青藏高原新生代两类超钾质岩石的成因——实验岩石学和地球化学约束

青藏高原分布有羌塘—囊谦—滇西和冈底斯两条新生代钾质-超钾质火山岩带。羌塘—囊谦—滇西超钾质岩浆活动的峰值时间为40～30Ma,主体岩石具有Ⅰ型超钾质岩的高MgO和低CaO、Al2O3含量特征;30～24Ma期间羌塘中、西部出现Ⅲ型钾质-超钾质岩浆活动,主体岩石以贫SiO2、高CaO、Al2O3和低MgO/CaO为特征。冈底斯新生代超钾质火山岩也显示I型超钾质岩的高MgO和低CaO、Al2O3含量特征,其形成时间为25～12Ma。综合超钾质岩石的实验资料,可知区内I型超钾质岩的源区以富硅、富钾流(熔)体交代形成的金云母方辉橄榄岩为主;Ⅲ型钾质-超钾质岩浆源区则以斜辉橄榄岩地幔为主。囊谦—滇西Ⅰ型超钾质岩带空间上严格受红河走滑构造带所控制,40～28Ma出现I型超钾质岩浆活动,16Ma转变为OIB型钾质火山岩。岩浆源区从岩石圈地幔向软流圈演变,暗示大型走滑断裂引起的岩石圈地幔减薄和软流圈上涌是导致交代岩石圈地幔金云母分解熔融产生区内I型超钾质岩浆的主控因素。羌塘中部35～34Ma有软流圈来源为主的钠质碱性玄武岩岩浆的喷发,30～24Ma转变为以岩石圈地幔为主要来源的Ⅲ型钾质-超钾质岩浆活动,岩浆源区从软流圈向岩石圈迁移,指示软流圈上涌伴随的富CO2流(熔)体活动是导致古交代岩石圈地幔升温熔融产生Ⅲ型钾质-超钾质岩浆的主控因素,软流圈上涌可能是俯冲板片断离或岩石圈地幔拆沉作用的结果。     

青藏高原高Mg^#和低Mg^#两类钾质-超钾质火山岩及其源区性质

通过对青藏高原碰撞后钾质-超钾质火山岩的对比分析,提出青藏高原存在羌塘-芒康-滇西（44～28Ma）和冈底斯（25～12Ma）两条高Mg^#钾质-超钾质火山岩带,而可可西里、西昆仑-东昆仑的新生代火山岩则为低Mg^#钾质火山岩.高Mg^#钾质-超钾质火山岩的化学成分均相对高镁低铁和贫钛,微量元素组成以具有类似岛弧火山岩的K/Nb、K/La、Rb/Nb、Pb/La、Ba/La等比值为特征.低Mg^#钾质-超钾质火山岩相对富铁贫镁和高钛,上述元素比值小于岛弧火山岩,大于和近似于洋岛玄武岩,指示岩浆源区富集组分有软流圈流体的贡献.羌塘-芒康的高Mg^#高钾钙碱性和高Mg^#钾玄岩系列指示高原中部受到陆内俯冲作用的影响;30Ma前俯冲板片断离,软流圈上涌,富集岩石圈地幔熔融形成羌塘低Mg^#过碱性钾质-超钾质系列.综合地球物理资料,提出青藏高原在印度大陆岩石圈的强力楔入下,高原内部软流圈物质沿欧亚岩石圈地幔俯冲板片的顶部向北东和南东挤出,使上覆岩石圈地幔发生剪切破裂,形成一系列串珠状高速体与低速体的相间分布,并随时间不断向北扩展.这也是阿尔金和滇西走滑系的深部动力源.正是软流圈与岩石圈的这种相互作用形成了可可西里和西昆仑-东昆仑低Mg^#钾玄质火山岩的软流圈-岩石圈地幔的混源特征.藏南高Mg^#超钾质岩浆源区的显著幔壳混合特征则可能来自印度大陆岩石圈俯冲作用的影响.     

