雷琼地区晚新生代玄武岩地球化学：EM2成分来源及大陆岩石圈地幔的贡献

对雷琼地区21个晚新生代玄武岩样品的主量、微量元素和Sr、Nd、Pb同位素分别用湿化学法、ICP-MS和MC-ICPMS进行了测定.这些玄武岩主要为石英拉斑玄武岩,其次为橄榄拉斑玄武岩和碱性玄武岩.大多数样品的微量元素和同位素成分与洋岛玄武岩(OIBs)相似,而且随着SiO_2不饱和度增加,不相容元素含量也增加.除R4-1可能受到地壳混染外,其他样品相对均一的Nd同位素(ε_(Nd)=2.5-6.0)以及变化明显但范围有限的Sr同位素(0.703106～0.704481),可能继承了地幔源区的特征.~(87)Sr/~(86)Sr与~(206)Pb/~(204)Pb的正相关和~(143)Nd/~(144)Nd与~(206)Pb/~(204)Pb的负相关特征暗示DM(软流圈地幔)与EM2(岩石圈地幔)的混合.地幔捕虏体的同位素特征暗示EM2成分不可能存在于尖晶石橄榄岩地幔,而La/Yb和Sm/Yb系统表明岩浆由石榴石橄榄岩部分熔融产生,这意味着EM2成分可能存在于石榴石橄榄岩地幔.雷琼地区玄武岩的地球化学变化可以用软流圈地幔为主的熔体加入不同比例石榴石橄榄岩地幔不同程度熔融产生的熔体来解释:碱性玄武岩和橄榄拉斑玄武岩是软流圈熔体与石榴石橄榄岩地幔较低程度(7%～9%)熔融体混合,而石英拉斑玄武岩是软流圈熔体与石榴石橄榄岩地幔较高程度(10%～20%)熔融体的混合.     

华北龙岗第四纪玄武岩：岩石成因和源区性质

华北克拉通东北缘龙岗第四纪玄武岩的地球化学研究为大陆碱性玄武岩的成因以及源区的性质提供了重要的依据。龙岗第四纪玄武岩为碱性玄武岩,具有类似 OIB 的 REE 和微量元素分配特征。岩石的 Sr-Nd 同位素轻度亏损(~(87)Sr/~(86)Sr=0.7044～0.7048,ε_(Nd)=0.6～2.1),具有 Dupal 异常的高放射性成因 Pb 同位素组成(~(206)Pb/~(204)Pb:17.734～18.194,~(207)Pb/~(204)Pb=15.553～15.594,~(208)Pb/~(204)Pb=38.322～38.707)。这种地球化学特征指示了原始岩浆起源于<70km 深度的地幔,并经历了一定程度的橄榄岩、单斜辉石和钛-铁氧化物的结晶分异。岩浆源区中以来类似 MORB 软流圈物质的熔体为主,另外有少量来自 EM Ⅰ性质的富集岩石圈地幔以及俯冲流体/熔体的物质贡献,显示了深部岩石圈-软流圈一定程度的相互作用以及太平洋板块俯冲的影响。岩浆源区多种端元组分的存在表明该地区岩石圈的减薄/置换受到多种因素的影响。     

