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台湾东部海岸山脉为北吕宋海槽弧前盆地与北吕宋火山岛弧向西碰撞加附至中央山脉增生楔东侧的地质单元。上新世利吉混杂岩出露于残留弧前盆地的西侧,并夹杂各种成份迥异的外来岩块。东台湾蛇绿岩(East Taiwan Ophiolite)为出露的其中一种岩类,这些岩块包括蛇纹石化方辉橄榄岩、蛇纹岩角砾、辉长岩、异剥钙榴岩、辉绿岩及斜长花岗岩、玻璃质枕状玄武岩及红色页岩等。然而,东台湾蛇绿岩的来源及侵位机制至今仍无定论,过去曾推测其为来自菲律寅海、南海海洋地壳或海岸山脉新第三纪沉积物基盘。 本研究针对出露于利吉混杂岩中的英安岩及东台湾蛇绿岩年龄进行制约。东台湾蛇绿岩的定年主要选择辉长岩、斜长花岗岩进行锆石铀铅年龄分析。研究结果表明英安岩锆石铀铅年龄为15.9±1.0 Ma;辉长岩为16.65±0.20Ma,而斜长花岗岩为16.05±0.55 Ma。年龄证据指出,东台湾蛇绿岩生成时间应为南海扩张后期,并早于北吕宋火山岛弧岩浆活动的时间。 玻璃质枕状玄武岩主量元素特征表明为拉斑系列玄武岩,普遍特征为低K2O(0.02-0.09 wt%)、TiO2(0.7-1.0 wt%),高CaO(10-12 wt%)、MgO(7-9wt%);局部的拉斑系列玄武岩为高K2O(0.1-0.4 wt%),低CaO(2-4 wt%),与相对高的MgO(9-16 wt%)值。微量元素Ti-V、Cr-Y、Th/Yb-Ta/Yb、Hf/3-Th-Ta、Ti/100-Zr-Y*3二元图解显示此套枕状玄武岩具有洋中脊玄武岩(MORB)与岛弧拉斑玄武岩(IAT)之混合特征。REE分配模式及整体不兼容元素分布图主要呈现出两种趋势:(1) N-MORB:轻稀土元素亏损型、(2) E-MORB:轻稀土元素富集型。其中,主量元素为高K2O、MgO、低CaO的样品,主体呈现N-MORB特征,但相对富集大离子亲石元素(LILE: Rb,Ba,U,K,Pb,Sr),且亏损高场强元素(HFSE: Nb-Ta,Ti)。研究结果表明其具有弧后盆地玄武岩的地球化学特征。此外,本文透过与台湾周边海洋岩石圈年龄的相互对比及大地构造演化关系初步推测南海海洋岩石圈可能为弧后盆地成因。 蛇纹石化橄榄岩及蛇纹岩研究结果指出,稀土元素相对于球粒陨石比值介于~0.01至~2,并呈现平坦型的REE分布。微量元素相对原始地幔标准化比值显示介于0.001~10之间,并明显富集Cs、Ba、U、Pb、Sr。铬尖晶石数据指出含有分布范围广泛的Cr#值(0.2~0.9)及Mg#值(0.1~0.7)。Cr#-Mg#及TiO2-Al2O3构造判别图中呈现深海橄榄岩(Abyssal peridotite)与俯冲带上的橄榄岩(SSZperidotite)的混合特征。 综上所述,利吉混杂岩中的蛇绿岩质岩块主要来自下板块海洋岩石圈并有受到俯冲过程影响的产状及地球化学特征,且受弧前地幔楔流体的影响较小。这些洋壳的残片推测可能为南海俯冲初期之遗留,随着恒春海脊-中央山脉增生楔不断加积,受到增生楔发育的背逆冲断层(back-thrust fault)影响,于弧陆碰撞过程中剪切侵位花东海脊-利吉混杂岩之中。