拉萨地块麻江地区具有“超钾质”成分的钾质火山岩的识别及成因

一般认为青藏高原拉萨地块后碰撞钾质-超钾质岩浆活动由西向东逐渐喷发,然而本文在拉萨地块中部麻江地区识别出一套钾质火山岩,利用单矿物金云母的40Ar-39Ar方法确定其形成于21.3Ma.这套火山岩具有高镁(＞3％)和高钾( K2O/Na2O ＞2)等的超钾质火山岩成分特征,但其高的MgO含量是因岩石中含有后期蚀变矿物白...     

拉萨地块钾质-超钾质火山岩或为高分异岩石：来自铷、铯富集的证据

青藏地区拉萨地块、羌塘地块、松潘甘孜-可可西里地块中,广泛发育后碰撞以来的钾质-超钾质火山岩.在上述众多钾质-超钾质火山岩研究数据中,拉萨地块的Rb、Cs等稀碱元素的超常富集程度远高于其他两地块,为了将此现象量化表述,并且尝试对富集原因进行探究.本文通过实测和已公开发表的数据,运用箱线图等统计方法,以及系统的矿物学、地球化学分析手段,量化了三大地块稀碱元素富集程度,对富集成因有了初步认识.结果表明拉萨地块钾质-超钾质火山岩存在较高程度的岩浆分异是导致Rb、Cs等稀碱元素超常富集的主要原因,超常富集区主要分布于火山岩年龄范围为25～13 Ma之间的拉萨地块中西部.并且类比高分异花岗岩的研究成果划分了拉萨地块钾质-超钾质火山岩较高程度分异的Zr/Hf和Nb/Ta判别范围.     

青藏高原西南部查孜地区中新世钾质火山岩地球化学及其成因

通常认为青藏高原的钾质-超钾质火山岩的形成多与地幔有着紧密的联系,然而最近对青藏高原的一些钾质-超钾质火山岩的研究显示一些钾质火山岩也可以起源于下地壳.青藏高原西南部查孜地区中新世火山岩是形成于13～11 Ma左右的一套钾质-超钾质岩石,根据岩石化学组成将其分为中基性火山岩组、中性火山岩组和流纹质火山岩.其中中基性火山岩组可能源于一个富含金云母的富集地幔源区;中性火山岩组可能是富钾的镁铁质下地壳部分熔融的产物;流纹质火山岩可能是拉萨地块在中新世时期的伸展构造运动而导致中上地壳因减压而发生部分熔融的产物.结合查孜地区及其邻近火山岩的年龄、化学组成以及岩浆组合,初步认为查孜地区火山岩可能与高原在中新世发生伸展活动而产生的南北向地堑系统有关.     

青藏高原西部措勤县中新世布嘎寺组钾质火山岩成因

通常认为青藏高原新生代钾质、超钾质岩浆源于地幔,但最近的一些研究显示一些钾质火山岩也可以起源于下地壳.青藏高原西部措勤县中新世布嘎寺组火山岩是一套钾质到超钾质的岩石,根据化学组成可以将它们分成中酸性和中基性两组火山岩,它们都属于钾玄岩系列.其中中酸性组火山岩具有一些类似于埃达克质熔体的成分特征,它们可能是拉萨地块下地壳相对富钾的镁铁质物质部分熔融的产物;中基性组火山岩可能起源于一个含金云母的地幔源区,或者是来自该地幔的基性岩浆的分异产物.对中酸性组火山岩高精度的氩-氩同位素定年获得其坪年龄为15.5Ma,证实布嘎寺组火山岩喷发在晚中新世.结合布嘎寺组火山岩的年龄、化学组成和区域构造以及岩浆组合,我们初步认为布嘎寺组火山岩可能与15～20Ma左右构造伸展活动产生的南北向地堑系统有关.     

