（地球化学专业论文）中国东部皖苏新生代玄武岩元素和同位素地球化学研究.pdf

中国科学技术大学学位论文相关声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究 工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的 同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。 本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权， 即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 作者签名：盏盈歪 2 0 0 每一具| 2 b 摘要 尽管前人对中国东部新生代大陆玄武岩已经开展了大量地质与地球化学研究，提出 了不同地幔源区组分的存在，但就其成因机制来说，仍然存在严重分歧。最早认为这些 玄武岩的形成与地谩热点有关，也有学者支持中国东部上地幔地球化学成分的演化可能 受到太平洋板块和或印度洋板块与欧亚板块相互作用的影响，玄武岩产出背景可能是弧 后拉张环境。但是，从二十世纪八十年代至现今，一般认为这些玄武岩来源于软流圈地 幔，或者是软流圈与大陆岩石圈地幔相互作用的产物。 鉴于以上不同成因机制，本文对安徽东部和江苏北部地区( 简称皖苏) 的新生代玄武 岩进行了全岩主微量元素、单矿物电子探针、全岩和单矿物o 同位素、微量碳酸盐c o 同位素、全岩s r - n d p b h f 同位素以及少量单矿物s r - n d 同位素分析。结果表明，这些 玄武岩可能是脱水洋壳与上覆大陆岩石圈地幔相互作用的产物。 皖苏新生代玄武岩在化学成分上从碱性过渡到拉斑质，以碱性为主。玄武岩相对较 低的m g # 和较高的f e m n 比值，说明源岩可能含有一定比例的辉石岩。玄武岩稀土配 分模式和微量元素蛛网图与洋岛玄武岩( o i b ) 相似，表现为轻稀土( l r e e ) 富集和重稀士 ( h r e e ) 亏损。碱性玄武岩和拉斑玄武岩的( l a y b ) n 比值分别是1 2 5 3 1 8 和7 1 1 4 4 。 玄武岩具有n b 和t a 正异常、r b 和p b 负异常。两类玄武岩的n b u 比值分别为3 4 2 5 7 2 和3 6 0 8 4 7 ，a n b 值范围分别为0 2 2 - - 0 3 0 和0 1 3 - 0 3 8 ，明显偏离m o r b 的a n b 范围 ( h n b 0 ) ，表明源区可能有经历脱水后的残留洋壳熔融产生的熔体加入。 皖苏玄武岩全岩6 埔o 值主要分布于5 2 3 , - 6 2 6 o 之间，基本落在新鲜洋中脊玄武岩 6 哺o 分布范围内。斜长石6 碍o 值范围为4 5 6 2 1 3 7 o ，绝大多数高于正常地幔值，结合 斜长石富集的s r - n d 同位素组成，以及全岩微量碳酸盐异常高的6 ”o 值，表明斜长石 在岩浆喷发过程中遭受了后期低温蚀变。橄榄石斑晶6 ”o 值为4 o o 5 9 1 o ，绝大多数 落在正常地幔值5 2 士0 2 o 范固内，个别值偏离，达5 9 1 0 * ，这可能与橄榄石经历了后 期蚀变有关；也有个别橄榄石的6 1 s o 值较低，为4 0 0 o 和4 4 8 o 。单斜辉石斑晶6 培o 值范围为4 4 2 5 7 0 o ，绝大多数低于典型地幔值5 6 + 0 2 。低6 侣o 值的出现表明，皖 苏玄武岩源区含有经过高温热液蚀变的洋壳物质。低6 博o 值的保存表明，俯冲洋壳的氧 同位素在地幔深度未被均一化，要求洋壳的俯冲深度位于对流软流圈之上，很可能底垫 于中国东部大陆岩石圈地幔之下。氧同位素在单斜辉石与橄榄石之问的明显不平衡，进 一步要求皖苏玄武岩岩浆从形成、运移至上升过程非常快速。定量计算结果表明，整个 过程可能不超过l k a 。 皖苏玄武岩的主微量元素和s r 、n d 、p b 和h f 同位素组成有一定的变化范围。与碱 性玄武岩相比，拉斑玄武岩具有较低的m g o ，较高的s i 0 2 ，高的初始8 7 s r ，8 6 s r 比值， 低的n d ( t ) 值，低的2 0 6 p b 2 0 4 p b 和g h f ( t ) 值，相对较大的单阶段和两阶段的n d 和h f 模式 年龄。这些地球化学特征不能用地壳物质混染、分离结晶和熔融程度等因素来解释，而 要求皖苏玄武岩源区为不均一的地幔，并且至少存在两个不同端元组分。它们可能对应 于亏损的新生大陆岩石圈地幔和富集的古老大陆岩石圈地幔。 综合考虑以上地球化学特征，我们认为皖苏玄武岩的成因模式是，在太平洋板块俯 冲的弧后拉张环境下，脱水后的洋壳发生部分熔融，熔体交代上覆大陆岩石圈地幔，并 与之相互作用，形成不同元素和同位素组成的玄武岩。从碱性玄武岩到拉斑玄武岩，地 幔源区在空间上由亏损的新生大陆岩石圈地幔过渡到富集的古老大陆岩石圈地幔。因 此，对应的熔融压力也存在一定的变化。 