汉诺坝-阳原火成碳酸岩成因探讨

大多数幔源硅酸盐岩浆都含少量碳酸盐岩浆,这些少量的碳酸盐岩浆在地幔演化中起了非同寻常的作用。本文报道了发现于汉诺坝、阳原地区新生代玄武岩中鲜见的火成碳酸岩。碳酸岩脉贯穿于玄武岩及其捕虏体橄榄岩,并导致橄榄岩强烈的碳酸盐化现象。碳酸岩脉主要由方解石组成(90%以上),岩石类型为方解石碳酸岩,含少量被裹挟的地幔橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和尖晶石等矿物。碳酸岩化橄榄岩由原先的黄、绿色变为紫褐色,灰白色网状碳酸岩细脉穿插其中。碳酸岩脉和碳酸盐化橄榄岩的全岩稀土含量很低(∑REE=8.7×10-6～13.7×10-6),球粒陨石标准化REE模式呈LREE略微富集(～10×球粒陨石)分布模式,微量元素也只显示轻微富集(数倍于原始地幔),它们的δ13C均为负值(-11.2‰～-12.3‰),δ18O均为正值(22.0‰～22.6‰)。碳酸岩的Sr、Nd、Pb同位素组成均显示富集(87Sr/86Sr=0.7078～0.7079,143Nd/144Nd=0.5129,206Pb/204Pb=18.0,207Pb/204Pb=15.5,208Pb/204Pb=38.0)。由于碳酸盐岩浆喷出地表后易于风化,导致REE、微量元素和同位素组成明显偏离原生火成碳酸岩。但从张北少数新鲜碳酸岩所具有的原生火成碳酸岩的C、O同位素组成(δ13C=-5.7‰～-7.3‰,δ18O=8.5‰～10.1‰)特征,以及接沙坝碳酸岩的正εNd(5.3～5.5)为亏损地幔的特征,表明汉诺坝碳酸岩与玄武岩的同源性——它们都来自地幔。     

浙江建德新生代玄武岩源区特征及其成因

中国东南部浙江境内分布有大量新生代板内玄武岩，这些玄武岩的分布受到三条北东—南西向的断裂控制，将浙江玄武岩分为西部、中部、东部三个区域。其中，出露于浙江西部江山-绍兴断裂带的建德玄武岩是浙江境内最古老的新生代玄武岩（约40 Ma）。为进一步认识浙江境内新生代岩浆作用的本质，测定了建德玄武岩的元素组成和Sr、Nd、Hf、Pb同位素组成，并在与浙江境内其它新生代玄武岩对比的基础上，探讨它们之间的成因联系。建德玄武岩为碧玄岩，与浙江西部其它新生代玄武岩一样，碱性程度明显高于浙江中部和东部的新生代玄武岩（以弱碱性的碱性橄榄玄武岩和拉斑玄武岩为主）。这些玄武岩具有较低的SiO₂ (41.3~42.3 wt%）和Al₂O₃（9.70~12.6 wt%）含量，较高的MgO（8.90~15.6 wt%）、CaO（8.92~12.1 wt%）、TiO₂（2.78~3.18 wt%）和Fe₂O₃^T（14.1~16.2 wt%）含量以及较高的Ca/Al（1.02~1.16）比值。不相容微量元素组成上与火成碳酸岩具有亲缘性，即蛛网图上表现为明显的K、Zr、Hf、Ti的负异常（Hf/Hf*=0.74~0.77, Ti/Ti*=0.70~0.74），同时具有高的Zr/Hf比值（48.5~50.1），表明其地幔源区含有碳酸盐组分。建德玄武岩具有亏损的Sr-Nd-Hf同位素组成（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.7032~0.7034, εNd=5.85~5.95, εHf=7.78~8.56）和较高的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb（18.491~18.554）、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb（15.488~15.518）和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb（38.387~38.523）比值。相比浙江中部和东部玄武岩，浙江西部玄武岩及建德玄武岩具有更高的碱含量、不相容微量元素含量、La/Yb比值和更明显的K、Zr、Hf、Ti负异常，表明浙江西部玄武岩是碳酸盐化地幔低程度熔融的产物。浙江新生代玄武岩的Ti/Ti*与Ba/Th、K/La比值之间较好的正相关性表明其源区存在两端元混合的特征。其中，以浙江西部玄武岩（包括建德玄武岩）为代表的地幔端元是由含碳酸盐的再循环洋壳熔融产生的碳酸盐熔体与亏损地幔反应形成的碳酸盐化地幔，以较低的Ba/Th、K/La和Ti/Ti*比值为特征。以浙江东部玄武岩为代表的地幔端元具有和碳酸盐化地幔端元互补的、较高的Ba/Th、K/La和Ti/Ti*比值，代表熔融残余的再循环洋壳。因此，浙江新生代玄武岩的地幔源区是不均一的，这种不均一性主要是由具有成因联系的两种端元组分所控制。     

