黑脚火山场流纹岩岩浆的起源与热演化：对地热潜力的锆石年代学制约

《Journal of Volcanology and Geothermal Research》：Provenance and thermal evolution of rhyolite magma in the Blackfoot volcanic field

本文通过锆石U-Pb/U-Th年代学、δ18O-εHf同位素与微量元素分析，揭示了美国黑脚火山场（BVF）流纹岩穹丘的岩浆演化历史。研究首次发现南部穹丘锆石结晶年龄（63.4-55.2 ka）较北部年轻，并通过热模拟证实6公里深度的岩浆房可使现今4公里深处地温保持300°C，为隐伏地热系统勘探提供新依据。

　　

章节精要

黑脚火山场（BVF）的演化

双峰式的BVF由第四纪火山渣锥、玄武岩流和流纹岩穹丘组成（图1），位于盆岭省东北缘，其基底为太古代至中生代逆冲岩系，上覆约100 km³的熔岩填充层。

采样与研究方法

从7个穹丘各采集1 kg岩石样品，通过水力密度分选和双目镜手挑获取锆石。采用二次离子质谱（SIMS）进行U-Pb/U-Th定年、δ¹⁸O分析，激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）测定Hf同位素与微量元素。

锆石结晶与喷发年龄

BVF锆石多呈自形柱状（图2a-f），含磷灰石、熔体包裹体等（图3c）。北部穹丘与绵羊岛锆石年龄为1006-785 ka，南部穹丘显著年轻（63.4-55.2 ka），与已有⁴⁰Ar/³⁹Ar年龄重叠（图4-5）。

黄玉流纹岩的母岩浆

锆石同位素均一性指示母岩浆成分的继承性。BVF锆石δ¹⁸O均值（+4.54至+4.45）与εHf值（-15.3至-10.1）揭示其太古代地壳贡献高于东部蛇河平原同期流纹岩（图10a-b）。

结论

锆石岩石年代学表明，一个120 km³、6公里深的岩浆房（95 ka侵位）可合理解释穹丘形成历史与现今地热异常。尽管地表地热显示缺乏，但深部热源可能通过水文系统侧向迁移。