六合—仪征第三纪碱性玄武岩的钕—锶同位素组成

六合—仪征第三纪碱性玄武岩的钕—锶同位素组成 六合—仪征第三纪碱性玄武岩的钕—锶同 位素组成 第10卷第4期 1994年11月 岩石 ACTAPETR0L0G]CASIN1CA Vo】.10.No.4 NOV..1994 ;弘涵f 六合一仪征第三纪碱性 玄武岩的钕一锶同位素组成? 支霞臣陈道公 (中国科学技禾天亏和空间科学系合肥 张宗清王进辉 (地质矿产部地质研究所北京10(]037) 摘要本文报道了六合?仪征酸性玄武岩分布区1I十样品的同位紊组成,”„Nd/川Nd为0. 512849~0.512993,”St/”Sr为0.70336~n70404,类似于大洋玄武岩同位紊体系中的PREMA地幔端元. 玄武岩谲f区同位紊和微量元素的解耦特征表明地幔源区演化的多 阶段性. 主题词墼囝垡童堡回丝童噔丝耋酋羞.江苏省 江苏省六合一仪征一带的滁河平原上分布着十余座火山锥和平顶方山,它们主要由第三纪 中新世正常系列碱性玄武岩(包括碧玄岩,碱性橄榄玄武岩和橄榄玄武岩)构成.熔岩中大 都古有个体大小不等的幔源橄榄岩捕虏体,且尖晶石相二辉撒榄岩最为多见(鄂莫岚等 1987;支霞臣1990).对该区碱性玄武岩曾作过系统的微量地球化学研究(支霞臣1990).本 文是在上述工作基础上,进而作同位素地球化学研究,现将已获得的钕锶同位素组成作一报 道,以便对碱性玄武岩的成固及其地幔源区的性质和演化提供同位索地球化学依据. 1样品产地 文中碱性玄武岩样品采自仪征地区的大铜山,小铜山,撩山,乌山和六合地区的平山,黄 毛山,马头山塔山,方山,瓜埠山等地的采石场,共计11个样品(图1).样品采自古有幔 源橄榄岩捕虏体的玄武岩熔岩层. ?车史1993年4月12目收刊.1994年5月13日改回. 本文系国家自然科学基金资助项目和地质矿产部同位幕开放实验 室基金资助项目 第一作者简介:支箍臣男52岁副教授地球化学专业 ? 留 p,, ? 第10卷第4期支霞臣等;六台一仪征第三纪碱性玄武岩的钕一锯同位索组成383 图1六合一仪征碱性玄武岩Nd—Sr同位素样品产地 图中黑色区域为碱性玄武岩分布区.数字同表1样品l芋号 Fig.1Sketchmapshowingthesamplelocations 2同位素 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 方法和结果 新鲜岩样细Odln”处理后.在碳化钨碎样器内粉碎,研磨.已有主量元素和微量元素丰 度数据韵粉末样用作同位素分析样品的”Nd/”„Nd和”St/”Sr比值由地质矿产部地质研究 所同位素地质开放实验室测定.Ndsr化学分离流程和同位素比值质谱测定方法参见张宗清 和叶笑江(1987)及叶笑江和张宗清(1990).以St/Sr~-0.11948 和”„Nd/”Nds0.7219.作 Sr,Nd同位素质量分馏校正.sr同位素 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 样NBS987(SrCO)的测定 值”St/”Sr一0.71025 ?4(2a),Nd同位素标准样JohsonMattheyNd2O的测定值”.Nd/”„Nd一0.51125士l0 (2口).大陆玄武岩样品BCR一1的测定结果”Nd/”„Nd一0.512643?12(2口).区内碱性玄武岩 喷发时代为中新世(陈道公,彭子成1988),其Sr,Nd同位素组成不再作时间校正,文中报道 的同位素比值均系样品的实测值(表1). 11个样品的”Nd/,-Nd变化范围为0.512849~0.512993,平均值为0.512902士46(口), St/Sr比值变化在0.70336~070404,平均值为0.70374~21(口).4个碧玄岩的sr同位素 岩百1994 比值都小于0.7037,而其余的碱性橄榄玄武岩和橄榄玄武岩的sr同位素比值都大于0. 7037,Nd同位素比值与岩性关系不如Sr那样明显,不过其中2个碧玄岩具有较高的Nd同 位素比值,大于0.512975.图2表示了区内碱性橄揽玄武岩和陈道公等(1988;1990)以及 ZhouandCarlson(1982)报道的塔山,方山碱性茁武岩四个样品的Nd,Sr同位素组成. 