滕 霞，黃德志，盧 洋，汪 龍，劉珍蘭

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寧蕪早白堊世火山巖地球化學(xué)特征及巖漿演化

滕 霞1, 2，黃德志1, 2，盧 洋1, 2，汪 龍1, 2，劉珍蘭1, 2

(1. 中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，長(zhǎng)沙 410083；2. 中南大學(xué)湖南省有色金屬資源與地質(zhì)災(zāi)害探查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410083)

寧蕪盆地位于中國(guó)東部長(zhǎng)江中下游成礦帶，盆地內(nèi)主要發(fā)育4套火山巖。本研究主要通過(guò)地球化學(xué)手段探究該火山巖地球化學(xué)性質(zhì)及巖漿演化特征。結(jié)果表明：火山巖主要為安山巖、粗安巖和英安巖；早期龍王山組為低鉀系列，其余3組火山巖為高鉀鈣堿性?橄欖玄粗巖系列。4套火山巖Mg#值為66.51~40.33，輕稀土富集，Ta、Nb、Ti虧損，指示原始巖漿形成于富集地幔部分熔融。原始巖漿形成后經(jīng)歷了以分離結(jié)晶為主的巖漿演化過(guò)程，主要表現(xiàn)為Mg#降低和向富堿系列演化。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)和年代學(xué)研究，認(rèn)為寧蕪火山活動(dòng)發(fā)生在受古太平洋俯沖和大別造山后區(qū)域引張的共同作用下的巖石圈減薄環(huán)境，郯廬斷裂早白堊世走滑使得寧蕪盆地拉分和富集地幔減壓熔融形成巖漿。

寧蕪盆地；火山巖；地球化學(xué)；富集地幔；巖漿演化

寧蕪盆地是中國(guó)東部一處晚中生代火山盆地，由于其豐富的鐵礦資源受到廣泛關(guān)注，眾多學(xué)者對(duì)區(qū)內(nèi)巖漿巖和礦床進(jìn)行過(guò)深入研究。早在上世紀(jì)的《寧蕪玢巖鐵礦》[1]一書(shū)中就對(duì)盆地內(nèi)發(fā)現(xiàn)的不同鐵礦床分類(lèi)，并對(duì)不同類(lèi)型的礦床特征及成礦作用進(jìn)行了詳細(xì)闡述；之后的學(xué)者在流體包裹體和穩(wěn)定同位素方面對(duì)典型礦床進(jìn)行研究[2?7]，為礦床成因分類(lèi)提供證據(jù)和解釋。進(jìn)入21世紀(jì)，利用同位素測(cè)年技術(shù)，袁順達(dá)等[8]和范裕等[9]分別通過(guò)礦石中金云母Ar-Ar測(cè)年將成礦年齡范圍限制在129~135 Ma；在明確閃長(zhǎng)玢巖類(lèi)與成礦作用關(guān)系的基礎(chǔ)上，不同學(xué)者通過(guò)對(duì)不同巖體進(jìn)行鋯石U-Pb定年，獲得其侵入年齡為128~132 Ma[10?13]。前人在火山巖研究方面也積累了較豐富的地球化學(xué)和年代學(xué)數(shù)據(jù)[14?19](見(jiàn)表1)，但關(guān)注于火山巖巖漿演化過(guò)程[14, 17, 20]及構(gòu)造意義的研究報(bào)道較少，而寧蕪火山活動(dòng)是長(zhǎng)江中下游白堊紀(jì)巖漿活動(dòng)的重要組成部分，能一定程度反映/印證區(qū)域巖漿過(guò)程和構(gòu)造活動(dòng)，且與盆地內(nèi)鐵礦成礦作用直接相關(guān)。因此，本文作者以寧蕪盆地火山巖地球化學(xué)特征為研究對(duì)象，探討盆地內(nèi)早白堊世火山巖的巖漿過(guò)程及形成的構(gòu)造環(huán)境。

表1 寧蕪盆地火山巖鋯石U-Pb測(cè)年數(shù)據(jù)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

