揭秘中国东北地区晚新生代玄武岩：成因剖析与深部过程洞察

一、引言1.1研究背景与意义东北地区晚新生代玄武岩作为地球内部物质与能量交换的重要窗口，其蕴含的地质信息对理解地球演化过程、资源勘探开发以及地质灾害评估等方面具有重要意义。晚新生代时期，东北地区经历了复杂的构造演化过程，太平洋板块的俯冲、蒙古-鄂霍茨克构造域的影响以及深部地幔动力学过程的相互作用，使得该地区成为研究大陆岩石圈演化和深部动力学的天然实验室。玄武岩作为深部岩浆活动的产物，其形成与深部地幔物质组成、物理化学条件以及构造背景密切相关。通过对东北地区晚新生代玄武岩的研究，能够揭示地球深部物质的组成和演化，为理解地球内部结构和动力学过程提供关键线索。在地球演化研究领域，东北地区晚新生代玄武岩记录了区域构造-热事件的重要信息。不同时期、不同地点的玄武岩喷发，反映了地球深部热状态和构造应力场的变化。例如，新生代以来，太平洋板块对欧亚板块的俯冲作用在东北地区产生了深远影响，导致岩石圈减薄、地幔物质上涌等一系列深部过程，这些过程在玄武岩的地球化学特征和年代学数据中留下了深刻印记。研究玄武岩的成因和深部过程，有助于重建东北地区的地质演化历史，理解板块相互作用、岩石圈减薄与加厚等重大地质事件的发生机制，为全球地球演化研究提供区域实例和理论支持。从资源勘探角度来看，玄武岩与多种矿产资源的形成密切相关。在东北地区，玄武岩中常含有丰富的矿产资源，如蓝宝石、金刚石等。这些矿产资源的形成与玄武岩的岩浆演化、深部物质来源以及构造环境密切相关。深入研究玄武岩的成因和深部过程，能够揭示矿产资源的形成机制和分布规律，为矿产资源的勘探和开发提供科学依据。通过对玄武岩地球化学特征的分析，可以识别出潜在的成矿区域，提高矿产资源勘探的效率和成功率，对保障国家资源安全具有重要意义。此外，东北地区晚新生代玄武岩的研究对地质灾害评估和防治也具有重要意义。火山活动作为一种强烈的地质灾害，可能对人类生命财产和生态环境造成严重威胁。了解玄武岩的喷发历史、喷发机制以及岩浆上升过程中的物理化学变化，有助于评估火山活动的潜在风险，预测火山喷发的可能性和规模，为制定科学合理的地质灾害防治措施提供依据。例如，通过对玄武岩的年代学研究和喷发特征分析，可以建立火山活动的时间序列和活动规律，为火山灾害预警和应急响应提供科学支持，降低火山灾害对人类社会的影响。1.2国内外研究现状国内外学者针对东北地区晚新生代玄武岩开展了多方面的研究，在岩石学、地球化学、年代学等领域取得了丰硕成果。在岩石学特征方面，对东北地区晚新生代玄武岩的岩相学研究较为深入。伊通火山群作为东北地区新生代玄武岩带的重要组成部分，由16座大小不等火山构成，形成于新近纪渐新世至上新世，以大量的玄武质熔岩为主。伊通东小山和西尖山的玄武岩均属于碱性钾质玄武岩，但在常量元素含量上存在明显差别，东小山玄武岩贫SiO_2、Al_2O_3和Na_2O，而富MgO、CaO和K_2O；西尖山玄武岩则相对富SiO_2、Al_2O_3和Na_2O，而贫MgO、CaO和K_2O，这种差异暗示其岩浆源区物质组成可能存在差别，也可能是相同的源区物质，但由于部分熔融程度不同，或者岩浆起源的深度不同所致。在地球化学特征研究上，众多学者运用主微量元素、同位素地球化学等方法对东北地区晚新生代玄武岩进行了分析。大兴安岭绰尔河流域的玄武岩主要为橄榄玄武岩，富集大离子亲石元素，如K、Ba、Sr和Rb，亏损Nb、Ta等高场强元素，稀土元素分馏变化较大，根据微量元素比值等判别图解认为其岩浆来源于地幔，但受到了不同程度的地壳混染作用，是大陆板内拉张环境背景下，基性岩浆沿断裂平静溢流式喷发的产物。渤海湾盆地新生代玄武岩主要为玄武岩和粗面玄武岩，具有明显的轻重稀土元素分馏，Eu和Ce没有明显的负异常，高场强元素和大离子亲石元素富集，具有明显的Nb、Ta和Sr正异常，其Sr、Nd、Hf同位素比值显示出洋岛玄武岩的地球化学特征和同位素组成，是软流圈地幔低程度部分熔融的结果，且源区中地壳混染和分离结晶作用不显著。关于玄武岩的年代学研究，为确定东北地区晚新生代玄武岩的喷发时代和演化序列提供了重要依据。东北地区新生代玄武岩活动在渐新世首先从赤峰和集宁两岩区开始，并逐渐向西北方向依次扩展到阿巴嘎南部台地和北部台地。通过Ar-Ar年代学等方法，对牡丹江-鸡西地区新生代拉斑玄武岩研究发现，始新世海浪（玄武）安山岩（49.16-39.30Ma），中新世鸡西鸡林玄武岩（13.56Ma）、东宁老黑山玄武岩（10.78Ma），其独特的地球化学特征与太平洋板块俯冲方向的转变以及区域构造环境的变化密切相关。尽管已有研究取得了显著进展，但仍存在一些不足之处。不同地区玄武岩的对比研究相对薄弱，未能全面系统地揭示东北地区晚新生代玄武岩的时空演化规律。对于深部过程的研究，虽然提出了一些关于地幔源区性质、岩浆上升机制等方面的观点，但缺乏高精度的地球物理和地球化学联合约束，导致对深部过程的认识还不够深入和准确。在玄武岩与区域构造演化的耦合关系研究中，部分观点还存在争议，需要进一步整合多学科资料进行深入探讨。1.3研究内容与方法1.3.1研究内容本研究旨在全面剖析中国东北地区晚新生代玄武岩的成因与深部过程，具体内容涵盖以下几个方面：岩石学特征研究：对东北地区不同区域的晚新生代玄武岩进行详细的岩相学观察，包括岩石的结构、构造、矿物组成及含量等。利用显微镜等设备，准确识别矿物种类，如橄榄石、辉石、斜长石等，以及它们的结晶程度、粒度大小和相互关系，分析岩石的结构构造类型，如斑状结构、块状构造、气孔构造等，为后续的地球化学分析和成因探讨提供基础依据。地球化学特征分析：运用先进的地球化学分析技术，对玄武岩的主量元素、微量元素及同位素组成进行精确测定。