中國(guó)東部蘇北-合肥新生代大陸玄武巖地球化學(xué)研究.pdf

1、中國(guó)東部廣泛出露新生代大陸玄武巖，近三十年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其開(kāi)展了大量的地質(zhì)地球化學(xué)研究。根據(jù)放射成因同位素組成，這些研究識(shí)別出不同的地幔源區(qū)組分(包括富集和虧損地幔組分)，但就其產(chǎn)生的化學(xué)地球動(dòng)力學(xué)過(guò)程來(lái)說(shuō)，目前仍然存在嚴(yán)重分歧。主流觀點(diǎn)包括：軟流圈地?；蜍浟魅Φ蒯Ｅc巖石圈地幔相互作用，地幔與拆沉/俯沖大陸基性下地殼(榴輝巖)熔體/殘留體相互作用，俯沖洋殼來(lái)源熔體與巖石圈地幔相互作用。
　　 為了進(jìn)一步確定中國(guó)東部新生代大陸玄武

2、巖的成因機(jī)制，本文選取郯廬斷裂帶中段江蘇北部和安徽東部地區(qū)的新生代玄武巖作為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行了全巖Ar-Ar定年、全巖主量和微量元素、放射成因同位素(Sr-Nd-Hf-Pb)、全巖和單礦物O同位素、微量碳酸鹽C-O同位素以及斑晶礦物成分分析。在這些地球化學(xué)數(shù)據(jù)的解釋時(shí)，強(qiáng)調(diào)了主量-微量元素制約與穩(wěn)定-放射成因同位素制約想結(jié)合的方法。結(jié)果表明，俯沖脫水后的洋殼部分熔融生成的埃達(dá)克質(zhì)熔體與新生大陸巖石圈地幔相互作用產(chǎn)生輝石巖，輝石巖與地幔

3、橄欖巖的混合源區(qū)部分熔融形成了這一地區(qū)的新生代玄武巖。
　　 合肥盆地小蜀山和雞鳴山玄武巖全巖Ar-Ar坪年齡為37.8±0.4?38.3±0.3 Ma。蘇北-合肥新生代玄武巖SiO2含量為41.61?48.57 wt.％，Al2O3含量為11.86?15.55 wt.％，F(xiàn)e2O3t含量為11.78/15.45 wt.％，CaO含量為7.56/10.63 wt.％，全堿含量(Na2O+K2O)為4.05/10.10 wt.％，

4、Mg＃為52.9/68.7，F(xiàn)e/Mn比值為60.9/74.2。這些玄武巖均為堿性玄武巖，出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)礦物霞石(Ne)。在稀土配分模式和微量元素蛛網(wǎng)圖上都顯示出與OIB相似的特征：LREE富集，HREE虧損([La/Yb]N為11?39)，Nb和Ta正異常，Rb和Pb負(fù)異常?？傮w上，不相容微量元素含量隨堿性程度的增強(qiáng)而增加，輕重稀土分異也隨之增加。
　　 蘇北-合肥新生代玄武巖具有相對(duì)虧損的放射成因同位素(Sr-Nd-Hf)組成，但

5、變化范圍較大。全巖87Sr/86Sr初始比值為0.7033?0.7042；εNd(t)值為1.8/7.3，單階段Nd模式年齡為237?874 Ma；εHf(t)值為6.7?13.1，單階段Hf模式年齡為177?545 Ma。206Pb/204Pb比值為17.414?18.815,207Pb/204Pb比值為15.355?15.473,208Pb/204Pb比值為37.365?38.041。
　　 蘇北-合肥新生代玄武巖中橄欖石斑

6、晶的δ18O值為4.9/5.9‰，與正常地幔來(lái)源橄欖石δ18O值(5.2±0.2‰)基本一致。單斜輝石斑晶δ18O值為4.1/6.2‰，絕大多數(shù)低于正常地幔值5.6±0.2‰。斜長(zhǎng)石斑晶δ18O值主要為4.4?7.1‰，少數(shù)樣品δ18O值明顯偏高(9.6?15.9‰)。這些新生代玄武巖均含有微量碳酸鹽，大部分樣品的碳酸鹽含量低于0.3 wt.％，個(gè)別樣品大于0.5 wt.％。微量碳酸鹽的δ13C值-15.6 ?-4.7‰，δ18O值為1

7、4.2?21.3‰。微量碳酸鹽低的δ13C值和高的δ18O值以及部分斜長(zhǎng)石斑晶異常高的δ18O值表明，在巖漿上升過(guò)程中發(fā)生了不同程度的CO2去氣作用，使得幔源碳酸鹽含量下降，并伴隨δ13C值降低；成巖后經(jīng)歷了不同程度的低溫?zé)嵋何g變作用，使得碳酸鹽和部分斜長(zhǎng)石斑晶δ18O值升高。全巖δ18O值為4.1?6.0‰，類(lèi)似或略低于新鮮大洋中脊玄武巖的δ18O值分布范圍，表明后期低溫?zé)嵋何g變對(duì)全巖δ18O值的影響較小。
　　 蘇北-合肥新

8、生代玄武巖具有OIB型微量元素分布特征。高度不相容元素Nb/U比值為18.9/50.1，ΔNb值為0.11/0.41，與MORB明顯不同，指示軟流圈地幔不可能是這些玄武巖的直接源區(qū)。相對(duì)較低的Mg＃、較高的Fe/Mn比值以及橄欖石斑晶高的Ni含量表明，其源區(qū)含有輝石巖組分。相對(duì)虧損但變化的放射成因同位素組成表明，它們來(lái)源于不同組分的混合源區(qū)(虧損地幔組分和富集組分)。新生大陸巖石圈地幔(SCLM)可以產(chǎn)生同位素組成上與軟流圈地幔來(lái)源相近

9、的玄武質(zhì)熔體。斑晶礦物低的?18O值表明，其源區(qū)虧損18O。經(jīng)歷過(guò)高溫海水熱液蝕變的洋殼具有低的18O值，因此可能對(duì)新生代玄武巖的形成有所貢獻(xiàn)。
　　 綜上所述，本文提出一個(gè)蘇北-合肥新生代玄武巖的成因模型。中生代太平洋板塊以低角度俯沖到歐亞大陸之下，低角度俯沖使下部古老SCLM拆沉進(jìn)入軟流圈，從而將俯沖洋殼上部的地幔楔轉(zhuǎn)變成新生SCLM。脫水榴輝巖質(zhì)洋殼發(fā)生部分熔融生成埃達(dá)克質(zhì)熔體，埃達(dá)克質(zhì)熔體上升并與上覆新生SCLM橄欖巖發(fā)