江西廣豐堿性橄欖玄武巖的成因：SHRIMP鋯石U-Pb年齡和元素、Sr-Nd-Pb同位素制約

周　濤，　巫建華，2，　艾成輝

(1. 東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西 南昌　330013；2.核資源與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地(東華理工大學(xué))，江西 南昌　330013；3.江西省核工業(yè)地質(zhì)局261大隊(duì)，江西 鷹潭　335001)

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江西廣豐堿性橄欖玄武巖的成因：SHRIMP鋯石U-Pb年齡和元素、Sr-Nd-Pb同位素制約

周濤1，巫建華1，2，艾成輝3

(1. 東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西 南昌330013；2.核資源與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地(東華理工大學(xué))，江西 南昌330013；3.江西省核工業(yè)地質(zhì)局261大隊(duì)，江西 鷹潭335001)

廣豐盆地紅色沉積巖系下部夾有一層玄武巖，玄武巖的鋯石具有明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu)，顯示巖漿成因的特征；SHRIMP鋯石U-Th-Pb分析結(jié)果顯示：Th/U=0.28～1.28，13個(gè)分析點(diǎn)的206Pb/238U 年齡變化為88.5～102.5 Ma，加權(quán)平均年齡為(99.0±0.7)Ma，MSWD=1.3，地質(zhì)時(shí)代屬晚白堊世早期。在SiO2-(K2O+ Na2O)和Nb/Y-Zr/TiO2圖解上均落入堿性玄武巖范圍，顯示堿性系列的特征，在TFeO/MgO-SiO2圖解上顯示拉斑系列的特征，屬典型的堿性橄欖玄武巖。較低的Nb/Th(=2.21～4.98，平均3.43)、Ti/Yb(=3 125～5 753，平均3975)，較高的Nb/U(=6.63～25.82，平均16.24)和δ18O值(=8‰～9.6‰，平均值為8.9‰)，指示堿性橄欖玄武巖有地殼物質(zhì)的成分。(87Sr/86Sr)i-SiO2，εNd(t)-SiO2，(87Sr/86Sr)i-10 000/Sr和εNd(t)-100/Nd圖解顯示，地殼物質(zhì)的加入主要是源區(qū)混合的結(jié)果。在(143Nd/144Nd)i-(206Pb/204Pb)i，(87Sr/86Sr)i-(206Pb/204Pb)i和(143Nd/144Nd)i-(87Sr/86Sr)i圖解上，堿性橄欖玄武巖均顯示是由虧損地幔(DMM)和巖石圈富集地幔(EMⅡ) 端元混合而成，且虧損地幔成分所占比例高于浙東玄武巖，與浙西玄武巖相近。

堿性橄欖玄武巖；SHRIMP鋯石U-Pb年齡；Sr-Nd-Pb-O同位素；晚白堊世早期；廣豐

周濤，巫建華，艾成輝.2016.江西廣豐堿性橄欖玄武巖的成因：SHRIMP鋯石U-Pb年齡和元素、Sr-Nd-Pb同位素制約[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，39(2)：108-117.

Zhou Tao, Wu Jian-hua, AI Cheng-hui.2016.Petrogenesis of alkali olivine basalt from Guangfeng basins in Jiangxi province:SHRIMP zircon U-Pb dating and element、Sr-Nd-Pb isotope constraints[J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 39(2)：108-117.