浙东南晚中生代玄武岩的地球化学特征及其对源区物质的指示意义

浙江东南部晚中生代上、下火山岩系（以下简称上、下岩系）中均有玄武岩产出,本文对这些玄武岩分别进行了元 素地球化学和Sr-Nd-Pb同位素研究。不同岩系玄武岩的主量元素均表现出富碱、富Al等特征。但微量元素存在差异,下岩 系天台和青田样品具有轻稀土富集以及Ba, Pb和Sr富集,Eu负异常,Nb, Ta, Zr和Hf亏损的特征。上岩系玄武岩的元素特征 也有差别,永嘉花坦、宁波玄坛地、新昌镜岭和永嘉镜架山等地样品的元素特征表现出的性质与下岩系样品相似,武义玄 武岩样品没有Ta, Nb亏损特征,金衢盆地玄武岩的元素特征则介于两者之间。对应的,这些玄武岩样品的同位素组成也有 明显差异,下岩系玄武岩的初始同位素组成范围为 I Sr=0.70850~0.70897,εN（d t） = -5.6~-4.1,（206Pb/204Pb） i =18.21~18.38,（207Pb/204Pb） i =15.55~15.58,（208Pb/204Pb） i =38.26~38.49,接近下岩系中酸性岩浆岩的范围,反映了下地壳物质对其岩浆源区的显著影响。上岩系玄武岩有明显差异,表现出与元素特征对应的分组现象。其中永嘉花坦、宁波玄坛地、新昌镜岭和永嘉镜架山样品 I Sr = 0.70734~0.70936, εN（d t）= -7.1~-2.1,（ 206Pb/204Pb） i =18.01~18.40,（ 207Pb/204Pb） i = 15.54~15.62,（ 208Pb/204Pb） i=37.99~38.62, 具有富集特征, 可能来自活动大陆边缘; 而武义和金衢盆地样品的 I Sr=0.70533~0.70589, εNd（ t） =0.4~3.3,（206Pb/204Pb） i =17.23~18.11,（ 207Pb/204Pb） i =15.46~15.53,（ 208Pb/204Pb） i =36.91~38.43,具有类似OIB特征,趋向亏损地幔端元。上下岩系玄武岩的元素和同位素组成的研究表明,玄武岩的物质来源有较明显的差别,且表现出随时间变化的特征。其中下岩系玄武岩源区中可能有古老岩石圈地幔、下地壳物质和俯冲蚀变洋壳物质的贡献,而上岩系中玄武岩源区有可能是类似下岩系玄武岩性质的岩石圈、软流圈地幔和下地壳物质等的贡献。浙东南晚中生代岩石圈演化的动力学过程可能与太平洋板块俯冲有关,但不能排除岩石圈地幔拆沉的影响,具体的讨论还需要更多的岩石学和/或地幔包体资料的补充。     

中国东南沿海中—新生代玄武岩微量元素和Nd—Sr—Pb同位素研究

本文对中国东南沿海不含幔源包体的中生代玄武岩和含幔源包体的新生代玄武岩进行了微量元素和Nd-Sr-Pb同位素对比研究。中生代玄武岩呈Ta,Nb和Hf负异常，低Ce/Pb,Nb/U比值和高La/Nb比值，与岛弧火山岩和陆壳岩石的微量元素特征相类似，说明在岩浆生成和上升过程中，幔源组分受到了陆壳组分的混染。新生代玄武岩呈Ta,Nb正异常和Pb负异常，高Ce/Pb,Nb/U比值和低La/Nb比值，与海岛玄武岩（OIB）相类似，Nd-Sr同位素成分与夏威夷玄武岩类似，因而它们未受明显的陆壳混染。^143Nd/^144Nd与^206Pb/^204Pb之间的负相关关系和^87Sr/^86Sr与^206Pb/^204Pb之间的正相关关系说明本区新生代玄武岩起源于中等亏损程度的软流圈地幔，并与EMII富集地幔组分发生了混合。     

