巴西费尔南多·迪诺罗尼亚大洋火山岛深成岩捕虏体中的副矿物揭示了时间累积的岩浆过程

《Lithos》：Accessory minerals within plutonic xenoliths reveal time-integrated magmatic processes for the oceanic volcanic island of Fernando de Noronha (Brazil)

【字体：大中小】 时间：2026年09月26日 来源：Lithos 2.5

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　　 •费尔南多·迪诺罗尼亚岛的首次 U-Pb 地质年代学和 Hf 同位素数据。•凯尔苏石闪长岩的锆石 U-Pb 定年得出年龄为 13.48 ± 0.08 Ma。•钛铁矿 - 磷灰石年龄为 9.86 ± 0.94 Ma，记录了一个较年轻的热事件。•年龄与巴西东北部大陆岩浆活动存在重

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费尔南多·迪诺罗尼亚岛的首次 U-Pb 地质年代学和 Hf 同位素数据。
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凯尔苏石闪长岩的锆石 U-Pb 定年得出年龄为 13.48 ± 0.08 Ma。
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钛铁矿 - 磷灰石年龄为 9.86 ± 0.94 Ma，记录了一个较年轻的热事件。
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年龄与巴西东北部大陆岩浆活动存在重叠。
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Sr-Nd-Hf 同位素数据表明来源为亏损地幔，混合了 EMI 和 EMII 源。

引言

南大西洋以南以产生多样新生代岩浆体系的海山为特征，这些体系在体积、成分和年龄上各不相同。这些岛屿包括亚速尔群岛、加那利群岛、佛得角群岛、特里斯坦 - 达库尼亚、阿森松岛以及巴西沿海的 Trinity 岛、Martin Vaz 和费尔南多·迪诺罗尼亚群岛等（图 1）。这些岛屿多样的岩浆活动提供了研究海洋尺度上的板内岩浆事件的独特机会，从大陆架边缘到中洋脊。海山岩浆活动的研究可能为地幔源的性质以及岩浆过程（如岩浆生成和演化）提供见解（Pimentel et al., 2020）。这些火山海山保存的地质记录主要由暴露的火山构造上部主导。早期的火山和/或侵入活动隐藏在较年轻的火山流之下或海平面以下，这使得限制早期和深部岩浆阶段以及解开完整的增长历史变得具有挑战性（Sagan et al., 2020）。

对加那利群岛海滩砂中的碎屑锆石进行 U-Pb 定年揭示了该岛地质演化的完整时间整合记录，其岩浆岩已被侵蚀（Sagan et al., 2020）。然而，在这类研究中，质构和地球化学记录不可用或有限，限制了对该岛形成过程中发生过程的大陆学理解。

尽管这些海山几乎完全由火山至次火山岩石组成，但罕见例子包含由快速上升的爆发性火山活动带到地表的侵入岩捕虏体。侵入岩捕虏体已在亚速尔群岛、加那利群岛、特里斯坦 - 达库尼亚、阿森松、Trindade 岛和费尔南多·迪诺罗尼亚群岛等地被描述（e.g., Gao et al., 2016; Klügel et al., 2022; Marques et al., 1999; Ulbrich and Lopes, 2000）。这些侵入岩保存了这些岛屿深部岩浆管道系统的证据，其中一些被解释为同源捕虏体，代表岩浆室内结晶的堆积物（Sagan et al., 2020）。夏威夷浅色侵入岩捕虏体中锆石的In-situ ²³⁸U-²³⁰Th 和 U-Pb 定年揭示了一个隐藏的岩浆演化，这是地表暴露的喷发熔岩所未记录的（Vazquez et al., 2007）。因此，这些侵入岩碎片提供了关于深部发生的、通往火山供给区的岩浆过程的丰富信息。此外，侵入岩中关键副矿物（如锆石、钛铁矿和磷灰石）的地球化学和地质年代学可以提供板内火山活动时间和演化的广泛历史（Allibon et al., 2011; Rojas-Agramonte et al., 2022; Sagan et al., 2020; Scarrow et al., 2023; Vazquez et al., 2007）。