主量元素分析主要测定SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3、MgO、CaO、Na_2O、K_2O等成分的含量，以确定岩石的基本类型和化学组成特征。微量元素分析则聚焦于大离子亲石元素（如K、Ba、Sr、Rb等）和高场强元素（如Nb、Ta、Zr、Hf等）的含量变化，通过微量元素比值和判别图解，判断岩浆的源区性质和演化过程。同位素分析主要包括Sr、Nd、Hf、Pb等同位素体系，利用同位素比值来追溯岩浆的物质来源，揭示地幔源区的特征和演化历史。年代学研究：采用高精度的年代学方法，如Ar-Ar法、U-Pb法等，对东北地区晚新生代玄武岩进行年龄测定。精确确定不同地区玄武岩的喷发时代，建立详细的时间序列，明确各期玄武岩的形成先后顺序和时间间隔，为研究区域构造演化和深部动力学过程提供时间约束。深部过程探讨：整合岩石学、地球化学和年代学的研究成果，结合区域地质背景和地球物理资料，深入探讨东北地区晚新生代玄武岩的深部成因机制。分析地幔源区的物质组成、物理化学条件以及岩浆的产生、上升和喷发过程，研究深部过程与区域构造演化的耦合关系，如太平洋板块俯冲、蒙古-鄂霍茨克构造域的影响等对玄武岩形成的控制作用。1.3.2研究方法为实现上述研究目标，本研究将综合运用多种研究方法：野外地质调查：对东北地区晚新生代玄武岩分布区域进行系统的野外地质调查，详细记录玄武岩的出露位置、产状、与围岩的接触关系等地质信息。观察火山地貌特征，如火山锥、熔岩流、火山口等，绘制地质草图，采集具有代表性的岩石样品，确保样品的真实性和可靠性。实验室分析测试：在实验室中，对采集的玄武岩样品进行一系列的分析测试。利用X射线荧光光谱仪（XRF）测定主量元素含量，电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）分析微量元素和同位素组成。通过电子探针（EPMA）对矿物成分进行精确分析，以获取更详细的岩石矿物信息。运用Ar-Ar年代学和U-Pb年代学等方法，测定玄武岩的形成年龄。地球化学数据处理与分析：运用专业的地球化学数据处理软件，对分析测试得到的数据进行处理和分析。绘制各种地球化学图解，如主量元素分类图解、微量元素蛛网图、同位素比值相关图等，通过对比不同地区玄武岩的地球化学特征，识别其共性和差异，运用地球化学模型进行模拟计算，定量分析岩浆的起源、演化过程以及地壳混染等作用的影响程度。数值模拟与综合研究：基于地球物理资料和地质模型，利用数值模拟方法对深部地幔动力学过程进行模拟。通过建立地幔对流、岩浆上升等模型，模拟不同地质条件下岩浆的形成和演化过程，结合野外地质调查、实验室分析和地球化学研究成果，进行综合分析和讨论，提出东北地区晚新生代玄武岩成因和深部过程的合理解释。二、东北地区晚新生代地质背景2.1区域构造格局东北地区地处欧亚板块的东缘，其晚新生代的地质演化受到多种板块相互作用的深刻影响。在晚新生代时期，太平洋板块持续向欧亚板块俯冲，这种强烈的板块运动在东北地区产生了复杂的构造响应。太平洋板块的俯冲方向和速率变化，使得东北地区的岩石圈遭受了强烈的挤压和拉伸作用，进而导致岩石圈的变形、减薄以及深部地幔物质的上涌，这些过程都为玄武岩的形成创造了重要的构造条件。板块运动所引发的构造应力场变化，使得东北地区发育了一系列规模宏大的断裂构造，这些断裂构造纵横交错，构成了区域构造的基本格架。其中，郯庐断裂带作为中国东部最重要的深大断裂之一，其北延部分贯穿东北地区，对东北地区的构造演化和岩浆活动产生了深远影响。郯庐断裂带具有长期的活动历史，在晚新生代时期，其活动强度和性质发生了显著变化。研究表明，该断裂带在晚新生代经历了强烈的左旋走滑运动，这种走滑运动导致了断裂带两侧岩石圈的强烈变形和应力集中，为深部岩浆的上升提供了良好的通道。除了郯庐断裂带，东北地区还发育了众多的次级断裂构造，如依兰-伊通断裂带、敦化-密山断裂带等。这些断裂带相互交织，将东北地区的岩石圈分割成多个大小不等的块体。断裂带的活动使得岩石圈的结构变得更加复杂，岩石圈的薄弱部位更容易受到深部热流和岩浆的影响。在断裂带的交汇处或应力集中区域，岩石圈的破裂程度更高，深部地幔物质更容易沿着这些通道上涌至地表，从而引发玄武岩的喷发。例如，伊通火山群就位于依兰-伊通断裂带上，该断裂带的活动为伊通火山群的形成提供了必要的构造条件。伊通火山群的玄武岩喷发与断裂带的活动密切相关，断裂带的张性活动使得深部岩浆能够顺利上升，喷发形成了一系列的火山地貌。区域构造格局对玄武岩的形成和分布具有明显的控制作用。在板块俯冲带附近，由于岩石圈的强烈挤压和深部物质的上涌，往往形成大规模的火山岩带。东北地区东部靠近太平洋板块俯冲带，这里发育了众多的火山，如长白山火山、龙岗火山等，这些火山的喷发形成了大面积的玄武岩分布区。在断裂构造发育的区域，玄武岩的喷发也较为频繁。断裂带作为岩浆上升的通道，使得深部岩浆能够突破岩石圈的阻碍，到达地表形成玄武岩。不同断裂带的活动强度和性质差异，导致了玄武岩在空间分布上的不均匀性。一些断裂带的活动较为强烈，形成的玄武岩规模较大，而一些断裂带的活动相对较弱，玄武岩的分布范围也相对较小。区域构造格局还影响了玄武岩的地球化学特征。不同构造背景下形成的玄武岩，其源区物质组成和岩浆演化过程可能存在差异，从而导致玄武岩的地球化学特征有所不同。在板块俯冲带附近形成的玄武岩，可能受到俯冲板块物质的影响，具有较高的水含量和特定的微量元素特征；而在断裂构造控制下形成的玄武岩，其源区物质可能受到断裂带附近岩石圈物质的混染，导致地球化学特征的变化。2.2深部地质特征东北地区的深部地质特征是理解晚新生代玄武岩成因的关键因素，其地幔结构和热状态与玄武岩的形成密切相关。