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广西合浦烟墩岭火山岩的K-Ar年代学和地球化学初步研究.pdf

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    • 书书书广西合浦烟墩岭火山岩的 K A r 年代学和地球化学初步研究李霓1 樊祺诚1 王团华1 孙谦1 隋建立2L I N i1,F A NQ i C h e n g1,WA N GT u a n H u a1,S U NQ i a n1a n dS U I J i a n L i21 .中国地震局地质研究所,北京 1 0 0 0 2 92 .中国科学院地质与地球物理研究所,北京 1 0 0 0 2 91 .I n s t i t u t e o f G e o l o g y ,C h i n aE a r t h q u a k e A d m i n i s t r a t i o n ,B e i j i n g1 0 0 0 2 9 ,C h i n a2 .I n s t i t u t e o f G e o l o g ya n dG e o p h y s i c s ,C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s ,B e i j i n g1 0 0 0 2 9 ,C h i n a2 0 0 7  0 1  2 2收稿, 2 0 0 7  0 5  1 0改回.L i N ,F a nQ C ,Wa n gT H,S u nQa n dS u i J L . 2 0 0 7 .P r e l i mi n a r ys t u d yo nK A r c h r o n o l o g y ,p e t r o l o g ya n dg e o c h e mi s t r yo fY a n d u n l i n gv o l c a n i cr o c k s ,H e p uc o u n t y ,G u a n g x i .A c t aP e t r o l o g i c aS i n i c a , 2 3 ( 6 ) : 1 4 2 3- 1 4 3 0A b s t r a c t   Y a n d u n l i n gv o l c a n o ,w h i c hi s l o c a t e di nH e p uc o u n t y ,t h e G u a n g x i Z h u a n g A u t o n o m o u s R e g i o n ,i s a s m a l l v o l c a n o w i t hc e n t r a l e r u p t i o ns t y l e i nt h e Q u a t e r n a r y P e r i o d .I t s e r u p t i o nr e p r e s e n t s t h e v o l c a n i c a c t i v i t y i ns o u t hC h i n a i nQ u a t e r n a r y .T h e p r o d u c t so f Y a n d u n l i n g v o l c a n o a r e t r a c h y b a s a l t . M g#v a l u e s ( 5 9~ 6 9 )a r e f r o mm i d d l e t o h i g h , a n dt i t a n i u ma n da l k a l i a r e c o m p a r a t i v e l y h i g h .T h ec h o n d r i t e  n o r m a l i z e da b u n d a n c e s o f R E Ed i a g r a m s o f Y a n d u n l i n g a n di t s n e i g h b o u r Y a n t o u l i n g v o l c a n i c r o c k s a r e q u i t e s i m i l a r a n dt h ec u r v e s a r ea l m o s t o v e r l a p p e d .T h ec u r v e s s h o wal i t t l es t e e pt i l t t oH R E E ,w h i c hb e l o n g s t oL R E E  e n r i c h e dt y p e .T h ep r i m i t i v e m a n t l e n o r m a l i z e dt r a c e e l e m e n t a b u n d a n c e c u r v e s a r e a l s o s i m i l a r ,i n d i c a t i n g t h e y h a v e t h e s a m e m a g m a s o u r c e .T h e v a r i a t i o n s o f B a /N br a t i o s o f Y a n d u n l i n gv o l c a n i cr o c k s a r es m a l l e r t h a nt h o s ef r o mn o r t hH a i n a na n dWe i z h o uI s l a n d s ,b u t L a / N br a t i o s a r el o wa n ds t a b l e w h i c ha r es i m i l a r t ot h o s ef r o mO I B .T h ep l o t o f i n c o m p a t i b l ee l e m e n t s o f N b / Ua n dT ha l s os h o w s t h a t t h er o c k s c o m ef r o mam a g m as o u r c es i m i l a r t oO I B .T h ee v i d e n c e s f r o mp e t r o l o g ya n dg e o c h e m i s t r ys u g g e s t t h a t t h ev o l c a n i cr o c k s i nY a n d u n l i n ga r el i t t l ee v o l v e dm a g m ar a t h e rt h a np r i m i t i v eb a s a l tf r o m m a n t l es o u r c ea n dt h e yw e r e n  ta f f e c t e db yc r y s t a ld i f f e r e n t i a t i o n ,w e r et h e yc o n t a m i n a t e db yc r u s t a l m a t e r i a l s .T h e s er o c k s h a v es i m i l a r8 7S r /8 6S r a n d1 4 3N d /1 4 4N dr a t i o s .T h ev o l c a n i ca c t i v i t i e sc o u l db ed a t e db a c kt oe a r l y P l e i s t o c e n e a c c o r d i n g t o K  A r d a t i n g c o m b i n e dw i t hg e o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f v o l c a n i c r o c k s a n dp r e v i o u s w o r k s ,w h i c hc o r r e s p o n dt oe a r l yv o l c a n i ca c t i v i t i e so f We i z h o uI s l a n di nB e i b uB a ya n dD u o w e n l i n gp e r i o do f v o l c a n i ca c t i v i t i e si nn o r t hH a i n a nI s l a n d .K e yw o r d s   Y a n d u n l i n gv o l c a n o ,P e t r o l o g ya n dg e o c h e m i s t r y ,We i z h o uI s l a n d ,N o r t hH a i n a nI s l a n d摘 要  广西合浦县烟墩岭火山是一座第四纪小型中心式喷发的火山, 是我国华南火山在第四纪喷发活动的代表之一。