在此，我们呈现了费尔南多·迪诺罗尼亚群岛（FNA），巴西，一个高度切割的新近纪 - 更新世火山结构上部的残留物，其从南大西洋海床上升 4 公里，其侵入岩捕虏体的首次锆石、磷灰石和钛铁矿 U-Pb 年龄；锆石 Hf 同位素以及全岩地球化学和 Nd、Sr 同位素分析。这些综合分析为 FNA 的最早岩浆事件、就位时间和地球化学及地动力学过程提供了新的约束。

章节摘要

地质背景

发生在南大西洋西北部的新生代岩浆活动既表现为陆上又表现为海上。海上岩浆活动（巴西赤道边缘；图 1 A）以众多平顶海山、火山岛和环礁为特征，沿着亚巴西岭（NBR）和费尔南多·迪诺罗尼亚岭（FNR，图 1 B）等亚平行山脊向东横跨南大西洋延伸。这些山脊与圣保罗、拉罗曼什断裂带平行，

采样与岩石学

从雷梅迪奥斯组的一个单一露头（Enseada da Caieira）收集了 10 个相同的侵入岩捕虏体样品（图 1A）。选择了一个样品使用光学和扫描电子显微镜结合 EDS 进行岩石学分析。

全岩分析

两个样品和一个重复样的主量和微量元素全岩分析由 SGS Geosol 实验室（巴西）使用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）获得。浓度单位为重量

岩石学与矿物化学

凯尔苏石闪长岩主要呈盐和胡椒色岩石碎片（2–10 cm）存在于雷梅迪奥斯组的火山碎屑沉积物中（图 2 A）。捕虏体从具有尖锐角度的棱角状碎片到次圆状，球度可变，细至中等粒度，偶尔定向晶体（图 2 B）。盐和胡椒色是由于斜长石和镁铁质矿物在地表出露处风化所致（图 2 A, B）。凯尔苏石闪长岩由

了解侵入岩捕虏体起源的地球化学方法

侵入岩捕虏体的地球化学成分落在雷梅迪奥斯组的成分范围内（图 4），并产生相似的微量元素和稀土元素谱线（图 5），表明这些捕虏体代表在深部冷却并由与雷梅迪奥斯组有关的喷发带到地表的同源捕虏体（Ulbrich and Lopes, 2000）。费尔南多·迪诺罗尼亚岩浆活动的硅不饱和成分通常归因于反映海山

结论

南大西洋内的板内岩浆活动，如费尔南多·迪诺罗尼亚群岛所举例，为冈瓦纳大陆分裂和大西洋打开的地动力学提供了重要约束。这里研究的侵入岩捕虏体是 FNA 早期岩浆事件的碎片，它们不出露，而是被后期的火山碎屑喷发带到地表。我们为侵入岩提供的新地球化学、同位素和地质年代学数据为时间

CRediT 作者贡献声明

朱莉娅·马蒂奥利：撰写 - 原稿，可视化，验证，资源，方法论，调查，资金获取，形式分析，数据管理，概念化。 罗斯·史蒂文森：撰写 - 审阅与编辑，可视化，验证，监督，资源，方法论，调查，资金获取，形式分析，数据管理。 乔舒亚·H.F.L.·戴维斯：撰写 - 审阅与编辑，方法论，形式分析，数据管理。 蒂亚戈·诺沃：撰写 - 审阅与编辑，

未引用参考文献

Fodor and Hanan, 2000

Wan et al., 2021

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的相互竞争的经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。

致谢

本工作与项目“费尔南多·迪诺罗尼亚和特里尼达德海洋岛屿的环境地貌学：地形分区，更新世演化及土水相互作用”CNPq（n° 28/2018 – 通用公告）相关联。作者还感谢“米纳斯吉拉斯联邦大学（UFMG）研究生副教务长办公室（PRPg）”和“地球科学研究所（IGC-UFMG）地质学研究生项目”。作者感谢巴西高等教育人员协调能力机构（CAPES）– 财政代码

引言