论文部分内容阅读
华北克拉通中生代广泛发育基性岩浆活动,尽管前人对这些岩浆活动的产物做了大量的研究,但是对基性岩浆的地幔源区性质及成因机制仍存在激烈争论。华北克拉通中生代基性岩浆活动是克拉通破坏过程的直接产物,通过研究基性岩浆活动可以为探讨华北克拉通地幔源区性质提供证据。前人的研究主要基于全岩成分及同位素分析,本文选取华北克拉通东部鲁西地区惠民庄玄武岩和济南辉长岩为研究对象,对其进行了全岩主量和微量元素、橄榄石及其中包裹的熔体包裹体主量元素、熔体包裹体Pb同位素和辉石斜长石原位Pb同位素组成分析,用以限定它们的地幔源区性质,研究鲁西地区基性岩浆的成因。 本文首次报道鲁西地区惠民庄玄武岩的熔体包裹体的研究成果。惠民庄玄武岩具有较高的MgO含量,全岩成分比较均一,在TAS图中基本都落在拉斑和碱性分界线附近。全岩烧失量低,不易活动的不相容元素Zr与Th、U、La、Sr、Nd具有良好的正相关,惠民庄玄武岩中携带有地幔橄榄石捕掳晶、橄榄岩包体及辉石岩包体。惠民庄玄武岩橄榄石具有比较低的CaO含量,一般小于0.1%,与地幔捕掳晶性质相似,但地幔捕掳晶具有环带,而我们测试的含有包裹体的橄榄石不具有环带,橄榄石具有较高的Fo,最高可达93.其中所捕获的熔体包裹体所代表的的岩浆成分接近初始岩浆。熔体包裹体成分范围变化较大,且熔体成分能代表岩浆成分,是岩浆的多样性的具体体现。对经铁丢失校正后的熔体包裹体进行CIPW标准矿物计算发现熔体包裹体可以分为拉斑质和碱性熔体包裹体,拉斑质熔体包裹体不含有霞石标准矿物,含有石英或橄榄石标准矿物,碱性熔体包裹体含有霞石标准矿物。而且在同一岩石样品中同时含有拉斑和碱性熔体包裹体,甚至在同一颗橄榄石内同时含有两种熔体。 全岩富集大离子亲石元素、亏损高场强元素。轻重稀土分异明显,亏损Nb、Ta,且具有高的Nb/Ta比值,这些特征表明其源区可能残留有石榴石和金红石。惠民庄玄武岩具有高的Zn/Fe、Zn/Mn和Fe/Mn比值表明其地幔源区母岩可能为辉石岩,而全岩为两种性质熔体的混合,根据两种性质熔体的主量元素特征及Pb同位素,可以得出其源区含有两种不同性质的源区母岩,拉斑质熔体的源区母岩可能是辉石岩,而碱性熔体的源区母岩可能为碳酸盐化橄榄岩。 全岩的Sr-Nd同位素表明其源区比较富集,其地幔源区性质与EMⅠ相似,全岩的Pb同位素也表现为EMⅠ型地幔源区,而拉斑和碱性熔体包裹体Pb同位素较全岩具有更大的变化范围,证明存在EMⅡ地幔源区的贡献,全岩Pb同位素可能为两者混合后的平均成分。EMⅡ组分特征可能与扬子上地壳俯冲有关,与地幔物质反应形成碳酸盐化橄榄岩,而碱性熔体包裹体Pb同位素向华北下地壳Pb同位素延伸,可能为华北下地壳的贡献。 济南辉长岩为侵入岩,其中的橄榄石的Fo(60.3-74.6),Mn(2500-3500ppm),Ni(70-1349ppm),Fe/Mn比值(61.2-83.5),其中所捕获的包裹体比较演化,代表了演化岩浆的性质。与源区母岩为纯的橄榄岩形成的熔体结晶出的橄榄石性质不同,可能与源区存在辉石岩的贡献有关。橄榄石中熔体包裹体主量元素具有较大的变化范围。熔体包裹体成分的标准矿物计算(CIPW)表明,MgO>10%的熔体包裹体为含有霞石和橄榄石标准矿物分子的硅不饱和熔体,MgO<10%时为含石英标准矿物分子的硅饱和熔体。橄榄石中包裹有辉石和斜长石,说明岩浆演化过程应该处于开放环境。橄榄石中熔体包裹体的(208Pb/206Pb)i、(207Pb/206Pb)i与MgO具有良好的负相关,(208Pb/206Pb)i、(207Pb/206Pb)i与SiO2具有良好的正相关,以及熔体包裹体具有较高的SiO2特征表明岩浆演化过程中可能有下地壳长英质组分的加入。随SiO2升高Pb同位素越来越接近地壳Pb同位素组成,说明随地壳混染程度增加Pb同位素比值上升。熔体包裹体的Pb同位素落在EMⅠ附近并向EMⅡ延伸,其源区可能有EMⅠ和EMⅡ的贡献,根据橄榄石的Mn、Ni和Fe/Mn性质及熔体包裹体的化学组成判断源区母岩为橄榄岩+辉石岩,同时熔体包裹体的CaO及其他主量元素说明其源区母岩可能有橄榄岩和辉石岩的贡献。