      烟墩岭火山岩岩性为粗面玄武岩, M g#值( 5 9~ 6 9 ) 中等偏高, 而钛和碱质成分相对较高烟墩岭火山岩及周边的烟头岭样品的稀土含量较为稳定, 配分型式极其相似, 几乎一样, R E E丰度模式呈稍陡的向 H R E E倾斜的轻稀土富集型它们的微量元素原始地幔配分型式也很相似, 暗示有共同的岩浆源区烟墩岭火山岩的 B a / N b 比值变化范围远小于琼北和涠洲岛玄武岩,而 L a / N b 比值三者相近, 都是低而稳定, 与洋岛玄武岩数值接近, 不相容元素 N b / U  T h 图解也说明烟墩岭火山岩来自于类似于洋岛玄武岩的地幔源区岩石学和地球化学化学证据都表明, 烟墩岭地区火山岩虽不是原生地幔玄武岩浆的喷出物, 但只经过低程度演化, 未受到强烈的结晶分异的影响, 也未受到地壳的混染其8 7S r /8 6S r 和1 4 3N d /1 4 4N d 数据变化范围很小, 具有低S r 同位素比值和高 N d 同位素比值的特点本文采用火山岩 K  A r 法测定了烟墩岭火山活动的时代, 结合火山岩地质特征和前人资料, 火山活动时代确定为第四纪早更新世, 与北部湾涠洲岛早期火山活动及琼北早更新世多文岭期火山活动时代大致相当。

      1 0 0 0  0 5 6 9 / 2 0 0 7 / 0 2 3 ( 0 6 )  1 4 2 3  3 0A c t aP e t r o l o g i c aS i n i c a  岩石学报国家自然科学基金项目( 4 0 5 7 2 0 4 4 ) 、 中科院广州地球化学所同位素年代学和地球化学重点实验室合作基金项目( G I G I s o  0 6  0 1 ) 、南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室( 1 2  0 6  0 5 ) 以及南京大学“ 研究生访学项目” 联合资助.第一作者简介:李霓,女, 1 9 6 7年生,副研究员,岩石地球化学专业,E  m a i l :l i n i 8 5 8 9 @h o t m a i l . c o m 关键词  烟墩岭火山;岩石学与地球化学;涠洲岛;琼北中图法分类号  P 5 8 8 . 1 4 5 ;P 5 9 7 . 3图 1  烟墩岭及周边地区火山地质图( 烟墩岭及烟头岭火山岩范围为示意)F i g . 1  V o l c a n i ca n dg e o l o g i cm a po f Y a n d u n l i n gv o l c a n oa n di t s s u r r o u n d i n ga r e a1  地质概况雷琼及北部湾周边一带是我国南方最大的第四纪火山岩分布区, 区内遍布一百多座新生代火山。

      更新世时, 由于太平洋 库拉板块向欧亚板块俯冲, 中国东南沿海等地发生了大量火山喷发活动并达到高潮, 一直延续至全新世, 成为我国少数几个活动火山区之一, 而且这些火山均分布于深大断裂带或其附近, 并受其控制( 卢进林, 1 9 9 3 ;樊祺诚等, 2 0 0 4 ) , 晚更新世时期该地区的火山活动通常伴有射气岩浆喷发( 孙谦等,2 0 0 3 ) 烟墩岭火山位于广西北海市合浦县山口镇以南约1 0 k m处的新圩村( 图1 ) , 距国家级广西山口红树林保护区约4 ~ 5 k m , 合浦盆地西南端直接延伸入北部湾海域( 杨荣玉,1 9 9 6 ) , 因此从区域地质上看烟墩岭火山属北部湾拗陷的北部, 形成时代为第四纪, 与西面 1 0 0k m外北部湾里著名的涠洲岛火山喷发大致同期, 同属我国最年轻的火山之一烟墩岭火山长约 2 6 0 m , 宽约 1 0 0 m , 呈长椭圆形, 海拔高度 7 0 m左右( 傅中平和林丽华, 1 9 9 0 ) , 底径约 3 0 0 m , 是一座中心式喷发的小规模火山, 其火山活动时代与北部湾海域中的涠洲岛火山相近, 原因是渐新世以来南海的扩张使雷琼地区的断裂构造趋于活跃, 并使构造应力场由压性转变为张性, 故该区的火山活动到第四纪仍未停息( 黄镇国等, 1 9 9 3 ) 。

      从火山外貌上看, 烟墩岭火山同雷琼地区新生代火山相似,都属于海拔较低(<3 0 0 m ) 的火山, 由于时代久远, 烟墩岭火山因剥蚀而变得更加低平, 因而看不出原来的火山锥火山外围及底部可见玄武质熔岩, 火山中心部位已被开挖成几米深的大坑, 坑内火山角砾、 火山渣较为发育, 堆积较为松散,因而被大量运走作建筑材料, 残余的部分岩脉因而凸立出来( 图 2 ) , 下部与含气孔玄武岩接触烟墩岭火山除喷发玄武质火山渣、 火山集块或角砾等火山碎屑外, 还有岩浆侵入活动, 前人( 傅中平和林丽华, 1 9 9 0 ;黎希明和刘传章, 1 9 9 1 ;黄镇国等, 1 9 9 3 ) 已对此火山作过一些初步的岩石学研究, 但对地球化学和年代学等方面未作详细研究,本文则侧重讨论烟墩岭火山岩的岩石学和地球化学,从 K  A r 定年并结合前人工作确定烟墩岭火山的活动时代与广西合浦烟墩岭仅隔狭长的英罗港相邻的广东廉江4241A c t aP e t r o l o g i c aS i n i c a  岩石学报2 0 0 7 , 2 3 ( 6 ) 烟头岭也是第四纪火山, 二者直线距离仅 1 0k m , 因此烟头岭样品( Y T L 0 1 ) 也放入本文一起讨论。

