广东沿海地区及海南岛中新生代基性岩脉地球化学与岩石圈演化
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摘要
基性岩脉来源于地幔，形成于拉张的构造环境，它包含有重要的地幔成分和岩石圈伸展的重要信息。本论文通过野外地质调查和一系列配套的岩石化学、微量元素、同位素地球化学、矿物学及年代学方法，结合区域地质构造分析，对广东沿海地区及海南岛基性岩脉的地球化学特征、成因、基性岩浆活动期次、地幔源区地球化学特征，以及岩石圈结构特征、形成机理和演化等进行了探索性的研究，得出以下几点认识：
1．全岩K-Ar年龄分析数据表明广东沿海地区及海南岛基性岩脉的成岩年龄是在54～146Ma，主要形成于白垩纪、次为侏罗纪和第三纪。根据K-Ar年龄分析结果、样品的地球化学特征，以及本区和邻区前人的研究资料。可将工作区基性岩脉的形成时代分为5期，分别是：第一期146Ma，第二期132～138Ma，第三期105～112Ma，第四期82～99Ma，第五期54～75Ma。
2．根据K_2O／Na_2O比值和K_2O含量，以及不相容元素分配模式是否有“Nb-Ta”负异常，可以划分出两类基性岩脉样品(中钾基性岩脉和高钾基性岩脉)。第一类K_2O／Na_2O比值<0.5和K_2O含量<1.3％(0.37％～1.24％)，在微量元素MORB标准化图解中没有“Nb-Ta”负异常。第二类K_2O／Na_2O比值>0.5和K_2O含量>1-3％(1.49％～4.02％)，在微量元素MORB标准化图解中都具有“Nb-Ta”负异常。在K_2O-SiO_2图解，第一类基性岩脉样品，全部落入中钾岩石范围。第二类基性岩脉样品落入高钾岩石或钾玄岩范围。
3．本区基性岩脉的地球化学特征表明，中钾和高钾基性岩脉有着不同的岩浆来源，中钾基性岩脉的岩浆应来源于软流圈物质与Ⅰ型富集地幔的混合作用，高钾基性岩脉的岩浆应来源于软流圈物质与Ⅱ型富集地幔的混合作用。
4．中钾基性岩脉形成于陆内的环境，高钾基性岩脉样品形成于活动大陆边缘的环境。
5．广东沿海地区及海南岛中、新生代基性岩脉分布的重要特点是中钾基性岩脉分布于上地幔拗陷区，而高钾基性岩脉分布于地幔隆起区或斜坡区。
6．广东沿海地区应存在两个具有不同地球化学特征和演化历史的岩石圈地幔块体，分别称为南、北岩石圈地幔块体，两个块体的接触界线大致是罗定、高明、佛冈、汕头与大埔之间，南、北块体的界线与地幔坳陷区与隆起区的分界大致一致。北块体基性岩脉具有低~(87)Sr／~(86)Sr、高~(143)Nd／~(144)Nd，以没有“Ta-Nb-Zr-Hf”
Mafic dikes are a common expression of mantle-derived magma generation, which are formed in extension setting and geochemical studies of these dikes can provide information regarding the chemical characteristics of mantle sources and tectonic history of extensional areas. In this paper, though the field geological investigations, and studies of element-isotope geochemistry, mineralogy and the geo-chronology, combining with the regional geotectonic analysis, the geochemical characteristics and petrogenesis of the mafic dikes from the coastal areas of Guangdong Province and Hainan Island are discussed, mafic magma episodes and mantle characteristics are analyzed, and the relationships between mafic magmatism and lithosphere evolution are studied. The following conclusions are reached from the present study:
1. Whole rock K-Ar data yielded ages of 146—54Ma for the mafic dikes from the coastal areas of Guangdong Province and Hainan Island, suggesting that emplacement of the mafic dikes took mainly place in the Cretaceous. According to K-Ar dates and geochemistry of mafic dikes and previous works, the K-Ar data can be divided into five periods (146Ma, 132—138 Ma, 105—112Ma, 82—99Ma, 54-75Ma).
