摘 要：隨著分析測試技術(shù)的發(fā)展，和有關(guān)項目的開展，國內(nèi)外學(xué)者對華北東部新生代堿性玄武巖研究已日漸深入，并積累了較豐富的地球化學(xué)資料。本文從本區(qū)新生代堿性玄武巖的地球化學(xué)特征出發(fā)，對玄武巖的成因、源區(qū)性質(zhì)和深部作用過程進(jìn)行了較為全面的總結(jié)。玄武巖地球化學(xué)特征表明其源區(qū)經(jīng)歷過不同程度的富集作用，來自俯沖洋殼的熔體/流體改造可能為源區(qū)富集作用的主要機(jī)制，從而形成類似OIB特征的大陸玄武巖，結(jié)合本區(qū)所處的大地構(gòu)造環(huán)境，太平洋板塊的俯沖可能是華北克拉通東部地區(qū)新生代巖漿源區(qū)富集的主要因素。

關(guān)鍵詞：玄武巖；巖石圈地幔；軟流圈地幔；太平洋板塊

本文所指的華北克拉通東部是指位于大興安嶺-太行山重力梯度帶以東的華北克拉通地區(qū)。華北克拉通東部新生代早期玄武巖主要分布于中-新生代拉張盆地中，多為拉斑和弱堿質(zhì)玄武巖。而自中新世以來的玄武巖出露廣泛，主要分布于裂谷兩側(cè)[1]，玄武巖巖性以堿性和強(qiáng)堿性為主，作為典型的板內(nèi)堿性玄武巖，已成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)，也是本文的研究重點(diǎn)。通過前人的研究，積累了較豐富的地質(zhì)與地球化學(xué)資料，本文綜合前人的研究成果，來探討玄武巖漿源區(qū)性質(zhì)及其深部作用過程。

1 玄武巖地球化學(xué)特征

玄武巖在元素地球化學(xué)特征上與洋島玄武巖（OIB）十分類似，富集絕大多數(shù)強(qiáng)不相容元素，在全巖微量元素原始地幔準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上具有Nb、Ta的正異常和K、Pb的負(fù)異常，高Nb/U和Ce/Pb比值[2]。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖上，具有類似OIB的輕稀土元素（LREE）富集的特征，重稀土元素（HREE）分配較為平坦。

在同位素組成上，玄武巖中的Sr-Nd同位素組成具類似OIB的虧損特征，更接近虧損端元[3]。在Pb-Nd同位素相關(guān)圖上，206Pb/204Pb與143Nd/144Nd成正相關(guān)[7]。玄武巖在富集地幔同位素組成的同時也富含大離子親石元素[4]。

2 玄武巖中捕擄體的研究

在山東昌樂-臨朐新生代玄武巖中發(fā)現(xiàn)有大量的地幔橄欖巖捕虜體產(chǎn)出，通過對捕擄體的研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)巖石圈地幔為新生巖石圈地幔，且遭受過熔體的強(qiáng)烈改造[5]，因而出現(xiàn)Fo值極低的橄欖巖和橄輝巖，類似的情況也發(fā)生在山東山旺和遼寧阜新等地[6]。劉吉強(qiáng)等人[7]通過對山東臨朐新生代玄武巖中地幔捕擄體中的流體（熔體）包裹體研究，碳酸鹽熔體包裹體寄主礦物主要為斜方輝石，其形成可能與CO2流體和橄欖石、單斜輝石反應(yīng)有關(guān)，而富CO2流體包裹體中雜質(zhì)組分多樣性，說明橄欖巖曾經(jīng)歷與灌入流體/熔體的反應(yīng)，說明該區(qū)陸下巖石圈地幔曾經(jīng)過被軟流圈來源的富CO2 流體/熔體所改造。張宏福等人[8]在該地區(qū)新生代玄武巖中發(fā)現(xiàn)了大量的輝石捕虜晶，其中含有大量與寄主巖無關(guān)的硅酸鹽熔體包裹體，推知可能中生代的殼幔相互作用有關(guān)。Tang等[9]通過對吉林靖宇縣新生代玄武巖中攜帶的尖晶石相二輝橄欖巖、方輝橄欖巖和輝石巖捕虜體進(jìn)行Li同位素原位研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)的巖石圈地幔曾經(jīng)歷過來自俯沖大洋板片的熔體/流體的富集改造，后期又經(jīng)歷了來自軟流圈地幔熔體的改造。由此可知，中生代時期的本區(qū)殼幔相互作用和之后的熔體改造使得新生代堿性玄武巖的源區(qū)更加富集。

3 巖漿源區(qū)性質(zhì)

大陸玄武巖在噴出地表的過程中要穿過相對較厚的大陸地殼，因此，在探討大陸玄武巖成因的時候不可忽略地殼混染的影響。在討論玄武巖在上升過程中是否受到地殼混染時，需要綜合多種判別指標(biāo)，如果僅靠某個或幾個指標(biāo)往往會得出相互矛盾的結(jié)論。前人在對本區(qū)玄武巖展開研究時，也都通過多種指標(biāo)（如Nb/U、Ce/Pb值等）的論證，排除了明顯地殼混染的可能性。而許多堿性玄武巖中有地幔捕擄體產(chǎn)出，表明巖漿上升侵位速度快，圍巖與巖漿來不及反應(yīng)，加之同位素組成變化范圍及其相關(guān)關(guān)系與OIB相似，也都說明地殼組分對玄武巖地球化學(xué)組成的影響甚微[9]。