      2  烟墩岭火山岩的 K  A r 年龄根据野外考察发现, 研究区岩石有蚀变现象, 在有限的样品中, 我们挑选了三个具有代表性的、 相对较为新鲜的样品进行 K  A r 法年龄测定, 结果如下:根据 K  A r 法测年结果( 表 1 ) , 烟墩岭火山岩的年龄为第四纪早更新世, 距今约 1  2 6~ 1  0 4 M a , 烟头岭火山喷发时间为早更新世晚期( 0  7 2 M a ) 西边相邻的北部湾涠洲岛早期火山活动形成的球状风化玄武岩为早—中更新世( 1  2 6±0  2 6 M a , 黄 镇 国 等, 1 9 9 3 ;1  4 2 M a~0  4 9 M a , 樊 祺 诚 等,2 0 0 6 ) , 而琼北多文岭期火山活动时代为早更新世( 2  1 1 M a~ 0  7 7 M a , 樊祺诚等, 2 0 0 4 ) , 该期玄武岩覆盖于湛江组或更早的地层之上( 刘若新, 2 0 0 0 ) , 即烟墩岭地区火山活动时间与北部湾涠洲岛早期火山活动以及琼北多文岭期火山活动时间基本相同, 同为我国南方第四纪早期火山喷发活动的产物据研究, 雷琼地区新生代的火山活动始于中新世中期,上新世逐渐强烈, 在早更新世时期达到高潮( 陈文寄等,1 9 9 2 ;樊祺诚等, 2 0 0 2①) , 而烟墩岭火山的喷发正是发生在这一时期。

      据广西第三地质队钻孔揭露, 烟墩岭火山岩不整合于早更新世湛江组地层之上, 北半部火山岩经测试显示极性为 3 2万年, 烘烤物热发光测试结果为 2 3  6万年, 属中更新世后期至晚更新世早期( 傅中平和林丽华, 1 9 9 0 ) 由于烟墩岭火山活动时间相对较短, 并由南向北逐渐转移, 也由于测年方法的不同, 因此傅中平文中测年数据要比本文 K  A r法测年结果更为年轻综合上述研究结果, 烟墩岭火山活动时间在早更新世湛江组之后, 为早更新世中晚期3  烟墩岭火山岩的矿物和主量元素特征3 . 1  主矿物特征烟墩岭火山岩, 含少量气孔或不含, 斑状结构, 斑晶矿物主要为橄榄石( 约 1 0 %) , 自形或半自形, 其次为辉石( 约 5~ 8 %) , 基质为填间或间隐结构, 由微晶斜长石、 铁钛氧化物、 玻璃质等组成显微镜下观察发现, 大部分橄榄石斑晶已伊丁石化, 后者沿颗粒边部部分取代前者或全部取代( 图 3 a , b ) , 但还保留前者的晶形, 这在侵入岩脉中表现得尤为明显长石常见聚斑现象( 图 3 c ) , 中心部位有蚀变辉石常见环带现象( 图 3 d ) , 暗示结晶时岩浆房内成分可能发生过振荡变化。

      电子探针数据显示, 斑晶矿物辉石的成分多为透辉石,两颗环带状辉石均表现出从核部到边部 F e O 、 T i O2、 A l2O3逐渐增高, 而 M g O逐渐降低的特点( 表 2 ) , 即辉石成分从核部的透辉石演化到边部的次透辉石其中个别辉石有多圈环带, 成分显示出韵律性变化, 表明岩浆房内 M g 、 F e 等成分的确发生过周期性变化表 1  烟墩岭火山岩的 K  A r 年龄测定结果T a b l e 1  K  A r a g e s o f Y a n d u n l i n gv o l c a n i cr o c k s样品号采样地点岩性K ( %)4 0A rr a d( m o l / g )4 0A rr a d( %)表面年龄(± 1 σ ,M a )0 5 Y D L 0 1合浦烟墩岭粗面玄武岩1 . 5 23 . 3 3 0 E- 1 23 3 . 9 11 . 2 6±0 . 0 30 5 Y D L 0 3合浦烟墩岭粗面玄武岩1 . 6 22 . 9 2 2 E- 1 23 8 . 9 31 . 0 4±0 . 0 30 5 Y T L 0 1廉江烟头岭碱性玄武岩1 . 8 22 . 2 6 0 E- 1 23 5 . 0 70 . 7 2±0 . 0 2  分析者:中国地震局地质研究所李大明。

      采用常数:λ= 5 . 5 4 3× 1 0- 1 0/ 年, λe= 0 . 5 8 1× 1 0- 1 0/ a- 1, λβ= 4 . 9 6 2× 1 0- 1 0/ a- 1,4 0K/ K= 1 . 1 6 7× 1 0- 4/ m o l g- 13  2  主化学组成特征经分析测试, 烟墩岭及邻区火山岩的全岩化学分析结果列于表 3 由于烟墩岭火山靠近雷琼和北部湾地区, 岩性上也具有某种相似之处, 因此我们可以把它们进行对比烟墩岭火山岩的 S i O2含量较低, 归一后基本上变化在 4 7 % ~ 5 1 %之间,全碱( N a2O+K2O ) 含量变化范围为 3  5 % ~5  7 %之间( 表 3 ) , 根据火山岩 T A S分类图, 属于粗面玄武岩( 图 4 ) 但样品 0 5 Y D L 0 2采自侵入状岩脉, 手标本及镜下观察均证实其蚀变较为严重, 橄榄石几乎全部伊丁石化, 烧失量更是高达 5  1 9 %, M g O和 K2O含量也明显低于其它样品( 见表 3 ) , 考虑到风化和蚀变作用可能导致部分常量元素( 如M g 、 F e 、 K ) 和微量元素( 如 R b 、 S r 、 B a ) 浓度的变化, 因此其数据只具有参考意义。