青藏高原拉萨地块西部雄巴盆地后碰撞钾质-超钾质火山岩年代学与地球化学

青藏高原拉萨地块后碰撞钾质和超钾质岩浆活动广泛分布且已有不少研究成果,但是它们的年龄主要是17~8Ma,而对于拉萨地块西部雄巴地区时代为24~23Ma的岩浆作用则研究较少。本文对雄巴盆地新识别出的三种类型火山岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和岩石地球化学研究表明,它们分别是超钾质安粗岩(23.9±0.6Ma)、粗面英安岩(23.3±0.4Ma)和钾质流纹岩(24.1±0.3Ma),这三种岩石近于同时产出。三类岩石的源区明显不同,其中钾质流纹岩是中、上地壳部分熔融产物;具有埃达克质特征的钾质粗面英安岩可能为加厚下地壳部分熔融;而超钾质安粗岩可能富集地幔部分熔融的产物。雄巴三种火山岩均含数量不等的继承锆石,钾质流纹岩具有~150Ma、~90Ma和~50Ma的继承锆石年龄群;钾质粗面英安岩突出显示了~90Ma左右岩浆活动记录和两个新元古代继承锆石年龄;幔源超钾质安粗岩的继承锆石则绝大多数继承锆石为晚白垩纪以来的岩浆活动记录,突出显示110~80Ma和62~30Ma两个峰值。     

西藏羌塘地区戈木错渐新世钾质火山岩的地球化学特征及其构造意义

羌塘戈木错出露一套30Ma的钾质火山岩,岩石类型包括橄榄碱玄岩、橄榄粗面玄武岩、霓辉粗面岩和舍白榴石响岩.火山岩的SiO2含量变化于46%～60%之间,Al2O3含量在13%～21%之间,Mg#介于0.14和0.63之间,K2O/Na2O＞1.岩石强烈富集轻稀土元素(LREE),亏损相容元素(Cr、Ni)和高场强元素(Nb、Ta、Ti),全岩εHf(t)值变化于-1.28～-6.20之间.研究表明,戈木错火山岩母岩浆起源于软流圈流体交代的古俯冲地幔楔的低程度熔融.同源岩浆经历了AFC作用.戈木错火山岩和区域上的鱼鳞山、火车头山钾质一超钾质火山岩共同组成了羌塘渐新世钾质一超钾质火山岩带.综合南羌塘新生代火山岩岩浆性质的演化,认为岩浆的产生可能与35Ma左右羌塘陆内俯冲板片断离导致的软流圈上涌一岩石圈减薄作用有关.     

青藏高原西南部赛利普超钾质火山岩富集地幔源区和岩石成因:锆石U-Pb年代学和Hf同位素制约

西藏拉萨地块西南部赛利普钾质-超钾质火山岩为一套含地幔包体的粗面安山岩,高K_2O,MgO、Cr、Ni含量,K_2O/ Na_2O比值和Mg~#,为地幔低度部分熔融的原始岩浆,或经橄榄石、单斜辉石或Fe-Ti氧化物分离结晶。岩石强烈富集大离子亲石元素和轻稀土元素、亏损高场强元素Nb、Ta、Ti,富集放射性成因Sr、Pb和Nd同位素,指示岩浆源区为富集地幔。采用LA-ICP-MS测定赛利普钾质-超钾质火山岩三件样品的18颗新生岩浆锆石U-Pb年龄为15.8～19.2Ma,其中钾质岩石样品SL0628中11个点的加权平均值为17.7±0.3Ma,与他人获得的~(40)Ar/~(39)Ar年龄一致。三件样品中新生岩浆锆石的ε~(Hf)(t)变化范围为-7.6～3.9,平均地壳模式年龄(t_(DMC)=0.86～1.59Ga)变化较大,除两个分析点显示亏损特征外,总体显示富集特征,表明岩石源于富集源区,但有少量亏损地幔物质加入。三件样品共获得49颗继承锆石的U-Pb年龄介于20～1907Ma,其Hf同位素组成(ε_(Hf)(t)=-25.9～5.3)和平均地壳模式年龄(t_(DMC)=0.79～4.08Ga)变化较大;其中的37颗年龄较小的继承锆石(20～110Ma)指示地幔源区可能受到四期明显的岩浆改造事件(62.2～64.0Ma,43.3～55.1Ma,29.5～37.7Ma和20.1～27.4Ma)和两个岩浆活动间歇期(70～90Ma和37.7～43.3Ma)。在拉萨地块首次发现29.5～37.7Ma的岩浆活动,并发现与林子宗火山岩同期的、Hf同位素富集的岩浆活动(62.2～64.0Ma,ε_(Hf)(t)=-21.2～3.0)。三件样品中49颗继承锆石的Hf同位素研究表明源区富集组分可能源自拉萨地块古老地壳基底和俯冲的印度大陆地壳。赛利普钾质-超钾质岩石形成可能是印度大陆地壳前缘撕裂和分段俯冲的结果。     