关键词新生代玄武岩，微量元素，稳定同位素，放射成因同位素，洋壳，热液蚀变， 大陆岩石圈地幔 a b s t r a c t an u m b e ro fg e o l o g i c a la n dg e o c h e m i c a ls t u d i e sw e r em a d ef o rc e n o z o i cb a s a l t si n e a s t e r nc h i n ai nt h ep a s tt w od e c a d e s a l t h o r i g ht h e s es t u d i e sh a v ei d e n t i f i e dt h ee x i s t e n c eo f d i s t i n c tm a n t l ec o m p o n e n t s ( i n c l u d i n gb o t he n r i c h e da n dd e p l e t e dm a n t l e ) ，m a n t l ep r o c e s s e s r e s p o n s i b l ef o rt h ec e n o z o i cb a s a l t sa r es t i l li s s u e sf o rd e b a t e g e o d y n a m i c a l l y ，p e t r o g e n e s i s o f t h ec e n o z o i cb a s a l t sw a so r i g i n a l l yi n t e r p r e t e di nt e r m so f h o t s p o t s o nt h eo t h e rh a n d ，t h e b a s a l t i cv o l c a n i s mm a yb er e l a t e dt oi n t e r a c t i o n sb e t w e e nt h ec h i n ac o n t i n e n t ，t h ep a c i f i ca n d i n d i a np l a t e s ，r e s u l t i n gi ne r u p t i o ni nab a c k - a r cs p r e a d i n gs e t t i n g s i n c et h e19 8 0 s ，i th a s b e e nw i d e l ya d v o c a t e dt h a tt h e s eb a s a l t sw e r ed e r i v e df r o mt h ec o n v e c t i v ea s t h e n o s p h e r eo r l i t h o s p h e r e a s t h e n o s p h e r ei n t e r a c t i o n i nt h i st h e s i s ，ac o m b i n e ds t u d yo fw h o l e - r o c km a j o ra n dt r a c ee l e m e n t s ，e l e c t r o n m i c r o p r o b ea n a l y s e sf o rc l i n o p y r o x e n e ，w h o l e - r o c ka n dm i n e r a loi s o t o p e s ，m i n o rc a r b o n a t e c oi s o t o p e s ，w h o l e - r o c ks r - n d p b h fi s o t o p e sa n dm i n e r a ls r - n di s o t o p e sw a sc a r r i e do u t o nc e n o z o i cb a s a l t sf r o me a s t e ma n h u ia n dn o r t h e r nj i a n g s u ( w a n - s u ) i ne a s t - c e n t r a lc h i n a t h er e s u l t ss h o wt h a tt h eb a s a l t sr e s u l tf r o mt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e n d e h y d r a t e do c e a n i cc r u s t a n dt h eo v e r l y i n gs u b c o n t i n e n t a ll i t h o s p h e r i cm a n t l e t h ew a n - s ub a s a l t sa r ea l k a l i ct ot h o l e i i t i c i nc h e m i c a lc o m p o s i t i o n b u td o m i n a n t l y a l k a l i c r e l a t i v e l yl o wm gn u m b e r sa n dh i g hf e m nr a t i o sl i k e l yr e f l e c tap y r o x e n i t e - b e a r i n g m a n t l es o u r c e t h e ya r ec h a r a c t e r i z e db yo i b l i k er e e p a t t e r n sa n do i b l i k et r a c ee l e m e n t p a t t e r n sw i t hm o d e r a t el r e ee n r i c h m e n t 。