      与雷琼和北部湾涠洲岛火山岩相同的均是 N a2O> K2O , 且 T i O2含量都高, 大多 > 2  2 %, 但雷琼地区第四纪火山岩以溢流式拉斑玄武岩为主, 它们之间存在从橄榄拉斑玄武岩向石英拉斑玄武岩分异演化的关系( 樊祺诚等, 2 0 0 4 ) 而烟墩岭火山岩的 K2O含量普遍较高, N a2O- 2< K2O , 属钾质粗面玄武岩5241李霓等:广西合浦烟墩岭火山岩的 K  A r 年代学和地球化学初步研究①樊祺诚, 孙谦, 李霓等.2 0 0 2 .琼北第四纪火山喷发历史与岩浆演化:琼北火山探查及喷发危险性研究课题总结报告, 1- 3 8 图 2  烟墩岭火山口内部a  火口内部已开掘成采石场;b  火山口内的岩脉F i g . 2  I n t e r i o r l a n d s c a p eo f Y a n d u n l i n gc r a t e r图 3  烟墩岭火山岩斑晶矿物显微照片a  0 5 Y D L 0 1伊丁石化橄榄石;b  0 5 Y D L 0 2伊丁石化橄榄石;c  0 5 Y D L 0 1长石聚斑晶;d  0 5 Y D L 0 3环带状辉石F i g . 3  M i c r o p h o t o e s o f p h e n o c r y s t s i nY a n d u n l i n gv o l c a n i cr o c k s6241A c t aP e t r o l o g i c aS i n i c a  岩石学报2 0 0 7 , 2 3 ( 6 ) 表 2  烟墩岭火山岩辉石斑晶电子探针分析结果( w t %)T a b l e 2  E l e c t r o n i cm i c r o p r o b ea n a l y s e s ( w t %) o f C p xp h e n o c r y s t s斑晶c p x  1c p x  2c p x  3边c p x  3核c p x  4边c p x  4幔c p x  4核矿物透辉石透辉石次透辉石透辉石次透辉石次透辉石透辉石S i O24 7  8 34 9  3 94 6  3 25 0  3 94 4  6 94 7  4 85 0  4 9T i O21  8 51  0 32  3 71  1 33  0 22  0 31  0 3A l2O35  2 73  0 55  6 52  5 46  7 94  8 92  4 8F e O6  0 06  1 46  9 96  1 29  0 26  3 55  5 4M n O0  0 20  0 90  1 70  1 70  1 60  1 20  2 1M g O1 4  1 41 5  6 01 3  3 81 5  6 61 2  2 71 4  2 61 5  7 3C a O2 4  0 42 4  2 82 4  8 22 4  1 32 4  0 72 5  2 52 4  2 1N a2O0  4 90  4 10  4 40  3 60  6 10  4 80  3 8K2O00000  0 10  0 20  0 1总量9 9  6 49 9  9 91 0 0  1 31 0 0  4 91 0 0  6 41 0 0  8 81 0 0  0 7Wo4 9  74 7  85 0  64 7  54 9  85 0  44 7  9E n4 0  64 2  73 8  04 2  93 5  33 9  64 3  3F s9  79  61 1  49  71 4  81 0  18  9  所测斑晶均来自于样品 0 5 Y D L 0 3 。

      分析者:南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室张文兰表 3  烟墩岭及邻区涠洲岛、 琼北火山岩主化学组成分析结果对比( w t %)T a b l e 3  C o m p a r i s o no f m a j o r e l e m e n t c o m p o s i t i o n s ( w t %) o f Y a n d u n l i n g ,We i z h o uI s l a n da n dn o r t hH a i n a nI s l a n d样品号0 5 Y D L 0 10 5 Y D L 0 20 5 Y D L 0 30 5 Y D L 0 40 5 Y T L 0 1涠 5ab 0 1 3a0 5 1 0 WZ 0 3Q B 0 1 4b1 0 1 B  1b采样地点合浦烟墩岭合浦烟墩岭合浦烟墩岭合浦烟墩岭廉江烟头岭北部湾涠洲岛北部湾涠洲岛北部湾涠洲岛琼北美社岭琼北美造水库坝下岩性粗面玄武岩玄武岩粗面玄武岩粗面玄武岩碱性玄武岩粗面玄武岩粗面玄武岩碧玄岩碱性玄武岩玄武岩S i O25 0  3 44 6  5 24 7  3 14 7  4 24 5  5 34 3  9 04 5  3 84 5  3 74 6  6 94 9  7 1T i O22  2 32  7 32  2 62  2 52  3 22  3 12  7 02  3 02  5 32  0 5A l2O31 3  8 51 5  8 31 3  0 01 3  1 71 2  9 91 1  6 91 2  3 71 2  2 61 2  9 71 3  9 2F e OT9  9 61 2  3 01 0  3 01 0  1 61 0  2 71 1  1 81 1  5 61 0  1 51 1  6 69  7 2M n O0  1 40  1 70  1 50  1 40  1 40  1 40  1 70  1 50  1 50  1 3M g O7  1 65  7 09  8 99  9 21 0  2 19  2 89  1 01 1  0 99  6 46  5 0C a O8  7 66  3 89  6 39  6 99  9 59  6 31 0  1 81 0  3 51 0  0 88  7 0N a2O3  2 12  4 03  5 63  6 62  4 93  3 63  3 03  8 22  5 12  6 7K2O1  8 50  9 01  9 72  0 11  9 11  9 62  1 22  0 91  6 51  2 4P2O50  5 80  8 30  7 50  7 40  7 50  7 20  7 10  8 10  6 80  4 1灼量0  8 45  1 90  2 30  1 91  8 80  0 00  0 00  6 80  9 44  2 8总量9 9  0 29 8  9 59 9  0 59 9  3 59 8  4 59 4  1 79 7  5 99 9  0 79 9  5 09 9  3 3M g#5 94 86 66 66 76 26 16 96 25 7  分析者:中国科学院广州地球化学研究所( X R F法) 。