中国东南沿海中-新生代玄武岩微量元素和Nd-Sr-Pb同位素研究

本文对中国东南沿海不含幔源包体的中生代玄武岩和含幔源包体的新生代玄武岩进行了微量元素和Nd-Sr-Pb同位素对比研究。中生代玄武岩呈Ta、Nb和Hf负异常,低Ce/Pb、Nb/U比值和高La/Nb比值,与岛弧火山岩和陆壳岩石的微量元素特征相类似,说明在岩浆生成和上升过程中,幔源组分受到了陆壳组分的混染。新生代玄武岩呈Ta、Nb正异常和Pb负异常,高Ce/Pb、Nb/U比值和低La/Nb比值,与海岛玄武岩(OIB)相类似,Nd-Sr同位素成分与夏威夷玄武岩类似,因而它们未受明显的陆壳混染。143Nd/144Nd与206Pb/204Pb之间的负相关关系和87Sr/86Sr与206Pb/204Pb之间的正相关关系说明本区新生代玄武岩起源于中等亏损程度的软流圈地幔,并与EMII富集地幔组分发生了混合。     

山东胶州大西庄辉石巨晶Sr-Nd同位素组成及其源区性质

胶州大西庄玄武岩（73 Ma）中的辉石巨晶与寄主玄武岩具有几乎完全相同的同位素组成,其⁸⁷Sr/⁸⁶Sr（t）和ε_Nd（t）分别为0.703 3～0.704 1、+4.5～+6.5和0.703 5～0.703 8、+7.1～+7.6,暗示辉石巨晶和寄主岩具有相同的地幔源区,即辉石巨晶是玄武岩浆在高压下结晶的产物.亏损的同位素特征表明：在白垩世末期（～73 Ma）,胶东地区的岩石圈地幔已经由富集转变为亏损,表现出类似于中国东部新生代地幔的同位素特征,即表明当时岩石圈减薄（或置换）已经完成.     

东北镜泊湖新生代玄武岩的成因及其地幔源化学特征——Sr、Nd、Pb同位素与微量元素证据

本文综合运用Sr、Pb同位素和微量元素对东北镜泊湖新生代玄武岩的成因及其地幔源化学特征进行了较详细的讨论。提出本区新生代玄武岩有两种成因和来源,本区地幔具有似原始地幔的化学特征,与华北、华南等邻区相比,Sr、Pb同位素特征具有区域性差异。     

大兴安岭北段中—新生代玄武岩成分变异:对地幔热演化过程意义

近年来,东北地区地幔热演化过程的相关研究相对较少,而揭示东北地区地幔热演化过程的有效手段就是研究东北地区玄武岩的成分变异特征.系统总结并对比了大兴安岭北段早白垩世玄武质岩石和新生代玄武质岩石的化学成分变异,以便揭示研究区中生代晚期-新生代的地幔热演化过程.大兴安岭北段早白垩世玄武岩在化学上属于拉斑玄武岩系列,以亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素为特征,它们的La/Nb和La/Ta比值分别介于1.8~5.6和30~87,暗示岩浆起源于岩石圈地幔;它们的初始87Sr/86Sr值、ε_Nd（t）和ε_Hf（t）值分别介于0.704 5~0.706 9、-1.52~+3.60和+1.74~+7.77,表明岩浆源区属于弱亏损-弱富集的岩石圈地幔;早白垩世玄武质岩石的Sr-Nd-Pb同位素成分指示岩浆源区是由DM和EMⅡ型地幔端元混合而成,并经历了俯冲流体的交代.表明大兴安岭北段早白垩世玄武质岩浆源区为受早期俯冲流体交代的岩石圈地幔.新生代超钾质和钾质玄武岩具有Nb-Ta的弱负异常,87Sr/86Sr值为0.704 7~0.705 7、ε_Nd（t）值为-6.3~-0.8,而地幔捕掳体具有Sr-Nd同位素亏损特征;钠质玄武岩具有Nb-Ta的正异常,较超钾质和钾质玄武岩具有低的87Sr/86Sr（0.703 5~0.704 2）以及高的ε_Nd（t）值（+3.4~+6.6）,类似MORB的同位素组成,这些特征说明大兴安岭北段新生代玄武质岩石起源于软流圈地幔.综上所述,大兴安岭北段早白垩世和新生代玄武质岩石成分的差异不仅指示其岩浆源区从岩石圈地幔转变为软流圈地幔,更为重要的是它揭示了研究区地幔的热演化过程——从早白垩世高的地温梯度到新生代低的地温梯度的转变.这一过程也是岩石圈从中生代晚期到新生代逐渐增厚的过程.结合区域构造演化,可以得出大兴安岭北段早白垩世的玄武质岩浆作用与岩石圈伸展、减薄形成的裂陷作用相关,而新生代玄武质岩浆作用则与陆内裂谷作用相关.      

