华南地区二叠纪-三叠纪界线酸性火山灰的源区与规模

摘要

华南地区二叠纪-三叠纪之交(Permian-Triassic Boundary,简称PTB)火山灰与生物灭绝事件在地层层位上高度相关,可能是灭绝事件的触发因素之一,对其成因、来源和规模的研究具有重要科学意义.本研究在对广西来宾地区蓬莱滩剖面大隆组顶部凝灰质砂岩岩相学研究的基础上,通过碎屑锆石年代学、Hf同位素及微量元素的分析,结合华南地区PTB凝灰岩和火山粘土岩时空分布特征对其源区和规模进行讨论和限定.蓬莱滩剖面大隆组顶部2个凝灰质砂岩样品中81％的碎屑锆石U-Pb年龄集中在235±2.7Ma～258±4.8Ma之间,呈现出～252Ma的单一峰值;11％的锆石年龄为260±3.2Ma～276±3.6Ma;年龄为294±5.8Ma～561±6.9Ma的锆石6颗;元古宙锆石5颗,最老年龄为2063±13.4Ma.样品中晚二叠世碎屑锆石的Hf同位素表现出地壳来源特征,除一颗锆石εHf(t)值为+10.3外,其余均落在-16.5～-5.0之间,与华南PTB典型剖面基本一致.碎屑锆石U-Th-Hf-Nb微量元素特征显示其具有来源于大陆岩浆弧的属性.蓬莱滩剖面凝灰质砂岩中存在大量粒径0.5～2mm的晶屑,部分粒径甚至达到3mm,这些粗粒火山碎屑物暗示该剖面距离火山口源区较近.蓬莱滩剖面火山碎屑物的锆石U-Pb年龄和地层位置与华南PTB火山灰基本一致,并具有相似的锆石Hf同位素和微量元素特征,表明两者可能来自同一源区.在空间分布上,华南地区PTB附近的火山碎屑沉积岩和较粗的凝灰岩仅出现在华南的西南部,而华南北部主要分布粒度小于0.3mm的细粒火山灰,火山碎屑粒度由西南向东北逐渐减小的规律表明火山物质来源于华南西南缘.近年来,包括海南岛二叠纪花岗岩及桂西南酸性火山岩在内的众多证据表明华南板块西南缘存在一个二叠纪大陆岩浆弧.因此,本文提出华南PTB火山灰可能来源于华南板块西南缘古特提斯大陆岩浆弧.PTB火山灰仅分布在华南地区,在华北、西北等地区均未发现或报道同时期的火山灰,说明与这次俯冲作用相关的弧岩浆火山喷发规模有限,推测其不是触发全球性PTB生物灭绝事件的主要原因.