長(zhǎng)江中下游成礦帶位于揚(yáng)子地塊北緣，具有“一蓋兩底”的地殼特征[21]。印支期揚(yáng)子板塊向華北板塊俯沖碰撞造山后，長(zhǎng)江中下游構(gòu)造環(huán)境由板緣到板內(nèi)轉(zhuǎn)換[22]，構(gòu)造上屬大別造山帶前陸盆地。

寧蕪盆地位于長(zhǎng)江中下游成礦帶內(nèi)(見(jiàn)圖1)，北起南京，南至蕪湖，東西側(cè)分別以方山?小丹陽(yáng)斷裂和濱江斷裂為界。盆地內(nèi)斷裂發(fā)育，由NNE和NW兩組構(gòu)成主體構(gòu)造框架，同時(shí)發(fā)育近EW向斷裂。區(qū)內(nèi)出露地層主要為T(mén)2-J3陸相碎屑巖及灰?guī)r和白堊紀(jì)火山巖。分布廣泛的火山巖由老至新依次為龍王山、大王山、姑山和娘娘山組。其中龍王山組主要分布在盆地東側(cè)，巖性以灰紫色角閃安山質(zhì)火山角礫巖、沉火山角礫巖及熔巖為主，不整合于三疊?侏羅系地層之上；大王山組分布最廣，巖性為角閃安山質(zhì)熔巖、安山質(zhì)火山角礫巖、安山巖、沉凝灰?guī)r等；姑山組出露于南段姑山附近，巖性主要為安山巖、安山質(zhì)凝灰角礫巖、凝灰?guī)r；娘娘山組出露在盆地西側(cè)娘娘山附近，巖性主要為假白榴石響巖、火山角礫巖、熔結(jié)凝灰?guī)r和黝方石響巖等[1]。近10年已發(fā)表的火山巖鋯石U-Pb年齡結(jié)果顯示(見(jiàn)表1)，火山巖噴發(fā)年齡集中在135~120 Ma，屬早白堊世。除噴出巖外，盆地內(nèi)還出露閃長(zhǎng)巖類(lèi)超淺成巖體和零星分布的花崗巖類(lèi)，巖體侵入時(shí)代與火山噴發(fā)時(shí)代接近[10?14]。

圖1 寧蕪盆地構(gòu)造簡(jiǎn)圖及巖漿巖分布[1]：1—花崗巖；2—閃長(zhǎng)玢巖；3—娘娘山組火山巖；4—姑山組火山巖；5—大王山組火山巖；6—龍王山組火山巖；7—背斜構(gòu)造；8—斷裂

2 采樣及測(cè)試方法

本研究采集4套火山巖樣品共54件，其中11件龍王山組樣品采自吳村鉆孔KZ3401中460~550 m處巖芯，巖性主要為灰綠色、灰黑色安山巖、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)安山巖，發(fā)育綠泥石化以及少量磁鐵礦化和硅化；14件大王山組樣品采自吳村鉆孔ZK001中150~260 m處巖芯,巖性為深灰色、淺灰褐色粗面巖、粗安巖、安山巖、熔結(jié)角礫巖，磁鐵礦化、黃鐵礦化、硅化蝕變較明顯；11件姑山組樣品采自姑山鐵礦附近，巖性為灰黑色安山巖和安山質(zhì)凝灰?guī)r，發(fā)育磁鐵礦、綠泥石化；16件娘娘山組樣品采自鉆孔ZK0202和ZK0901巖芯，巖性為黝方石響巖和假白榴石響巖等(見(jiàn)圖2)。

主量和微量稀土測(cè)試由澳實(shí)(廣州)測(cè)試有限公司完成。主量元素測(cè)定使用X熒光光譜儀，采用ME-XRF06分析方法，精度優(yōu)于5%；微量和稀土元素測(cè)定使用電感耦合等離子質(zhì)譜儀，采用ME-MS81分析方法，精度優(yōu)于3%。