图2六合一仪征碱性橄榄玄武岩的Nd,sr同位素组成 车文敛据用方框表示.方框的高和长度分剜为Nd和sr同位索比值的舞量误差(8o).样品牟号表示在图下方的折鳙框 内.横向线段代表阵道公等(1988)和陈道公等(1990)报道的塔山.方山喊性玄武岩的三十样品,它们无Nd比值的黄量 谩差.纵向线段代表zhOUandCartson(1988)~道的方山碱性玄武岩的一十样品,无sr比值的测量误差.虚线四边形为 汉诺坝占橄槐岩捕虏体碱性玄武岩的同位亲组成范围.共15十样品(Songetai.1990).海洋言武岩同位索蛆戚范田和 各种地幔端元(DMM,HIMU,PREMA,EMTEM1),低Nd件刊和HPT等披据均取自Songeta1.(1990~-DMM=亏 损的洋中脊地幢端元,HIMU高疽地幔端元,PREMA=流行迪幔端元=EMT羁富粜地幔端元T=EbiI羁富集地幔 端元I,HPT=巴西帕拉钠高睥.钍玄武岩 Fig.2SrandNdisotopiccompositionsforalkallcbasaltsfromLiuhe—Yizheng,JiangsuProvince 3讨论 文中的碱性橄榄玄武岩样品大都采自含有幔源橄揽岩捕虏体的熔岩层中.通常认为这类 玄武岩富舍挥发分,它们以龊快的速度喷出地表,固而受地壳混染作用和低压结晶分异作用 的影响最小,它们代表了地幔源区部分熔融后形成的原始岩浆.这种 观点已被学术界广泛接 受(BVSP1981).六台一仪征碱性玄武岩具有较高的 Mg[MgO/(MgO+FeO)]值(O.63 , 0.72),在微量元素原始地幔标准化丰度模式中,Nb呈富集的高峰,不存在陆壳混染的标 志(支霞臣1990).本文的Nd,Sr结果进一步证明了六台一仪征碱性玄武岩是没有受陆壳混染 ? ? 第l0卷第4期支霞臣等:六台?仪征第三纪碱性玄武岩的钕?锶同位索组成 的幔源岩浆.因此熔岩的同位素组成则代表了其地幔源区的同位素组成.文中11个样品的 Nd,Sr同位素组成变化较小,说明本区新第三纪碱性玄武岩地幔源区的Nd,Sr同位素组成 是比较均匀的,或者说它们来源同一性质的地幔源区. 表1六台?仪征碱性玄武岩Nd,Sr同位素组成 Table1NdandSrisotopiccomposi值,它们也说明了碱性玄武岩地幔源区 具有高度不相容元素相对富榘的特征.不相容性大的元素较不相容 性小的更富集. ,本区碱性玄武岩成分中出现的所谓同位素特征与微量元素特征的解耦现象,即同位素组 成的亏损特征所要求的厂s和厂,与样品中实际的厂值之问的矛盾.进而说明了玄武岩的 地幔源区不是在封闭条件下单阶段演化的,在其演化过程中曾发生过化学变异.在地幔部分熔 融形成岩浆之前的较短时期内,地幔源区在长期亏损(即Sm/Nd较高,/>0,Rb/Sr较低 即厂R<O的情l配)的基础上,发生了高度不相容元素的相对富集作用或地幔交代作用,改变 了源区高度不相容元素的比值,使Sm/Nd降低,造成,m<O,Rb/Sr增高,造成厂R>O, 从而造成了同位素和微量元素特征的解牺现象. 目前地球化学文献中.对亏损地幔提出了多刊一模式,其演化特征表现为模式参数(Nd/ 岩石 “„Nd)?Sm/”„Nd和f的不同取值.不过对于近期地幔演化(如小于1Ga)大体上可以其中 两种作为上,下限.以非线性演化模式(DePa01o1981);?%2T~,以线性演化模式(Jahn1990):)9 上限.本文采用上述两种模式用下式计算了玄武岩样品的Nd同位素模式年龄(表3): u-=: It n[::j:+],==s.s×.,a一 图4表示了碱性玄武岩源区Nd同位素组成近期演化的两阶段模式.玄武岩Nd同位素 模式年龄可以为其地幔源区性质发生变化的时间提供约束.如果在近期历史中,本区碱性玄 武岩地幔源区的两阶段演化模式是正确的,那么地幔源区的富集作用或交代作用发生的时间 最早不超过0.6Ga. 凶,…>0 . 占 CHUR(,s—0), …<0 ? } 竺_ . „?.?? V 一 一}I1”?.. Rb,Sf 图3六合一仪征碱性玄武岩的Rb/S~和Sm/Nd比值 田中PM丧示原始地幔(s?lna棚McDoaogh1989){Sm,NdRb和sr教据敢自支童臣(1蚰? CHURe葺垃陨石塑均一地幔碌,UR=均,地幔谋(Faur~1986) Fig?3Rb/SrandSm/Ndratiosforalkalib~sahsfr0mLiube-Yizheng.Jiangsu Province 衰2六台一仪征碱性玄武岩中几十不相容元素的比值 Table2[.compatibletriceelementratiosforalkalicbasahs fr.mL?mhe-Yjzheag.1langsuprovince ?Hf鼓据取自D似t且IetBI_(1988).