文档介绍：中国科学技术大学
博士学位论文
中国东部苏北-合肥新生代大陆玄武岩地球化学研究
姓名:王妍
申请学位级别:博士
专业:地球化学
指导教师:郑永飞;赵子福
2011-05
摘要
摘要
中国东部广泛出露新生代大陆玄武岩,近三十年来国内外学者对其开展了大量的地
质地球化学研究。根据放射成因同位素组成,这些研究识别出不同的地幔源区组分(包
括富集和亏损地幔组分),但就其产生的化学地球动力学过程来说,目前仍然存在严重
分歧。主流观点包括:软流圈地幔或软流圈地幔与岩石圈地幔相互作用,地幔与拆沉/
俯冲大陆基性下地壳(榴辉岩)熔体/残留体相互作用,俯冲洋壳来源熔体与岩石圈地幔相
互作用。
为了进一步确定中国东部新生代大陆玄武岩的成因机制,本文选取郯庐断裂带中段
江苏北部和安徽东部地区的新生代玄武岩作为研究对象,对其进行了全岩 Ar-Ar 定年、
全岩主量和微量元素、放射成因同位素(Sr-Nd-Hf-Pb)、全岩和单矿物 O 同位素、微量碳
酸盐 C-O 同位素以及斑晶矿物成分分析。在这些地球化学数据的解释时,强调了主量-
微量元素制约与稳定-放射成因同位素制约想结合的方法。结果表明,俯冲脱水后的洋
壳部分熔融生成的埃达克质熔体与新生大陆岩石圈地幔相互作用产生辉石岩,辉石岩与
地幔橄榄岩的混合源区部分熔融形成了这一地区的新生代玄武岩。
合肥盆地小蜀山和鸡鸣山玄武岩全岩 Ar-Ar 坪年龄为 ±−± Ma。苏北-
合肥新生代玄武岩 SiO2 含量为 − wt.%,Al2O3 含量为 − wt.%,Fe2O3t
含量为 − wt.%,CaO 含量为 − wt.%,全碱含量(Na2O+K2O)为
− wt.%,Mg#为 −,Fe/Mn 比值为 −。这些玄武岩均为碱性玄武
岩,出现标准矿物霞石(Ne)。在稀土配分模式和微量元素蛛网图上都显示出与 OIB 相似
的特征:LREE 富集,HREE 亏损([La/Yb]N 为 11−39),Nb 和 Ta 正异常,Rb 和 Pb 负异
常。总体上,不相容微量元素含量随碱性程度的增强而增加,轻重稀土分异也随之增加。
苏北-合肥新生代玄武岩具有相对亏损的放射成因同位素(Sr-Nd-Hf)组成,但变化范
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围较大。全岩 Sr/ Sr 初始比值为 −;εNd(t)值为 −,单阶段 Nd 模式
206 204
年龄为 237−874 Ma;εHf(t)值为 −,单阶段 Hf 模式年龄为 177−545 Ma。 Pb/ Pb
比值为 − , 207Pb/204Pb 比值为 − , 208Pb/204Pb 比值为
−。
苏北-合肥新生代玄武岩中橄榄石斑晶的δ18O 值为 −‰,与正常地幔来源橄榄
石δ18O 值(±‰)基本一致。单斜辉石斑晶δ18O 值为 −‰,绝大多数低于正常
地幔值 ±‰。斜长石斑晶δ18O 值主要为 −‰,少数样品δ18O 值明显偏高
I
摘要
(−‰)。这些新生代玄武岩均含有微量碳酸盐,大部分样品的碳酸盐含量低于
wt.%,个别样品大于 wt.%。微量碳酸盐的δ13C 值- −-‰,δ18O 值为 −‰。
微量碳酸盐低的δ13C 值和高的δ18O 值以及部分斜长石斑晶异常高的δ18O 值表明,在岩
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浆上升过程中发生了不同程度的 CO2 去气作用,使得幔源碳酸盐含量下降,并伴随δ C
值降低;成岩后经历了不同程度的低温热液蚀变作用,使得碳酸盐和部分斜长石斑晶
δ18O 值升高。全岩δ18O 值为 −‰,类似或略低于新鲜大洋中脊玄武岩的δ18O 值分
布范围,表明后期低温热液蚀变对全岩δ18O 值的影响较小。
苏北-合肥新生代玄武岩具有 OIB 型微量元素分布特征。高度不相容元素 Nb/U 比值
为 −,ΔNb 值为 −,与 MORB 明显不同,指示软流圈地幔不可能是这些
玄武岩的直接源区。相对较低的 Mg#、较高的 Fe/Mn 比值以及橄榄石斑晶高的 Ni 含量
表明,其源区含有辉石岩组分。相对亏损但变化的放射成因同位素组成表明,它们来源
于不同组分的混合源区(亏损地幔组分和富集组分)。新生大陆岩石圈地幔(S