2. Two series of the mafic dikes (medium-K and high-K) can be distinguished according to K_2O/Na_2O ratios and K_2O contents and the negative "Ta-Nb" anomalies in the MORB-normalized trace element distribution patterns. The K_2O/Na_2O ratios of one series are <0.5, and K_2O contents are <1.3 wt% (0.37-1.24 wt%) with no apparent negative "Ta-Nb" anomalies. The K_2O/Na_2O ratios of another series are >0.5, and K_2O contents >1.3 wt% (0.37%— 1.24wt%) with strong negative "Ta-Nb" anomalies. Using K_2O vs. SiO_2 diagram, first series belongs to medium-K rocks, and another fall into the field of high-K rocks or shoshonitic rocks.
3. The geochemical characteristics of the mafic dikes indicate that the medium-K mafic dikes from this area were formed by magma mixing derived from depleted asthenospheric mantle and EMI -type lithospheric mantle, and the high-K mafic dikes
1．全岩K-Ar年龄分析数据表明广东沿海地区及海南岛基性岩脉的成岩年龄是在54～146Ma，主要形成于白垩纪、次为侏罗纪和第三纪。根据K-Ar年龄分析结果、样品的地球化学特征，以及本区和邻区前人的研究资料。可将工作区基性岩脉的形成时代分为5期，分别是：第一期146Ma，第二期132～138Ma，第三期105～112Ma，第四期82～99Ma，第五期54～75Ma。
2．根据K_2O／Na_2O比值和K_2O含量，以及不相容元素分配模式是否有“Nb-Ta”负异常，可以划分出两类基性岩脉样品(中钾基性岩脉和高钾基性岩脉)。第一类K_2O／Na_2O比值<0.5和K_2O含量<1.3％(0.37％～1.24％)，在微量元素MORB标准化图解中没有“Nb-Ta”负异常。第二类K_2O／Na_2O比值>0.5和K_2O含量>1-3％(1.49％～4.02％)，在微量元素MORB标准化图解中都具有“Nb-Ta”负异常。在K_2O-SiO_2图解，第一类基性岩脉样品，全部落入中钾岩石范围。第二类基性岩脉样品落入高钾岩石或钾玄岩范围。
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5．广东沿海地区及海南岛中、新生代基性岩脉分布的重要特点是中钾基性岩脉分布于上地幔拗陷区，而高钾基性岩脉分布于地幔隆起区或斜坡区。
6．广东沿海地区应存在两个具有不同地球化学特征和演化历史的岩石圈地幔块体，分别称为南、北岩石圈地幔块体，两个块体的接触界线大致是罗定、高明、佛冈、汕头与大埔之间，南、北块体的界线与地幔坳陷区与隆起区的分界大致一致。北块体基性岩脉具有低~(87)Sr／~(86)Sr、高~(143)Nd／~(144)Nd，以没有“Ta-Nb-Zr-Hf”
Mafic dikes are a common expression of mantle-derived magma generation, which are formed in extension setting and geochemical studies of these dikes can provide information regarding the chemical characteristics of mantle sources and tectonic history of extensional areas. In this paper, though the field geological investigations, and studies of element-isotope geochemistry, mineralogy and the geo-chronology, combining with the regional geotectonic analysis, the geochemical characteristics and petrogenesis of the mafic dikes from the coastal areas of Guangdong Province and Hainan Island are discussed, mafic magma episodes and mantle characteristics are analyzed, and the relationships between mafic magmatism and lithosphere evolution are studied. The following conclusions are reached from the present study:
1. Whole rock K-Ar data yielded ages of 146—54Ma for the mafic dikes from the coastal areas of Guangdong Province and Hainan Island, suggesting that emplacement of the mafic dikes took mainly place in the Cretaceous. According to K-Ar dates and geochemistry of mafic dikes and previous works, the K-Ar data can be divided into five periods (146Ma, 132—138 Ma, 105—112Ma, 82—99Ma, 54-75Ma).
2. Two series of the mafic dikes (medium-K and high-K) can be distinguished according to K_2O/Na_2O ratios and K_2O contents and the negative "Ta-Nb" anomalies in the MORB-normalized trace element distribution patterns. The K_2O/Na_2O ratios of one series are <0.5, and K_2O contents are <1.3 wt% (0.37-1.24 wt%) with no apparent negative "Ta-Nb" anomalies. The K_2O/Na_2O ratios of another series are >0.5, and K_2O contents >1.3 wt% (0.37%— 1.24wt%) with strong negative "Ta-Nb" anomalies. Using K_2O vs. SiO_2 diagram, first series belongs to medium-K rocks, and another fall into the field of high-K rocks or shoshonitic rocks.
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引文
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