圖1　廣豐盆地地質(zhì)簡圖Fig.1　Geological sketch map of Guangfeng basin

繼早白堊世早期大規(guī)模的高鉀鈣堿性—堿性長英質(zhì)巖漿活動(dòng)之后，華南發(fā)育了紅色碎屑沉積盆地，并伴有鐵鎂質(zhì)火山活動(dòng)(徐夕生等，2005；周金城等，2006邢光福等，2009)，位于萍鄉(xiāng)-廣豐-江紹斷裂與邵武-河源斷裂的相交部位的江西廣豐盆地就屬于這個(gè)時(shí)期發(fā)育的盆地之一(余達(dá)淦等，2001；王勇等，2002)。該盆地紅色沉積巖系中含有兩套鐵鎂質(zhì)火山巖，一套產(chǎn)于紅色沉積巖系下部，一套產(chǎn)于紅色沉積巖系上部(廖群安等，1999；王勇等，2002；余心起等，2004；劉平華等，2007；項(xiàng)媛馨等，2010，2012，巫建華等，2014)。下部的鐵鎂質(zhì)火山巖以墨綠色發(fā)育氣孔、杏仁體為特征，多斑結(jié)構(gòu)，斑晶主要由橄欖石和輝石組成；上部的鐵鎂質(zhì)火山巖以紫紅色發(fā)育氣孔、杏仁體為特征， 斑狀結(jié)構(gòu)，為典型的橄欖玄粗巖(王佳玲等，2014)。SHRIMP鋯石U-Pb年齡測定和巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)、巖石Sr-Nd-Pb-O同位素地球化學(xué)、單斜輝石物質(zhì)組成研究表明，上部的鐵鎂質(zhì)火山巖的年齡為(93±1)Ma，屬典型的橄欖玄粗巖，物質(zhì)來源有EMⅡ型地幔的貢獻(xiàn)(廖群安等，1999；項(xiàng)媛馨等，2010，2012；王佳玲等，2014；巫建華等，2014)。但下部的鐵鎂質(zhì)火山巖不僅缺少高進(jìn)度的同位素年齡數(shù)據(jù)，而且?guī)r石系列的歸屬也存在分歧。廖群安等(1999)通過巖石地球化學(xué)特征研究，認(rèn)為下部的鐵鎂質(zhì)火山巖為拉斑玄武巖；項(xiàng)媛馨等(2010)通過全巖主元素和單斜輝石物質(zhì)組成研究，認(rèn)為下部鐵鎂質(zhì)火山巖不僅具有拉斑玄武巖的特征，而且還具有堿性玄武巖特征，屬典型的堿性橄欖玄武巖。針對這些問題，本文采用SHRIMP鋯石U-Pb法對下部鐵鎂質(zhì)火山巖進(jìn)行了精確定年，并通過主量、微量元素、Sr-Nd-Pb-O同位素組成的研究探討對其成因。

1　盆地地質(zhì)特征

廣豐盆地位于贛浙閩三省交界地帶，大地構(gòu)造處于揚(yáng)子古板塊和華夏古板塊的接合帶內(nèi)，不整合于早白堊武夷群石溪組的長英質(zhì)火山巖之上。盆地受NE江山-紹興斷裂帶、上饒-玉山-常山斷裂帶和NNW向廣豐斷裂帶組復(fù)合控制，主要沿廣豐縣的豐溪河兩側(cè)分布(圖1a)。盆地內(nèi)的紅色沉積巖系可分為下部的羅塘群和上部的圭峰群。羅塘群主要分布在盆地的北東部，下段為洪積扇相紫紅色礫巖、含礫砂巖，上段為堿性橄欖玄武巖(圖1b)；圭峰群構(gòu)成盆地的主體，下段為紫紅色含礫長石粗砂巖、中-細(xì)砂巖夾棕黃色含巨礫砂礫巖與棕褐色泥質(zhì)粉砂巖，上段為橄欖玄粗巖夾少量的碎屑巖。本文研究的堿性橄欖玄武巖樣品采于羅塘群上段，具體的采樣點(diǎn)見圖1b。

2　分析方法

2.1全巖主、微量元素分析方法

全巖主量元素成分由南京大學(xué)地球科學(xué)系中心實(shí)驗(yàn)室采用濕化學(xué)方法和ICP-AES方法測定，測試儀器為JY38S 型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，精度優(yōu)于1%。微量元素(包括稀土元素)成分在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用ICP-MS方法測定，測試儀器為德國生產(chǎn)的高分辨率電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Finnigan Element ⅡHR ICP-MS)。廣豐盆地堿性橄欖玄武巖分析結(jié)果列于表1。

