变质沉积岩，标志着沉积作用的启动，且沉积作用始于晚石炭世时期，延续至二叠纪时期，是在一个活动大陆边缘弧前环境的上覆板块沉积形成的，代表了弧俯冲发育的早期阶段(Bradshaw et al., 2012; Jordan et al., 2020)。格雷厄姆地(Graham Land)北部和东部的特里尼蒂半岛群碎屑锆石数据分析表明，该地区以二叠纪时代为主，峰期年龄在285~260 Ma之间。帕默地南部的晚二叠世埃瑞红层(Erewhon Beds)来源于硅质火山岩，同样包括263 Ma和275 Ma的峰期年龄，表明二叠纪弧火山作用的存在，并从半岛的北部延伸到半岛的南部(Jordan et al., 2020)。

图 5 瑟斯顿岛地块位置图

瑟斯顿岛地块位于南极半岛地块南端(图 1，图 5)，其摩根湾(Morgan Inlet)地区的花岗闪长质片麻岩U-Pb锆石年龄为349±2 Ma(εHf(t)=+2~+10)、门泽尔角(Cape Menzel)正片麻岩时代为347±1 Ma(εHf(t)=+11)、金陡崖(King Cliffs)正片麻岩时代为338±2 Ma(εHf(t)=+2.1)。这些岩石富集大离子亲石元素，亏损高场强元素，具有弧岩浆岩的亲属性(Leat et al., 1993; Riley et al., 2017b; Nelson and Cottle, 2018)，表明瑟斯顿岛地块石炭纪弧岩浆作用的存在，且岩浆源区为新生陆壳物质，形成于俯冲环境。

结论与建议

西南极哈格冰原岛峰群地块记录了中元古代弧岩浆作用，而南极半岛、瑟斯顿岛、玛丽·伯德地和埃尔斯沃思-惠特莫尔山脉四个地块记录的是显生宙以来的地质演化过程。古生代时期，埃尔斯沃思-惠特莫尔山脉地块处于快速沉降的陆相断陷盆地环境，与罗斯造山运动形成的弧后伸展有关；玛丽·伯德地地块中—晚古生代发育一套与板块汇聚有关的岩浆作用，形成于活动大陆边缘环境；南极半岛-瑟斯顿岛地块记录了石炭纪—二叠纪时期弧的发育。自侏罗纪开始，各地块的构造背景明显分化，埃尔斯沃思-惠特莫尔山脉地块记录了侏罗纪板内岩浆作用，可能与大火成岩省有关；玛丽·伯德地地块发育的侏罗纪—早白垩世Ⅰ型弧岩浆岩随时间转变为白垩纪中期的A型碱性岩浆岩，经历了由俯冲向裂解机制的转变；南极半岛-瑟斯顿岛地块侏罗纪—白垩纪为弧岩浆活动活跃期，同时也有大火成岩省火山活动的记录，是持续俯冲和裂解相互作用的产物。新生代岩浆作用以南极半岛地块为代表，弧岩浆作用持续到始新世，其时空分布特征与左行错断扩张脊的分段俯冲和碰撞有关。

由于地理位置和南极科学考察条件保障的制约，自长城站建立以来，中国在西南极地质考察工作主要集中在南设得兰群岛地区，近十年开始涉足南极半岛格雷厄姆地北部和玛丽·伯德地罗斯省的部分地区，但中国在西南极大部分领域地质考察仍属空白。文章通过综合相关学者们的研究成果，对西南极主要的岩浆活动和构造演化进行简要综述，深入的研究工作急需后续实地考察系统展开。同时，希望有更多学者加入到南极地质考察队伍，一起探索神秘的南极大陆。

第一作者

郑光高(1987-), 男, 博士, 助理研究员, 从事西南极岩石大地构造学等研究工作。

E-mail: tiangang755@163.com

引用格式

郑 光 高, 刘 晓 春, 赵 越, 等, 2021. 西 南 极 岩 浆 作 用 及 构 造 演 化 [ J] . 地 质 力 学 学 报, 27 ( 5 ) : 821 - 834. DOI: 10. 12090 / j. issn. 1006-6616. 2021. 27. 05. 067
ZHENG G G, LIU X C, ZHAO Y, et al. , 2021. Magmatism and tectonic evolution of West Antarctica [ J] . Journal of Geomechanics, 27 (5) : 821-834. DOI: 10. 12090 / j. issn. 1006-6616. 2021. 27. 05. 067

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