巴西巴拉那盆地酸性火山岩裂缝方解石充填的成因与同位素特征：揭示后结晶流体行为与古水文记录

本研究针对巴西巴拉那盆地Serra Geral组火山岩裂缝中方解石充填的成因问题，通过XRF、XRD、同位素分析(18 O/16 O, 13 C/12 C, 87 Sr/86 Sr)及流体包裹体技术，揭示其形成于现代大气降水与酸性火山岩相互作用的稳定环境，为区域新构造运动(<11.7 kyr)提供关键年代学约束。

　　

在广袤的南美大陆东部，巴拉那盆地如同地质历史的活档案，保存着距今1.3亿年的火山活动印记。这里分布的Serra Geral组玄武岩流，因冷却收缩形成密集的裂缝网络，成为窥探地球深部流体活动的天然窗口。然而，这些裂缝中神秘出现的方解石晶体究竟何时形成？又记录着怎样的流体演化史？这一科学谜题长期困扰着地质学家。

巴西联邦大学南里奥格兰德分校的研究团队选择Caxias do Sul地区出露的酸性火山岩（SiO₂
63-68%）为研究对象，通过多尺度分析技术，首次揭示这些裂缝充填物实为距今1.17万年内大气降水与火山岩反应的产物。这项发表于《Journal of South American Earth Sciences》的研究，不仅重建了区域水文演化史，更为全球火山岩裂缝成矿作用研究提供了新范式。

研究团队采用X射线荧光光谱（XRF）和X射线衍射（XRD）进行主微量与矿物组成分析，结合阴极发光成像揭示晶体生长纹层。稳定同位素比值质谱测定δ¹⁸
O、δ¹³
C和⁸⁷
Sr/⁸⁶
Sr值，流体包裹体显微测温则用于重建古流体温度-盐度参数。所有样品均采自Caxiense Fagundes采石场垂直裂缝中的厘米级自形方解石。

地质背景
研究区位于巴拉那盆地南缘，该盆地经历多期构造-岩浆事件。Serra Geral组作为二叠纪-白垩纪火山活动的产物，其酸性端元（Palmas岩相）以石英-长石斑晶为特征，裂缝发育受控于新构造运动。

研究区域
Caxiense Fagundes采石场出露的灰色英安岩（dacite）含1-2 mm石英/长石斑晶，裂缝充填序列显示方解石-石英-浊沸石的矿物组合，反映开放空间结晶环境。

结果
同位素数据显示δ¹³
C值(-9.5‰至-4.1‰ PDB)指示有机碳混入，δ¹⁸
O值(-8.2‰至-6.3‰ SMOW)与现代地下水范围吻合。Sr同位素(⁸⁷
Sr/⁸⁶
Sr 0.710-0.712)证实流体与酸性火山岩发生水岩反应。

讨论
方解石形成需满足三个条件：稳定的构造环境、持续的大气降水补给、酸性火山岩提供的Ca²⁺
源。同位素证据排除了岩浆流体的参与，支持低温(<50°C)地表流体主导的成矿模式。

这项研究证实巴拉那盆地火山岩裂缝系统至今仍活跃着流体循环，其方解石充填如同地质"黑匣子"，准确记录了全新世以来大气圈-岩石圈的相互作用。该发现不仅为南美新构造运动提供年代标尺，更启示火山岩裂缝系统可作为全球碳循环的潜在储库。