巴西南部Dom Feliciano带的新元古代岩浆弧

《Journal of South American Earth Sciences》：Neoproterozoic Magmatic Arcs of the Dom Feliciano Belt, Southern Brazil

Dom Feliciano带是西冈瓦纳造山系统的重要组成部分，通过同位素年代学、地球化学和地质学数据揭示了900-570Ma间的构造-岩浆演化。研究显示该带包含多个构造弧、被动边缘序列和蛇绿岩组合，花岗岩成因涉及地幔混染与 crustal reworking，记录了大陆碰撞、造山带闭合及后碰撞岩浆活动。

　　本研究聚焦于南美洲南部和乌拉圭东部的Dom Feliciano带，这一地质构造带是全球最广泛、保存最完好的新元古代造山带之一。从巴西的圣卡塔琳娜州延伸至乌拉圭东部，该带的地质演化和古地理意义在过去的四十年中得到了深入探讨。通过整合结构、地球化学和年代学数据，研究者们对这一带的形成机制和演化过程有了更为清晰的认识。新元古代（约9亿至5.7亿年前）的造山作用不仅塑造了这一地区的地质格局，也对西冈瓦纳大陆的构造演化产生了深远影响。

研究采用多种地球科学方法，包括铀-铅（U-Pb）锆石测年、钐-钕（Sm-Nd）和镥-铪（Lu-Hf）同位素分析，揭示了Dom Feliciano带的地质动态演化过程。这些数据表明，该带的形成与一系列复杂的地质事件密切相关，涉及不同类型的岩浆活动、变质作用以及地壳重组。造山带中的变质火山岩-沉积岩和变质火成岩单元记录了与岩浆弧和新元古代蛇绿岩套相关的地质历史。通过分析这些单元的来源和地球化学特征，研究者们能够区分出早期成熟被动边缘沉积序列与后期不成熟的弧相关沉积组合。这一区别对于理解地壳生长和区域构造演化至关重要。

在新元古代期间，Dom Feliciano带经历了多个阶段的岩浆活动。在碰撞前的阶段，形成了不同的岩浆弧系统，包括洋内岩浆弧（Passinho弧，约9亿至8.3亿年前）和大陆边缘岩浆弧（如S?o Gabriel弧和Piratini弧，分别在8亿至7.3亿年前和8亿至7.5亿年前形成）。这些岩浆弧的形成与当时洋壳的扩张和闭合密切相关，反映了地球动力学环境的变迁。研究显示，Passinho弧的形成与洋壳的初始扩张有关，而S?o Gabriel和Piratini弧则记录了随后的大陆边缘扩张和碰撞过程。这些岩浆活动的特征，如高钾钙碱性岩浆和铝饱和岩浆的演化，为理解区域地质演化提供了重要线索。

此外，研究还发现，这些岩浆活动的来源具有多样性。同位素数据表明，部分岩浆来源于古元古代地壳基底的局部熔融，而另一些则来自基性拉斑玄武岩源区的贡献。这种混合来源的岩浆活动揭示了该带在形成过程中可能经历了复杂的地壳物质循环和岩浆混合过程。这些过程不仅影响了岩浆的成分，也对区域地壳的演化产生了深远影响。

在碰撞阶段，Dom Feliciano带经历了显著的变质作用。变质年龄数据表明，初始碰撞事件发生在约7.3亿至7.2亿年前，影响了新元古代岩浆弧系统。随后，大约在6.6亿至6.2亿年前，发生了峰值变质作用，标志着海洋闭合和大陆拼接的最终阶段。这一时期的变质作用可能与区域构造应力的集中有关，导致了高温高压条件下的岩石变形和重结晶。研究还指出，碰撞后的阶段涉及剪切带活动和高钾钙碱性花岗岩的形成，这些花岗岩可能受到基性岩浆的影响，反映了复杂的地壳动力学过程。

