通过巴西多姆费利西亚诺带卡马夸恩盆地凝灰岩中的U-Pb锆石地质年代学研究，约束马里卡组的沉积历史

《Journal of South American Earth Sciences》：Constraining the depositional history of the Maricá Group through U–Pb zircon geochronology of tuff, Camaqu? Basin, Dom Feliciano Belt, Brazil

火山凝灰岩的U-Pb锆石定年与地层学研究为巴西Camaqu?盆地Maricá组提供了618±4 Ma的火山事件年代，揭示了与Adamastor Ocean闭合相关的火山弧活动对盆地沉积演化的控制作用。

　　这项研究聚焦于巴西南部的马里卡组（Maricá Group），其位于多明戈·费利西安诺带（Dom Feliciano Belt）中，被认为是卡马夸盆地（Camaqu? Basin）的基底单元。然而，其沉积时间框架仍存在争议。为了进一步厘清这一问题，研究人员在帕索·多·萨尔辛霍（Passo do Salsinho）地区识别并分析了来自圣拉斐尔组（S?o Rafael Formation）的一层薄的中性火山岩层，以确定其沉积时间。研究结合了实地观察、岩石薄片分析、X射线衍射（XRD）数据以及激光烧蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）原位铀-铅（U–Pb）锆石定年等多学科方法，揭示了该层火山岩的地质特征及其与沉积作用的关联。

在研究区域，马里卡组是卡马夸盆地最下部的沉积单元，主要由砂岩和砾岩组成，沉积环境包括河流和浅海。这些沉积物的形成与晚元古代至新元古代的构造活动密切相关。然而，关于该组沉积时间的确定仍存在不确定性，尤其是在其与火山活动的关系方面。因此，识别并研究其中的火山岩层对于理解该盆地的沉积演化具有重要意义。

研究发现，圣拉斐尔组中存在一层薄的中性火山岩层，其主要成分为安山岩，矿物组成以斜长石为主，其次为钾长石，还有少量石英。这些火山岩被一种转变为伊利石的脱玻化玻璃基质所包围。这种玻璃基质的形成是由于原始火山玻璃在沉积后经历了风化或热液作用，最终转化为伊利石。这一特征表明，该火山岩层可能形成于近地表的沉积环境，其火山玻璃的快速脱玻化过程反映了相对短暂的沉积时间。

通过LA-ICP-MS技术对火山岩中的锆石进行原位铀-铅定年，研究团队获得了618 ± 4百万年的结晶/沉积年龄。这一结果为马里卡组的沉积时间提供了新的约束，表明该组的沉积过程可能与该时期的火山活动密切相关。此外，研究还发现了继承锆石颗粒，其年龄范围为2.9至1.7亿年，这些颗粒被解释为外来晶体（xenocrystal），可能是在岩浆上升过程中被吸收的深部地壳物质，其来源可能与太古宙至古元古代的地壳演化有关。

研究结果表明，该层火山岩可能来源于一个类似科迪勒拉型的弧（Cordilleran-type arc），该弧在630至605百万年前演化，与亚当斯塔尔海洋（Adamastor Ocean）的闭合过程相关。这种弧的形成通常与板块俯冲作用有关，表明该地区的构造活动可能在该时期达到了高峰。因此，该火山岩层不仅为卡马夸盆地的沉积时间提供了新的证据，还为理解该地区在晚元古代至新元古代期间的火山活动和构造演化提供了重要线索。

在火山岩的野外观察中，研究人员发现该层火山岩与相邻的沉积岩层具有良好的整合关系，其沉积方向为东偏南（S_o = 145/35）。该层火山岩的厚度约为8厘米，被马里卡组的砂岩和粉砂岩所包围。其颜色呈粉红色，具有不连续的非平行层理，这些特征可能与火山喷发时的沉积环境和喷发动力学有关。

此外，该火山岩层中还含有玻璃质和/或石英-长石碎片，这些碎片通常被称为“碎片”（shards）。它们是火山喷发过程中喷出的火山碎屑，是原始喷发物的残留物。这些碎片的形态多样，包括针状、Y形或U形以及尖状结构，这些特征对于理解喷发过程和沉积环境具有重要意义。例如，针状碎片通常表明喷发物经历了快速冷却，而Y形或U形碎片则可能与喷发时的空气动力学过程有关。

该研究还强调了火山岩在沉积盆地演化中的作用。火山岩层不仅是沉积序列中的重要组成部分，还能作为精确的年代地层标志。通过放射性测年方法，如铀-铅锆石测年，可以准确地确定沉积层的年代，从而更好地理解沉积速率、盆地发育时间线以及沉积作用与火山活动之间的相互关系。这种多学科方法的应用使得研究人员能够对火山岩的矿物学组成、沉积特征以及地质年代进行更全面的分析。

在材料与方法部分，研究团队在巴西南部的卡萨帕瓦多苏尔（Ca?apava do Sul）地区进行了实地考察，收集了来自圣拉斐尔组的岩石样本。这些样本随后在巴西联邦里约格兰德杜斯苏尔大学（UFRGS）的地质学院（Instituto de Geociências）的样品制备中心（Núcleo de Prepara??o de Amostras, NPA）和地球化学与岩石学研究中心（Centro de Estudo em Petrologia e Geoquímica, CPGq）进行了薄片制备和分析。通过光学显微镜和XRD技术，研究人员能够详细分析该火山岩的矿物组成和结构特征。

该研究的结论指出，爆炸性火山活动在马里卡组的沉积演化中发挥了重要作用，尤其是在其下部单元圣拉斐尔组的沉积过程中。该火山岩层的铀-铅锆石年龄为618 ± 4百万年，这一数据为该盆地的同沉积火山活动提供了关键的时间约束。该火山活动被认为是亚当斯塔尔海洋闭合过程中形成的，可能与当时区域内的构造演化密切相关。

同时，研究团队还提到，该火山岩层可能来源于一个与科迪勒拉型弧相关的地质构造，该弧在630至605百万年前演化，其形成与该地区的构造活动密切相关。这种弧的演化通常伴随着岩浆的上升和喷发，导致火山岩的沉积和分布。因此，该火山岩层的发现不仅有助于理解卡马夸盆地的沉积历史，还为研究该地区在晚元古代至新元古代期间的火山活动和构造演化提供了新的视角。

该研究的贡献在于，它通过详细的地质调查和先进的测年技术，为马里卡组的沉积时间提供了新的证据，并揭示了火山活动与沉积作用之间的密切关系。这些发现有助于更准确地重建该地区的构造演化历史，并为理解南美边缘在晚元古代至新元古代期间的造山过程提供了重要依据。此外，该研究还展示了多学科方法在地质研究中的重要性，为未来的类似研究提供了方法论上的参考。

总的来说，这项研究通过识别和分析马里卡组中的一层薄的中性火山岩层，不仅为该盆地的沉积时间提供了新的数据，还揭示了该层火山岩的来源和形成机制。这些发现对于理解该地区在晚元古代至新元古代期间的地质演化具有重要意义，同时也为研究火山活动与沉积作用之间的相互关系提供了新的思路。通过结合多种地质方法和技术，研究人员能够更全面地揭示该火山岩层的特征及其在地质历史中的作用，为相关领域的研究提供了有价值的资料。