2.2全巖Sr-Nd-Pb-O同位素分析方法

Sr-Nd-Pb-O同位素成分分析均在南京大學(xué)現(xiàn)代分析測試中心由英國制造的VG354同位素質(zhì)譜儀上完成，氧同位素組成在中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所在質(zhì)譜儀MAT-252。Sr同位素比值采用86Sr/88Sr=0.119 4進(jìn)行質(zhì)量分餾校正，對Sr同位素標(biāo)樣NBS987測定的結(jié)果為87Sr/86Sr=0.710 336±7(2σ)；對美國La Jolla Nd同位素標(biāo)準(zhǔn)樣143Nd/144Nd的測定值為0.511 864±3(2σ),Nd同位素比值測定采用146Nd/144Nd=0.7219進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。Pb同位素質(zhì)比值測定采用標(biāo)樣NBS981進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。NBS981標(biāo)樣的標(biāo)準(zhǔn)為：206Pb/204Pb=(16.941±0.008)，207Pb/204Pb=(15.487±0.011),208Pb/204Pb=(36.715±0.009)。Sr，Nd和Pb的全流程本底分別為3×10-9g，6×10-11g和2×10-10g。Sr，Nd和Pb同位素比值年齡校正時(shí)采用100 Ma。廣豐盆地堿性橄欖玄武巖分析結(jié)果列于表2。

2.3SHRIMP鋯石U- Pb定年方法

鋯石的選礦工作在河北廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所實(shí)驗(yàn)室完成，將巖石樣品破碎后，用常規(guī)的浮選和電磁選方法分選出鋯石，在雙目鏡下手工精選。鋯石的制靶、CL圖像和U-Pb年代測定均在中國地質(zhì)科學(xué)院北京SHRIMP中心完成。將鋯石樣品和數(shù)粒標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEM(年齡為417 Ma)置于環(huán)氧樹脂中制成樣品靶，然后將樣品靶打磨拋光，使鋯石內(nèi)部暴露，進(jìn)行透射光、反射光和陰極發(fā)光(CL)研究，詳細(xì)的制靶過程見宋彪等(2002)。因年輕鋯石中放射成因207Pb量較少，分析中容易產(chǎn)生較大的誤差，故采用206Pb/238U年齡。單個(gè)測試點(diǎn)的誤差均為1σ，206Pb/238U年齡的加權(quán)平均值為95%置信度。詳細(xì)的分析流程和原理參見宋彪等(2002)資料。數(shù)據(jù)處理、年齡計(jì)算采用Ludwig博士編寫的SQUID 1.0及ISOPLOT。廣豐盆地堿性橄欖玄武巖鋯石U-Th-Pb分析結(jié)果列于表3。

圖2　廣豐堿性橄欖玄武巖SiO2-(Na2O+K2O)圖(a)和FeOT/MgO-SiO2圖(b)Fig.2　SiO2-Na2O+K2O(a) and FeOT/MgO-SiO2 (b)diagram of alkali olivine basalt in Guangfeng basin

3　分析結(jié)果

3.1主量元素

廣豐盆地堿性橄欖玄武巖的SiO2=47.3%～51.3%，K2O + Na2O=3.85%～5.67%(平均4.72%)具低硅偏堿性的特征，在SiO2-( K2O + Na2O)圖解(圖2a)上落入堿性系列范圍；TFe=8.39%～12.52%(平均9.77%)，MgO=4.15%～8.19%(平均6.67%)，在TFeO/ MgO-SiO2圖解(圖2b)上落入拉斑系列范圍。

3.2微量元素

廣豐盆地堿性橄欖玄武巖稀土元素總量為90.6×10-6～147.05×10-6，輕稀土為77.48×10-6～128.13×10-6，LREE/HREE變化范圍為5.24～8.32。(La/Sm)N范圍為2.23～3.19，輕重稀土分異較小。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線圖(圖3a)顯示為右傾，輕稀土富集，重稀土平坦的特征，δEu=0.88～1.10，無明顯Eu異常，表明斜長石分離結(jié)晶作用不明顯。在微量元素蛛網(wǎng)圖(圖3b)上，堿性橄欖玄武巖的大離子親石元素(LILE)K，Ba，Th，P等表現(xiàn)出富集特征，高場強(qiáng)元素( HFSE) Zr，Hf，Nb，Ta，Ti相對虧損。相容元素Cr=50.8～235 μg/g，Ni=20.3～40.7 μg/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原始玄武巖漿的Cr=300～500 μg/g，Ni=300～400 μg/g的值(Frey et al.，1987)，表明巖漿演化過程可能經(jīng)歷了橄欖石和單斜輝石的分異結(jié)晶作用，與玄武巖中含有橄欖石和輝石斑晶相吻合。