藏北羌塘戈木错北部新生代钾质火山岩40Ar/39Ar定年

1∶25万玛依岗日幅区域地质调查期间,在藏北戈木错北部发现了一套新生代钾质火山岩。对保存较好的3处火山岩的样品进行40Ar/39Ar年代学研究,获得了30.6Ma±0.4Ma、30.0Ma±0.2Ma和29.8Ma±0.3Ma三个坪年龄,代表该地区火山岩的喷溢时代。戈木错北部火山岩的地球化学特征与钾质火山岩的类似,它与鱼鳞山、走构由茶错、多格错仁等地区的新生代火山岩共同构成了羌塘地区钾质—超钾质火山岩带,它们的形成与印度大陆同亚洲大陆的碰撞和青藏高原的隆升密不可分。     

西藏羌塘戈木错渐新世钾质火山岩的地球化学特征及其构造意义

羌塘戈木错出露一套30Ma的钾质火山岩,岩石类型包括橄榄碱玄岩、橄榄粗面玄武岩、霓辉粗面岩和含白榴石响岩。火山岩的SiO2含量变化于46%~60%之间,Al2O3含量在13%~21%之间,Mg#介于0.14和0.63之间,K2O/Na2O>1。岩石强烈富集轻稀土元素（LREE）,亏损相容元素（Cr、Ni）和高场强元素（Nb、Ta、Ti）,全岩εHf(t)值变化于-1.28~-6.20之间。研究表明,戈木错火山岩母岩浆起源于软流圈流体交代的古俯冲地幔楔的低程度熔融,同源岩浆经历了AFC作用。戈木错火山岩和区域上的鱼鳞山、火车头山钾质—超钾质火山岩共同组成了羌塘渐新世钾质—超钾质火山岩带。综合南羌塘新生代火山岩岩浆性质的演化,认为岩浆的产生可能与35Ma左右羌塘陆内俯冲板片断离导致的软流圈上涌-岩石圈减薄作用有关。     

青藏高原拉萨地块碰撞后超钾质岩石的时空分布及其意义

对西藏拉萨地块超钾质岩石的研究是近10年来青藏高原研究的重要进展之一。本文对西藏拉萨地块中部当若雍错和许如错地区的超钾质火山岩进行了透长石和黑云母的~(40)Ar/~(39)Ar定年。当若雍错粗面岩的黑云母~(40)Ar/~(39)Ar等时线年龄为13．2±0．3Ma,3个透长石的等时线年龄分别为13．0±0．3Ma、13．7±0．3Ma和13．0±0．3Ma;许如错辉石粗面岩黑云母的~(40)Ar/~(39)Ar等时线年龄为11．2±0．3Ma。结合已有研究结果,探讨了拉萨地块碰撞后钾质和超钾质岩石的分布特征。超钾质岩石产出于大约东经87度以西的地区,岩石年龄介于8～25Ma之间,而钾质岩石则在东部和西部都有产出,时代为9～24Ma。超钾质和钾质岩石在野外产出的构造背景上,显示了与南北向裂谷、新生代盆地、南北延长的湖泊等分布的密切关系。拉萨地块碰撞后岩浆作用的时间与裂谷发育、岩脉侵入、埃达克岩形成等岩浆-构造事件的时间相互重叠不是偶然的,预示着可能存在一个深部岩石圈演化的统一事件,而最为可能的是高原南部岩石圈地幔的减薄作用。超钾质岩浆作用在拉萨地块与羌塘地区同时发育表明拉萨地块与藏北在构造和岩石圈演化方面具有一致性。     