      上角 a  引自黎希明等( 1 9 9 1 ) ;上角 b  引自樊祺诚等( 2 0 0 2 , 2 0 0 4 ) M g#= 1 0 0×M g / ( M g + F e2 +) 图 4   烟 墩 岭 及 邻 区 火 山 岩 的 T A S分 类 图 ( 据M i d d l e m o s t , 1 9 9 4 )( 图中虚线为碱性岩与非碱性岩的分界线)F i g . 4  T A Sc l a s s i f i c a t i o nd i a g r a m o fY a n d u n l i n ga n ds u r r o u n d i n gv o l c a n i cr o c k s ( a f t e r M i d d l e m o s t , 1 9 9 4 )4  烟墩岭火山岩的微量元素火山岩样品的微量元素含量见表 4 , 两地火山岩样品的球粒陨石标准化 R E E分布曲线和原始地幔标准化微量元素蛛网图见图 5 图 5 a 显示, 烟墩岭火山岩及周边的烟头岭样品的稀土含量较为稳定, Σ R E E的数值变化在 2 0 7× 1 0- 6~ 2 2 5× 1 0- 6之间, 其微量元素配分型式极其相似, 几乎重迭, 元素的原始地幔标准化丰度随着它们的不相容性减小而减小。

      L R E E丰度变化稍大, ( L a )N=1 1 0~1 4 0 , 而 H R E E丰度变化很小,( Y b )N=5~ 7 , R E E丰度模式呈稍陡的向 H R E E倾斜的型式, 为轻稀土富集型而一般认为, 洋岛碱性玄武岩是地幔岩经低程度部分熔融形成的, 稀土元素总量较高, 且轻稀土富集 ( 邱家骧, 1 9 9 1 ) ,烟墩岭火山岩的稀土分布型式类似于7241李霓等:广西合浦烟墩岭火山岩的 K  A r 年代学和地球化学初步研究 图 5  烟墩岭火山岩稀土元素的球粒陨石标准化 R E E分布曲线( a ) 和原始地幔标准化微量元素蛛网图( b )( 球粒陨石和原始地幔值据 S u na n dM c D o n o u g h , 1 9 8 9 )F i g . 5  C h o n d r i t e  n o r m a l i z e dR E Ep a t t e r n s ( a )a n dp r i m i t i v e m a n t l e  n o r m a l i z e dt r a c e e l e m e n t p a t t e r n s ( b )o f Y a n d u n l i n g v o l c a n i c r o c k s表 4  烟墩岭火山岩微量元素分析结果(× 1 0- 6)T a b l e4   T r a c ee l e m e n tc o m p o s i t i o n so fY a n d u n l i n gv o l c a n i cr o c k s (× 1 0- 6)采样地点合浦烟墩岭 合浦烟墩岭 合浦烟墩岭廉江烟头岭样品号0 5 Y D L 0 10 5 Y D L 0 20 5 Y D L 0 30 5 Y T L 0 1S c1 8  0 11 5  0 41 6  7 81 6  6 2V1 9 2  41 8 6  41 7 4  91 7 9  7C r2 8 3  12 4 12 9 8  52 7 5  7C o5 5  5 95 4  45 9  9 25 2  4 1N i2 7 2  82 6 5  42 4 6  52 4 6  4C u5 0  4 27 6  7 25 2  1 94 9  2 4Z n1 3 1  41 3 9  21 4 1  61 3 5  9G a1 9  92 2  92 1  8 52 1  5 1G e1  3 41  4 11  4 21  4 0R b4 2  5 81 4  0 64 5  7 53 7  9 6S r9 2 3  28 0 0  69 8 2  19 6 6  2Y2 1  9 32 4  8 22 3  3 52 1  9 3Z r2 5 3  12 3 7  92 3 8  22 4 0  6N b7 6  25 8  8 86 2  0 66 4  6 9C s0  8 60  4 30  7 30  8 2B a6 0 8  55 1 3  65 5 8  65 4 9  0H f5  1 45  2 85  2 75  2 3T a4  6 33  6 43  8 54  0 4P b3  5 34  2 94  2 13  6 1T h6  8 56  2 06  3 56  0 4U1  6 81  2 71  3 41  5 7L a4 9  8 34 2  0 74 6  9 84 5  9 0C e9 0  6 18 1  7 38 6  1 98 2  2 8P r1 1  1 31 0  3 51 0  8 81 0  3 8N d4 4  7 64 3  5 24 4  3 84 3  0 3S m8  5 38  6 18  7 18  2 6E u2  6 42  6 92  7 22  5 2G d7  4 47  6 37  2 87  0 5T b0  9 91  0 61  0 20  9 5D y4  8 45  2 24  8 64  6 9H o0  7 50  9 00  8 20  8 0E r1  8 32  0 71  8 81  8 6T m0  2 20  2 60  2 40  2 3Y b1  3 11  4 51  3 01  2 8L u0  1 80  2 00  1 80  1 8Σ R E E2 2 5  12 0 7  72 1 7  42 0 9  4  分析者:中国科学院广州地球化学研究所( I C P  M S ) 。