t h ea l k a l ib a s a l ta n dt h et h o l e i i t eh a v e ( l a y b ) s r a t i o so f1 2 5t o31 8a n d7 1t o1 4 4 ，r e s p e c t i v e l y b o t hg r o u p sh a v ep o s i t i v en ba n dt a a n o m a l i e sb u tn e g a t i v er ba n dp ba n o m a l i e s t h ea l k a l ib a s a l ta n dt h et h o l e i i t eh a v en b u r a t i o so f3 4 2t o5 7 2a n d3 6 0t o8 4 7 r e s p e c t i v e l y t h e yh a v ea n bv a l u e so f0 2 2 - - 0 3 0a n d o 1 3 o 3 8 ，r e s p e c t i v e l y w h i c hs i g n i f i c a n t l yd e v i a t ef r o mt h ev a l u e sf o rm o r b s ( a n b 0 ) i t m a yb er e l a t e dt oi n v o l v e m e n to fm e l td e r i v e df r o md e h y d r a t e do c e a n i cc r u s ti nt h ee a s t e r n c h i n am a n t l e t h ew a n s ub a s a l th a sw h o l e r o c k8 t s ov a l u e so f5 0 8t o6 7 2 m o s t l yf a l l i n gw i t h i n t h e6 1 8 0r a n g ef o rm o r b s p l a g i o c l a s ep h e n o c r y s th a sv a r i a b l ei l l s 0v a l u e so f4 5 6t o 2 1 3 7 m o s to ft h e mb e i n gs i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h en o r m a lm a n t l ev a l u e s t a k i n g e n r i c h e dp l a g i o c l a s es r - n di s o t o p ev a l u e sa n dm i n o rc a r b o n a t ea n o m a l o u s l yh i 曲oi s o t o p e v a l u e st ot o g e t h e r ，i ti n d i c a t e st h a tp l a g i o c l a s ee x p e r i e n c e dl o w ta l t e r a t i o nd u r i n gv o l c a n i c e r u p t i o n o l i v i n ep h e n o c r y s ts h o w s f ij s ov a l u e so f 4 0 0 9 0 0t o5 9 l g e n e r a l l yc o n s i s t e n tw i t h t h en o r m a lm a n t l ev a l u e so f5 2 + 0 2 0 af e ws a m p l e ss h o wd i s t i n c t l yl o w e ro rh i g h e r o l i v i n e 6 1 8 0v a l u e s ：o n ew i t h5 9 1 。