黑龙江西北部小古里河过钾质基性、超基性火山岩的发现

本文报道了黑龙江省五大连池裂谷带北端出露的一套超基性、基性的过钾质火山岩,通过详细的野外调查,确认了火山岩的喷发顺序,肯定了火山岩从基性岩向超基性岩的演变以及它们的K_2O、TiO_2含量不断提高的事实.在此基础上作者对超基性-过钾质岩石的岩浆成因提出了初步认识,认为它们不是岩浆结晶分异作用的产物,而是在裂谷演化构造背景下的一次独立的深源岩浆事件.本文将小古里河的过钾质火山岩和乌干达及意大利等世界上著名的钾质火山岩进行了比较.     

拉萨地块西段中新世赛利普超钾质火山岩富集地幔源区和岩石成因:Li同位素制约

作为一种“非传统稳定同位素”,锂同位素地球化学研究已经成为近年来国际上研究的热点之一.文章成功应用锂同位素对青藏高原西南部赛利普超钾质火山岩进行了示范研究.研究表明,赛利普超钾质火出岩的w(Li)为11.2×10-6～22.9× 10-6,同位素组成δ7Li为1.2‰～+3.5‰,平均值为0 2‰,与平均上地壳的相当.超钾质火山岩的锂同位素组成与岩浆结晶分异程度参数之间不存在任何相关性,这表明在超钾质火山岩结晶分异过程中没有发生明显的锂同位素分馏,锂同位素组成特征反映了其形成时的源区特征.超钾质火山岩的锂同位素组成变化范围达4.7‰,并且与pb-Sr-Nd同位素和岩浆结晶分异参数之间亦无任何相关性,表明锂同位素异常可能反映了不均匀源区岩石特征.通过计算模拟以及与前人的类似研究成果进行对比,笔者认为俯冲印度地壳而不是特提斯洋壳(包括沉积物)的流体/熔体参与了超钾质火山岩的源区富集,并在此基础上提出了超钾质火山岩成因模式.     

西藏措勤地区发现第三纪富钾岩浆岩

西藏措勤地区发现了第三纪富钾火山岩及正长岩,其同位素年龄分别为15.8～15.9Ma和27.15Ma。火山岩主要岩石类型为粗安岩,少量粗面岩、玄武粗安岩、白榴石玄武粗安岩;正长岩主要岩性为中—中粗粒或似斑状霓辉正长岩。岩石学、岩石化学初步研究表明其属于钾玄质-超钾质火山岩和碱性正长岩。这一发现填补了冈底斯北部新生代富钾质岩浆活动的空白,为进一步研究青藏高原形成和演化提供了重要资料。     

滇西晚始新世高镁富钾火山岩的地球化学特征及其岩石成因机制探讨

40Ar/39Ar同位素定年分析显示滇西新生代高镁富钾火山岩均形成于始新世晚期(约36 Ma),富含MgO(＞9%)和K2O(3.07%～7.28%),绝大部分K2O/Na2O比值大于2,均属超钾质系列岩石.较高的Cr、Ni含量和较低的Sc(＜30 μg/g)、TiO2(＜1%)含量暗示了源区为尖晶石相方辉橄榄岩;高镁富钾火山岩与区内同时代的粗面岩具相似的地球化学组成特征,均富集LILE和LREE,亏损高场强元素Nb-Ta和Ti等,具有极低的Nb/La比值(0.2～0.3)、较高的87Sr/86Sr初始值(0.7056～0.7072)、负的εNd初始值(-0.97～-4.87)和相对较高的206pb/204Pb(18.556～18.695)、207pb/204Pb(15.609～15.630)比值,具有明显的岛弧型钾质火山岩的性质.高镁富钾火山岩来源于受古特提斯俯冲带流体交代的尖晶石相方辉橄榄岩的部分熔融岩浆,并在深部岩浆房经历了橄榄石的结晶分异和堆晶作用,而粗面岩则还在相对浅部岩浆房经历了较大程度的长石与单斜辉石的分离结晶.     