      图 6  烟墩岭火山岩 L a / S m  L a 图解F i g . 6  P l o t o f L a / S mv s .L ao f Y a n d u n l i n gv o l c a n i cr o c k s洋岛玄武岩, 图 6的 L a / S m  L a 投点分布型式也说明烟墩岭火山岩是部分熔融成因除样品 0 5 Y D L 0 2的 C s 、 R b含量与其他样品稍有不同外, 其余样品的原始地幔配分型式都很相似, 暗示它们都有共同的 岩 浆 源 区, 而 且 未 见 明 显 的 E u 、 S r 、 B a负 异 常( 图 5 b ) , 暗示岩浆没有发生过明显的斜长石分离结晶作用,这与显微镜下所见一致M g#值( 5 9~ 6 7 ) 中等偏高( 表 3 ) ,N i 和 C r 含量较高( 表 4 ) , 说明烟墩岭地区火山岩虽不是原始地幔玄武岩浆的喷出物, 但只经过低程度演化, 未受到强烈的结晶分异的影响图 5 b显示样品中存在着明显的 P b负异常, 与琼北第四纪火山岩相同, 但前者负异常更明显烟墩岭火山岩与琼北火山岩原始地幔标准化曲线型式基本相同, 同样是 N b 、 T a左右两侧元素富集率相对较低,表明它们在地幔源区是相对亏损的, 其源岩可能已经历了先期较低程度的熔融作用, 从而亏损了强不相容元素, 与洋中脊玄武岩( M O R B ) 和洋岛玄武岩( O I B ) 情况相似( H o f m a n n ,1 9 8 8 ; 范蔚茗等, 1 9 9 2 ; 张明等, 1 9 9 2 ) , 因而有别于岛弧火山岩8241A c t aP e t r o l o g i c aS i n i c a  岩石学报2 0 0 7 , 2 3 ( 6 ) 表 5  烟墩岭火山岩 B a / N b 、 L a / N b 值与其它地区对比T a b l e 5  C o m p a r i s o no f B a / N ba n dL a / N br a t i o s i nY a n d u n l i n gv o l c a n i cr o c k s a n do t h e r a r e a s比值原始地幔aM O R BbO I Bb烟墩岭琼北b涠洲岛cB a / N b9  80  17  38  0~ 9  0 6  7~ 1 2  1 7  6~ 1 2  0L a / N b1  01  10  80  7~ 0  80  70  7~ 0  8  上角 a  引自 S u ne t a l . ( 1 9 8 9 ) ;上角 b  引自樊祺诚等( 2 0 0 4 ) ;上角 c  引自樊祺诚等( 2 0 0 6 ) 。

      图 7  烟墩岭及邻区火山岩 N b / U  T h 图解O I B范围和陆壳平均 N b / U比值分别据 H o f m a n n( 2 0 0 3 ) 和R u d n i c ka n dF o u n t a i n( 1 9 9 5 )F i g . 7  P l o t o f N b / Uv s . T hf o r Y a n d u n l i n g a n ds u r r o u n d i n gv o l c a n i cr o c k s所具有的 N b 、 T a负异常的配分模式从 B a / N b比值来看( 表 5 ) , 烟墩岭火山岩的数值变化范围远小于琼北和涠洲岛玄武岩, 而 L a / N b 比值三者相近, 都是低而稳定, 与原始地幔和 M O R B有相当差距, 但与 O I B数值接近, 进一步说明烟墩岭火山岩可能来自类似于 O I B的地幔源区由于 N b 、 U为不相容元素, 其比值不受部分熔融程度和结晶分 异 的 影 响, 因 此 N b / U比 值 可 以 反 映 源 区 特 征( H o f m a n n , 1 9 8 8 ) 。

      H o f m a n n ( 2 0 0 3 ) 的研究还表明, 洋岛玄武岩具有较一致的 N b / U比值, 平均为 5 2± 1 5 , 图 7显示除涠洲岛早期玄武岩的两个样品 N b / U比值偏高, 其它样品均属洋岛玄武岩的范围5  烟墩岭火山岩的 S r  N d 同位素对烟墩岭火山岩两个样品 S r  N d 同位素成分的测定结果见表6 , 由表中数据可见这两个样品的8 7S r /8 6S r 和1 4 3N d /1 4 4N d数据变化范围很小, 非常接近, 特点是低 S r 同位素比值和高N d 同位素比值, 都落在 O I B的范围内( 图8 ) , 结合微量元素数据, 都表明烟墩岭火山岩未受到地壳物质加入的明显影响表 6  烟墩岭火山岩的 S r  N d 同位素数据T a b l e 6  S r  N di s o t o p e s o f Y a n d u n l i n gv o l c a n i cr o c k s样品号岩性8 7S r /8 6S r2 σ S E1 4 3N d /1 4 4N d2 σ S E0 5 Y D L 0 1 粗面玄武岩 0  7 0 3 7 3 1 0  0 0 0 0 1 4 0  5 1 2 8 1 1 0  0 0 0 0 0 90 5 Y D L 0 3 粗面玄武岩 0  7 0 3 5 5 7 0  0 0 0 0 1 4 0  5 1 2 8 5 2 0  0 0 0 0 1 0  分析者:中国科学院广州地球化学研究所。

      图 8  烟墩岭火山岩(1 4 3N d /1 4 4N d )i (8 7S r /8 6S r )i图解洋岛玄武岩( O I B ) 范围据 Wi l s o n ( 1 9 8 9 ) ;O I B中直线中简单同位素混合两个端元样品是据 Z h a n ge t a l . ( 1 9 9 8 ) 的大孤山样品和东北钾质玄武岩样品F i g . 8  D i a g r a m o f (1 4 3N d /1 4 4N d )iv s . (8 7S r /8 6S r )io fY a n d u n l i n gv o l c a n i cr o c k s6  结论据我们野外考察发现, 烟墩岭火山活动既有爆破式喷发, 也有熔岩喷溢, 晚期以爆破式喷发为主, 其喷发产物为火山渣, 在火口附近较为常见, 熔岩则分布在火山底部及外围,火山活动时代为第四纪早期烟墩岭火山岩岩性为粗面玄武岩, M g#值中等, 钛和碱质成分相对较高烟墩岭火山岩及附近的烟头岭样品的稀土含量较为稳定, 其配分型式极其相似, 几乎重迭, L R E E丰度变化稍大, ( L a )N= 1 1 0~1 4 0 , 而 H R E E丰度变化很小,( Y b )N=5~ 7 , R E E丰度模式呈稍陡的向 H R E E倾斜的型式, 为轻稀土富集型。