圖3　廣豐盆地堿性橄欖玄武巖稀土配分曲線(a)和不相容元素蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Pearce,1982)Fig.3　Distribution patterns of Ree element and Primitive mantel-normalized trace element of alkali olivine basalts from Guangfeng basin (after Pearce,1982)

樣號(hào)GF201GF202GF203DPGF07-2-2GF1018XJ-3Hs1-4-1SD1XY1SiO247.748.349.049.349.349.551.347.347.347.6TiO21.491.461.421.341.331.41.721.861.371.36Al2O316.816.416.215.215.316.317.215.916.416.7Fe2O36.636.326.737.255.207.162.544.226.624.27FeO2.882.822.465.683.442.336.707.564.205.71MnO0.210.190.210.170.240.100.170.160.190.18MgO6.847.686.456.958.696.694.155.946.538.33CaO9.088.679.097.408.288.637.139.089.038.52Na2O3.472.833.262.622.732.864.003.063.493.55K2O1.141.201.541.331.712.001.670.791.291.39P2O50.450.410.490.400.370.400.500.520.260.54燒失量2.983.022.692.633.392.673.172.553.052.38∑99.699.399.510010010010098.999.7101ALK4.614.034.803.954.444.865.673.854.784.94TFe9.108.768.7412.528.399.009.2411.6510.89.98K2O/Na2O0.330.420.470.510.630.700.420.260.370.39Sr871889877770554646729392——Rb51.561.956.030.742.448.027.714.0——Ba611602590687557834793319——Th4.745.164.886.105.847.643.306.43——U0.891.030.982.401.502.531.200.55——Ta1.261.341.180.801.381.580.701.17——Nb19.922.224.315.914.617.314.614.2——Zr148157152139143155160118——Hf4.114.063.983.803.874.014.64.15——Y20.622.322.323.123.527.025.921.0——Cr56.861.873.120121623550.8101——Co15.114.216.231128418240.742.0——Ni21.620.320.840.138.931.969.6567.0——La16.318.417.529.228.131.125.617.6——Ce32.434.433.155.057.162.848.837.3——

續(xù)表

樣號(hào)GF201GF202GF203DPGF07-2-2GF1018XJ-3Hs1-4-1SD1XY1Pr4.334.554.416.756.987.856.545.45——Nd18.520.219.629.427.720.428.021.3——Sm4.544.714.686.095.556.486.144.96——Eu1.521.701.641.691.771.982.081.64——Gd4.424.634.525.515.085.955.764.99——Tb0.690.740.710.800.780.910.900.76——Dy4.404.834.724.334.505.284.724.89——Ho0.880.950.900.810.880.980.900.80——Er2.382.792.742.292.422.862.622.34——Tm0.350.390.370.280.380.430.340.33——Yb2.462.552.492.272.412.762.11.99——Lu0.360.400.380.320.380.430.290.31——∑REE90.698.294.8142141147132102——∑L77.583.980.812812713111788.3——∑L/∑H5.915.855.799.149.067.967.696.25——δEu1.021.101.080.881.000.961.051.00——(La/Sm)N2.262.452.353.023.193.022.622.23——(La/Yb)N4.474.874.748.697.887.618.225.98——Nb/Y0.970.991.090.690.620.640.560.68——Ti/Yb37433540351436353423312550705753——Nb/Th4.194.304.982.612.502.264.422.21——Nb/U22.421.624.86.639.736.8412.225.8——

注：TFe=FeO+0.899Fe2O3; ALK=Na2O+K2O;Mg#=100×Mg2+/(Mg2++Fe2+)(原子數(shù))，DP、GF07-2-2、GF1018、SD1、XY1、XJ-3主量元素?cái)?shù)據(jù)引自項(xiàng)媛馨等(2010)，Hs1-4-1數(shù)據(jù)引自廖群安等(1998)