其余数据取白支靠巨?1990) 括号内的鼓值为样品教.孕数据取自su.和McDouough(1989). 在大洋玄武岩同位素体 系里,PREMA型地经端元 是一个重要的独立端元 (ZindlerandHart1986),它 是许多大洋岛屿玄武岩的主 要端元组分之一.代表了岩 石圈下面较深的地幔.具有 PREMA同位索特征的大陆 玄武岩的地幔源区很可能也 是位于岩石圈之下的软流圈 或更深部的地幔.这种 ? 口i ? 第10卷第4期支霞臣等六合-仪征第三纪碱性玄武岩的钕一锶厨位素组成 PREMA型地幔端元在我国东部新生代玄武岩的形成和演化中具有重要意义(周新华,朱炳泉 1992).华北汉诺坝的碱性玄武岩(Zhieta1.1990;Songeta1.1990),蓬莱,临朐的碱性玄 武岩(Dostala1.1991;支霞臣等1994~),东北尚志和方正的碱性玄武岩(钟志华等1989@) 等的同位索资料都反映了PREMA型地幔端元的存在,它是控制我国东部碱性玄武岩成因的 重要因素. 鹰4六台-仪征碱性玄武岩Nd同位隶的演化模式 DMi为亏扭地幢线性演化.DM2为亏损地幢非线性演化 妇d【)=025t?一耻十8.5,f单位为Ga(DePaolo1981) 本文样品的:可以从图上获得 Fig,4Evolution.modelofNdisotopeforalkMie b~saltsfromLiuhe-Yizheng,J~angsuProv~nee 表3六合一仪征碱性玄武老的 Nd同位素模式年龄 Table3Ndisotopicmodelagesalkali: basaltsfr0mLiube-Yizheng.JiangsuProvince 4结论 本区碱性玄武岩sr,Nd同位素地球 化学证据支持了由主量元素和微量元素地 球化学研究得到的结论,本区碱性玄武岩 的形成和岩浆演化具有多阶段性+在其形成和演化过程中部分熔融和高压结晶分异起着重要 作用(支霞臣1990).同位素证据进一步表明碱性玄武岩的地幔源区具PREMA型地幔端元 性质.在其演化过程中曾经历了富集作用或交代作用,根据描述地幔源区近期演化的两阶段 模式,碱性玄武岩的Nd同位素模式年龄为其地幔源区的富集,交代作用发生的时间提供了约 束.? ?支霞臣.陈逋盆,豫宗清.王进辉.1994.山东蓬莱,瞄胸新生代碱性玄武岩的镘银同位索组成.地质论评(特 刊) 圆讳羹岚一赶太升.1987.中国东辞新生代富武岩盈探嚣岩石包体.北 京科学出版社.301~324. Ba0ahicVolcanismStudyProject.1981.Bassltlev0IcanlsmOntheterre~tzlalplanets.Pergamonpr?.bc.1NewYork. 415~416 DePaoloDJ.1981.Nd;iotopesintheColoradoFrontRangeande~st-mantleevolutioninProterozolc.Nature,291tl93, 196 Do~talJ.DupuyC,ZheiMandZhiX1988.GeochemistryandoriginPllocenealkallcbasalt;clavasf,omAnhul—Jiangsu, Es~tcITiCh~na.Gecchemiea1.Tournal,船Il65,”6 Do~talJ,zIl;X,MuehlenbachsKDupuyCandZhalM.1991.GeochemistryofCenozmcalka]icbasaltichvasfrcanShah- doogProvince.Ss~tsternChina.Geo~hemlcalJourna],25j1418 FaureG.198~.Princlple~ofisotopegeology.Znded.W~ley.NewYork.209,223 10hnBMandErnstWG.1990.LateAreheanSm—Ndi~chornagefromlIlaf 一.]Tramafi~supe~rustamphibolitbeefromthe NortheaaternS~no-K0reBnCr~ton.Chna.PteeamhrlanRe~earch46:295~306 SongY.PreyFAandZh}X.1990.]