中国东部新生代玄武岩的成因——以苏皖地区玄武岩典型剖析

Cenozoic intra-continental basalts are wide-spread in Jiangsu-Anhui region, eastern China, and show a direction of north by west. The Cenozoic basaltic magmatism in this area can generally be divided into two types: one type of magmatism is distributed in a narrow area near Xuyi, Shiba and Laian, characterized by large volcanoes densely; the other type of magmatism is characterized by small, isolated volcanoes, widely scattered in areas near Nanjing. Here, we prepare to present major, trace-element and Sr-Nd-Pb-Hf isotopic compositions of Cenozoic basalts in Jiangsu-Anhui region, and compare these data with those basalts from other areas in eastern China, to assess the origin of different materials in mantle sources and estimate their lithologic characteristics. Base on the geochemical observations and the spatial variation for Cenozoic basalts in Jiangsu-Anhui region, we can also discuss the genesis and potential geodynamic mechanism for the Cenozoic continental volcanism in eastern China.

中国东部苏皖地区广泛出露呈北西-南东向展布的新生代板内玄武岩，主要集中于盱眙、石坝、来安一带，往南京方向，岩浆活动强度逐渐减弱，规模较小，以零星分布的火山为主。通过对这些玄武岩进行系统的元素地球化学、Sr-Nd-Pb-Hf同位素分析，并对比中国东部其它地区新生代玄武岩的地球化学特征，约束其源区不同物质组分的性质及来源，判断玄武岩的源区岩性特征。在苏皖地区新生代玄武岩的空间分布规律、岩性变化和地球化学特征差异的研究基础上，进一步探讨中国东部新生代板内玄武岩的成因机制及可能的深部动力学背景。

近年来，随着实验岩石学研究的发展，通过判别玄武岩源区的岩性来约束板内玄武岩的成因、探讨其地幔源区的特征成为一大研究热点。本项目以中国东部苏皖、福建、浙江地区的新生代玄武岩作为主要研究对象进行重点剖析，通过系统的野外地质学—岩相学—元素地球化学—同位素地球化学等综合研究，厘定了中国东部新生代玄武岩源区的岩性组成，揭示了玄武岩源区不同物质组分的特征及来源，示踪了玄武质岩浆形成后可能经历的深部演化过程。同时，本项目还结合玄武质岩浆捕获的橄榄岩捕虏体的岩相学及矿物化学研究，深入探讨了玄武质岩浆在上升过程中与地幔捕虏体之间潜在的相互作用过程。此外，我们还对浙江地区新生代玄武岩的同位素年代学工作进行了总结分析，结合这些玄武岩的主量、微量元素特征，并探讨了玄武岩的时空分布规律与岩浆房的生长过程之间的潜在联系。通过上述综合研究，本项目获得了如下主要认识：.（1）中国东部新生代玄武岩的地幔源区具有岩性不均一的特征，由碳酸盐化的橄榄岩与榴辉岩组分共同组成，且这两种特殊岩性的形成均与洋壳重循环过程密切相关。碳酸盐化的橄榄岩熔融形成硅不饱和的碱性熔体，而榴辉岩来源的拉斑质熔体则相对富硅，二者在地幔深部发生相互作用，会诱发石榴子石与单斜辉石的高压分离结晶作用，并在地幔深部形成辉石岩，而玄武质熔体经历这种岩浆—岩浆相互作用过程后会呈现亏损重稀土的特征。.（2）玄武质岩浆在上升过程中，压力的降低有可能诱发其捕获的橄榄岩捕虏体发生部分熔融，该过程释放的熔体进入玄武质岩浆后，同样会改变寄主玄武岩的地球化学组成，导致这些玄武岩呈现高Na/Ti和低Ca/Al的特征。此外，这种橄榄岩捕虏体释放熔体形成于低程度的部分熔融，而其具有的轻的Mg同位素组成表明，部分熔融过程是有可能造成岩浆的Mg同位素分馏。同时，橄榄岩捕虏体低程度的部分熔融会残余硫化物，导致释放的熔体具有高的Pd/Ir比值，进而影响到寄主岩浆的PGE组成。.（3）浙江地区小规模溢流玄武岩的喷发时间与纬度存在明显的相关性，即岩浆喷发存在由南向北迁移的规律。而幔源岩浆的长期持续补给，导致位于下地壳中的岩浆房不断生长，是控制这些溢流玄武岩的时空分布特征的主要原因。.本项目在国际学术刊物发表了一系列研究成果，为众多地质学家长期关注的板内玄武岩的成因及中国东部地幔性质等科学问题作出了重要贡献。