，w h i c hw ea t t r i b u t et os e c o n d a r ya l t e r a t i o n ，a n dt w ow i t h t h el o w e s tv a l u e so f4 ，0 0 0a n d4 4 8 o ，r e s p e c t i v e l y i nc o n t r a s t ，c l i n o p y r o x e n ep h e n o e r y s t h a s8 1 s 0v a l u e so f4 4 2 0 0 0t o5 7 0 o m o s to ft h e mb e i n gd i s t i n c t l yl o w e rt h a nt h en o r m a l m a n t l ev a l u e so f5 6 士0 2 0 t h eo c c u r r e n c eo fl o w6 ”0p h e n o c r y s t ss u g g e s t si n v o l v e m e n to f t h eo c e a n i cc r u s tt h a te x p e r i e n c e dh i g h ts e a w a t e r h y d r o t h e r m a la l t e r a t i o n p r e s e r v a t i o no f t h el o w6 1 8 0v a l u e sr e q u i r e st h a tt h eo c e a n i cc r u s tw a sn o th o m o g e n i z e dw i t hr e s p e c tt oi t so i s o t o p e sd u r i n gm e l t i n ga tm a n t l ed e p t h s i tw a sn o ts u b d u c t e di n t ot h ea s t h e n o s p h e r i cm a n t l e ， b u tm i g h tl i eb e n e a t ht h es u b c o n t i n e n t a l l i t h o s p h e r i cm a n t l e ( s c l m ) o x y g e ni s o t o p e d i s e q u i l i b r i u mb e t w e e no l i v i n ea n dc l i n o p y r o x e n ep r o v i d e sq u a n t i t a t i v ec o n s t r a i n t so nt h e m a x i m u mt i m e s c a l eo f 1k af o rm e l t i n g ，t r a n s p o r ta n de r u p t i o nd u r i n gb a s a l t i cm a g m a t i s m t h ew a n s ub a s a l t sh a v el a r g ev a r i a t i o n si nm a j o r ，t r a c ee l e m e n ta n ds r - n d p b - h f i s o t o p e c o m p a r e dw i t ht h ea l k a l ib a s a l t ，t h et h o l e i i t eh a sl o w e rm g o ，h i g h e rs i 0 2 ，h i g h e r i n i t i a l8 7 s r 8 6 s rr a t i o sa n dl o w e r8 n d ( t ) ，2 0 6 p b 2 0 4 p ba n d h t ) v a l u e s ，a n do l d e ro n e a n d t w o s t a g en da n dh f m o d e la g e s t h e s eg e o c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i c sc a n n o tb ee x p l a i n e db y c r u s t a lc o n t a m i n a t i o n ，c r y s t a lf r a c t i o n a t i o no rd e g r e e so fp a r t i a lm e l t i n g ，b u tr e q u i r ea h e t e r o g e n e o u sm a n t l es o u r c ec o n s i s t i n go fa tl e a s tt w oe n d m e m b e r s t h e ym a y b ej u v e n i l e ， d e p l e t e ds c l m a n da n c i e n t ，e n r i c h e ds c l m t a k i n gt h e s eg e o c h e m i c a lf e a t u r e st o g e t h e r , w ep r o p o s et h a tt h ew a n - s ub a s