通过地震层析成像等地球物理方法，研究发现东北地区上地幔存在显著的横向不均匀性。在长白山、龙岗等火山区下方，上地幔顶部呈现出明显的低波速异常，这表明该区域存在温度较高、物质较为软化的软流圈物质上涌现象。这种低波速异常区域的存在，为玄武岩岩浆的产生提供了重要的深部条件。在长白山火山下方，上地幔顶部的低波速异常范围广泛，暗示着软流圈物质的强烈上涌。软流圈物质的上涌是由于深部地幔对流作用导致的。地幔对流是地球内部热量传输和物质运动的重要方式，在东北地区，深部地幔对流使得软流圈物质发生上升运动。当软流圈物质上升到一定深度时，由于压力降低，物质开始发生部分熔融。这种部分熔融过程是玄武岩岩浆形成的基础，软流圈物质的部分熔融产生了富含玄武质成分的岩浆，为后续的火山喷发提供了物质来源。东北地区的岩石圈厚度也存在明显的横向变化。在松辽盆地等区域，岩石圈相对较厚，而在一些火山活动频繁的区域，如长白山地区，岩石圈则相对较薄。岩石圈厚度的变化对玄武岩的形成具有重要影响。较薄的岩石圈使得深部软流圈物质更容易突破岩石圈的阻碍，上升到地表形成玄武岩。在长白山地区，岩石圈的减薄为软流圈物质的上涌提供了更有利的通道，降低了岩浆上升的阻力，使得岩浆能够更顺利地到达地表，喷发形成大面积的玄武岩。深部热状态也是影响玄武岩成因的重要因素。东北地区的大地热流值呈现出不均匀分布的特征，在火山活动区域，大地热流值明显高于周边地区。高大地热流值反映了深部热流的向上传输，这使得岩石圈和地幔物质的温度升高。在高温条件下，岩石的物理性质发生变化，岩石的熔点降低，更容易发生部分熔融。在长白山地区，高大地热流值导致岩石圈和软流圈物质的温度升高，促进了软流圈物质的部分熔融，从而产生了大量的玄武质岩浆。深部地质特征还与地幔源区的物质组成密切相关。通过对东北地区晚新生代玄武岩的地球化学研究发现，其地幔源区存在明显的化学不均一性。这种不均一性可能是由于地幔源区中存在不同的岩石类型，如橄榄岩、辉石岩等，以及地幔源区受到了俯冲板片物质的影响。俯冲板片在进入地幔后，会发生脱水、部分熔融等过程，释放出的物质会对地幔源区产生改造作用，使得地幔源区的化学组成发生变化。这种化学不均一性的地幔源区在部分熔融过程中，会产生具有不同地球化学特征的玄武质岩浆，从而导致东北地区晚新生代玄武岩在地球化学组成上存在差异。三、晚新生代玄武岩的分布与特征3.1空间分布规律东北地区晚新生代玄武岩分布广泛，主要集中在松辽盆地周边以及大兴安岭、长白山等区域。在松辽盆地周边，玄武岩沿着断裂带呈线状或串珠状分布。例如，依兰-伊通断裂带附近的伊通火山群，由16座大小不等的火山构成，形成于新近纪渐新世至上新世，以大量的玄武质熔岩为主。这些火山沿断裂带呈南北两个火山链分布，北链为万宝山-尖山-奠里青山-马鞍山-横头山，南链有小孤山-大孤山（包括东小山）-团山-西尖山-东尖山，总面积约600km²。在松辽盆地南部的双辽地区，七星山火山群由八座火山锥组成，是国内含超镁铁岩包体的火山中唯一喷发于早第三纪的钠质系列碱性玄武岩火山群，其火山活动记录了该地区早第三纪的深部地质过程。大兴安岭地区的玄武岩主要分布在绰尔河流域、哈拉哈河流域等地。绰尔河流域的玄武岩主要为橄榄玄武岩，富集大离子亲石元素，亏损高场强元素，是大陆板内拉张环境背景下，基性岩浆沿断裂平静溢流式喷发的产物。这些玄武岩的分布受区域断裂构造控制，沿着断裂带呈带状分布，反映了深部岩浆沿着断裂通道上升喷发的过程。长白山地区的玄武岩分布广泛，形成了大面积的熔岩台地和火山地貌。长白山火山是一座活火山，其喷发活动在晚新生代时期较为频繁。龙岗火山位于长白山西麓，第四纪火山主要分布在龙岗山脉以东到头道松花江之间东西长约70km、南北宽约20km的盆地内，火山岩不整合覆盖在太古宇鞍山群基底之上，分布面积约1700km²。龙岗第四纪火山活动可划分为喷发4个旋回，造就了丰富多样的火山景观，包括熔岩台地、河谷熔岩、火山渣锥、火山碎屑席和低平龙湾火山口等。从整体空间分布来看，东北地区晚新生代玄武岩的分布明显受区域构造格局控制。断裂构造为玄武岩岩浆的上升提供了通道，使得玄武岩主要沿着断裂带分布。在板块俯冲带附近，由于岩石圈的强烈变形和深部物质的上涌，火山活动更为频繁，玄武岩的分布也更为集中。例如，长白山地区靠近太平洋板块俯冲带，其下方上地幔存在软流圈物质上涌现象，导致该地区火山活动频繁，形成了大面积的玄武岩分布区。而在岩石圈相对稳定的区域，玄武岩的分布则相对较少。3.2岩石学特征东北地区晚新生代玄武岩在岩石学特征上表现出多样性。从岩相学角度来看，岩石结构主要包括斑状结构、间粒结构、间隐结构等。在伊通火山群的西尖山和东小山玄武岩中，斑状结构较为常见。西尖山玄武岩呈黑色，致密块状构造，斑状结构，基质呈间粒-间隐结构。斑晶矿物为橄榄石＋辉石＋斜长石，含量较少。橄榄石斑晶粒径一般0.4-1.3mm，自形-一半自形粒状；斜长石斑晶具有环带结构，粒径一般0.2-1.3mm，自形-一半自形板状；辉石为自形短柱状，粒径为0.3-1.0mm。基质除斜长石、辉石、橄榄石、磷灰石外，还有约10％的玄武质玻璃等。东小山玄武岩为灰黑色，斑状结构，基质为间粒-间隐结构，气孔-杏仁构造，杏仁体为沸石。斑晶矿物为橄榄石、辉石，结晶矿物特点与西尖山玄武岩中的相似。基质由斜长石、辉石、橄榄石和30％左右的玄武质玻璃等组成，镜下可见到石英捕虏晶，显示岩浆受到了地壳混染。岩石构造方面，常见的有块状构造、气孔构造、杏仁构造等。在大兴安岭绰尔河流域的玄武岩中，部分岩石具有气孔构造，这些气孔的大小和分布不均匀，反映了岩浆在喷发过程中气体逸出的情况。