在研究方法上，本文整合了多个领域的数据，包括野外地质调查、岩石学分析、地球化学研究、同位素测定以及年代学分析。巴西联邦大学地质科学研究所（UFRGS）在过去四十年中进行了系统性的地质测绘，比例尺从1:100,000到1:50,000不等。同时，巴西地质调查局（SUREG-POA）也参与了更大比例尺的地质调查工作，为研究提供了重要的基础数据。这些数据不仅帮助确定了不同岩浆弧之间的空间关系，也揭示了它们在时间上的演化顺序。通过这些多学科数据的整合，研究者们能够更全面地理解Dom Feliciano带的地质演化过程。

在研究过程中，本文还涉及了对不同岩浆弧的详细分析。例如，Pinheiro Machado弧是新元古代至寒武纪时期的重要岩浆活动区域，其长度约为1000公里。该弧的岩浆活动以钾质花岗岩为主，从高钾钙碱性金属铝质岩浆演化到铝过饱和岩浆，随后出现正长岩质和晚期碱性岩浆活动。这些岩浆活动的特征反映了该区域在不同地质时期所经历的构造环境变化。此外，研究还关注了这些岩浆活动与地壳演化之间的关系，尤其是在碰撞后期阶段，花岗岩的形成可能与地壳物质的再循环和新的岩浆源区的形成有关。

本文还探讨了关于Mantiqueira造山带的多种地质模型。尽管传统的观点认为该带的形成与板块俯冲作用密切相关，但近年来也出现了不同的解释，认为该带可能起源于大陆内部的构造活动，而非典型的俯冲带环境。这些替代模型提出，Mantiqueira造山带的岩浆活动可能与裂谷作用或地壳伸展有关，而非由洋壳俯冲引发的弧形构造。这一观点挑战了传统的板块构造理论，为理解造山带的形成机制提供了新的视角。

在研究过程中，本文还利用了大量的地质和地球化学数据，包括约1166个火成岩全岩地球化学分析。这些数据主要来自巴西里约格兰德杜斯苏士的火成岩，涵盖了Passinho和S?o Gabriel弧、Piratini弧以及Pelotas花岗岩带的大量样本。通过这些数据的分析，研究者们能够识别出不同岩浆弧的地球化学特征，并据此推断其形成环境和演化历史。此外，这些数据还帮助建立了不同地质单元之间的联系，为理解整个造山带的构造演化提供了重要依据。

本文的研究不仅对Dom Feliciano带的地质演化具有重要意义，也为理解整个西冈瓦纳大陆的构造历史提供了关键信息。通过分析这些数据，研究者们能够揭示新元古代时期大陆碰撞和地壳重组的过程，以及这些过程如何影响了区域的地壳结构和地质特征。此外，这些研究还对矿产资源的勘探和地质灾害的评估具有现实意义，因为造山带往往与丰富的矿产资源和地质活动密切相关。

在研究过程中，本文还涉及了对不同地质单元的详细描述和分析。例如，Mantiqueira造山带包括了多个地质单元，如Ara?uaí、Ribeira和Dom Feliciano带，这些带与非洲的Saldania-Gariep、Damara、Kaoko和西刚果带相对应。这些地质单元的分布和演化顺序反映了整个西冈瓦纳大陆的构造演化过程。研究者们通过分析这些单元的岩石类型、年代和地球化学特征，能够更好地理解它们在区域构造中的作用。

本文的研究成果表明，Dom Feliciano带的形成是一个长期而复杂的过程，涉及多个地质阶段和不同的构造环境。从早期的洋内岩浆弧到后期的大陆碰撞和地壳重组，该带的演化过程反映了新元古代时期全球构造格局的变迁。此外，研究还强调了不同地质单元之间的相互作用，以及这些相互作用如何影响了整个造山带的形成和演化。

总的来说，本文的研究不仅深化了对Dom Feliciano带的地质理解，也为进一步探讨西冈瓦纳大陆的构造演化提供了重要的基础。通过整合多种地质数据，研究者们能够更全面地揭示该带的形成机制和演化历史，为未来的研究提供了新的思路和方法。此外，这些研究结果对地质学理论的发展和实际应用（如矿产资源勘探和地质灾害评估）也具有重要意义。