a l t sw e r e p r i n c i p a l l yo r i g i n a t e df r o ms c l mt h a tw a sm e t a s o m a t i z e db ym e l t sf r o mt h ed e h y d r a t e d o c e a n i cc r u s t ( d o c ) w h i l et h ed o c s c l mi n t e r a c t i o ni sat r i g g e rf o rt h es c l mm e l t i n g ， t h em a n t l es o u r c ef o rt h ea l k a l it ot h o l e i i t i cb a s a l t sm a y s p a t i a l l yi n v o l v eat r a n s i t i o nf r o mt h e j u v e n i l e ，d e p l e t e ds c l mt ot h eo v e r r i d i n ga n c i e n t ，e n r i c h e ds c l m c o r r e s p o n d i n g l y ，t h e p r e s s u r eo f p a r t i a lm e l t i n ga l s ov a r i e sa tag i v e nd e g r e e k e y w o r d s ：c e n o z o i cb a s a l t ，t r a c ee l e m e n t ，s t a b l ei s o t o p e ，r a d i o g e n i ci s o t o p e ，o c e a n i cc r u s t ， h y d r o t h e r m a la l t e r a t i o n ，s u b c o n t i n e n t a ll i t h o s p h e r i cm a n t l e 4 第一章引言弟一早j i商 与大洋玄武岩相比，大陆玄武岩在数量上虽少，但在成园机制上。研究程度远薄弱于洋中脊玄 武岩和大洋俯冲带玄武岩。部分大陆新生代玄武岩具有与洋岛玄武岩( 0 1 8 ) 相似的微量元素特征和相 对亏损的s r 和n d 同位素组成。它们的成因存在很大争议，通常认为是以下四种机制之一：( 1 ) 地 幔柱或热点，( 2 ) 大陆裂谷，( 3 ) 弧后拉张，( 4 ) 大陆岩石圈地幔拆沉与减薄。对火陆幺武岩成因机 制的研究，有助于我们深入探讨在化学地球动力学框架下壳幔相互作用的地球化学过程。 中国东部广泛出露新生代玄武岩，尽管前人己做了大量地质与地球化学研究( z h o ua n d a r m s t r o n g ，1 9 8 2 ；p a n ge ta 1 ，1 9 8 6 ；d o s t a le ta 1 ，1 9 8 8 ；l i ue ta 1 ，1 9 9 4 ；q ie ta 1 ，1 9 9 4 ；z h ie ta 1 ，1 9 9 5 ； c h a n g , 1 9 9 9 ；z o ue ta 1 ，2 0 0 0 ；x ue ta 1 ，2 0 0 5 ；n i u , 2 0 0 5 ；t a n g e ta 1 ，2 0 0 6 ) ，提出了中国东部不同地幔源 区组分的存在：富集型地幔和亏损型地幔。但其成因机制仍然存在分歧：最初认为该区玄武岩的形 成与地幔柱或热点有关( b u r k ea n dw i l s o n ，1 9 7 6 ；d a n ge ta 1 ，2 0 0 4 ) 。但是，无论在化学组分上还是喷 发形态上，中国东部玄武岩与亚洲其它地区的玄武岩相似。因此，若地幔柱或热点存在，需要将这 一机制应用于整个亚洲地区。但问题是，对比不同火山r n ，玄武岩喷发年代缺乏序列。绝大多数要 求有地幔柱或热点存在的区域处于冷的部位( s m i t h , 1 9 9 8 ) 。且最新测定的中国东部新生代玄武岩中地 幔俘虏体的3 h c 4 h e = 5 r a 一7 r a ，先前报道的高3 h c ，h e 比值可能反映了宇宙成园3 h e 的混染，而非 地幔柱或熟点的存在( c h e ne ta 1 2 0 0 7 ) 。 也有学者支持中国东部上地幔地球化学成分的演化可能受到太平洋板块和缄印度洋板块与欧 亚板块相互作用的影响( s m i t h ，1 9 9 8 ) 。新生代玄武岩的产出背景可能是弧后拉张环境( s o n ge ta 1 1 9 9 0 ) 。地震层析成像也表明，太平洋板块往西俯冲，经日本海沟，渐渐平俯冲至中国东部火山岩地 区( z h a oe ta 1 ，2 0 0 4 ) 。l i u ( 1 9 9 4 ) 认为，板块释放出来的流体或熔体交代中国东部大陆岩石圈地幔。使 得大陆岩石圈地幔发生富集。但是，作者并没有给出确切的证据来证实该推测，也没有阐明析出的 瀛体或熔体具体对应于板块俯冲过程中的哪个阶段，流体或熔体的元素和同能素地球化学特征，以 及该流体或熔体交代大陆岩石圈地幔的机理。 