龙岗火山的玄武质火山渣为炉渣状或蜂巢状，显微镜下分为气孔和玻璃质两部分，气孔一般占50%-60%，玻璃基质中见少量斜长石和辉石微斑晶，呈现出典型的气孔构造特征。在一些经历了后期热液作用或交代作用的玄武岩中，杏仁构造较为发育，杏仁体通常由方解石、沸石等矿物充填。东北地区晚新生代玄武岩的矿物组成主要有橄榄石、辉石、斜长石等。橄榄石在玄武岩中较为常见，其成分和结晶程度对玄武岩的性质有重要影响。在鸡西地区的玄武岩中，橄榄石斑晶的Fo值存在较大变化，高Fo的橄榄石具有比低Fo橄榄石更低的Ca和Mn含量、高的Ni含量及Fe/Mn比值，且高Fo值橄榄石与辉石岩来源熔体结晶的橄榄石组成相似，反映其源区存在辉石岩组分的贡献。辉石包括单斜辉石和斜方辉石，它们在岩石中的含量和结晶形态也有所不同。斜长石是玄武岩中的重要矿物之一，其成分和结构特征可以反映岩浆的演化过程。在一些玄武岩中，斜长石具有环带结构，表明岩浆在演化过程中经历了成分的变化。此外，玄武岩中还可能含有少量的副矿物，如磷灰石、磁铁矿等，这些副矿物的含量和特征也能为研究玄武岩的成因提供线索。3.3地球化学特征东北地区晚新生代玄武岩的地球化学特征复杂多样，反映了其独特的成因和深部过程。在主量元素方面，不同地区的玄武岩表现出一定的差异。伊通火山群的西尖山和东小山玄武岩均属碱性钾质玄武岩，但常量元素含量有明显差别。东小山玄武岩贫SiO_2（44.91-45.71%）、Al_2O_3（13.43-13.74%）和Na_2O（2.60-2.71%），而富MgO（10.37-11.13%）、CaO（8.26-8.41%）和K_2O（2.57-2.68%）；西尖山玄武岩则相对富SiO_2（48.16-49.63%）、Al_2O_3（14.28-14.68%）和Na_2O（3.94-4.19%），而贫MgO（7.71-8.59%）、CaO（7.04-7.44%）和K_2O（1.78-2.02%）。这种差异暗示其岩浆源区物质组成可能存在差别，也可能是相同的源区物质，但由于部分熔融程度不同，或者岩浆起源的深度不同所致。微量元素特征上，东北地区晚新生代玄武岩通常富集大离子亲石元素（LILE），如K、Ba、Sr、Rb等，亏损高场强元素（HFSE），如Nb、Ta、Zr、Hf等。大兴安岭绰尔河流域的橄榄玄武岩就具有这样的特征，其富集K、Ba、Sr和Rb，亏损Nb、Ta等高场强元素。在微量元素蛛网图上，这些玄武岩的曲线形态与洋岛玄武岩（OIB）有一定相似性，但也存在明显差异。部分玄武岩具有明显的Nb、Ta正异常和Pb、Ti负异常，这可能与岩浆源区的性质以及岩浆演化过程中的地壳混染等因素有关。稀土元素方面，东北地区晚新生代玄武岩的稀土元素总量（∑REE）变化较大，轻重稀土元素分馏明显，通常表现为轻稀土元素（LREE）相对富集，重稀土元素（HREE）相对亏损，(La/Yb)_N比值较高。在稀土元素配分模式图上，曲线向右倾斜，显示出典型的大陆板内玄武岩的特征。不同地区玄武岩的稀土元素特征也存在一定差异，这种差异可以反映出岩浆源区的不均一性以及岩浆演化过程中的不同作用。同位素组成是研究玄武岩成因的重要手段。东北地区晚新生代玄武岩的Sr、Nd、Hf、Pb等同位素组成具有独特的特征。在Sr-Nd同位素体系中，部分玄武岩具有较低的^{87}Sr/^{86}Sr比值和较高的ε_{Nd}(t)值，显示出亏损地幔的特征，表明其岩浆可能主要来源于软流圈地幔。而另一些玄武岩的同位素组成则偏离亏损地幔端元，暗示其源区受到了其他物质的混染，如古老的岩石圈地幔物质或俯冲板片物质的加入。在Pb同位素组成上，东北地区晚新生代玄武岩表现出一定的区域性差异，以苏北盆地为界（华北地块和华南地块的深部缝合线位置），以北的玄武岩具有类似EMI的Pb同位素组成；以南的玄武岩具有类似EMII的Pb同位素组成。这种Pb同位素组成的区域性规律在朝鲜半岛的南部和北部（相当于华北和华南地块）的新生代玄武岩中也有确切的表现，其产生机制目前还存有争议，可能是岩石圈-软流圈相互作用的结果，也可能是岩浆源区-软流圈本身的特征所致。四、玄武岩的成因分析4.1岩浆源区性质东北地区晚新生代玄武岩的岩浆源区性质是理解其成因的关键。通过对玄武岩的地球化学数据进行深入分析，能够有效推断岩浆源区的物质组成和性质。在微量元素特征方面，东北地区晚新生代玄武岩通常富集大离子亲石元素（LILE），如K、Ba、Sr、Rb等，亏损高场强元素（HFSE），如Nb、Ta、Zr、Hf等。以大兴安岭绰尔河流域的橄榄玄武岩为例，其富集K、Ba、Sr和Rb，亏损Nb、Ta等高场强元素。这种微量元素特征表明，其岩浆源区可能受到了俯冲带流体或交代作用的影响。俯冲带流体中富含大离子亲石元素，当这些流体进入地幔源区时，会使地幔源区的微量元素组成发生改变，导致岩浆中富集大离子亲石元素，亏损高场强元素。在微量元素蛛网图上，这些玄武岩的曲线形态与洋岛玄武岩（OIB）有一定相似性，但也存在明显差异。部分玄武岩具有明显的Nb、Ta正异常和Pb、Ti负异常，这可能与岩浆源区的性质以及岩浆演化过程中的地壳混染等因素有关。Nb、Ta正异常可能暗示源区存在地幔柱物质的贡献，而Pb、Ti负异常则可能与俯冲带物质的加入或地壳混染有关。稀土元素特征也为岩浆源区性质的推断提供了重要线索。东北地区晚新生代玄武岩的稀土元素总量（∑REE）变化较大，轻重稀土元素分馏明显，通常表现为轻稀土元素（LREE）相对富集，重稀土元素（HREE）相对亏损，(La/Yb)_N比值较高。在稀土元素配分模式图上，曲线向右倾斜，显示出典型的大陆板内玄武岩的特征。这种稀土元素特征表明，岩浆源区可能存在不同程度的交代富集作用。地幔源区中的交代作用可以使轻稀土元素相对富集，从而导致玄武岩中轻稀土元素的富集和轻重稀土元素的分馏。