青藏高原北部可可西里地区新生代钾质火山岩地球化学特征及成因

青藏高原北部可可西里地区分布的中新世钾质火山岩(7.77～17.82Ma)主要为粗面安山岩、粗面岩和少量次火山相的流纹斑岩。主量、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素地球化学研究表明,该套钾质火山岩强烈富集大离子亲石元素和轻稀土元素,明显亏损Nb-Ta-Ti元素,具有较高的~(87)Sr/~(86)Sr:0.707346～0.714915,较低的ε_(Nd)值:-3.70～-6.97,和较高的放射性成因Pb同位素组成(~(207)Pb/~(204)Pb=15.65～15.76,~(208)Ph/~(204)Pb=38.98～39.35,~(206)Pb/~(204)Pb=18.67～18.78)。上述特征指示岩浆源区可能是与古俯冲消减物质有关的EMⅡ型富集地幔。三大岩类的地球化学成分变异表明:该钾质火山岩系列是富集地幔(金云母-尖晶石二辉橄榄岩和金云母-石榴石二辉橄榄岩)低度部分熔融产生的母岩浆经过较强结晶分异形成的,其中流纹斑岩在岩浆后期可能经历了更为复杂的地壳混染和结晶分异过程。     

青藏高原西部赛利普中新世火山岩源区:地球化学及Sr-Nd同位素制约

青藏高原拉萨地块西部赛利普地区新生代火山岩依据主量元素可划分为超钾质、钾质和钙碱性系列,主要的岩石类型为粗面安山岩、粗面岩,一个超钾质岩石的40Ar-39Ar年龄为17.58Ma,指示出火山活动为中新世.超钾质、钾质和钙碱性火山岩都显示出富集LREE及LILE(Th、U)、亏损HFSE(Nb、Ta、Ti)的特征.超钾质火山岩具有较高的K2O(6.31%～8.55%)、MgO(6.75%～8.96%)、Cr(270.7×10-6～460.4×10-6)、Ni(142.3×10-6～233.9×10-6)含量,较高的(87Sr/86Sr)i(0.71883～0.72732)和较低的εNd(-14.78～-15.37),指示可能起源于一个前期亏损并经后期俯冲作用改造的富钾的方辉橄榄岩富集地幔源区.钾质火山岩具有比超钾质火山岩低的K2O、MgO、Cr、Ni含量以及高的Ba、Sr含量,初始87Sr/86Sr为0.71553～0.71628,初始143Nd/144Nd为0.51197～0.51198,在空间上与超钾质火山岩共生,可能是前者母岩浆的演化产物.钙碱性火山岩具有较高的Sr(881.7×10-6～1309.2×10-6)、Sr/Y比值(50～108)和较低的Y(12.05×10-6～18.02×10-6),明显亏损重稀土Yb(0.93×10-6～1.30×10-6),类似于典型的埃达克质岩成分特征但相对高钾,并具有相对低的(87Sr/86Sr);(0.70928～0.71374)以及高的εNd(-7.90～-10.91),指示起源于富钾增厚下地壳物质的部分熔融.区域上拉萨地块超钾质岩、钾质岩与N-S向地堑系在空间上共存、时间上相吻合,由此本文认为拉萨地块中新世钾质.超钾质岩和南北向地堑系的形成可能与中新世早期北向俯冲的印度大陆岩石圈断离有关.     