華北東部新生代堿性玄武巖大都認(rèn)為是軟流圈地幔來源[7]。軟流圈地幔與本區(qū)新生代玄武巖地球化學(xué)特征存在著明顯的差異。普遍富集輕稀土元素（LREE）和LILE的特征，而虧損的地幔橄欖巖部分熔融不可能產(chǎn)生這些特征。由于橄欖巖的部分熔融在通常情況下不會造成高場強(qiáng)元素之間和高場強(qiáng)元素與稀土元素之間明顯的分餾，而偏低的Hf/Sm比和偏高的Zr/Hf比，也說明源區(qū)與OIB的源區(qū)一樣，存在非橄欖巖組分（富集組分）。

有的學(xué)者認(rèn)為富集組分來自于巖石圈地幔[11]，Han[12]等通過對赤峰玄武巖的研究發(fā)現(xiàn)其低εNd值和高Ti/Y比值，認(rèn)為其富集組分應(yīng)該來自深部，源區(qū)可能受到來自深部地幔的富集LREE和LILE的熔體交代[13]。本地區(qū)新生代堿性玄武巖的成因并無本質(zhì)差別，巖漿源區(qū)在部分熔融之前都經(jīng)歷了富集作用，只是各自的富集程度有所不同[14]。

4 源區(qū)的富集過程

古老的克拉通巖石圈地幔經(jīng)過長期的熔體提取后，表現(xiàn)為難熔和缺水，主要由難熔的方輝橄欖巖組成。二輝橄欖巖和輝石巖是方輝橄欖巖與來自軟流圈地幔的熔體反應(yīng)的產(chǎn)物，而中國東部新生代玄武巖中的地幔橄欖巖捕擄體多為相對飽滿的尖晶石二輝橄欖巖，Sr-Nd-Pb同位素主要表現(xiàn)為虧損的特點(diǎn)[5]，反映了巖石圈地幔具有“新生”特征。這也說明中國東部巖石圈地幔經(jīng)歷過富集改造作用。

閆峻等研究發(fā)現(xiàn)位于長江中下游地區(qū)的蝌蚪山晚中生代玄武巖起源于巖石圈地幔，而揚(yáng)子克拉通東部（南京塔山、盤山等地）新生代玄武巖來源于軟流圈地幔。這說明不僅在華北，巖漿源區(qū)轉(zhuǎn)換過程也同樣地發(fā)生在揚(yáng)子克拉通，且具有時代上的一致性。而120-130Ma期間的巖漿活動在整個中國東部廣泛發(fā)育，似乎說明本區(qū)和中國東部其他地區(qū)一樣，在中-新生代期間可能經(jīng)歷了統(tǒng)一的地質(zhì)作用過程，玄武巖的地幔源區(qū)發(fā)生富集作用的深部動力學(xué)背景可能是相同的。

和中國東部新生代玄武巖一樣，本區(qū)玄武巖中普遍的高Fe/Mn值和OIB型的微量元素地球化學(xué)特征，反映地幔源區(qū)可能存在輝石巖成分的加入。這些輝石巖可能以“堆晶”交代巖脈的形式存在于巖石圈地幔中，并與橄欖巖圍巖發(fā)生隱性交代作用，最終使得巖石圈地幔變得富集。在六合盤石山新生代玄武巖中的橄欖巖包體地球化學(xué)特征也反映了該地區(qū)巖石圈地幔經(jīng)歷過隱性地幔交代作用，而交代熔體來自地幔內(nèi)部。玄武巖漿在軟流圈地幔形成后，在上升過程中與巖石圈地幔中的富集熔體混合，并在穿過巖石圈地幔的同時，還同化了早期的輝石巖交代巖脈，最終變得更加富集。

地震層析成像顯示殘留的古太平洋俯沖板片平臥在中國東部地幔過渡帶內(nèi)，其俯沖效應(yīng)在中國東部新生代玄武巖地球化學(xué)特征上也得到了體現(xiàn)，在俯沖流體或含水熔體中LILE和LREE的活動性較HREE高，因而本區(qū)玄武巖具有富集LILE和LREE的特征。加之特提斯洋和蒙古洋在三疊紀(jì)已經(jīng)閉合，該熔體/流體可能來自于侏羅紀(jì)時期開始向西俯沖的太平洋板塊[12]。

5 存在的問題

雖然前人圍繞本區(qū)玄武巖做了很多工作，研究程度較高，但對構(gòu)成玄武巖物質(zhì)組成的不同來源組分的識別仍然是一個難題，需要進(jìn)一步研究。就本地區(qū)而言，對洋殼和陸殼物質(zhì)來源的有效識別，不僅可以豐富對玄武巖成因的認(rèn)識，還有助于對玄武巖形成的深部動力學(xué)背景的認(rèn)識，也將是今后的一個研究方向。

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