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文檔簡介
1、中國東部廣泛出露新生代大陸玄武巖,近三十年來國內(nèi)外學者對其開展了大量的地質地球化學研究。根據(jù)放射成因同位素組成,這些研究識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)生的化學地球動力學過程來說,目前仍然存在嚴重分歧。主流觀點包括: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,俯沖洋殼來源熔體與巖石圈地幔相互作用。
為了進一步確定中國東部新生代大陸玄武
2、巖的成因機制,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象,對其進行了全巖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。在這些地球化學數(shù)據(jù)的解釋時,強調(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合的方法。結果表明,俯沖脫水后的洋殼部分熔融生成的埃達克質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)標準礦物霞石(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負異常。總體上,不相容微量元素含量隨堿性程度的增強而增加,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值以及部分斜長石斑晶異常高的δ18O值表明,在巖漿上升過程中發(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熱液蝕變作用,使得碳酸鹽和部分斜長石斑晶δ18O值升高。全巖δ18O值為4.1?6.0‰,類似或略低于新鮮大洋中脊玄武巖的δ18O值分布范圍,表明后期低溫熱液蝕變對全巖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。相對虧損但變化的放射成因同位素組成表明,它們來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源相近
9、的玄武質熔體。斑晶礦物低的?18O值表明,其源區(qū)虧損18O。經(jīng)歷過高溫海水熱液蝕變的洋殼具有低的18O值,因此可能對新生代玄武巖的形成有所貢獻。
綜上所述,本文提出一個蘇北-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拆沉進入軟流圈,從而將俯沖洋殼上部的地幔楔轉變成新生SCLM。脫水榴輝巖質洋殼發(fā)生部分熔融生成埃達克質熔體,埃達克質熔體上升并與上覆新生SCLM橄欖巖發(fā)
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