3 火山巖地球化學(xué)特征

3.1 主量元素

樣品主量元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。除龍王山組外，其余3組火山巖灼失量較大，可能與后期蝕變有關(guān)。4套火山巖樣品SiO2平均值為53.16%~59.46%；TiO2含量均低(小于1%)，平均值為0.64%~0.78%; MgO含量依次降低，平均值為4.59%~1.77%；Mg#(Mg#=(Mg)/[(Mg)+(Fe)])依次降低，平均值為66.51~40.33；Al2O3含量依次升高，平均值為13.34%~17.66%。龍王山組樣品K2O含量很低(0.21%~0.93%)，Na2O平均值為6.65%，表現(xiàn)出貧鉀富鈉特征，里特曼指數(shù)()為1.77~4.31; 大王山組Na2O平均值為0.94%, K2O為3.70%，Na2O/K2O比值為0.03~0.76，具有富鉀特征，為0.39~3.89；姑山組Na2O平均值為3.67%，K2O為2.06%，Na2O/K2O比值為1.38~3.18，為2.29~3.43；娘娘山組Na2O平均值為4.42%，K2O平均值為5.75%，相比前3組，更為富鈉富鉀，為6.28~14.95。

圖2 寧蕪盆地火山巖的顯微照片：(a) 黝方石響巖；(b) 粗面巖；(c) 凝灰質(zhì)安山巖；(d) 含白榴石響巖(Nsn—黝方石；Bi—黑云母；Fl—長(zhǎng)石；Ae—霓輝石；Chl—綠泥石；Lct—白榴石)

表2 寧蕪盆地火山巖主量元素含量

3.2 微量及稀土元素

火山巖樣品微量稀土元素測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3至表6。龍王山、大王山和姑山組火山巖稀土總量依次降低，平均含量分別為175.45×10?6、133.74×10?6、103.32×10?6，其中龍王山組總量變化大(92.51×10?6~ 270.83×10?6)，但趨勢(shì)一致。3組火山巖均表現(xiàn)出相似的REE右傾分配模式(圖3)，∑LREE/∑HREE比值介于2.24~4.25，輕稀土中等富集，重稀土較平坦；僅龍王山組樣品表現(xiàn)出輕微Eu負(fù)異常。娘娘山組樣品稀土總量明顯高于前3組，∑REE平均值為472.57×10?6，右傾明顯，輕稀土更為富集(∑LREE/∑HREE=6.16~8.76)。

微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖3)，4組火山巖均虧損Ta、Nb、Ti、P。此外，龍王山組樣品同時(shí)虧損Rb、K、Ba、Sr，富集Th、U；大王山組富集U、K、La， Sr和Ba表現(xiàn)出從虧損到富集的變化；姑山組樣品富集K、Sr、Nd，娘娘山組富集La、Nd、Sm。

4 討論

4.1 巖石類(lèi)型及巖漿巖系列

龍王山組主微量元素特征均落在英安巖和粗安巖范圍(見(jiàn)圖4(a)和(b))；大王山組微量元素全部落在安山巖范圍內(nèi)(見(jiàn)圖4(b))，而主量投圖落在安山巖、英安巖、粗安巖(見(jiàn)圖4(a))；姑山組微量元素落在安山巖、玄武巖(見(jiàn)圖4(b))，主量主要落在安山巖、粗安巖范圍(見(jiàn)圖4(a))；娘娘山組主量落入粗安巖、堿玄質(zhì)響巖、粗面英安巖區(qū)域(見(jiàn)圖4(a))，在微量圖解中主要落在英安巖、粗安巖區(qū)域內(nèi)(見(jiàn)圖4(b))。

表3 龍王山組火山巖微量稀土元素分析結(jié)果

表4 大王山組火山巖微量稀土元素分析結(jié)果

早期的前人工作認(rèn)為寧蕪火山巖均為橄欖玄粗巖系列[26]，之后又有學(xué)者指出是高鉀鈣堿性?橄欖玄粗巖系列[20]或高鉀鈣堿性?鉀質(zhì)堿性系列[27]。本研究中龍王山組基本落入低鉀系列，大王山組主要為橄欖玄粗和高鉀鈣堿性，姑山組火山巖為高鉀鈣堿性，娘娘山組主要為橄欖玄粗巖系列(見(jiàn)圖5，圖中主要氧化物是扣除灼失量值)。本研究中龍王山組樣品均采自盆地中段鉆井巖芯，手標(biāo)本和鏡下均顯示龍王山組火山巖特征；樣品灼失量除一個(gè)樣品在4%左右，其余均在2.4%以下，K2O與Na2O表現(xiàn)出輕微正相關(guān)，可以排除后期蝕變?cè)斐傻外浱卣鳌Ｒ虼?，認(rèn)為寧蕪火山巖早期(龍王山組)為低鉀系列，大王山、姑山和娘娘山組火山巖為高鉀鈣堿性?橄欖玄粗巖系列。