西藏高原西北缘钾质火山岩地球化学特征及其地质涵义

西藏高原西北缘钾质火山岩属橄榄玄粗岩(shoshonite)系列。其K-Ar同位素年龄变化于0.28~7.79Ma,属中新世末—更新世;其K2O/Na2O几乎均>1,Mg#值有较宽的范围(从0.51~0.64),且具有较低的Cr,Ni含量(均≤326×10-6)。它们代表着经历了不同程度分异演化的岩浆结晶产物。研究区钾质火山岩(shoshon-ites)以高度富集LREE和LILE(K,Rb,Sr,Ba,Th)以及高度亏损HREE和HFSE(Nb,Ta,Zr,Hf,Ti)等元素为特征。(La/Yb)n高达29.82~84.94。钾质火山岩对球粒陨石标准化的REE配分型式均为向右陡倾的LREE富集型。对原始地幔标准化的痕量元素蛛网图均具有明显的Nb,Ta,Ti负异常。钾质火山岩具有较高的87Sr/86Sr(0.707755~0.710426)和较低的143Nd/144Nd(0.51196~0.512439)比值。上述特征表明这些火山岩来源于富集的地幔源区。钾质火山岩较高的Ba/Nb比值(40.84~97.28)、较高的Th/Ta及Ce/Yb比值(131~366)、和较低的Nb/Y比值(0.9~3.3),结合Th/Yb-Ta/Yb及(Th×100)/Zr-(Nb×100)/Zr判别图,提示了它们也形成于活动大陆边缘,但与其伴生的钙碱性火山岩为早期与俯冲作用有关的火山岩,而钾质火山岩则为晚期岩石圈拆沉作用的产物。     

山东汤头盆地钾质及钠质火山岩的年代学与地球化学:对华北克拉通岩石圈减薄的启示

山东汤头盆地位于沂沭断裂带南段,盆地内广泛发育以粗安质岩石为主体的晚中生代火山岩,这套岩石主要可归为碱性系列,按化学组成可进一步区分为钾质和钠质二种类型。钾质火山岩的主要岩性为黑云母粗安质火山碎屑岩和潜火山岩,钠质火山岩主要为辉石粗安质潜火山岩,其中钾质火山岩是盆地内火山岩的主体。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年获得钾质和钠质火山岩的成岩年龄分别为124.0±1.3Ma和106.4±4.0Ma,表明钠质火山岩较钾质火山岩形成晚。在化学组成上,钾质火山岩较钠质火山岩全碱含量更高,二者的K2O+Na2O含量分别为11.02%～11.37%和8.75%～8.93%。它们均富轻稀土和大离子亲石元素,但钾质火山岩较钠质火山岩稀土总量更高,且更富轻稀土,二者的∑REE值分别为360.1×10-6～417.0×10-6和232.3×10-6～291.0×10-6,(La/Yb)N比值分别为62.02～64.66和40.32～40.52。钾质火山岩的Cs、Rb、Ba、Th、U、Pb等大离子亲石元素和Zr、Hf等高场强元素均较钠质火山岩富集,但Sr、Ti的含量偏低。钾质与钠质火山岩均具有富集的Sr-Nd同位素组成特征,但钠质火山岩的ISr值偏低、而εNd(t)值偏高,二者的ISr和εNd(t)值分别为0.7107～0.7119和-15.48～-16.96,以及0.7098和-10.03。元素和Sr-Nd同位素组成的系统分析表明浅部地壳混染对火山岩地球化学特征未产生显著影响,二类火山岩地球化学特征的变异应主要受控于岩浆源区组成的不同,而不是岩浆演化过程的差异所致。二元混合模拟指示二类火山岩均最可能起源因华北克拉通下地壳拆沉而形成的富集地幔的熔融,但钠质火山岩源区含有较高比例的亏损软流圈地幔组分。根据对火山岩地质与地球化学特征的综合分析,表明郯庐断裂持续的引张促使岩石圈减薄,并诱发深部软流圈熔体上涌,这一上涌的软流圈熔体随后又与原先富集的岩石圈地幔混合,从而导致晚期的钠质火山岩源区中含有较高的亏损软流圈地幔组分。火山岩成分由钾质向钠质演化,是软流圈地幔上涌并置换原有岩石圈地幔,最终导致华北克拉通减薄的直接响应。