~otopicchr? cstbofHannuobahabit.EasternChinaIimpl;cationsfortheirpetro- gen~iaandthecompoai6onofsuh~ontinentalmantle.ChemicalGeology?88I38,52 ZhlX.SongY,FrayFA.Fen8JandZhaiM.1990.GeochemistryofHannuobabasaltalEasternChina,cotmtralnsonthe origin0fcont;nentalalkal;~andtholelhiebasalts.Chem.Ge..88tl,33 ZhouXandCarlRW1982.1~otoplcevidencefortemporz]vaabofmantlechef~terlstlcsbeneaththeNorthChina FBuhBIock.U.S.A.Carnegielnst.Wash.YrBook,81j505,508 glndlerAandHartSR.1986.Chemiea]geodynamicaAnn.Re.EarthPlanet.Sci.,I4:4934571 ? ? 第10卷第4期. 支霞臣等,六台.仪征第三纪碱性玄武岩的钕.铒同位紊组成389 NEODYMIUMANDSTRONTIUMISOTOPIC COMPOSITIONSFORLATERTERTIARYALKALIC BASALTSFROMLIUHE—YIZHENG, JIANGSUPROVINCE,CHINA ZhiXiaehenandChenDaogong (DepartmentqfEarthandsaceSciences.UniversityofSciencesandTechnolo gyofChina?Hefeit230026) ZhangZongqingandWangJinhui (InaituteD,Geology?MinistryofGeologyandMitwralR~$ourc~$?BeQ?ing?100037) KeyWords}Neodymiumisotope;Strohtiumisotope{Alkalicbasalts;]iangsuProvince Abstract TheNeodyaiumandStrontiumisotopiccompositions,ranging0.512849~0.512993(for “Ndt”„Nd)and0.70336~O.70404(for”Sr/”Sr)respectively,for11samplesofLater TertiaryalkalicbasaltfromLiuheYizheng,JiangsuProvince,Chinaarereportedhere.The NSrigotopiccompositionsforthemantlesourcefromwherethealkaliebasaltsfromLiuhe— YizhengwerederivedaresimilartoPREMAtypeendmemberinisotopesystemofoceanic basalts.ItiSindicatedthatthePREMAtypecomponentisaoimportantendmemberinthe isotopesystemforCenozoiccontinentalbasahsfromEasternChinatoo.Thetwostageevo- ludonmodeIisinvokedtointerpretingthedecouplebetweentraceelementalr atiosandiso- topiccompositionsforthemantlesoBrceheneaththe?area.