不同地区玄武岩的稀土元素特征也存在一定差异，这种差异可以反映出岩浆源区的不均一性。例如，伊通火山群的西尖山和东小山玄武岩，虽然均属碱性钾质玄武岩，但在稀土元素含量和分馏程度上存在一定差别，暗示其岩浆源区可能存在细微的差异。同位素组成是研究岩浆源区性质的重要手段。东北地区晚新生代玄武岩的Sr、Nd、Hf、Pb等同位素组成具有独特的特征。在Sr-Nd同位素体系中，部分玄武岩具有较低的^{87}Sr/^{86}Sr比值和较高的ε_{Nd}(t)值，显示出亏损地幔的特征，表明其岩浆可能主要来源于软流圈地幔。这意味着这些玄武岩的岩浆源区中，放射性成因的Sr相对较少，而地幔物质相对较为亏损，具有软流圈地幔的特征。而另一些玄武岩的同位素组成则偏离亏损地幔端元，暗示其源区受到了其他物质的混染，如古老的岩石圈地幔物质或俯冲板片物质的加入。古老的岩石圈地幔物质具有不同的同位素组成，当它们混入岩浆源区时，会改变岩浆的同位素特征；俯冲板片物质在进入地幔后，也会通过脱水、部分熔融等过程，将其携带的物质加入到岩浆源区，从而影响岩浆的同位素组成。在Pb同位素组成上，东北地区晚新生代玄武岩表现出一定的区域性差异，以苏北盆地为界（华北地块和华南地块的深部缝合线位置），以北的玄武岩具有类似EMI的Pb同位素组成；以南的玄武岩具有类似EMII的Pb同位素组成。这种Pb同位素组成的区域性规律在朝鲜半岛的南部和北部（相当于华北和华南地块）的新生代玄武岩中也有确切的表现，其产生机制目前还存有争议，可能是岩石圈-软流圈相互作用的结果，也可能是岩浆源区-软流圈本身的特征所致。岩石圈-软流圈相互作用可能导致地幔源区的物质组成和同位素组成发生变化，从而产生不同的Pb同位素组成；而岩浆源区-软流圈本身的特征，如源区中不同岩石类型的分布和比例，也可能影响Pb同位素组成。综合以上地球化学数据，可以推断东北地区晚新生代玄武岩的岩浆源区具有复杂的物质组成和性质。岩浆源区可能主要来自软流圈地幔，但受到了俯冲带物质、古老岩石圈地幔物质以及地幔柱物质等多种因素的影响，导致源区具有明显的化学不均一性。这种不均一性在岩浆的形成和演化过程中得以体现，使得东北地区晚新生代玄武岩在地球化学特征上表现出多样性。4.2部分熔融过程部分熔融过程是玄武岩岩浆形成的关键环节，其程度、深度和机制对玄武岩的成因有着深远影响。部分熔融程度决定了岩浆的初始成分，进而影响玄武岩的地球化学特征。当部分熔融程度较低时，地幔源区中的不相容元素更易进入岩浆，使得岩浆中不相容元素含量相对较高。以伊通火山群为例，其西尖山和东小山玄武岩均属碱性钾质玄武岩，但常量元素含量有明显差别。东小山玄武岩贫SiO_2、Al_2O_3和Na_2O，而富MgO、CaO和K_2O；西尖山玄武岩则相对富SiO_2、Al_2O_3和Na_2O，而贫MgO、CaO和K_2O。这种差异可能源于相同源区物质的不同部分熔融程度，部分熔融程度的变化导致了岩浆中各元素的分配比例不同，从而形成了不同地球化学特征的玄武岩。部分熔融深度对玄武岩的形成也至关重要。不同深度的地幔物质具有不同的物理化学条件，这会影响部分熔融的发生和岩浆的性质。在深部地幔，压力较高，部分熔融产生的岩浆可能具有较高的密度和不同的元素组成。例如，在长白山地区，上地幔顶部的低波速异常暗示着软流圈物质的强烈上涌，这种上涌使得深部地幔物质在不同深度发生部分熔融。深部部分熔融产生的岩浆在上升过程中，可能会与周围岩石发生相互作用，进一步改变岩浆的成分和性质。当岩浆从深部上升到浅部时，压力和温度的变化会导致岩浆的物理化学性质发生改变，如岩浆的粘度、结晶程度等，这些变化都会影响最终形成的玄武岩的特征。部分熔融机制是理解玄武岩成因的核心。在东北地区，深部地幔对流作用使得软流圈物质发生上升运动，当软流圈物质上升到一定深度时，由于压力降低，物质开始发生部分熔融，这是一种常见的减压熔融机制。在俯冲带附近，俯冲板片的脱水作用会释放出富含大离子亲石元素的流体，这些流体进入地幔楔，降低了地幔物质的熔点，从而引发部分熔融，这种机制与流体交代作用密切相关。在大兴安岭绰尔河流域的橄榄玄武岩中，其富集大离子亲石元素，亏损高场强元素，这种微量元素特征可能与俯冲带流体交代作用引发的部分熔融有关。部分熔融过程还受到源区物质组成的影响。东北地区晚新生代玄武岩的地幔源区存在明显的化学不均一性，可能包含橄榄岩、辉石岩等不同岩石类型，以及受到俯冲板片物质的影响。不同的源区物质在部分熔融过程中的行为不同，会导致产生的岩浆具有不同的地球化学特征。例如，鸡西地区新生代玄武岩的源区存在辉石岩组分，这是再循环的地壳组分对研究区地幔改造的产物，这种特殊的源区物质组成在部分熔融过程中，使得岩浆具有富MgO、贫SiO_2和CaO的特征，在透辉石向CATS-橄榄石-石英的投影图上落在贫硅辉石岩的区域内，同时结合玄武岩较高的FC_{3}MS（FeO_T/CaO-3×MgO/SiO_2）值，进一步证实了源区辉石岩组分对部分熔融过程和岩浆性质的重要影响。4.3岩浆演化过程岩浆演化过程是影响东北地区晚新生代玄武岩特征的重要因素，其中结晶分异和混染作用对玄武岩成分的改造起着关键作用。结晶分异作用是岩浆演化的重要过程之一。在岩浆上升和喷发过程中，随着温度和压力的变化，岩浆中的矿物会按照一定的顺序结晶析出。早期结晶的矿物通常具有较高的熔点，如橄榄石、辉石等，它们会从岩浆中分离出来，导致岩浆的成分发生改变。以赤峰地区新生代玄武岩为例，其源区是软流圈上地幔，先由地幔橄榄岩部分熔融产生玄武质岩浆，但岩浆在上升到大陆地壳内一定深度的岩浆房时，发生部分橄榄石的分离结晶作用。这种结晶分异作用使得岩浆中与橄榄石相关的元素，如MgO、FeO等含量发生变化，进而影响玄武岩的主量元素组成。