论文部分内容阅读
来自地幔的玄武岩,记录了其形成时的源区组成,部分熔融时的压力和温度等重要信息,因此,是研究深部地幔物质组成,热状态和岩石圈演化的重要岩石探针。为了理解山东地区深部地质过程和地幔组成,本文对山东地区新生代玄武岩进行了研究。 根据碱性富集程度,山东地区新生代玄武岩可以分为两类:强碱性和弱碱性-拉斑玄武岩。它们具有不同的地球化学组成,喷发较晚的强碱性玄武岩具有更低的SiO2和Al2O3,更高的CaO,FeOT和CaO/Al2O3。强碱性玄武岩具有HIMU洋岛玄武岩的微量元素特征,表现为Nb-Ta正异常,明显的K,Ti和P负异常以及微弱的Zr-Hf负异常;弱碱性-拉斑玄武岩具有EMI-洋岛玄武岩的微量元素特征,表现为Ba,Nb-Ta和Sr正异常,弱的K和Ti正异常,以及Th和Pb负异常;同时,强碱性玄武岩显示明显更高的大离子亲石元素含量,指示更低的部分熔融程度。尽管两类玄武岩都具有高FeO/MnO比值,它们的源区存在差异。强碱性玄武岩具有高CaO/Al2O3,CaO和FeOT,低SiO2,表明源区含CO2,而弱碱性-拉斑玄武岩的低CaO和高SiO2特征,指示源区CO2痕迹不明显,这说明CO2可能在产生这两类玄武岩中扮演重要作用。鉴于强碱性玄武岩经历更低的部分熔融程度和含CO2的源区具有更低的固相线,我们强调山东地区玄武岩的时空变化(从弱碱性-拉斑玄武岩到强碱性玄武岩)指示新生代期间该地区岩石圈在增厚。 王家大山玄武岩为弱碱性-拉斑玄武岩。全岩主量元素成分和熔体包裹体的SiO2,TiO2,Al2O3,CaO,Na2O,K2O和P2O5含量均与MgO含量呈负相关,CaO/Al2O3值基本不变;微量元素在原始地幔标准化蛛网图上与EMI洋岛玄武岩(OIB)相似,表现为明显的Ba,K和Sr正异常,Th和Pb负异常,无Nb-Ta和Ti异常。熔体包裹体Pb同位素组成为208Pb/206Pb=2.091-2.166和207Pb/206Pb=0.846-0.899,其变化范围覆盖了山东地区新生代强碱性玄武岩到弱碱性-拉斑玄武岩的Pb同位素范围;根据Pb同位素组成,熔体包裹体可以分为低Pb同位素组(207Pb/206Pb<0.86)和高Pb同位素组(207Pb/206Pb>0.87)。橄榄石斑晶Ni、Fe/Mn和Ca分别为1312-2417ppm,71-92和745-2068ppm,与典型辉石岩熔体结晶的橄榄石斑晶成分相当,但是,比橄榄岩熔体结晶的橄榄石成分高Ni和Fe/Mn,低Ca。全岩和熔体包裹体主量元素的成分变化,结合岩相学和MELTS软件模拟结果,指示王家大山玄武岩主要经历了橄榄石结晶分离作用。橄榄石斑晶高Ni和Fe/Mn,低Ca,结合全岩高Fe/MnO比值和低CaO,说明其源区岩石为辉石岩。全岩微量元素和熔体包裹体Pb同位素指示源区有EMI组分,可能和再循环洋壳辉长岩有关。熔体包裹体两组Pb同位素组成指示王家大山玄武岩源区是不均一的,暗示山东地区新生代玄武岩的源区是高度不均一的。 周村玄武岩为弱碱性-拉斑玄武岩,其主量元素具有较高SiO2和Al2O3,较低碱(Na2O+K2O),CaO/Al2O3,Fe2O3T的特征;微量元素在原始地幔标准化蛛网图上与EMI洋岛玄武岩相似,表现为明显的Ba,K和Sr正异常,Th和Pb负异常,无Nb-Ta和Ti异常;熔体包裹体207Pb/206Pb和208Pb/20Pb分别为0.894-0.921和2.166-2.213,略高于EMI-洋岛玄武岩。这些特征和鲁西地区无棣大山玄武岩有明显区别,但与山东其它地区的弱碱性-拉斑玄武岩相似。周村玄武岩的橄榄石斑晶Ni、Fe/Mn和Ca分别为1403-2611ppm,70-93和824-2003ppm。与橄榄岩熔体结晶的橄榄石成分相比,给定橄榄石Fo值,周村玄武岩橄榄石斑晶具有高Ni和Fe/Mn比值,低Ca的特征。结合全岩低CaO和高FeO/MnO比值,橄榄石成分指示周村玄武岩的源区岩性为辉石岩,其形成需要高比例(~40%)再循环地壳熔融的英安质熔体来交代地幔橄榄岩。高比例的英安质熔体和周村玄武岩的微量元素特征,进一步说明该再循环地壳为含辉长岩洋壳。本文的研究结果暗示山东地区弱碱性-拉斑玄武岩的源区辉石岩,主要与再循环洋壳有关。