鲁西中、新生代镁铁质岩浆作用与地幔化学演化

镁铁质火成岩作为分布最为广泛的典型幔源岩石, 已成为探索地幔化学性状及示踪岩石圈深部过程的主要研究对象.通过对典型样品元素-同位素组成的系统测定, 并结合前人已有资料, 综合研究了鲁西中生代和新生代镁铁质岩石的地质与地球化学特征.研究结果表明, 中生代镁铁质火成岩总体具有富轻稀土和大离子亲石元素、贫高场强元素、I_Sr值变化范围大(0.70396~0.71247)、ε_Nd (t) 值显著偏低(-9.20~-21.21) 的地球化学特征, 但该区南部和北部的中生代镁铁质岩石在元素-同位素组成上仍存在一定差别, 主要表现在南部较之北部镁铁质岩石具有更高的稀土总量(ΣREE为325.52×10-6~555.75×10-6)和轻、重稀土比值(LREE/HREE=17.75~25.97), 以及更高的LILE/HFSE比值(如La/Nb=6.37~13.85, Th/Nb=0.52~1.53).南部镁铁质岩石较之北部镁铁质岩石也更富放射成因锶, I_Sr值分别为0.70844~0.71247和0.70396~0.70598.元素-同位素综合示踪指示鲁西中生代地幔总体具有因岩石圈大规模拆沉作用形成的EMⅠ型富集地幔特征, 但其南部叠加了因深俯冲而进入地幔的扬子陆壳的影响, 因而表现出EMⅠ和EMⅡ组分混合的富集地幔特征.新生代玄武岩具有类似于大洋玄武岩的地球化学特征, 其源区应为亏损的软流圈地幔, 但在部分熔融形成岩浆之前遭受了近期的交代作用.自中生代至新生代, 华北克拉通地幔具有由富集向亏损演变的趋势, 这一化学性状的演变最可能是中生代以来岩石圈大规模拆沉作用, 导致软流圈地幔上涌并对原有岩石圈地幔再改造所致.      

Contribution of recycled sediments to the mantle reservoir beneath Hainan Island: Evidence from Sr,Nd, Pb,Hf, and Mg isotopic analyses of Late Cenozoic basalts

Magnesium isotopes are a useful tool for constraining the origin of basalts with EM-like isotopic signatures in relation to ancient subducted slabs and recycled materials incorporated in mantle plumes. In this study, we present new SrNdPbHf and Mg isotopic data that were used to determine the origin of the basalt on Hainan Island and investigate the EM mantle reservoir beneath the island. Cenozoic basalts from northern Hainan Island are mainly tholeiitic, with a small amount of alkaline basalts. The Hainan basalts exhibited depleted SrNd isotopic compositions and EM2-like Pb isotopic signatures. The δ²⁶Mg values of the Hainan basalts ranged from ?0.40‰ to ?0.28‰. The origin of the low δ²⁶Mg signature can be attributed to carbonate sediments from recycled oceanic slab. Hainan basalts show a negative concave curve relationship between ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr and ε_Nd values, a positive relationship between ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb and ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb values and exhibit an evolution trend from depleted mantle towards marine sediments. This indicates that Hainan Island basalts can be explained by the mixing between depleted mantle and marine sediments. Most Hainan basalts have higher K/U × 10^?3 and Ba/Th ratios than primitive mantle (K/U × 10^?3 ≈ 11.8, Ba/Th ≈ 83), moreover, display highly correlated K/U × 10^?3 and Ba/Th compositions with low-pressure (6–8 GPa) carbonated melt released from initial sediments. Therefore, we speculate that the primitive mantle peridotite, coupled with the low-pressure carbonated melt, ultimately became the mantle source of Hainan Island basalts.     