在微量元素方面，结晶分异作用也会导致不相容元素在岩浆中的相对富集或亏损。一些不相容元素，如稀土元素，在结晶分异过程中倾向于留在岩浆中，使得岩浆中的稀土元素含量逐渐增加，从而影响玄武岩的稀土元素特征。混染作用也是岩浆演化过程中不可忽视的因素。东北地区晚新生代玄武岩在上升过程中，可能会与周围的地壳岩石发生相互作用，导致地壳物质混入岩浆中，从而改变岩浆的成分。伊通火山群东小山玄武岩的镜下可见石英捕虏晶，这显示岩浆受到了地壳混染。地壳混染作用会使岩浆中的SiO_2、Al_2O_3等成分增加，同时也会引入一些地壳中特有的微量元素和同位素。在同位素组成上，地壳混染可能会使玄武岩的Sr、Nd、Pb等同位素组成发生变化，偏离其原始岩浆的同位素特征。这种混染作用的程度和方式受到多种因素的影响，如岩浆上升的通道、周围地壳岩石的性质和厚度等。在断裂构造发育的区域，岩浆更容易与地壳岩石接触，从而增加混染作用的可能性。结晶分异和混染作用可能同时发生，相互影响。在一些地区，岩浆在上升过程中，既经历了结晶分异作用，又受到了地壳混染作用。结晶分异作用产生的矿物分离可能会改变岩浆的物理化学性质，使其更容易与周围地壳岩石发生反应，从而促进混染作用的进行；而地壳混染作用引入的新物质，又可能会影响结晶分异的顺序和程度。这种复杂的相互作用使得东北地区晚新生代玄武岩的成分和特征更加多样化。通过对玄武岩中矿物的成分和结构分析，可以推断结晶分异和混染作用的发生过程和程度。例如，通过分析橄榄石、辉石等矿物的成分变化，可以了解结晶分异作用的过程；通过研究岩石中捕虏体的存在和特征，可以判断地壳混染作用的程度。五、玄武岩形成的深部过程5.1地幔对流与热柱活动地幔对流和热柱活动是驱动东北地区晚新生代玄武岩形成的重要深部动力学过程，对理解玄武岩的成因和区域地质演化具有关键作用。地幔对流是地球内部热量传输和物质运动的基本方式。在东北地区，深部地幔对流使得软流圈物质发生大规模的循环运动。这种对流运动导致软流圈物质的上升和下降，形成了复杂的地幔流场。当软流圈物质上升时，会产生向上的热通量，使得岩石圈底部受到加热，岩石圈的温度升高，从而引发岩石圈的减薄和深部物质的上涌。长白山地区下方上地幔顶部呈现出明显的低波速异常，这与地幔对流导致的软流圈物质上涌密切相关。软流圈物质的上涌使得该区域的岩石圈变薄，深部热流更容易向上传输，为玄武岩岩浆的形成创造了有利的热动力学条件。地幔对流还影响着岩浆源区的物质组成和分布。由于地幔对流的作用，不同化学组成的地幔物质在对流过程中发生混合和迁移，导致地幔源区的化学不均一性。东北地区晚新生代玄武岩的地幔源区存在明显的化学不均一性，这可能是地幔对流过程中不同地幔物质混合的结果。地幔对流使得俯冲板片物质、古老岩石圈地幔物质等与软流圈地幔物质相互混合，改变了地幔源区的化学组成，进而影响了玄武岩岩浆的成分和性质。热柱活动是一种特殊的地幔对流形式，它表现为从地幔深部上升的高温、低粘度的柱状物质流。热柱活动对东北地区晚新生代玄武岩的形成具有重要影响。热柱的上升会携带大量的热量和深部地幔物质，当热柱到达岩石圈底部时，会导致岩石圈的强烈加热和部分熔融。热柱的高温使得岩石圈物质的熔点降低，从而促进了部分熔融过程的发生。在长白山地区，热柱活动可能是导致该区域玄武岩形成的重要原因之一。热柱的上升使得该区域的岩石圈受到强烈的加热，软流圈物质发生部分熔融，产生了大量的玄武质岩浆，这些岩浆上升到地表后喷发形成了长白山地区的玄武岩。热柱活动还可能对区域构造演化产生影响。热柱的上升会对岩石圈产生向上的顶托作用，导致岩石圈的变形和破裂。这种变形和破裂会改变区域构造应力场，促进断裂构造的发育和活动。东北地区的断裂构造发育与热柱活动可能存在一定的关联，热柱活动导致的岩石圈变形和破裂为断裂构造的形成和活动提供了动力条件。断裂构造的发育又为玄武岩岩浆的上升提供了通道，进一步促进了玄武岩的喷发。地幔对流和热柱活动在东北地区晚新生代玄武岩的形成过程中相互作用、相互影响。地幔对流为热柱活动提供了物质和动力基础，热柱活动则是地幔对流的一种特殊表现形式，它加剧了地幔物质的运动和热量传输。在长白山地区，地幔对流使得软流圈物质发生上升运动，为热柱的形成提供了物质来源；热柱活动则进一步加强了软流圈物质的上涌和岩石圈的加热，促进了玄武岩岩浆的形成和喷发。5.2岩石圈伸展与减薄岩石圈伸展与减薄是东北地区晚新生代玄武岩形成过程中的重要深部过程，对岩浆的产生、上升和喷发具有关键影响。在晚新生代时期，东北地区受到多种构造应力的作用，岩石圈发生了显著的伸展和减薄。太平洋板块的持续俯冲是导致东北地区岩石圈伸展与减薄的重要因素之一。太平洋板块向欧亚板块的俯冲，使得东北地区的岩石圈受到强烈的挤压和拉伸作用。这种作用导致岩石圈内部的应力分布发生变化，岩石圈物质发生重新调整，从而引发岩石圈的伸展和减薄。在长白山地区，太平洋板块的俯冲使得该区域的岩石圈受到强烈的拉伸，岩石圈厚度明显减薄。岩石圈的减薄使得深部软流圈物质更容易上涌，为玄武岩岩浆的形成提供了有利条件。区域断裂构造的活动也对岩石圈伸展与减薄起到了重要作用。东北地区发育了众多的断裂构造，如郯庐断裂带、依兰-伊通断裂带、敦化-密山断裂带等。这些断裂构造在晚新生代时期活动频繁，它们的活动使得岩石圈发生破裂和错动，岩石圈的完整性遭到破坏，从而促进了岩石圈的伸展和减薄。断裂构造的活动还为深部热流和岩浆的上升提供了通道，使得深部软流圈物质能够沿着断裂带上升，进一步加剧了岩石圈的减薄。伊通火山群位于依兰-伊通断裂带上，该断裂带的活动导致了岩石圈的伸展和减薄，为伊通火山群的玄武岩岩浆上升提供了通道，使得深部岩浆能够顺利喷发形成玄武岩。岩石圈伸展与减薄对玄武岩形成的影响主要体现在以下几个方面。