表5 姑山組火山巖微量稀土元素分析結(jié)果

4.2 巖漿來(lái)源分析

對(duì)寧蕪盆地內(nèi)白堊世4組火山巖是否為同源演化存在不同看法。一些學(xué)者認(rèn)為4組火山巖具有相同起源，地球化學(xué)特征差異是巖漿演化程度不同的結(jié)果[26]。另一些學(xué)者則認(rèn)為娘娘山組與其他火山巖不同，是一次獨(dú)立的火山噴發(fā)事件[14, 29]。

相似的稀土微量特征(見(jiàn)圖3)和微量元素間明顯的線(xiàn)性關(guān)系(見(jiàn)圖6)均顯示，4組火山巖具有相同的巖漿來(lái)源，前人對(duì)Sr、Nd、Pb、Hf同位素研究認(rèn)為寧蕪盆地火山巖巖漿來(lái)源于富集地幔[14, 17?18, 26, 30]。如火山巖Nd()為?7.3×10?3~?1.8×10?3，(87Sr/86Sr)i為0.7050~ 0.7085[17, 20]; 盆地內(nèi)與火山巖同源的次火山巖Nd()為?3.58×10?3~?8.74×10?3，(87Sr/86Sr)i為0.7053~ 0.7074[30]，均顯示富集地幔特征。本研究結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，火山巖在Th/Yb?Nb/Yb圖解中(見(jiàn)圖6(a))顯示與俯沖特征相關(guān)的富集特征。La/Sm?La圖解顯示(見(jiàn)圖7)，龍王山、大王山、姑山組形成過(guò)程以部分熔融作用為主，娘娘山組火山巖形成則經(jīng)歷了明顯的分離結(jié)晶作用。龍王山組Mg#范圍在57~73，接近地幔部分熔融形成的原始巖漿值(約73)[35]；Tl為0.02×10?6，明顯低于地殼平均值(0.5×10?6[31])；在Ba/Nb?La/Nb圖中(見(jiàn)圖6(b))落在原始地幔和洋中脊玄武巖附近，在Pb/Ce?Pb圖中(見(jiàn)圖6(c))落入大洋玄武巖中。上述特征均表明龍王山組火山巖相對(duì)后3組更具地幔特征。4套火山巖樣品Ba和Sr呈正相關(guān)(見(jiàn)圖6(d))；大王山和娘娘山組Ba平均值分別為672×10?6和Ba平均值為1070×10?6，姑山和娘娘山組的Sr平均值分別為548×10?6和782×10?6，明顯高于地殼((Ba)=456×10?6，(Sr)=320×10?6 [31])，單獨(dú)的地殼混染無(wú)法造成這么高的值，只可能是巖漿演化的結(jié)果。

4.3 巖漿演化

4組火山巖MgO含量與Mg#依次降低(平均值在66.51~40.33)，各組火山巖中MgO與SiO2呈負(fù)相關(guān)(見(jiàn)圖8)，SiO2與(Na2O+K2O)整體呈負(fù)相關(guān)，隨SiO2含量增高，SiO2與(Na2O+K2O)由正相關(guān)變?yōu)樨?fù)相關(guān)(見(jiàn)圖4(a))，表明巖漿向富堿系列演化。MgO對(duì)其他主量元素氧化物圖解中(見(jiàn)圖8)，大王山組MgO與Al2O3、CaO、P2O5呈正相關(guān)，可能由斜長(zhǎng)石和磷灰石的分離結(jié)晶引起。龍王山組MgO與Al2O3，Na2O呈負(fù)相關(guān)，與CaO呈正相關(guān)；娘娘山組MgO與Al2O3，K2O呈負(fù)相關(guān)，與CaO、P2O5呈正相關(guān)，表明隨巖漿演化，除存在磷灰石的分離結(jié)晶，斜長(zhǎng)石減少，堿性長(zhǎng)石增加，所以Al2O3未隨MgO減少而減少，而CaO隨之減少，亦與前述富堿演化特征的結(jié)論一致。

