内蒙古集宁新生代玄武岩的地幔源区特征: 元素及Sr-Nd-Pb同位素地球化学证据

摘要

内蒙古集宁玄武岩区位于华北克拉通北缘,东邻汉诺坝玄武岩区.由亚碱性的拉斑玄武岩及碱性的橄榄玄武岩、碧玄岩和碱玄岩组成.玄武岩的SiO2与TiO2含量分别为44.10～52.27wt.%和1.57～2.95wt.%,Mg#(43-63)及Ni含量(27～210ppm)变化范围较大.集宁玄武岩的微量元素原始地幔标准化曲线及REE球粒陨石标准化曲线与OIB相似,Sr、Nd同位素比值显示了较汉诺坝玄武岩富集的特征.研究表明,虽然集宁玄武岩浆经历了一定程度的橄榄石、单斜辉石的分离结晶作用,但微量元素及Sr、Nd、Pb同位素特征排除了幔源岩浆在喷发到地表过程中受到地壳物质显著混染的可能性.143Nd/144Nd、87Sr/86Sr vs.206Pb/204Pb的线性相关性表明,集宁玄武岩至少来自两个地幔端元组分:EMI和PREMA,且端元组分与汉诺坝玄武岩相似.尖晶石二辉橄榄岩的低程度部分熔融(2～5%)熔体与石榴石二辉橄榄岩更低程度部分熔融(＜2%)熔体的混合,可以解释集宁玄武岩稀土元素的变化特征.推测EMI位于岩石圈地幔之内且源区深度＜70km,PREMA则来自软流圈地幔.集宁碱性玄武岩与亚碱性玄武岩之间的地球化学差异,可能只是来自岩石圈地幔的EMI型熔体和来自软流圈地幔的PREMA型熔体在形成玄武岩浆时参与混合的比例不同,暗示该地区的岩石圈地幔与软流圈地幔之间经历了强烈的相互作用.集宁玄武岩与汉诺坝玄武岩相似的Sr、Nd、Pb同位素比值及相关性,说明它们具有相似的地幔源区,汉诺坝玄武岩的地球化学差异同样可以用EMI与PREMA组分对岩浆贡献程度的不同来解释.