3.3Sr-Nd-Pb-O同位素

廣豐盆地堿性橄欖玄武巖的Sr-Nd-Pb-O同位素具有以下特征：

(1)Rb含量為60.35～69.45 μg/g，Sr含量為913～921 μg/g，(87Sr/86Sr)i為0.705 398～0.706 254，與廣豐、玉山橄欖玄粗巖(0.706 03～0.706 53，項(xiàng)媛馨，2012)和浙西玄武巖(0.705 5～0.706 99，余心起等，2004；顏鐵增等，2005；崔玉榮等，2011)的(87Sr/86Sr)i值相近，而低于浙東玄武巖(0.707 58～0.716 91，陳榮等，1999；崔玉榮等，2011) 的(87Sr/86Sr)i值。在ISr-t(Ga)圖解(圖4a)中投影點(diǎn)均靠近地幔演化線，表明巖漿來源于地幔。

(2)Sm含量為4.318～4.827 μg/g，Nd含量為18.9～19.8 μg/g，147Sm/144Nd比值為0.134 1～0.141 1，(143Nd/144Nd)i=0.512 514～0.512 522，廣豐、玉山橄欖玄粗巖(0.512 601～0.512 675和浙西玄武巖(0.512 450～0.512 772)的(143Nd/144Nd)i值相近，高于浙東玄武巖(0.512 12～0.512 484)的 (143Nd/144Nd)i。εNd(t)=0.08～0.25之間，在εNd-t(Ma)圖解(圖4b)上，投影均靠近地幔演化線，表明巖漿來源于地幔(Edgar，1980)。

(3) (206Pb/204Pb)i=17.95～18.04，(207Pb/204Pb)i=15.48～15.51，(208Pb/204Pb)i=38.36～38.38，與廣豐、玉山晚白堊世橄欖玄粗巖和浙西早白堊世晚期牙巖的Pb同位素組成基本一致，而略低于浙東早白堊世玄武巖。

(4)廣豐堿性橄欖玄武巖的δ18O值為8‰～9.6‰，平均值為8.9‰，高于地幔平均值(5.7‰)，暗示有部分地殼物質(zhì)的混入。

3.4U-Th-Pb同位素

從表1中可以看出，鋯石的U，Th含量相對較低，w(U)=(246～1758)×10-6，w(Th)=(66～1473)×10-6，Th/U=0.28～1.28，均大于0.1，表明其為巖漿成因鋯石(Fernando et al.，2003)。在GF201樣品的23個(gè)206Pb/238U 年齡數(shù)據(jù)中，對照著鋯石形態(tài)也可分為兩組：第一組為自形鋯石的14個(gè)分析點(diǎn)年齡數(shù)據(jù)，變化于88.5～102.5 Ma之間，在U-Pb一致曲線(圖5)上，有1個(gè)分析點(diǎn)的數(shù)據(jù)偏離數(shù)據(jù)組(虛線環(huán)所示)，若扣除這1個(gè)分析點(diǎn)的數(shù)據(jù)，其余13個(gè)分析點(diǎn)數(shù)據(jù)的加權(quán)平均值為(99.0±0.7) Ma，MSWD=1.3；第二組為它形渾圓狀鋯石的4個(gè)分析點(diǎn)年齡數(shù)據(jù)，同位素年齡集中在148.6～150.6 Ma之間，加權(quán)平均值為(150±1)Ma。前者代表了廣豐盆地堿性橄欖巖的形成年齡，后者可能代表了捕獲鋯石的年齡。

圖4　廣豐盆地堿性橄欖玄武巖(87Sr/86Sr)i-t(Ga)和εNd-t(Ma)圖解Fig.4　(87Sr/86Sr)i-t(Ga) and εNd-t(Ma) diagram of the shoshonite rocks in Guangfeng basin

樣號(hào)GF201GF202GF203Rb/(μg·g-1)60.3569.4566.17Sr(μg·g-1)920.6921.4913.487Rb/86Sr0.18950.13720.167987Sr/86Sr0.705670.705830.70649±1σ±9±8±11(87Sr/86Sr)i0.7053980.7056370.706254Sm/(μg·g-1)4.3184.8274.682Nd(μg·g-1)19.7618.9319.33147Sm/144Nd0.14080.13410.1411143Nd/144Nd0.5126060.5126090.512605±1σ±8±9±10(143Nd/144Nd)i0.5125150.5125220.512514εNd(t)0.080.230.06fSm/Nd-0.28-0.32-0.28U(μg·g-1)2.2351.4521.347Th(μg·g-1)3.6193.0742.663Pb(μg·g-1)19.8715.8614.39206Pb/204Pb18.0618.1218.13±1σ±25±27±24207Pb/204Pb15.51215.51715.486±1σ±26±24±28208Pb/204Pb38.4438.4438.42±1σ±24±25±27(206Pb/204Pb)i17.9518.0318.04(207Pb/204Pb)i15.5115.5115.48(208Pb/204Pb)i38.3838.3838.36δ18O8‰9.1‰9.6‰

