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印尼西爪哇新生代火山岩之年代學與地球化學特徵研究
(2022) 梁瑋琪; Leung, Wai-Ki
西爪哇位在爪哇島西部，為印度-澳洲板塊隱沒至歐亞板塊下所產生的新生代巽他-班達隱沒帶之一部分，其基盤岩石為巽他古陸大陸基盤，由板塊間的相互運動隨著時空演化，展現了不同的地體構造與演化階段，使得岩漿活動沿著平行與垂直島弧方向，在年代或地球化學上都有系統性的變化。過去研究工作都以巽他島弧東段整體討論，但針對局部地區相關研究顯少，特別是自中新世以來持續有岩漿活動的西爪哇西部。因此，本研究在西爪哇西部5個火山岩體（Danau火山群、Gede火山群、Bayah Dome地區的北部、南部，以及Ciemas地區）採集了58個火山岩樣本，藉由鋯石鈾鉛定年結合全岩地球化學數據，以了解此區域火山岩漿的地球化學特徵、來源與成因機制，以及其地體構造與演化階段。西爪哇西部新生代以來岩漿活動隨時間區分為三期，依序為中新世中期（17.0-11.4百萬年）、中新世晚期（9.8-5.4百萬年）及更新世（2.4-0.7百萬年），當中捕獲了白堊紀（145-140百萬年）與漸新世（26.0-22.1百萬年）的繼承鋯石，隨空間分布，中新世兩期出露在Bayah Dome地區，而更新世為西爪哇最年輕的火山岩體，並且遍布於整個西爪哇西部。在全岩地球化學上，三期岩漿皆為鈣鹼性序列的岩漿活動，由基性的玄武岩至中酸性的石英安山岩所構成（SiO2=50-69 wt.%），礦物組成有斜長石、角閃石、輝石類斑晶，部分酸性樣本含有少量的石英，並且都具有輕微的輕稀土元素相對富集（LREE/HREE=1.56-2.77）、微銪負異常（δEu=0.73-0.97），以及高場力鍵結元素虧損的現象，呈現典型的島弧岩漿地球化學特徵，代表在西爪哇西部三期岩漿的地球化學特徵大致相似。在全岩鍶釹同位素的比值上，中新世中期岩石具有εNd(0)值為+2.04至+3.78及87Sr/86Sr為0.7042至0.7057，中新世晚期岩石具有εNd(0)值為-0.80至+2.82及87Sr/86Sr為0.7043至0.7059，而更新世岩石具有εNd(0)值為-2.01至+3.61及87Sr/86Sr為0.7044至0.7069。本研究的實驗結果，發現印度-澳洲板塊在西爪哇西部呈現多階段的隱沒作用，並可將島弧火山的空間分布與噴發時間相聯結，由Bayah Dome南部往北的Bayah Dome北部與Danau火山群，以垂直島弧方向有遠離海溝年代從17至2.4百萬年逐漸年輕的現象，並且推論三期的岩漿皆為地函楔和隱沒沉積物發生不同程度的部分熔融後形成的岩漿，混和後經結晶分異作用而噴發，繼而重建西爪哇西部新生代的地體演育過程與模擬圖。隨著巽他-班達島弧由東至西的地體構造演化，西爪哇西部源區早已在17百萬年前受到混染（εNd(0)值為+1.6至+3.8），並形成了中新世中期至更新世（17-2.4百萬年）岩漿，後來因中-東爪哇有斷裂的板塊隱沒至島弧下方過程中，以及隨著巽他海峽開始擴張，使得中-東爪哇與東蘇門答臘的岩漿活動停止，反映由東蘇門答臘至中-東爪哇（含西爪哇）的隱沒板塊相對較難隱沒，且其隱沒角度逐漸平緩，西爪哇西部岩漿活動以垂直島弧方向，由南往北的年代有逐漸年輕的現象。直到在2.4百萬年後，因中-東爪哇的斷裂板塊已隱沒至島弧下方，與從地球物理中發現東蘇門答臘-西爪哇隱沒板塊存有一個間隙，反映西爪哇西部曾發生隱沒板塊回捲，且角度再次變徒峭，從而有大量來自軟流圈的熱流上湧至源區，且在隱沒板塊上方有更多的沉積物熔體熔融，形成不同岩漿來源的特徵（εNd(0)值為+0.81至-2.01），以及更新世火山活動遍及整個西爪哇西部（由南部往北部）。