Question

冀北—辽西义县期同位素地球化学特征及其构造意义

Answer 1

1.义县—北票地区

Sm、Nd含量和¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值的变化范围较小，只是¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd比值有些变化。显然，义县组火山岩中Rb-Sr同位素体系不如Sm-Nd同位素体系稳定，Sm-Nd体系在岩浆演化过程中不易受扰动。

¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值变化范围小，暗示火山岩可能来自同一岩浆源区，也就是说，义县旋回中无论是基性-中基性火山岩，还是中酸性火山岩不可能来自二个源区；而⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值的明显差别则表明在火山岩浆演化过程中明显的有围岩的混入，这在前述微量元素地球化学特征中亦有显示。

义县组火山岩Pb同位素组成：²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb比值均较低，分别变化在16.1084～17.3777，15.1369～15.3418和36.5599～37.3478，变化范围较小（图3-5-12）。

义县期火山岩的ε_Nd值变化在-3.4～-16.6，明显大于太古宙片麻岩（ε_Nd（130 Ma）=-20.43～-30.05），而ε_Sr则明显小于太古宙片麻岩（ε_Sr（130 Ma）=72～850）（张宗清等，1991）。在ε_Nd—⁸⁷Sr/⁸⁶Sr，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb—²⁰⁶Pb和²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb—²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb 变异图上，义县期火山岩的样品均落在下地壳范围（图3-5-13）。

图3-5-12 义县期火山岩铅同位素组成对比图

图3-5-13 义县期火山岩ε_Nd—（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）关系

关于本区义县期火山岩形成的构造环境。按汪云亮等（2001）提出的玄武岩形成的大地构造环境判别图解（图3-5-14），本区义县期火山岩中，符合其数据选择标准（即①玄武岩、玄武安山岩；②w（MgO）≥8%；③Cr≥200 μg/g；④w（SiO₂）≤56%）的样品共12个，全部投影在Ⅳ₃区，即大陆拉张（或初始裂谷）玄武岩区。其判别标准是Th/Ta＞4。本区，义县期玄武岩和玄武安山岩的Th/Ta为3.6～18.2，平均＞5.86。另外，在Nb-Zr-Y三角图上则落在板内玄武岩区（图3-5-15）。结合区内同时期变质核杂岩（马寅生等，1999）的形成和碱性花岗岩的侵位（许保良等，1990；Yan Guohan et al.，2000）均说明本区义县期火山岩为岩石圈伸展作用的产物，也就是说，义县期火山岩形成于伸展构造环境之下。

图3-5-14 义县组玄武岩类大地构造环境的 Th/Hf—Ta/Hf判别图解

图3-5-15 义县组玄武岩类Zr—Nb—Y图解

另外，前述与其同时形成的碱性侵入岩体的物质来源与富集地幔储库关系密切（Yan Guohan，et al.，2000）。冀北—辽西地区各个中生代火山盆地的火山岩组合，虽然有相似的一面，但也有明显的差别，反映在岩石地球化学特征上也有一定差异。下面分别叙述各火山盆地中生代火山岩的岩石地球化学性质，然后在此基础上讨论其演化规律。关于义县—北票地区义县期火山岩系形成的地质构造环境前人有不同的认识，李兆鼐等（1998）认为其形成背景为有元古宙变质基底并与大型走滑断裂有关。徐志刚（1990）强调郯庐断裂带的左行运动使本区受到拉伸作用，形成似裂谷盆地，并发育幔壳混染型中-基性火山岩，郭锋等（2001）认为华北陆块东部区域性的大规模钙碱性-高钾钙碱性岩浆作用是陆内岩石圈伸展作用的结果。

2.建昌—凌源—平泉地区

根据本区义县期火山岩在J.P.Pearce et al.（1984）的Nb-Y和 Rb—（Nb+Y）判别图解（图3-5-16）上，平泉盆地的义县期火山岩只分布在岛弧区或岛弧与同碰撞带内，建昌盆地的义县期火山岩在岛弧区与板内区界线附近。

图3-5-16 冀北—辽西地区义县期火山岩Rb—（Nb+Y）和Nb—Y构造判别图解

3.花吉营地区

花吉营地区义县期火山岩在J.P.Pearce et al.（1984）的Nb—Y判别图解上分布在板内区，而Rb—（Nb+Y）判别图解（图3-5-16）上，则分布在岛弧区或岛弧与同碰撞带及板内区，呈现出由活动带向稳定区过渡的状态。