4　問題討論

4.1地質(zhì)時(shí)代

廣豐盆地堿性橄欖玄武巖位于羅塘群下部，后者不整合于早白堊早期的武夷群石溪組長英質(zhì)火山巖之上，整合于晚白堊世圭峰群紅色沉積巖系之下。揚(yáng)子古板塊與華夏古板塊接合帶內(nèi)石溪盆地武夷群石溪組粗面巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(137.00± 0.94) Ma(劉飛宇等，2009)，盛源盆地武夷群雙峰嶺組流紋巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(134.3±1.6) Ma(武珺等，2013)，相山盆地武夷群雙峰嶺組英安巖兩個(gè)樣品的鋯石U-Pb年齡分別為(136.8±2.5) Ma和(136.4±1.5) Ma、鵝湖嶺組碎斑熔巖的鋯石U-Pb年齡為(134.1±1.6)Ma(楊水源等，2013)，指示武夷群的同位素年齡介于137～134 Ma之間；而玉山盆地圭峰群橄欖玄粗巖SHRIMP鋯石 U-Pb年齡為(93±1) Ma(巫建華等，2014)，余江盆地圭峰群玄武巖SHRIMP鋯石 U-Pb年齡為91 Ma(李瑞玲等，2010)，指示圭峰群的同位素年齡介于93～91Ma之間?？梢?，地層的疊覆關(guān)系說明，廣豐盆地羅塘群下部堿性橄欖玄武巖的同位素應(yīng)該介于134～91 Ma之間。本文獲得堿性橄欖玄武巖SHRIMP鋯石 U-Pb年齡為(99.0±0.7) Ma，位于130～91 Ma之間，與地層特征一致。根據(jù)國際地層表(Gradsrein et al.，2004；章森貴等，2009)，晚白堊世與早白堊世的界限劃在(99.6±0.9) Ma，廣豐盆地下部的堿性橄欖玄武巖形成于晚白堊世初期，但不排除早白堊世最晚期的可能性。

表3　廣豐堿性橄欖玄武巖SHRIMP鋯石U-Th-Pb分析結(jié)果

注：206PbC和206Pb*分別表示普通鉛和放射性成因鉛：普通鉛根據(jù)實(shí)測204Pb進(jìn)行矯正；誤差為1σ

圖5　廣豐堿性橄欖玄武巖SHRIMP鋯石U-Pb諧和圖Fig.5　U-Pb Concordia diagram of zircons from alkali olivine basalt in Guangfeng basins

4.2巖石系列

廖群安等(1999)通過巖石地球化學(xué)特征研究認(rèn)為，廣豐盆地下部的鐵鎂質(zhì)火山巖為拉斑玄武巖系列。但他們的樣品分析數(shù)據(jù)有較高的燒失量，可能存在后期蝕變，有K2O、Na2O的丟失，導(dǎo)致K2O+Na2O較高的特征被掩蓋。本文采用新鮮樣品的研究表明，廣豐盆地下部的鐵鎂質(zhì)火山巖在SiO2-(K2O+ Na2O)圖解(圖2a)上落入堿性系列范圍，在Nb/Y-Zr/TiO2圖解上(圖略)也落入堿性玄武巖范圍，且與鐵鎂質(zhì)火山巖中單斜輝石的顯示的堿性特征(項(xiàng)媛馨等，2010)相一致?？芍?，廣豐盆地下部的鐵鎂質(zhì)火山巖既有拉斑玄武巖的特征，也有堿性系列的特征，屬典型的堿性橄欖玄武巖。

圖6　廣豐堿性橄欖玄武巖 (87Sr/86Sr)i-SiO2 和 εNd(t)-SiO2 圖解Fig.6　(87Sr/86Sr)i-SiO2 and εNd(t)-SiO2 diagrams of alkali olivine basalts in Guangfeng

