长白山火山地幔不均一性——微量元素及同位素地球化学研究

大陆火山的复杂性是一个普遍关注的全球性问题,也是一个长期以来悬而未解决的地质问题。长白山火山位于亚洲板块东部的活动边缘,受到西太平洋俯冲的影响,新生代构造和火山活动活跃,为探讨大陆火山成因及其地幔源区特点提供了极佳的天然实验室。天池火山和龙岗火山是长白山地区两个重要的新生代火山区,其火山岩分布具有空间相邻、火山活动时代相似的特点,本文通过对基性火山岩的岩石学和地球化学对比研究,指出天池火山和龙岗火山具有明显的地球化学不均一性,包括微量元素不均一性和 Sr、Nd、Pb 同位素不均一性,来自于不同的地幔源区,天池火山和龙岗火山火山岩分布相邻,覆盖范围东西最大不过100多公里,因此这是典型的小尺度地幔地球化学不均一的特点。Sr、Nd 同位素特征显示龙岗火山来自于原始地幔,而天池火山来自于原始地幔和富集地幔混合源区。不相容元素 Nb、Ta 显示,天池火山 Ta 元素含量很低(主要落在0.17～2.15 ppm 的范围),具有明显的负 Ta 异常和明显的 Nb/Ta 分异(Nb/Ta=10～50,个别达到100以上),可能是板片部分熔融产物与金红石等副矿物反应的结果,暗示了西太平洋板块俯冲机制的影响;而龙岗火山没有明显 Nb、Ta 亏损或者分异。

Mantle heterogeneity beneath Changbaishan volcanic province: evidence from geochemical study on trace elements and isotopes