Question

火成岩Sr-Nd同位素地球化学特征

Answer 1

前文展示了大兴安岭火成岩的常量或微量元素特征，并结合它们讨论了岩石的形成背景，推测了岩浆来源。火成岩的Sr-Nd同位素体系能更准确地反映岩浆的物质来源和源区特征。为了更多地了解大兴安岭花岗岩和火山岩的锶、钕同位素组成，本书尽可能地收集该区有关资料，尽管有些数据不配套，但从表5-13中所展示的Sr、Nd初始值来看，它们十分接近，并不随时间演化而改变，而且集中在一个非常小的区间，I_Sr值为0.7041～0.7087，集中在0.704～0.705 之间。ε_Nd（t）大部分为正值，集中在1～4之间，个别为-3，ε_Sr大多集中在0～20之间（表5-13）。从图5-27中可以看到，低的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值和正的ε_Nd（t）值使这些点集中在原始地幔附近，反映有来源于原始地幔的物质参与了花岗岩的形成，而且从早中生代到晚中生代，如此集中的Sr、Nd同位素分布意味着地幔源区长期的均一性。表5-13的数据主要取自西拉木伦河以北的大兴安岭，其面积约30000km²，即华北克拉通北缘古生代陆壳增生区，这里的地幔源区是新生的，未受到明显的陆壳混染，不同于华北克拉通中生代富集的岩石圈地幔。

表5-13 大兴安岭花岗岩-火山岩的Sm-Nd，Rb-Sr同位素资料

注：*I_Sr=0.7071引自张敏（1986），内蒙古八〇一碱性花岗岩稀有稀土元素和氧同位素地球化学（硕士论文）；林西县马鞍子黑云母正长花岗岩年龄据沈阳地质研究所；浩布高乌兰坝为钾长花岗岩；兴安盟布敦花为斜长花岗岩。

上文从火成岩岩石和元素组成的角度讨论了岩浆形成的构造环境和物质来源，得到一个轮廓性的认识：火成岩形成在板内、非造山的伸展环境下，在一个长期相对稳定的环境中，有持续供给的岩浆，有比较充分的时间完成深部岩浆房中岩浆的分离和结晶分异作用。在壳幔混熔岩浆形成过程中除了有陆壳物质的重熔，北区有来自未经混染的原始地幔物质参与，南区喀喇沁地区则有来自富集岩石圈地幔物质的参与。早中生代更多地显示陆壳物质的重熔，形成一套白云母花岗岩，以及下地壳基性岩石重熔的闪长质岩石（详见第四章）。晚中生代，特别是早白垩世深源浅侵位的侵入岩和火山岩碱性增强，花岗岩更多地具有非造山的A型花岗岩特征，火山岩表现出双峰式特征，后期出现玄武岩喷发。总的显示伸展作用逐渐增强，岩浆来源不断加深的趋势。

图5-27 Sr-Nd同位素相关图

DM—亏损地幔；PM—原始地幔；HIMU—高μ地幔；EMI—Ⅰ型富集地幔；EMII—Ⅱ型富集地幔；1—花岗岩；2—火山岩