4.3巖石成因

4.3.1地殼物質(zhì)的加入

廣豐堿性橄欖玄武巖具有較低的Nb/Th(2.21～4.98，平均3.43)和Ti/Yb (312 5～575 3，平均為397 5，表1)，Nb/U為6.63～25.8，平均16.24，接近大陸地殼的平均值6～12(Hart et al.，1989)，富LILE 和LREE、貧HFSE，δ18O值為8‰～9.6‰，平均8.9‰，高于地幔平均值5. 7‰，樣品中含有約150 Ma的捕獲鋯石，這些都顯示有殼源物質(zhì)的加入。

研究表明，地殼物質(zhì)加入原始巖漿的方式有兩種：① 地殼混染, 即原始巖漿在上升通過陸殼過程中受到地殼物質(zhì)的直接混入；②源區(qū)混合, 即由早期俯沖作用帶入地幔的部分洋殼或陸殼物質(zhì)在巖漿源區(qū)與地幔物質(zhì)混合熔融。在(87Sr/86Sr)i-SiO2圖解(圖6)中，廣豐堿性橄欖玄武巖呈正相關(guān)性，顯示出巖漿上升過程中有少量的地殼物質(zhì)的影響；在εNd(t)-SiO2圖解(圖6)中廣豐堿性橄欖玄武巖沒有明顯的相關(guān)性，顯示出巖漿上升過程中沒有明顯的地殼物質(zhì)的影響；

在(87Sr/86Sr)i-10 000/Sr和εNd(t)-100/Nd圖解(圖略)中，同位素組成沒有明顯的隨Sr，Nd含量而變化的趨勢。這些特征說明，地殼物質(zhì)的加入主要是源區(qū)混合的結(jié)果。

4.3.2物質(zhì)來源

在 (143Nd/144Nd)i-(206Pb/204Pb)i，(87Sr/86Sr)i-(206Pb/204Pb)i和(143Nd/144Nd)i-(87Sr/86Sr)i(圖7)圖解中，廣豐堿性橄欖玄武巖、廣豐、玉山橄欖玄粗巖和浙江晚中生代玄武巖均投影與虧損地幔(DMM)和EMⅡ型富集之間，玄武巖顯示出(206Pb/204Pb)i與(143Nd/144Nd)i呈負(fù)相關(guān)，與(87Sr/86Sr)i呈正相關(guān)。(143Nd/144Nd)i與(87Sr/86Sr)i呈負(fù)相關(guān)。均顯示出是虧損地幔(DMM)和EMⅡ型富集地幔的貢獻(xiàn)。其中廣豐堿性橄欖玄武巖與廣豐和玉山橄欖玄粗巖、浙西金衢盆地玄武巖、江山陳塘塢玄武巖和武義玄武巖的投影范圍相一致，而與浙東天臺(tái)大地林安山巖、奉化玄壇地安山巖、永嘉玄武巖、鄞江玄壇地玄武巖和新昌玄武巖相比，盡管均顯示是虧損地幔和EMⅡ型富集地?；旌铣梢蛱卣?，但廣豐和浙西地區(qū)顯示出比浙東地區(qū)更靠近虧損地幔(DMM)端元的特征。暗示華南晚中生代沿海地區(qū)與內(nèi)陸地區(qū)相比，內(nèi)陸地區(qū)地幔源區(qū)中虧損的軟流圈地幔DMM所占組分更多一些的特征。

圖7　廣豐盆地堿性橄欖玄武巖(143Nd/144Nd)i-(206Pb/204Pb)i，(87Sr/86Sr)i-(206Pb/204Pb)i和(143Nd/144Nd)i-(87Sr/86Sr)i圖解Fig.7　(143Nd/144Nd)i-(206Pb/204Pb)i ， (87Sr/86Sr)vi-(206Pb/204Pb)i and (143Nd/144Nd)i-(87Sr/86Sr)i diagrams of alkali olivine basalts in Guangfeng basin

5　結(jié)論

通過對廣豐盆地下部的堿性橄欖玄武巖進(jìn)行SHRIMP鋯石U-Pb法精確定年，及其主量、微量元素、Sr-Nd-Pb-O同位素組成的研究，可以得到以下結(jié)論：