圖3 寧蕪盆地火山巖REE分配圖和微量元素蛛網(wǎng)圖(球粒隕石和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)值據(jù)文獻(xiàn)[23]； LWS—龍王山組樣品；DWS—大王山組樣品；GS—姑山組樣品；NNS—娘娘山組樣品)

圖4 寧蕪火山巖TAS圖解[24]及Zr/TiO2?Nb/Y圖解[25]

圖5 寧蕪火山巖K2O?SiO2圖解[28]

圖6 寧蕪火山巖微量元素協(xié)變圖解：(a) Th/Yb?Nb/Yb；(b) Ba/Nb?La/Nb；(c) Pb/Ce?Pb[17]；(d) Ba?Sr(PM[23]—原始地幔；N-MORB[23]—洋中脊玄武巖；OIB[23]—洋島玄武巖；CC[23]—陸殼；OIB?MORB array[32]—洋島玄武巖?洋中脊玄武巖序列；Arc volcanics[33]—島弧火山巖)

圖7 寧蕪火山巖La/Sm?La圖解[34]

微量元素蛛網(wǎng)圖中(見(jiàn)圖3)，4組火山巖均出現(xiàn)Ta、Nb、Ti、P虧損。Ta、Nb、Ti虧損可以由角閃石或含鉀礦物的分離結(jié)晶有關(guān)或部分熔融時(shí)作為殘留固相造成[36]，P與磷灰石分離結(jié)晶有關(guān)，與Haker圖解釋一致，亦與本區(qū)磷灰石發(fā)育普遍的情況相符。此外，龍王山組樣品虧損Rb、K、Ba，亦可以由富鉀礦物分離造成。龍王山組樣品間稀土和微量分配模式類(lèi)似但含量分散，娘娘山組次之，反映龍王山組噴發(fā)時(shí)間最長(zhǎng)，巖漿于期間經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間演化。大王山組樣品微量稀土分配集中，個(gè)別活動(dòng)性強(qiáng)的微量元素(Ba、U、Sr)變化大，可能與巖石形成后熱液蝕變有關(guān)。

火山巖樣品均具有右傾的稀土分配模式(見(jiàn)圖3)，可以是由LREE分配系數(shù)低的礦物(石榴子石、橄欖石、斜方輝石、單斜輝石)存在于殘留相或分離結(jié)晶引起。僅早期龍王山組表現(xiàn)出微弱Eu負(fù)異常，反映可能存在斜長(zhǎng)石的分離結(jié)晶；磷灰石具有負(fù)Eu異常，磷灰石的分離結(jié)晶可以抵消斜長(zhǎng)石分離造成的Eu異常[37]，因而演化后期未顯示Eu負(fù)異常。龍王山、大王山和姑山組火山巖稀土總量變化不大，平均值為103.32×10?6~175.45×10?6；娘娘山組稀土總量明顯高于前3組，∑REE平均值為472.57×10?6，右傾明顯，輕稀土更為富集，可能反映前3組和娘娘組雖然同源，但形成時(shí)部分熔融程度可能不同，不是一次形成。同時(shí)不排除存在淺部二次巖漿房的可能。

