大同第四紀玄武巖成因:主微量元素及Sr-Nd-Pb-Hf同位素研究

作者：孫嘉祥,李霓,張雯倩

摘要：大同火山區位于大興安嶺-太行山重力梯度帶西側,所發育的第四紀玄武巖巖石地球化學特征為探索該區火山巖成因提供了重要約束,同時也為華北克拉通西部巖石圈地幔與軟流圈的相互作用提供重要依據。根據火山地貌和巖性的不同,沿著北東向陳莊-許堡斷裂可將大同玄武巖大致分為東、西兩區,西區火山多呈錐狀,以堿性玄武巖為主;東區則以溢流拉斑玄武巖為主,錐體少。鏡下巖相學研究觀察到大量橄欖石和單斜輝石斑晶,結合Ni、Cr兩種元素隨著MgO含量降低而減小,這兩種礦物應是分離結晶作用下的主要產物。這些玄武巖的SiO 2和(K2O+Na2O)含量分別為45.02%~53.3%和3.60%~6.53%,相對富集輕稀土元素((La/Yb)N=5.8~31.6),并顯示富集LILE(Rb、Ba、Sr正異常)以及HFSE(Nb、Ta、Zr正異常)的洋島玄武巖(OIB)特征。根據La/Yb-Sm/Yb圖解模擬計算得出大同玄武巖均是石榴石相二輝橄欖巖低程度部分熔融的結果,其中堿性玄武巖部分熔融程度約為1.5%~3%,拉斑玄武巖約為4%~8%。所研究的玄武巖有較低87Sr/86Sr(0.703302~0.705102)、較高143Nd/144Nd (0.512561~0.512963)和176Hf/177Hf (0.282922~0.283072)比值。在143Nd/144Nd-87Sr/86Sr圖解上大同玄武巖落在OIB范圍內;207Pb/204Pb-206Pb/204Pb和143Nd/144Nd-206Pb/204Pb圖解表明它們來自PREMA和EMⅠ端元的二元混合。大同堿性玄武巖和拉斑玄武巖的地球化學特征不同可以用兩點原因來解釋:(1)主量與微量元素特征的差異是兩種玄武巖部分熔融程度不一樣形成的;(2)同位素特征表明兩種玄武巖都來自軟流圈虧損端元的部分熔融并存在少量巖石圈富集端元物質的加入,其差異則是加入比例不同造成的。

發文機構：吉林長白山火山國家野外科學觀測研究站 中國地震局地震與火山災害重點實驗室

關鍵詞：第四紀大同玄武巖部分熔融巖石圈軟流圈QuaternaryDatong basaltPartial meltingLithosphereAsthenosphere

分類號： P538.145[天文地球—古生物學與地層學]