海南石碌地区早三叠世闪长玢岩脉U-Pb年代学及构造意义

石碌铁矿床位于海南岛五指山褶皱带西段.矿区内外发育以闪长玢岩脉为主的中基性脉岩.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年厘定闪长玢岩脉年龄为248±1 Ma(MSWD=0.4),为早三叠世岩浆活动的产物,与同时代的富碱侵入岩体构成“双峰式”侵入岩.闪长玢岩脉为钾玄质系列,低SiO₂(49.18%~55.25%)、高Al₂O₃(14.36%~16.75%)、FeO_t(5.98%~10.07%)和MgO(3.80%~5.43%),富集LILE和LREE,亏损HFSE.Nb/Ta、Zr/Hf和La/Nb比值分别为15.33~17.80、36.00~45.23和2.59~8.62;Pb同位素组成(206Pb/204Pb)_t=18.087~18.483,(207Pb/204Pb)_t=15.473~15.587,(208Pb/204Pb)_t=38.272~38.817.LREE/HFSE和LILE/HFSE比值及Pb同位素组成显示为富集地幔来源,但混染有少量的地壳物质.HFSE判别图解指示闪长玢岩脉形成于大陆边缘弧伸展背景,与晚二叠世印支板块NE向向华南地块俯冲造成的大陆边缘弧局部伸展有关.      

Sr, Nd and Pb Isotopic Systematics of the Cenozoic Basalts of the Korean Peninsula and Their Implications for the Permo-Triassic Continental Collision Boundary

Sr, Nd and Pb isotopic compositions of the Cenozoic basalts were analyzed from Baengnyeongdo Island, Jeongok, Ganseong, and Jejudo Island of Korea. They reveal relatively enriched Sr and Nd isotopic compositions (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr = 0.703300.70555, ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd = 0.512980.51256) compared with MORB.²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb and ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb values of all the analyzed Korean basalts lie above the Northern Hemisphere Reference Line (NHRL) defined by Hart (1984). Pb isotopic compositions of basalts from Jejudo Islands (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb = 18.6119.12, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb = 15.5415.69, ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb = 38.9839.72) are significantly more radiogenic than the rest (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb = 17.7218.03, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb = 15.4415.58, ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb = 37.7738.64). The Cenozoic Korean basalts thus can be divided into two groups based on their Sr, Nd and Pb isotopic compositions. The north group reveals mixing between DMM and EM1 while the south group displays DMM-EM2 mixing. Such a distribution is the same as Chinese Cenozoic basalts and it can be interpreted that the subcontinental lithospheric mantle under Korea represents simple lateral continuation of the South and North China Blocks. We suggest that Korean continental collision zone cross the Korean Peninsula through the region between the north and south basalt groups of Korea.     

青海南部二叠纪火山岩Sr、Nd、Pb同位素特征及地质意义

对青海南部治多-杂多一带二叠纪火山岩进行了全岩Sr、Nd、Pb同位素分析, 样品的I_Sr=0.70333~0.70417, ε_Nd(t) =4.1~5.5, 206Pb/204Pb=17.547~17.986, 207Pb/204Pb=15.476~15.584, 208Pb/204Pb=37.778~37.976.结合岩石学、地球化学研究表明, 该套火山岩为OIB型, 形成于板内伸展拉张的裂谷环境, 属于青藏高原及邻区晚古生代裂谷系统, 原始岩浆可能来自亏损的古软流圈, 裂解机制与古地幔柱活动有关.样品铅同位素的V₁=31.39~46.78, V₂=22.38~42.45, 落入扬子铅同位素省区域, 表明早二叠世青海南部地区具亲扬子性, 揭示出昌都地块在晚古生代属于特提斯区, 为泛华夏陆块群或扬子板块的一个组成部分.