从八十年代至现今，一般认为这些玄武岩来源于软流圈地幔，或者是软流圈与大陆岩石圈地幔 相互作用的产物( z h o ua n da r m s t r o n g , 1 9 8 2 ；s o n g , 1 9 9 0 ；z o ue ta 1 ，2 0 0 0 ；x ue ta 1 ，2 0 0 5 ；t a n gc ta 1 ， 2 0 0 6 ) 。目前，该观点广泛流行。如果这一观点成立。要求中国东部软流圈地幔在近期发生过富集交 代作用，使其微量元素特征从m o r b 型转化为o i b 型，但s r 和n d 等同位素组成仍保持相对亏损 的特征。但至于中国东部软流圈地幔近期是否发生了富集交代。还不得而知，尤其是近期富集交代 的机制还有待深入研究。因此，这一流行观点能否用来解释中国东部新生代茁武岩的成因问题，尚 需推敲。 纵观前人的研究我们的问题是：( 1 ) 俯冲洋壳是否影响了中国东部上地幔的地球化学纽分? ( 2 ) 如果是，俯冲洋壳影响了丈陆岩石圈地幔组分还是软流圈地幔组分? ( 3 ) 俯冲洋壳是否有可能位于中 国东部软流圈地幔之上? ( 4 ) 俯冲洋壳析出的流体或熔体能否交代人陆岩石圈地幔，进而形成富集型 地幔? ( 5 ) 被交代的新生大陆岩石圈地幔能否替代软流圈地幔，成为大陆玄武岩的源区? 有鉴于此，本文对中国东部皖东和苏北( 简称皖苏) 新生代玄武岩进行了全岩主微最元素、单 矿物电子探针、全岩和单矿物o 同位素、微量碳酸盐c o 同位素，全岩s r - n d p b - h f 同位素以及少 量单矿物s r - n d 同位素分析。结果用以确定皖苏地区上地幔元素和同位索的地球化学组成，鉴别皖 苏玄武岩源区不同组分的物质来源。由此，提出大陆玄武岩新的成因模式。 本文工作的主要工作量如f 表 6 第二章区域地质概况 沿东亚太陆边缘，火山岩分布从西伯利亚延伸到中国东部，长达4 0 0 0 k i n 。火山岩的主要类型是 玄武岩( z h o ua n da r m s t r o n g , 1 9 8 2 ；f a na n dh o o p e r , 1 9 9 1 ；c h a n ge ta 1 ，1 9 9 4 ) 。在中国东部，新生代玄 武岩沿海岸线大面积分布，北到黑龙江省，南至海南岛以及中南海，构成中国东部火山岩带。 根据与玄武岩有关的孢粉，化石、地层对比、同位素年龄，火山锥的剁蚀与植被情况等，可把 中国东部新生代玄武岩分为三个时期：早第三纪( e ) 、晚第三纪( n ) 和第四纪( q ) 。 ( 1 )早第三纪，除个别地区出露地表外，多分布子松辽平原、华北平原，苏北平原沉积层之下。 在湖北与广东等地个别钻孔中，也能见到早第三纪的玄武岩。 ( 2 ) 晚第三纪，是分布最广的一期玄武岩。例如中新世的吉林汪清玄武岩、河北汉诺坝玄武岩， 山东山旺玄武岩、海南岛文昌蓬莱玄武岩等；上新世的黑龙江五义沟玄武岩、浙江嵊县玄武岩及福 建沿海佛县玄武岩等。 ( 3 )第四纪，常见火山锥。又可分为两期： 更新世，例如早更新世的安徽女山玄武岩；中更新世的黑龙江五大连池老期玄武岩、内蒙古 锡盟玄武岩、吉林龙岗群辉南大椅山玄武岩；晚更新世的黑龙江科罗小椅子山及犬椅子山玄武岩、 辽宁宽甸黄椅山玄武岩，海南岛玄武岩。此外，福建明溪的佛昙群玄武岩中，至少一部分应为早更 新世产物；而长自山的白头山期，为中、晚更新世唼出。 全新世，例如黑龙江五大连池火山群玄武岩和长白山的白云峰期玄武岩。 在空间分布上，早第三纪玄武岩和沉积盆地关系密切，表明这些玄武岩是在欧亚扳块东缘岩石 圈拉张减薄的构造背景下产, q 1 , ( m aa n dw u ，1 9 8 7 ；w a t s o ne ta 1 ，1 9 8 7 ；t i a n ，1 9 9 0 ) 。但晚第三纪玄武岩 分布不局限于沉积盆地，部分产于克拉通边缘。 中国东部的中间区域主要以大别苏鲁造出带为特征( 图2 - 1 ) ，它是继华南陆块与华北陆块之间的 古大洋闭合后，华南陆块在三叠纪时期往北俯冲并与华北陆块碰撞形成的超高压变质带( c o n g , 1 9 9 6 ； l i o ue ta 1 ，1 9 9 6 ；z h e n ge ta 1 ，2 0 0 5 ) 。在大陆碰撞发生时，苏鲁地体与大别地体是连为一体的。在碰 撞之后，构造运动致使大别苏鲁超高压变质带东段的苏鲁地体沿中国东部最人的一条断裂郯庐断裂 带左行平移至少5 3 0 k m ，至苏鲁地区呈n e 向延_ f 0 ( x ue ta 1 。1 9 8 7 ) 。对大别苏鲁超高压岩石中含柯 石英的变质锆石进行s h r i m pu p b 定年结果为2 4 0 - 2 2 5 m a ( l i ua n dx u , 2 0 0 4 ；l i ue ta 1 ，2 0 0 4 a ， 2 0 0 4 b 。2 0 0 6 a ) 。进一步的s h r i m pu - p b 定年结果表明，年龄可分为两组，一组是2 4 0 士2 m a ，另一组 为2 2 7 ：v 2 m a ( w a ae ta 1 ，2 0 0 5 ；l i ue ta 1 ，2 0 0 6 b ；w ue ta 1 ，2 0 0 6 ) 。