      烟墩岭火山岩和烟头岭火山岩的原始地幔配分型式也很相似, 暗示它们都有共同的岩浆源区, 稳定的 B a / N b 和 L a / N b 比值说明它们可能来自于与洋岛玄武岩类似的源区, 是地幔岩经低程度部分熔融形成的, 未受到结晶分异的影响, 地壳对岩浆的污染也极低;不相容元素N b / U  T h 研究也表明烟墩岭火山岩属洋岛玄武岩的源区范围S r 、 N d 同位素比值变化不大, 具低 S r 同位素比值和高9241李霓等:广西合浦烟墩岭火山岩的 K  A r 年代学和地球化学初步研究 N d 同位素比值特征岩石学和地球化学化学证据都表明烟墩岭地区火山岩虽然不是原生地幔玄武岩浆的喷出物, 但只是经过低程度演化的岩浆, 未受到地壳的混染采用火山岩 K  A r 法测定了烟墩岭火山活动的时代, 结合火山岩地质特征和前人资料, 火山活动时代确定为第四纪早更新世, 与北部湾涠洲岛早期火山活动及琼北早更新世多文岭期火山活动时代大致相当雷琼地区的火山活动在更新世时以岩浆喷发和射气岩浆喷发交替进行为特点, 溢流式岩浆喷发形成广阔的熔岩被, 射气岩浆喷发形成众多低平火山口, 而烟墩岭火山及邻区烟头岭火山未见射气岩浆喷发特征。