岩石圈的减薄使得软流圈物质更容易上涌，软流圈物质的上涌导致地幔减压熔融，从而产生大量的玄武质岩浆。在长白山地区，岩石圈的减薄使得软流圈物质能够快速上涌，在减压条件下发生部分熔融，形成了大量的玄武质岩浆，这些岩浆上升到地表后喷发形成了长白山地区的玄武岩。岩石圈的伸展和减薄改变了区域构造应力场，使得岩浆上升的通道更加畅通。断裂构造的发育和岩石圈的破裂为岩浆的上升提供了良好的通道，岩浆能够沿着这些通道快速上升到地表，减少了岩浆在上升过程中的停留时间和结晶分异作用，从而使得喷发的玄武岩能够更好地保留其原始岩浆的特征。岩石圈伸展与减薄还影响了岩浆源区的物质组成和性质。在岩石圈减薄过程中，岩石圈地幔物质可能会发生部分熔融，或者与软流圈地幔物质发生混合，从而改变岩浆源区的物质组成。这种变化会导致玄武岩的地球化学特征发生改变，使得不同地区的玄武岩在地球化学组成上存在差异。在一些岩石圈减薄较为强烈的地区，玄武岩可能具有更明显的软流圈地幔特征；而在岩石圈减薄相对较弱的地区，玄武岩可能受到岩石圈地幔物质的影响更大，具有不同的地球化学特征。5.3深部过程的地球物理证据地球物理资料为揭示东北地区晚新生代玄武岩形成的深部过程提供了重要的独立证据，与岩石学和地球化学研究相互印证，共同深化了对该地区深部地质作用的理解。地震波传播特性是研究地球深部结构的重要手段。东北地区的地震层析成像结果显示，在长白山、龙岗等火山区下方，上地幔顶部存在显著的低波速异常区域。这种低波速异常通常被解释为软流圈物质上涌的标志，因为软流圈物质具有较高的温度和较低的粘度，导致地震波传播速度降低。长白山地区的低波速异常范围较大，且在深度方向上具有一定的延伸，表明该区域存在强烈的软流圈物质上升运动。这种上升运动为玄武岩岩浆的形成提供了必要的物质和能量来源，与前文所述的地幔对流和热柱活动导致软流圈物质上涌的观点相一致。地震波各向异性研究也为深部过程提供了重要线索。在东北地区，部分区域的地震波呈现出明显的各向异性特征，这意味着地球内部物质在不同方向上具有不同的物理性质。这种各向异性可能与地幔物质的流动方向和岩石的定向排列有关。在岩石圈伸展和减薄区域，地幔物质的流动方向可能与岩石圈的伸展方向相关，导致地震波在不同方向上的传播速度存在差异。通过对地震波各向异性的分析，可以推断地幔物质的流动模式和岩石圈的变形特征，进一步揭示岩石圈伸展与减薄对玄武岩形成的影响机制。重力异常数据能够反映地球内部物质密度的变化，为研究深部地质结构提供重要信息。东北地区的重力异常图显示，在玄武岩分布区域，存在明显的重力负异常或正异常变化。在长白山地区，重力负异常可能与深部软流圈物质上涌导致的岩石圈减薄和低密度物质的存在有关。软流圈物质的上涌使得岩石圈厚度减小，深部物质密度相对较低，从而引起重力值的降低。而在一些断裂构造发育区域，重力异常可能与断裂带内物质的填充和岩石的破碎程度有关。断裂带内可能充填了低密度的物质，或者岩石的破碎导致密度降低，从而形成重力异常。通过对重力异常的分析，可以推断深部物质的分布和构造特征，为理解玄武岩岩浆的上升通道和深部过程提供依据。大地电磁测深等地球物理方法也在东北地区深部地质研究中发挥了重要作用。大地电磁测深能够探测地球内部的电性结构，不同的岩石和地质体具有不同的电性特征。在东北地区，通过大地电磁测深发现，在一些火山区下方，存在低电阻率异常区域，这可能与深部岩浆体的存在或热液活动有关。岩浆体和热液中含有大量的离子和导电物质，导致电阻率降低。这种低电阻率异常区域的存在，为玄武岩岩浆的存在和活动提供了地球物理证据，进一步支持了深部热柱活动和岩浆上升的观点。六、典型案例研究6.1伊通地区玄武岩伊通地区玄武岩位于松辽平原东缘伊舒断裂带内，是东北地区晚新生代玄武岩的典型代表，其独特的地质特征和演化历史为研究玄武岩的成因与深部过程提供了重要线索。伊通火山群由16座大小不等的火山构成，总面积约600km²，形成于新近纪渐新世至上新世，按其展布特征可分为南北两个火山链，北链为万宝山-尖山-奠里青山-马鞍山-横头山，南链有小孤山-大孤山（包括东小山）-团山-西尖山-东尖山。从岩石学特征来看，伊通地区玄武岩主要为橄榄玄武岩。西尖山火山岩呈黑色，致密块状构造，斑状结构，基质呈间粒-间隐结构。斑晶矿物为橄榄石＋辉石＋斜长石，含量较少。橄榄石斑晶粒径一般0.4-1.3mm，自形-一半自形粒状；斜长石斑晶具有环带结构，粒径一般0.2-1.3mm，自形-一半自形板状；辉石为自形短柱状，粒径为0.3-1.0mm。基质除斜长石、辉石、橄榄石、磷灰石外，还有约10％的玄武质玻璃等。东小山火山岩为灰黑色，斑状结构，基质为间粒-间隐结构，气孔-杏仁构造，杏仁体为沸石。斑晶矿物为橄榄石、辉石，结晶矿物特点与西尖山玄武岩中的相似。基质由斜长石、辉石、橄榄石和30％左右的玄武质玻璃等组成，镜下可见到石英捕虏晶，显示岩浆受到了地壳混染。在地球化学特征方面，伊通东小山和西尖山的玄武岩均属碱性钾质玄武岩，但常量元素含量有明显差别。东小山玄武岩贫SiO_2（44.91-45.71%）、Al_2O_3（13.43-13.74%）和Na_2O（2.60-2.71%），而富MgO（10.37-11.13%）、CaO（8.26-8.41%）和K_2O（2.57-2.68%）；西尖山玄武岩则相对富SiO_2（48.16-49.63%）、Al_2O_3（14.28-14.68%）和Na_2O（3.94-4.19%），而贫MgO（7.71-8.59%）、CaO（7.04-7.44%）和K_2O（1.78-2.02%）。在K_2O-Na_2O图解上，前者为高钾类型，后者为钾质类型。在火山岩TAS分类图解上，东小山玄武岩主要位于碱玄岩、碧玄岩区，西尖山玄武岩则完全位于粗面玄武岩区。