利用t i m s 对锆石进行u p b 定年， 得到w e t h e d i i 不一致线的上交点年龄；对核部锆石进行s i m s 定年，得到“p b ，2 3 。u 年龄。结台这两 种方法，给出大别苏鲁超高压的镁铁质和长英质母岩年龄范围为7 0 0 - - 8 0 0 m a ，且人多数集中在 7 5 0 - - 7 8 0 m a ( z h e n ge ta 1 ，2 0 0 3 ，2 0 0 4 ) ，这与约7 4 0 - 一7 6 0 m a 的r o d i n i a 超大陆裂解有关的裂谷岩浆活动 有关( z h a n ge ta 1 2 0 0 4 。2 0 0 6 ) 。 7 图2 - 1 中国东部中间区域地质构造简圈 f i g2 - is k e t c hm a po f g e o l o g yi nt h ee a s t - c e n t r a lc h i n a 本文研究的玄武岩样品位于扬子陆块的东北缘，苏北盆地的南缘，郊庐断裂带的东侧( 图2 - 1 ) ， 具体分布于安徽东部( 皖东) 和江苏北部( 苏北) 地区，简称皖苏玄武岩。国内外研究者熟悉的女山和盘 石山新生代玄武岩分别位于皖苏玄武岩区的西北处和东南端。皖苏玄武岩沿中心式裂隙呈溢流状产 出，总出露面积达1 0 0 0 k m 2 。苏北盆地主要覆盏晚三叠至更新世的厚层非海相沉积物，包括页岩和 砂岩，以及古新世至更新世的玄武质火山岩( 吴利仁等，1 9 8 5 ；d o s t a le ta 1 ，1 9 8 8 ；z h o ue ta 1 ，1 9 8 8 ) 。 3 1 样品 第三章样品及分析方法 本文的新生代玄武岩样品主要采自安徽省东部明光市的小横山、鲁山和官山，以及江苏省北部 淮安市的杨大山、泗桥南、王店、古城和长山。具体采样位置和岩石特征见图3 - 1 和表3 - 1 。少数玄 武岩样品中含有尖晶石檄榄岩包体( 表3 一1 ) 。 图3 - 1 皖苏新生代玄武岩分布图以及采样位置 f i g3 - 1d i s t r i b u t i o no f c e n o z o i cb a s a l t sf r o mw a n s u ( e a s t e r na n h u ia n dn o r t h e r nj i a n g s u ) v o l c a n i cf i e l d a n ds a m p l i n gl o c a l i t i e s 9 表3 1 皖苏新生代玄武岩采样位置和岩石特征 t a b l e3 - 1l o c a l i t i e sa n dd e s c r i p t i o n so f c e n o z o i cb a s a l t sf r o mw a n - s u 样品号采样地点 g p s 坐标构造特征 檄榄岩包体 碱性玄武岩 0 5 w d 0 63 2 。4 3 3 5 3 ”n ，l1 8 0 0 8 0 5 3 ”e 块状构造 0 5 w d 0 8 同上 块状构造 0 5 w d 0 9 小横山同上块状构造 0 5 w d l 5 3 2 0 4 3 2 0 4 ”n ，1 1 8 0 0 8 。0 9 9 ”e 角砾构造 0 5 w d l 6 3 2 0 4 3 1 0 7 ”n 。1 1 8 。0 8 0 3 8 ”e杏仁构造 0 5 w d 3 l 杨大山 3 2 0 5 3 0 0 ，6 ”n 。1 1 8 0 2 8 0 7 0 “e 杏仁构造 含包体，不新鲜 0 5 w d 3 3 3 2 。5 3 0 6 1 “n ，1 1 8 0 2 8 4 2 7 ”e杏仁构造含包体，不新鲜 0 5 w d 3 8 古城 3 2 0 4 5 1 8 9 ”n ，1 1 8 0 3 0 1 2 5 ”e 角砾构造 0 5 w d 4 2 王店3 2 0 4 5 0 3 7 ”n ，1 1 8 0 3 5 | 2 5 8 ”e气孔构造 0 6 s w l 9 3 2 0 3 0 5 8 4 ”n ，1 1 8 a 3 0 0 2 5 ”e块状构造含包体，不新鲜 0 6 s w 2 1 同上块状构造 含新鲜包体 0 6 s w 2 33 2 0 3 l 1 8 8 ”n ，1 1 8 0 3 0 0 8 5 “e块状构造含少量包体 0 6 s w 3 0 长山 3 2 0 3 5 4 0 5 ”n ，1 1 8 0 3 0 0 2 1 e 杏仁构造 0 6 s w 3 l同上杏仁构造 0 6 s w 3 4 3 2 0 3 2 4 6 8 ”n 1 1 8 0 3 0 1 3 5 “e气孔构造 0 6 s w 3 5 同上杏仁构造 0 5 w d l l 小横山 3 2 0 4 3 2 0 4 ”n ，1 1 8 0 0 8 0 9 9 ”e 角砾构造 0 5 w d l 8鲁山3 2 0 4 4 4 3 5 ”n ，1 1 8 。1 3 4 4 7 “e杏仁构造 0 5 w d 2 2 官山 3 2 0 4 9 0 0 6 ”n 。1 1 8 。