      致谢  感谢中国科学院广州地球化学研究所同位素实验室的刘颖、 曾文、 梁细荣等老师的帮助, 本文全岩、 微量元素和同位素数据的测试就是在他们的实验室完成的笔者特别感谢马金龙帮助完成了烟墩岭样品的微量元素分析测试、同位素测试及部分前期准备工作南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室张文兰高工帮助完成了辉石矿物的电子探针分析, 作者一并表示衷心的感谢R e f e r e n c e sC h e nWJ ,G eT M,L iD M e ta l .1 9 9 2 .K  A r  m a g n e t o s t r a t o g r a p h i cc h r o n o l o g yo fC e n o z o n i cb a s a l ti nL e i z h o uP e n i n s u l aa n dn o r t hH a i n a nI s l a n d .I n :L i uR X( e d s ) .C h r o n o l o g ya n dg e o c h e m i s t r yo fC e n o z o n i c v o l c a n i cr o c k s i nC h i n a .B e i j i n g :S e i s m o l o g yP r e s s ,2 3 9- 2 4 5( i nC h i n e s e )F a nQ C ,S u nQ ,L i Na n dS u i J L . 2 0 0 4 .P e r i o d s o f v o l c a n i c a c t i v i t y a n dm a g m ae v o l u t i o n o fH o l o c e n e i n N o r t h H a i n a n I s l a n d . A c t aP e t r o l o g i c aS i n i c a ,2 0( 3 ) :5 3 3-5 4 4( i nC h i n e s ew i t hE n g l i s ha b s t r a c t )F a nQ C ,S u nQ ,L o n gA Me t a l .2 0 0 6 .G e o l o g ya n de r u p t i o nh i s t o r yo fv o l c a n o e s i nWe i z h o uI s l a n d , N o r t h e r nB a y . A c t a P e t r o l o g i c a S i n i c a ,2 2( 6 ) : 1 5 2 9- 1 5 3 7( i nC h i n e s ew i t hE n g l i s ha b s t r a c t )F a nWM a n dM e n z i e sM A .1 9 9 2 .C o m p o s i t i o no fl i t h o s p h e r i cm a n t l eu n d e rv o l c a n i s mi nt e n s i o n a l f r a c t u r e :G e o c h e m i s t r ye v i d e n c ef r o mC e n o z o n i cb a s a l t i cr o c k si nL e i z h o uP e n i n s u l aa n dn o r t hH a i n a nI s l a n d .I n : L i u R X (e d s ) . C h r o n o l o g ya n d g e o c h e m i s t r yo fC e n o z o n i c v o l c a n i cr o c k s i nC h i n a .B e i j i n g :S e i s m o l o g yP r e s s ,3 2 0- 3 2 9( i nC h i n e s e )F uZ P ,L i nL H .1 9 9 0 .C h a r a c t e r i s t i c so f Y a n d u n l i n gC r a t e ri nH e p u .G u a n g x i G e o l o g y , 2 : 3 0( i nC h i n e s e )H o f m a n n A W. 1 9 8 8 . C h e m i c a ld i f f e r e n t i a t i o n o ft h e E a r t h : T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nm a n t l e ,c o n t i n e n t a l c r u s t ,a n do c e a n i cc r u s t .E a r t hP l a n e t .S c i .L e t t . , 7 9 : 2 7 0- 2 8 0H o f m a n nA W.2 0 0 3 .S a m p l i n gm a n t l eh e t e r o g e n e i t yt h r o u g ho c e a n i cb a s a l t s :I s o t o p e s a n dt r a c e e l e m e n t s .I n :H o l l a n dH D ,T u r e k i a nK K( e d s ) .T r e a t i s eo nG e o c h e m i s t r y .O x f o r d :E l s e v i e r  P e r g a m o n ,2 :6 1- 1 0 1H u a n gZ G ,C a iF X ,H a nZ Y e ta l .1 9 9 3 .Q u a t e r n a r yv o l c a n o e si nL e i z h o uP e n i n s u l aa n dH a i n a nI s l a n d .B e i j i n g :S c i e n c eP r e s s ,1-2 8 1( i nC h i n e s e )L eB a sM J ,L eM a t i r eR W,S t r e c k e i s e nA a n dZ a n e t t i nB .1 9 8 6 .Ac h e m i c a l c l a s s i f i c a t i o no f v o l c a n i cr o c k s b a s e do nt h et o t a l a l k a l i s i l i c ad i a g r a m .J o u r n a l o f P e t r o l o g y , 2 7 : 7 4 5- 7 5 0L i X M a n dL i uC Z .1 9 9 1 .P r e l i m i n a r ys t u d yo np e t r o l o g yo fa l k a l i n eb a s a l t i nWe i z h o uI s l a n d .G u a n g x i G e o l o g y ,4( 1 ) :4 3-5 0( i nC h i n e s e )L i uR X( e d s ) .2 0 0 0 .A c t i v ev o l c a n o e si nC h i n a .B e i j i n g :S e i s m o l o g yP r e s s , 1- 1 1 4( i nC h i n e s e )L uJ L .1 9 9 3 .C h a r a c t e r i s t i c so fv o l c a n i ce r u p t i o ni nWe i z h o uI s l a n d ,B e i h a i .G u a n g x i G e o l o g y , 6( 3 ) : 5 3- 5 0 7( i nC h i n e s e )Q i uJ X( e d s ) .1 9 9 1 .A p p l i e dp e t r o l o g yo fi g n e o u sm a g m a .Wu h a n :C h i n aU n i v e r s i t yo f G e o s c i e n c e s P r e s s , 2 2 5- 2 6 7( i nC h i n e s e )S u nQ ,F a nQ C ,We iH Q e ta l .2 0 0 3 .P r e l i m i n a r ys t u d yo nl a t eP l e i s t o c e n ep h r e a t o m a g m a t i ce r u p t i o n si nn o r t h e r nH a i n a ni s l a n d .S e i s m o l o g ya n dG e o l o g y ,2 5 ( 2 ) :2 8 9-2 9 7( i nC h i n e s ew i t hE n g l i s ha b s t r a c t )S u nS Sa n dM c D o n o u g hWF . 1 9 8 9 .C h e m i c a l a n di s o t o p i c s y s t e m a t i c s o fo c e a n i c b a s a l t s :I m p l i c a t i o n s f o r m a n t l ec o m p o s i t i o na n dp r o c e s s e s .G e o l o g i c a l S o c i e t yS p e c i a l P u b l i c a t i o n , 4 2 : 3 1 3- 3 4 5Wi l s o nM.1 9 8 9 . I g n e o u sp e t r o g e n e s i s . L o n d o n : O x f o r d U n i v e r s i t yP r e s s , 2 4 5- 2 8 5Z h a n gM ,T uK ,X i eG H e ta l .1 9 9 2 .T r a c ee l e m e n ta n di s o t o p eg e o c h e m i s t r yo fC e n o z o n i cb a s a l ti nH a i n a nI s l a n d .I n :L i uR X( e d s ) .C h r o n o l o g y a n dg e o c h e m i s t r yo f C e n o z o n i cv o l c a n i cr o c k s i nC h i n a .B e i j i n g :S e i s m o l o g yP r e s s , 2 4 6- 2 6 8( i nC h i n e s e )Z h a n gM ,Z h o uX H a n dZ h a n gJ B .1 9 9 8 .N a t u r eo f t h eL i t h o s p h e r i cm a n t l e b e n e a t h N EC h i n a : E v i d e n c e f r o mp o t a s s i c v o l c a n i c r o c k s a n dm a n t l ex e n o l i t h s .I n :F l o w e rM ,C h u n gS L ,L oC H a n dL e eT Y( e d s ) .M a n t l eD y n a m i c s a n dP l a t eI n t e r a c t i o n s i nE a s t A s i a .A m .G e o p h y s .U n i o n .G e o d y .S e r i e s , 2 7 : 1 9 7- 2 1 9附中文参考文献陈文寄, 葛同明, 李大明等.1 9 9 2 .雷琼地区新生代玄武岩的 K A r — — —磁性地层年代学, 见:刘若新主编 中国新生代火山岩年代学与地球化学.北京:地震出版社, 2 3 9- 2 4 5樊祺诚, 孙谦, 李霓等. 2 0 0 4 .琼北火山活动分期与全新世岩浆演化.岩石学报, 2 0 ( 3 ) : 5 3 3- 5 4 4樊祺诚, 孙谦, 龙安明等. 2 0 0 6 .北部湾涠洲岛及斜阳岛火山地质与喷发历史研究, 岩石学报, 2 2 ( 6 ) : 1 5 2 9- 1 5 3 7范蔚茗, M e n z i e s M A . 1 9 9 2 .张裂环境火山作用的岩石圈地幔组分:雷琼地区新生代玄武质火山岩的地球化学证据, 见:刘若新主编, 中国新生代火山岩年代学与地球化学.北京:地震出版社,3 2 0- 3 2 9傅中平, 林丽华. 1 9 9 0 .合浦烟墩岭火山口特征.广西地质, 2 : 3 0黄镇国, 蔡福祥, 韩中元等. 1 9 9 3 .雷琼第四纪火山.北京:科学出版社, 1- 2 8 1黎希明, 刘传章. 1 9 9 1 .涠洲岛碱性玄武岩类岩石学特征的初步研究, 广西地质, 4 ( 1 ) : 4 3- 5 0刘若新( 主编) . 2 0 0 0 .中国的活火山.北京:地震出版社, 1- 1 1 4卢进林. 1 9 9 3 .北海市涠洲岛火山喷发活动特征.广西地质, 6 ( 3 ) :5 3- 5 7邱家骧( 主编) . 1 9 9 1 .应用岩浆岩岩石学.武汉:中国地质大学出版社, 2 2 5- 2 6 7孙谦, 樊祺诚, 魏海泉等. 2 0 0 3 .琼北地区晚更新世射气岩浆喷发初步研究.地震地质, 2 5 ( 2 ) : 2 8 9- 2 9 7张明, 涂勘, 解广轰等. 1 9 9 2 .海南岛新生代玄武岩微量元素和同位素地球化学, 见:刘若新主编, 中国新生代火山岩年代学与地球化学.北京:地震出版社, 2 4 6- 2 6 80341A c t aP e t r o l o g i c aS i n i c a  岩石学报2 0 0 7 , 2 3 ( 6 ) 。

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