大兴安岭北段中—新生代玄武岩成分变异:对地幔热演化过程意义

唐杰; 许文良; 李宇; 孙晨阳

摘要：近年来,东北地区地幔热演化过程的相关研究相对较少,而揭示东北地区地幔热演化过程的有效手段就是研究东北地区玄武岩的成分变异特征.系统总结并对比了大兴安岭北段早白垩世玄武质岩石和新生代玄武质岩石的化学成分变异,以便揭示研究区中生代晚期—新生代的地幔热演化过程.大兴安岭北段早白垩世玄武岩在化学上属于拉斑玄武岩系列,以亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素为特征,它们的La/Nb和La/Ta比值分别介于1.8～5.6和30～87,暗示岩浆起源于岩石圈地幔;它们的初始87Sr/86 Sr值、εNd(t)和εHf (t)值分别介于0.704 5～0.706 9、-1.52～+3.60和+1.74～+7.77,表明岩浆源区属于弱亏损—弱富集的岩石圈地幔;早白垩世玄武质岩石的Sr-Nd-Pb同位素成分指示岩浆源区是由DM和EMII型地幔端元混合而成,并经历了俯冲流体的交代.表明大兴安岭北段早白垩世玄武质岩浆源区为受早期俯冲流体交代的岩石圈地幔.新生代超钾质和钾质玄武岩具有Nb-Ta的弱负异常,87Sr/86 Sr值为0.704 7～0.705 7、εNd(t)值为-6.3～-0.8,而地幔捕掳体具有Sr-Nd同位素亏损特征;钠质玄武岩具有Nb-Ta的正异常,较超钾质和钾质玄武岩具有低的87Sr/86Sr(0.703 5～0.704 2)以及高的εNd(t)值(+3.4～+6.6),类似MORB的同位素组成,这些特征说明大兴安岭北段新生代玄武质岩石起源于软流圈地幔.综上所述,大兴安岭北段早白垩世和新生代玄武质岩石成分的差异不仅指示其岩浆源区从岩石圈地幔转变为软流圈地幔,更为重要的是它揭示了研究区地幔的热演化过程——从早白垩世高的地温梯度到新生代低的地温梯度的转变.这一过程也是岩石圈从中生代晚期到新生代逐渐增厚的过程.结合区域构造演化,可以得出大兴安岭北段早白垩世的玄武质岩浆作用与岩石圈伸展、减薄形成的裂陷作用相关,而新生代玄武质岩浆作用则与陆内裂谷作用相关.