1 4 2 1 9 ”e 块状构造 0 6 s 、v 2 5长山3 2 0 3 2 0 7 1 ”n ，1 1 8 0 3 2 1 6 2 ”e 气孔构造 含包体，不新鲜 拉斑玄武岩 0 5 w d 0 5 小横山3 2 0 4 3 3 5 3 ”n ，1 1 8 。0 8 0 5 3 ”e气孔构造 0 5 w d 3 6 泗桥南 3 2 0 5 0 。0 0 5 ”n ，1 1 8 0 3 3 4 7 2 ”e 气孔构造 0 5 w d 3 9古城3 2 0 4 5 1 7 1 ”n ，1 1 8 a 3 0 。1 0 7 “e杏t ：构造 0 5 w d 4 l 王店 3 2 0 4 5 0 3 7 ”n ，1 1 8 0 3 5 2 5 8 ”e 气孔构造 0 6 s w 2 63 2 0 3 2 0 6 1 n ，1 1 8 0 3 0 1 8 8 ”e 角砾构造 0 6 s w 2 8长山3 2 0 3 2 0 6 7 ”n ，1 1 8 0 3 0 1 8 7 ”e 杏仁构造 0 6 s w 3 3 3 2 0 3 4 3 2 4 ”n 1 l8 0 3 0 4 1 2 ”e气孔构造 玄武岩( 类型不明确) 0 5 w d 0 43 2 0 4 3 3 5 3 ”n ，1 18 0 0 8 0 5 r 3 ”e 气孔构造 0 5 w d 0 7 同上块状构造 0 5 w d l 0同上 杏仁构造 0 5 w d l 2 小横山 3 2 0 4 3 2 0 | 4 ”n ，118 0 0 8 0 9 9 ”e块状构造 0 5 w d l 3 同上块状构造 0 5 w d l 4同上 块状构造 0 5 w d l 73 2 0 4 4 4 0 5 ”n ，11 8 0 1 3 4 8 9 ”e 气孔构造 0 5 w d l 9 鲁山 3 2 0 4 4 3 9 ，9 ”n ，11 8 0 1 3 4 4 6 “e 块状构造 0 5 w d 2 5 3 2 0 5 3 0 2 7 ”n 。1 1 8 0 2 8 1 8 7 ”e杏仁构造 0 5 w d 2 7 杨大山 3 2 。5 3 0 3 6 ”n ，1 1 8 0 2 8 1 4 2 ”e 杏仁构造 0 5 w d 3 53 2 。5 3 0 4 2 ”n ，1 1 8 0 2 8 4 0 9 ”e气孔构造 1 0 3 2 岩石哮特征 图3 - 2 皖苏新生代玄武岩岩相学特征。 矿物村号：o i 橄榄符：c p x 斜方辉石： p l 斜长石 i d d 伊r 石；s a n 透长石。 f i g 3 - 2p e t r o g r a p h i c a lc h a r a c t e r i s t i co f c e n o z o i cb a s a l t sf r o mw a n - s u m i n e r a la b b r e v i a t i o n ：o i ；o l i v i n e ； c p x = c l i n o p y r o x e n e ；p i2p l a i g o e l a s e ；i d d2i d d i n g s i t e ；s a n = s a n i d i n e 皖苏玄武岩呈灰、灰黑或黑色，斑状结构，致密块状构造、气孔构造或杏4 ：状构造。碱性幺武 岩含斑晶橄榄石( 8 ) 、单斜辉石( 5 1 0 ) 和斜长石( 3 1 0 ) ，透长干i 斑晶少见( 幽3 - 2 a 和3 - 2 b ) ：拉斑 玄武岩含橄榄石斑晶( 6 ) ，单斜辉石( 5 1 5 ) 和斜长石( 5 1 2 ) ( 图3 - 2 c 和3 - 2 d ) 。橄榄4 i 斑品节i - 白 形或它形粒状，少数橄榄石斑晶新鲜，多数则发生伊丁7 i 化伊j 。t i 沿橄榄i 边部或者沿橄榄_ i 裂 隙分布，有些甚至完全取代橄榄4 1 ( 幽3 - 2 c ) 。单斜辉i i 斑晶多为、t - 白形至臼形杜状或板状无色剑 略早红褐色，部分发育岩浆环带( 图3 2 f ) 。部分样品，如0 5 w d 4 1 ，含有单斜辉_ i 聚斑品( 图3 2 e ) 。 斜k i i 斑晶大小不一，一般较自形聚片舣品发育( | ! | 3 2 e 和3 2 f ) 。总体来说，碱性幺武岩中斜长 石粒度明显小于拉斑玄武岩中斜长石的颗粒人小( 图3 2 a 和3 - 2 c ) 。玄武岩基质中含有细小的撤榄f i 、 单斜辉石、斜k 石、铁氧化物以及玻璃质组分。 3 3 分析方法 在玄武岩地球化学分析测试前，首先对样品进行全岩粉末样制备、单矿物分离以及光薄片和电 子探针片磨制。所以，本章先简要介绍全岩样品的破碎和单矿物分选流程，这部分l ：作在河j 匕省区 域地质矿产调查研究所( 廊坊) 完成。其次介绍全岩土微晕元素、电子探针分析、稳定同侮素( o 和 c ) 和放射成因同位素( r b s r 、s m n d 、p b 和h f ) 的分析测试方法。 3 3 1 样品破碎和单矿物分离 样品破碎前，首先清洗表面的浮土和污垢。将样品锯成板条状，选取中心部位，h j6 n h c i 雨j 蒸 馏水冲洗，除去杏仁体和次生蚀变矿物。采用无污染