山东神泉钠质火山岩出露于郯城李庄东侧,构造上位于沂沭断裂带南段,构成一盾状火山机构,主体岩性为粗安岩。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示,其成岩年龄为96.5±1.4 Ma,较之区内广泛分布的钾质火山岩形成年龄晚,指示沂沭断裂带及邻区中生代火山岩总体上具有由钾质向钠质演变的趋势。在化学组成上,神泉火山岩具有富碱(Na2O+K2O=10.34%~11.95%)和明显富钠(Na2O/K2O=1.76~3.92)的特征,按多种方法判别均可归为典型的钠质火山岩。该火山岩稀土元素总量较高(ΣREE=411.3×10-6~456.3×10-6),富集轻稀土元素,LREE/HREE=19.53~21.10,(La/Yb)N=29.69~33.26,缺乏明显的铕异常(δEu=0.77~0.82),稀土元素配分型式呈明显的右倾型。岩石富Rb、Ba、Th等大离子亲石元素,亏损Ti、Nb、Ta等高场强元素,在微量元素蛛网图上显示一定的Pb负异常。神泉火山岩具有富集的Sr-Nd同位素特征,ISr=0.706 8~0.707 7,εNd(t)=-16.66~-16.82,与山东中生代镁铁质岩石的Sr-Nd同位素组成类似,表明其应起源于富集的岩石圈地幔。综合分析表明,神泉火山岩源区极可能遭受了因扬子板块深俯冲和华北克拉通岩石圈拆沉等多次富集事件的影响,至晚白垩世,随着郯庐断裂引张的加剧,诱发了软流圈地幔上涌,并对先期形成的富集地幔进一步改造,同时在断裂减压作用的影响下,促使了这一经叠次改造的富集地幔的部分熔融,由此产生的岩浆经进一步分异演化,最终导致了神泉钠质火山岩的形成。