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《中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)》 2019年
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浙闽地区新生代玄武岩的Ca同位素组成:对华南新生代玄武岩源区成分的启示

于亚锋  
【摘要】:本文分析了浙闽地区新生代玄武岩的Ca同位素组成,并结合全岩主微量和Sr-Nd-Pb同位素组成,探讨了浙闽地区新生代玄武岩的源区性质和岩石成因。根据Mg O与主微量元素相关关系和Sr-Nd同位素与主微量元素相关关系,我们把浙闽新生代玄武岩分为4种不同的成因类型,分别为浙江内带的龙游、衢州和福建内带明溪玄武岩,浙江中带的新昌、嵊州玄武岩,浙江中带的磐安、外带的临海玄武岩及福建外带牛头山玄武岩。新昌-嵊州玄武岩的Sr(Nd)同位素和全岩的Ce/Pb、Zr/Hf与Ca/Al比值具有明显的负(正)相关关系,而与Ti*(Ti*=2×Ti N/(Eu N+Gd N),其中N代表原始地幔标准化值)具有正(负)相关关系。这个现象意味着新昌-嵊州玄武岩起源于一个不均一的地幔源区,其成分变化可以通过两个不同的岩浆混合所形成。我们推测两个源区分别为碳酸盐化岩石圈地幔和类似于海南岛玄武岩地幔源区的似FOZO组分。内带龙游、衢州和明溪玄武岩也具有新昌-嵊州玄武岩那样的相关关系,但是成分变化范围较小,并且位于新昌嵊州碱性玄武岩附近,可能说明了内带玄武岩主要受到了来自于碳酸盐化岩石圈地幔的岩浆的控制,而似FOZO组分在内带玄武岩的成因中比重可能较小。磐安、临海玄武岩具有异常显著的K、Pb、Zr、Hf和Ti负异常,两者还具有所有样品中最高的Ca O含量和Ca O/Al2O3比值,最低的Si O2和Al2O3含量与最低Ti*值(0.6,其中临海玄武岩0.4)和最高的Zr/Hf、Ca/Al(1.5)比值,而且在同位素相关图解中,临海和磐安玄武岩位于碳酸盐化岩石圈域中,因此,磐安和临海可能直接由碳酸盐化岩石圈地幔部分熔融形成的,而似FOZO组分的贡献可能微乎其微。福建外带牛头山玄武岩可能经历了单斜辉石和Fe-Ti氧化物的分离结晶作用,而且不具有K、Zr和Hf的负异常,仅仅具有Pb和Ti的负异常,其还具有所有样品中最低的Mg O和Ca O含量及Ca O/Al2O3比值,同时具有最高的Si O2和Al2O3含量,在同位素图解中牛头山玄武岩落在了FOZO(海南岛玄武岩)区域,说明了牛头山玄武岩来自于似FOZO组分的部分熔融。前人对影响玄武岩Ca同位素分馏的因素做了大量的研究,认为岩浆期后蚀变和地壳混染会导致Ca同位素分馏,而分离结晶作用对Ca同位素分馏的影响很小,有关部分熔融对Ca同位素分馏的影响,现在仍存在较大的争论,部分学者认为在较大的(如,25%~30%)部分熔融条件下才可能导致显著的Ca同位素分馏,绝大多数学者认为碳酸盐加入到地幔中会导致较显著的Ca同位素分馏。我们首次报道了浙闽地区新生代玄武岩的Ca同位素组成,浙闽玄武岩具有相对均一的δ44/40Ca值(0.59±0.03-0.72±0.02,平均值0.66)并且远低于BSE、N-MORB和绝大多数OIBs的Ca同位素组成。我们在排除了岩浆期后蚀变、地壳混染和分离结晶作用对Ca同位素分馏的影响之后,我们认为中带新昌-嵊州玄武岩和内带龙游、衢州、明溪较低的δ44/40Ca值可能继承自两个Ca同位素组成相似而且具有较低δ44/40Ca值的岩浆,一个岩浆来自于碳酸盐化岩石圈地幔,一个由似FOZO组分较大程度的部分熔融形成。浙江中带的磐安和外带的临海玄武岩较低的δ44/40Ca值继承自碳酸盐化岩石圈地幔。福建外带牛头山玄武岩较低的δ44/40Ca值是由于似FOZO组分较大程度部分熔融造成的。我们模拟了碳酸盐化作用对岩石圈地幔Ca同位素组成的影响,模拟结果表明当碳酸盐的δ44/40Ca值小于-0.3时,岩石圈地幔中加入1%的碳酸盐,δ44/40Ca值就降低0.2‰以上,而加入2%的碳酸盐,δ44/40Ca值降低0.35‰以上。而随着碳酸盐的δ44/40Ca值变大,可能需要更多的碳酸盐才能使岩石圈地幔的δ44/40Ca降低到浙闽玄武岩的δ44/40Ca值。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:P588.145;P534.6;P597

【参考文献】
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