圖8 主量元素Haker圖解

4.4 大地構(gòu)造背景分析

早白堊世，華北與華南板塊碰撞拼合已結(jié)束，包括寧蕪盆地在內(nèi)的長(zhǎng)江中下游均處于板內(nèi)環(huán)境。Zr/Y?Zr圖解中(見(jiàn)圖9(a))，除姑山組樣品外，其余三組均有部分樣品落入板內(nèi)環(huán)境；Hf?Th?Ta圖解中則一致落入島弧玄武巖內(nèi)(見(jiàn)圖9(b))，出現(xiàn)這種情況認(rèn)為是與揚(yáng)子板塊巖石圈地幔具富集特征有關(guān)。長(zhǎng)江中下游地區(qū)的富集地幔特征多有報(bào)道[14, 17?18, 20, 26?27, 29, 40?43]，通常認(rèn)為該區(qū)富集地幔特征與流體/熔體交代或地殼拆沉有關(guān)，比如，有些學(xué)者提出富集地幔與俯沖板片及沉積物析出的流體/熔體交代有關(guān)，認(rèn)為交代的流體/熔體與古太平洋俯沖[17]，印支期揚(yáng)子俯沖[40]，或晉寧期華夏向揚(yáng)子板塊俯沖事件[14, 41]有關(guān)。而持拆沉觀點(diǎn)的學(xué)者將其與大別造山帶碰撞造山相聯(lián)系[29, 42]或軟流圈上涌底侵[43]。如前所述，火山巖具有虧損Ta、Nb、Ti，富集LILE，類(lèi)似于島弧火山巖(IAB)特征[44]，Th/Yb-Nb/Yb顯示與俯沖有關(guān)的富集特征，表明富集地幔形成與俯沖板片流體/熔體交代關(guān)系密切，但也不排除地殼拆沉在共同起作用的可能性。

圖9 構(gòu)造環(huán)境判別圖解：(a) Hf/3?Th?Ta[38]；(b) Zr/Y?Zr[39] (WPB—板內(nèi)玄武巖；MORB—洋中脊玄武巖；IAB—島弧玄武巖；N-MORB—N型洋中脊玄武巖；E-MORB—E型洋中脊玄武巖；CAB—鈣堿性玄武巖)

前人對(duì)寧蕪盆地白堊紀(jì)火山噴發(fā)的大地構(gòu)造背景主要存在兩種不同認(rèn)識(shí)：大別造山帶造山后伸展[17, 22, 29]和古太平洋板塊俯沖[14, 27]。前者認(rèn)為大別造山帶山根垮塌伸展造成寧蕪火山巖快速?lài)姲l(fā)[17, 22]；后者認(rèn)為古太平洋俯沖造成郯廬斷裂左行走滑，深部巖石圈剪切使得軟流圈輕物質(zhì)上涌造成熱侵蝕[14]；也有學(xué)者認(rèn)為與板內(nèi)裂谷環(huán)境有關(guān)[26]。盡管如此，眾多國(guó)內(nèi)學(xué)者普遍認(rèn)可中國(guó)東部中生代經(jīng)歷了大規(guī)模的巖石圈伸展減薄[14?18, 20, 29, 41, 45]，減薄機(jī)制為軟流圈上涌造成熱侵蝕[14, 16?17, 20, 41]或巖石圈拆沉[18, 29]。

上述兩種認(rèn)識(shí)并非相互矛盾。三疊紀(jì)揚(yáng)子板塊向華北克拉通碰撞拼合，到侏羅紀(jì)古太平洋開(kāi)始俯沖，作為印支期運(yùn)動(dòng)與燕山期運(yùn)動(dòng)的分界，但太平洋持續(xù)改變角度、方向和速率發(fā)生俯沖的同時(shí)，揚(yáng)子和華北間的大別造山帶可能仍存在造山后作用，能夠影響到作為造山帶前陸坳陷的長(zhǎng)江中下游地區(qū)。因此，本文作者認(rèn)為，長(zhǎng)江中下游白堊世巖漿活動(dòng)可能受控于這兩者的共同作用，尤其考慮到早期古太平洋大致向南俯沖[4],與大別造山帶作用方向一致。

寧蕪盆地位于郯廬斷裂南段以東，郯廬斷裂帶的左行剪切與寧蕪拉分盆地形成和火山巖噴發(fā)關(guān)系密切[46]。史大年等[43](2012)曾報(bào)道寧蕪盆地正下方存在“幔隆構(gòu)造”，Moho面深度只有28 km。“幔隆構(gòu)造”有利于在伸展減薄背景下的地幔物質(zhì)減壓熔融；盆地內(nèi)斷裂發(fā)育，地表火山口分布在斷裂交匯部位，表明斷裂為巖漿運(yùn)移提供通道；基底地層中存在滑脫層[47]，為巖漿水平運(yùn)移和短暫停留提供空間。