(1) 廣豐盆地堿性橄欖玄武巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(99.0±0.7)Ma，Th/U=0.28～1.28，均大于0.1，表明其為巖漿成因鋯石，屬于早白堊最晚期的巖漿產(chǎn)物。

(2)廣豐盆地堿性橄欖玄武巖具有堿性系列和拉班系列的特征，是典型的堿性橄欖玄武巖。巖石具輕稀土明顯富集，無Eu虧損，大離子親石元素(LILE)富集K，Ba，P，高場強(qiáng)元素( HFSE) Zr，Hf，Nb，Ta，Ti虧損的特征。

(3)微量元素、Sr-Nd-Pb-O同位素特征顯示，廣豐盆地堿性橄欖玄武巖物質(zhì)中的地殼物質(zhì)是源區(qū)加入的結(jié)果，物質(zhì)來源于虧損的軟流圈地幔(DMM)和EMⅡ富集地幔的混合。

(4)廣豐盆地堿性橄欖玄武巖的物質(zhì)來源與浙西玄武巖和廣豐、玉山橄欖玄粗巖的物質(zhì)來源相近，且軟流圈地幔所占的比例明顯高于浙東地區(qū)。

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Petrogenesis of Alkali Olivine Basalt from Guangfeng Basins in Jiangxi Province:SHRIMP zircon U-Pb Dating and Element、Sr-Nd-Pb Isotope Constraints

ZHOU Tao1,WU Jian-hua1,2,AI Cheng-hui3

(1. School of Earth Science, East China University of Technology, Nanchang,JX 330013,China;2.State Key Laboratory Breeding Base of Nuclear Resources and Environment，East China University of Technology, Nanchang，JX 330013,China; 3.Party No.261, Nuclear Industry Geological Bureau of Jiangxi Province, Yingtan, JX 335001, China)

There is a layer of basalt at the bottom of Guangfeng basin of red sedimentary rocks, the zircon of basalt has obvious band structure which display a characteristics of magma genesis.The SHRIMP zircon U-Th- Pb analytical results shows:Th/U=0.28～1.28，13 analysis points of206Pb/238U age ranges of 88.5～102.5 Ma, with a weighted average of (99.0±0.7) Ma, MSWD=1.3,belonging to The early Late Cretaceous of Product of volcanic activity. Plotted within the field of alkaline series in SiO2-(K2O + Na2O)diagram and in Nb/Y-Zr/TiO2diagram, dispalys the Characteristics of alkaline series; the values fall the field of tholeiitic basaltic rock in the TFeO/MgO-SiO2diagram. Therefore, it belongs to the typical alkaline olivine basalt at the bottom of Guangfeng Basin of Red sedimentary rocks. Alkali olivine basalt with a low Nb/Th and Ti/Yb value, Nb/Th=2.21～4.98(3.43 on average)，Ti/Yb=3125～5753(3 975 on average)；a high Nb/U and δ18O value, Nb/U=6.63～25.82(16.24 on average)，δ18O=8‰～9.6‰(8.9‰ on average), Indicates alkaline olivine basalt have the contribution of crustal material.In (87Sr/86Sr)i-SiO2, εNd(t)-SiO2, (87Sr/86Sr)i-10000/Sr and εNd(t) - 100/Nd diagrams dispaly that joined crustal matter is the result of the magma source area mixxing . In the (143Nd/144Nd)i-(206Pb/204Pb)i, (87Sr/86Sr)i-(206Pb/204Pb)iand (143Nd/144Nd)i-(87Sr/86Sr)idiagrams,the values fall exclusively between the DMM and EMⅡ positions, and there is a higher proportion of DMM than the eastern Zhejiang basalt.

alkali olivine basalt; SHRIMP zircon U-Pb dating; Sr-Nd-Pb-O isotope; late Early Cretaceous; Guangfeng

2015-01-19

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41372071)

周濤(1988—)，男，碩士研究生，主要從事地質(zhì)工程方面的研究。E-mail：1031882168@qq.com通訊作者：巫建華(1960—)，男，博士，教授，主要從事火山地質(zhì)學(xué)與鈾礦地質(zhì)學(xué)研究。E-mail： jhwu@ecit. cn

10.3969/j.issn.1674-3504.2016.02.002

P588.14+5

A

1674-3504(2016)02-0108-10