Question

地球化学特征

Answer 1

收集到的主量元素、稀土元素、微量元素和 Sr-Nd 同位素的数据 ( 王人镜，金元，1990; 李晓勇等，2004) 表明，南大岭组中基性火山岩具有如下地球化学特征。

4. 4. 2. 1 主量元素

南大岭组中基性火山岩 SiO₂含量在46. 03% ～52. 91%之间; Na₂O / K₂O 比大于 1 ( 一般为 1. 26 ～4. 55，少数大于 5. 00) ; MgO 含量较低且变化较大 ( 3. 35% ～6. 52%) ，镁指数 ［Mg#= Mg / ( Mg ⁺ Fe^{2 +}) ( 原子数) ］ 较高 ( 多在 0. 59 ～ 0. 80 之间，平均值为 0. 63) ，接近幔源原生岩浆的 Mg#值范围 ( 0. 61 ～0. 75) ( 路凤香，1989) 。与中国东部上地幔平均成分 ( Gao S et al.，1998) 比较，南大岭组中基性火山岩的 SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、Na₂O、 K₂O、 P₂O₅是明显偏高，而FeO 和 MgO 则明显偏低，只有 MnO 含量相当，说明南大岭组中基性火山岩不可能是幔源原生的玄武岩。在火山岩 TAS 分类图( 图 4. 5) 上，南大岭组中基性火山岩多数落入粗面玄武岩 ( S1) 和玄武质粗面安山岩 ( S2) 区，只有少数落在玄武岩 ( B)区; 在 SiO₂-K₂O 图解 ( 图 4. 6 ) 和 Na₂O-K₂O 图解 ( 图 4. 7) 上，样品投点既有落在钙碱性岩区，也有落入钾玄质岩区，而钾玄质岩仍属于广义的钙碱性系列 ( 邓晋福等，2002) ，因此南大岭组中基性火山岩应该还是属于钙碱性岩系列。

图 4. 5 TAS 分类图解( 图式引自 Le Maitre，1991)

图 4. 6 K₂O-SiO₂图解( 图式引自 Le Maitre，1991)

图 4. 7 Na₂O-K₂O 图解( 图式引自 Turner S et al.，1996)

4. 4. 2. 2 微量元素

岩石的稀土元素总量变化范围较大，为 287. 95 ×10^{－ 6}～ 404. 74 × 10^{－ 6}。在用球粒陨石标准化的稀土配分模式图上，南大岭组中基性火山岩都表现出右倾平滑型的 LREE 富集特点 ( 图 4. 8) 。Eu 弱负异常或异常不明显 ( δEu = 0. 81 ～ 0. 98，个别 1. 11) 。在原始地幔标准化微量元素蛛网图上 ( 图 4. 9) ，表现出类似于岛弧型玄武岩的特征，如大离子亲石元素 ( 如 Ba、K) 、LREE 相对富集、Nb 出现明显的负异常等，其中的明显U-Th负异常不同于无 U-Th 异常或 U-Th 出现正异常的岛弧型玄武岩，因此其岩石成因应与大洋板块俯冲作用无关，这与区域构造演化历史相一致 ( 北京市地质矿产局，1991) 。

图 4. 8 南大岭组中基性火山岩稀土元素球粒陨石标准化配分图解( 球粒陨石标准值据 Boynton，1984)

图 4. 9 原始地幔标准化不相容元素配分图解( 原始地幔标准值据 Sun et al.，1989)

4. 4. 2. 3 Sr-Nd 同位素

据李晓勇等 ( 2004) 研究，南大岭组中基性火山岩的⁸⁷Sr /⁸⁶Sr 比值 为 0. 706091 ～0. 707029，¹⁴³Nd /¹⁴⁴Nd比值为 0. 511845 ～ 0. 512152; 其初始比值⁸⁷Sr /⁸⁶Sr( t) 为 0. 705822 ～0. 706697，ε_Nd( t) 为 －12. 0 ～ －13. 5。在¹⁴³Nd /¹⁴⁴Nd －⁸⁷Sr /⁸⁶Sr 图解 ( 图 4. 10) ，投影点落在 EM Ⅰ和 EM Ⅱ之间，但更靠近 EM Ⅰ，表明其物质来源应该主要与 EM Ⅰ型富集地幔有关，同时受到 EM Ⅱ组分的影响。在⁸⁷Sr /⁸⁶Sr( t) － ε_Nd( t) 的协变图上 ( 图 4. 11) ，南大岭组中基性火山岩表现了 EM Ⅰ趋势的 Sr-Nd 同位素组成，也表明其主要源自 EM Ⅰ型富集岩石圈地幔的部分熔融; 同时与周口店岩体一致，投影点也正好落入汉诺坝二辉麻粒岩包体范围内 ( 张国辉等，1998) ，而离中朝古老上、下地壳区域 ( Jahn et al.，1999) 甚远。说明两者岩浆是源自基本相同的岩石圈地幔，与汉诺坝二辉麻粒岩相近，而与华北克拉通古老下地壳的关系不大。

图 4. 10 南大岭组中基性火山岩¹⁴³Nd /¹⁴⁴Nd-⁸⁷Sr /⁸⁶Sr 关系图

图 4. 11 南大岭组中基性火山岩 Sr-Nd 同位素协变图