5 結(jié)論

1) 寧蕪盆地早白堊世火山活動(dòng)頻繁，噴發(fā)形成的火山巖巖性主要為安山巖、粗安巖和英安巖。其中最早形成的龍王山組火山巖為低鉀系列，大王山、姑山和娘娘山組火山巖為高鉀鈣堿性?橄欖玄粗巖系列。

2) 4套火山巖具有類(lèi)似的微量稀土特征，顯示來(lái)自同一巖漿源。Mg#為66.51~40.33，輕稀土富集，Ta、Nb、Ti虧損，結(jié)合前人同位素研究，認(rèn)為其原始巖漿形成于不同程度的富集地幔部分熔融。原始巖漿形成后經(jīng)歷了以分離結(jié)晶為主的巖漿演化過(guò)程，主要表現(xiàn)為火山巖Mg#降低和向富堿系列演化。

3) 在古太平洋俯沖和大別造山后伸展的共同作用下，中國(guó)東部發(fā)生巖石圈減薄和軟流圈物質(zhì)上涌。郯廬斷裂發(fā)生走滑，造成寧蕪盆地拉分和富集巖石圈地幔減壓部分熔融形成原始巖漿，并在上升過(guò)程中經(jīng)歷了以結(jié)晶分異為主的巖漿演化過(guò)程。巖漿沿?cái)嗔押突撁孢\(yùn)移，近地表噴發(fā)形成了具有富集地幔特征的陸內(nèi)火山巖。

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(編輯 何學(xué)鋒)

Geochemical characteristics of early Cretaceous volcanic rocks and magma evolution in Ningwu basin, Eastern China

TENG Xia1, 2, HUANG De-zhi1, 2, LU Yang1, 2, WANG Long1, 2, LIU Zhen-lan1, 2

(1. School of Geosciences and Info-physics, Central South University, Changsha 410083, China;2. Hunan Key Laboratory of Non-ferrous Resources and Geological Hazard Detection,Central South University, Changsha 410083, China)

The Ningwu basin is located in the Middle-Lower Yangtze River metallogenic zone, Eastern China. Four cycles of volcanic rocks were widely found in the basin. By the tool of geochemistry, the geochemical characteristics and magma evolution of these volcanic rocks were studied. The results show that volcanic rocks are mainly andesites, trachy-andesites and dacites. The volcanic rocks of the Longwangshan formation, which were formed earlier, are low K series while volcanic rocks of other formations vary from high K calc-alkaline to shoshonite. With the Mg indexes from 66.51 to 40.33, volcanic rocks show the similar LREE-enriched patterns and depletion in high field strength elements of Ta, Nb and Ti, suggesting that the primitive magma resulted from partial melting of enriched mantle. The decreasing Mg index and the increasing alkali also indicate that the magma experienced significant fractional crystallization after forming. Combined with regional geology and dating studies, it is thought that volcanic activities in the Ningwu basin happened at the regional lithospheric thinning, resulting from the subduction of Paleo-Pacific and post-orogen extension of Dabie Mountain. At that time, active Tanlu fault triggered partial melting of the enriched mantle beneath the Ningwu basin.

Ningwu basin; volcanic rocks; geochemistry; enriched mantle; magma evolution

Project (2011BAB04D01) supported by the National Science and Technology Support Program of China

2016-05-26; Accepted date: 2016-11-08

HUANG De-zhi; Tel: 13687340390; E-mail: dzhuang_01@163.com

10.19476/j.ysxb.1004.0609.2017.07.17

1004-0609(2017)-07-1455-16

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國(guó)家科技支撐項(xiàng)目(2011BAB04D01)

2016-05-26；

2016-11-08

黃德志，教授，博士；電話(huà)：13687340390；E-mail：dzhuang_01@163.com