这种差异暗示其岩浆源区物质组成可能存在差别，也可能是相同的源区物质，但由于部分熔融程度不同，或者岩浆起源的深度不同所致。在微量元素方面，伊通玄武岩表现出与洋岛玄武岩相似的特征，不出现Nb和Ta的亏损，出现Ba等大离子亲石元素的富集。其稀土元素含量为(∑REE=(178.94～198.26)μg/g)，轻重稀土强烈分异，(La/Yb)_N=22.1-25.8，且LREE/HREE比值为（LREE/HREE=(9.28～9.65)×10^{-6}），表现出LREE富集、HREE亏损的特点，与洋岛碱性玄武岩的分配型式图相似。伊通地区玄武岩的成因与深部过程受到区域构造背景的深刻影响。该地区位于郯庐深大断裂的北延部分，自晚三叠世以来，由于太平洋板块向欧亚板块运动，使中国东部产生了一系列北东向构造薄弱带，伊通断裂带发育成地堑型裂陷盆地。新生代之后，在太平洋板块与欧亚板块的俯冲作用影响下，构造活动频繁，高热流值异常的含水上地幔在底辟上升过程中熔融并分凝，从而决定了本区新生代玄武岩浆的性质和火山活动特征。沿伊通断裂带分布的新生代碱性玄武岩具幔源原生岩浆特点，与其所含的上地幔二辉橄榄岩之间有成分上的互补关系，后者是熔出玄武岩浆后的难熔残余，其熔融程度为7.2-9.8％。利用玄武岩浆与包体矿物平衡反应关系，借助于热力学计算，估算了本区玄武岩浆的起源条件：T=1370-1405℃、P=1.88-2.08GPa，这大致相当于65-70km左右深度，说明岩浆起源于含角闪石的尖晶石二辉橄榄岩层。6.2鸡西地区玄武岩鸡西地区玄武岩位于抚顺-密山断裂带北部，其独特的地球化学特征和源区岩性为研究东北地区晚新生代玄武岩的成因提供了重要依据。该地区玄武岩岩性变化较大，SiO_2含量为44.2-49.6wt%，MgO含量为6.7-10.6wt%，在TAS分类图上可进一步细分为碧玄岩、粗面玄武岩及玄武岩三个类别。这种岩性的多样性反映了其岩浆源区和演化过程的复杂性。在微量元素特征上，研究样品呈现不相容元素相对富集的特征，具Nb、Ta的正异常和Pb、Ti的负异常，与洋岛玄武岩的微量元素组成相类似。这种微量元素特征表明，鸡西地区玄武岩的岩浆源区可能受到了特殊的地质过程影响。Nb、Ta的正异常可能暗示源区存在地幔柱物质的贡献，或者是受到了俯冲带物质的特殊改造；而Pb、Ti的负异常则可能与地壳混染、俯冲带物质的加入等因素有关。通过计算研究样品的原生岩浆组成，发现其具有富MgO、贫SiO_2和CaO的特征，在透辉石向CATS-橄榄石-石英的投影图上落在贫硅辉石岩的区域内。这一结果表明，鸡西地区玄武岩的源区存在辉石岩组分。辉石岩组分的存在可能是由于再循环的地壳组分对研究区地幔的改造。在地球深部过程中，地壳物质通过俯冲等作用进入地幔，与地幔物质发生混合和反应，形成了含有辉石岩组分的地幔源区。这种特殊的源区物质组成在部分熔融过程中，使得岩浆具有富MgO、贫SiO_2和CaO的特征。为进一步证实源区存在辉石岩组分，对玄武岩中的橄榄石斑晶进行了分析。结果表明，橄榄石斑晶的Fo值存在较大的变化，高Fo的橄榄石具有比低Fo橄榄石更低的Ca和Mn含量、高的Ni含量及Fe/Mn比值，且高Fo值橄榄石与辉石岩来源熔体结晶的橄榄石组成相似。这一证据进一步支持了源区存在辉石岩组分的观点。高Fo值橄榄石的特征反映了其结晶环境与辉石岩来源熔体的相似性，说明在岩浆形成过程中，辉石岩组分起到了重要作用。综合以上研究，可以推断鸡西地区新生代玄武岩的源区确实存在辉石岩组分，是再循环的地壳组分对研究区地幔改造的产物，并在该区幔源岩浆的形成过程中产生了重要的影响。这种特殊的源区岩性和形成机制，使得鸡西地区玄武岩在地球化学特征上与其他地区的玄武岩有所不同，为研究东北地区晚新生代玄武岩的成因和深部过程提供了独特的视角。在区域构造背景下，鸡西地区位于板块构造活动的影响范围内，太平洋板块的俯冲以及区域断裂构造的活动，可能导致了地壳物质的再循环和地幔源区的改造，从而形成了具有特殊源区岩性的玄武岩。6.3赤峰地区玄武岩赤峰地区新生代玄武岩是中新世裂隙式火山活动产生的大陆溢流玄武岩，属于拉斑玄武岩系列，其独特的岩石学、地球化学特征以及形成过程与深部构造背景密切相关。从岩石学特征来看，赤峰地区玄武岩主要为橄榄玄武岩、橄榄辉石玄武岩和辉石玄武岩等。岩石呈现块状构造，具有斑状或显微斑状结构、聚斑结构。斑晶以橄榄石为主，其次为单斜辉石及少量斜方辉石和斜长石。橄榄石斑晶多为半自形和它形粒状，常发生伊丁石化，具有辉石反应边，港湾状熔蚀现象普遍。辉石斑晶多为半自形粒状，有熔蚀现象，发育环带，内部常包裹橄榄石残晶，形成包橄结构。斜长石斑晶少见，偶见环带，双晶发育。基质由橄榄石、单斜辉石、斜长石和钛铁氧化物以及玻璃组成，呈现间粒结构、填隙结构和间隐结构。在地球化学特征方面，赤峰地区玄武岩的岩性较为均匀，主元素变化不大。其主要特点是TiO_2＞2.00%，Al_2O_3含量不高且变化小，Na_2O＞K_2O，且K_2O含量不高，属于亚碱性火山岩系列。在CIPW标准矿物中，大部分样品以含石英不含橄榄石为特征，仅有两个样品含橄榄石而不含石英，可能是由于橄榄石强烈伊丁石化，导致岩石中H_2O含量过高所致，但这两个样品的MgO含量和Mg#明显较高。从稀土元素特征来看，赤峰地区玄武岩稀土元素总量低，轻稀土元素富集，铕、铈异常不明显。在微量元素方面，玄武岩富集大离子亲石元素Rb、Ba、Th、K、Ta和轻稀土元素（LREE），高场强元素U相对亏损，相容元素Cr、Co、Ni含量较低。赤峰地区玄武岩的成因与深部过程具有独特性。其源区是软流圈上地幔，先由地幔橄榄岩部分熔融产生玄武质岩浆。但岩浆在上升到大陆地壳内一定深度的岩浆房