岩石学报  2012, Vol. 28 Issue (4): 1044-1056   PDF    
山东汤头盆地钾质及钠质火山岩的年代学与地球化学:对华北克拉通岩石圈减薄的启示
邱检生, 刘亮, 李友连     
南京大学成矿作用研究国家重点实验室, 南京 210093
摘要: 山东汤头盆地位于沂沭断裂带南段,盆地内广泛发育以粗安质岩石为主体的晚中生代火山岩,这套岩石主要可归为碱性系列,按化学组成可进一步区分为钾质和钠质二种类型。钾质火山岩的主要岩性为黑云母粗安质火山碎屑岩和潜火山岩,钠质火山岩主要为辉石粗安质潜火山岩,其中钾质火山岩是盆地内火山岩的主体。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年获得钾质和钠质火山岩的成岩年龄分别为124.0±1.3Ma和106.4±4.0Ma,表明钠质火山岩较钾质火山岩形成晚。在化学组成上,钾质火山岩较钠质火山岩全碱含量更高,二者的K2O+Na2O含量分别为11.02%~11.37%和8.75%~8.93%。它们均富轻稀土和大离子亲石元素,但钾质火山岩较钠质火山岩稀土总量更高,且更富轻稀土,二者的∑REE值分别为360.1×10-6~417.0×10-6和232.3×10-6~291.0×10-6,(La/Yb)N比值分别为62.02~64.66和40.32~40.52。钾质火山岩的Cs、Rb、Ba、Th、U、Pb等大离子亲石元素和Zr、Hf等高场强元素均较钠质火山岩富集,但Sr、Ti的含量偏低。钾质与钠质火山岩均具有富集的Sr-Nd同位素组成特征,但钠质火山岩的ISr值偏低、而εNd(t)值偏高,二者的ISrεNd(t)值分别为0.7107~0.7119和-15.48~-16.96,以及0.7098和-10.03。元素和Sr-Nd同位素组成的系统分析表明浅部地壳混染对火山岩地球化学特征未产生显著影响,二类火山岩地球化学特征的变异应主要受控于岩浆源区组成的不同,而不是岩浆演化过程的差异所致。二元混合模拟指示二类火山岩均最可能起源因华北克拉通下地壳拆沉而形成的富集地幔的熔融,但钠质火山岩源区含有较高比例的亏损软流圈地幔组分。根据对火山岩地质与地球化学特征的综合分析,表明郯庐断裂持续的引张促使岩石圈减薄,并诱发深部软流圈熔体上涌,这一上涌的软流圈熔体随后又与原先富集的岩石圈地幔混合,从而导致晚期的钠质火山岩源区中含有较高的亏损软流圈地幔组分。火山岩成分由钾质向钠质演化,是软流圈地幔上涌并置换原有岩石圈地幔,最终导致华北克拉通减薄的直接响应。
关键词: 钾质火山岩     钠质火山岩     锆石U-Pb年龄     Sr-Nd同位素组成     岩石圈减薄     山东汤头    
Geochronology and geochemistry of potassic and sodic volcanic rocks in Tangtou basin, Shandong Province: Implications for lithospheric thinning beneath the North China Craton
QIU JianSheng, LIU Liang, LI YouLian     
State Key Laboratory for Mineral Deposits Research, Nanjing University, Nanjing 210093, China
Abstract: The Tangtou basin in Shandong Province is located in the southern segment of the Yishu fault zone. Late Mesozoic trachyandesitic volcanic rocks belonging to alkaline series are widely developed in this basin. Chemically, these volcanic rocks can be further distinguished into a potassic type and a sodic type, of which the former is the predominant rocks in the basin. The potassic type consists mainly of biotite trachyandesitic pyroclastic rocks and subvolcanic analogues, and the sodic type comprises mainly of pyroxene trachyandesitic subvolcanic rocks. Zircon LA-ICP-MS U-Pb dating yields an age of 124.0±1.3Ma for the potassic rocks, and an age of 106.4±4.0Ma for the sodic rocks, indicating that the sodic rocks were crystallized in a late stage. The potassic and the sodic volcanic rocks show systematically geochemical differences. Compared with the sodic volcanic rocks, the potassic rocks are more enriched in alkalis, with K2O+Na2O contents of 11.02%~11.37% and of 8.75%~8.93%, respectively. All the volcanic rocks are enriched in LREE and LILE, but the potassic rocks have higher REE (especially LREE) contents relative to the sodic rocks, with ∑REE values of 360.1×10-6~417.0×10-6 and (La/Yb)N ratios of 62.02~64.66 for the potassic rocks and of 232.3×10-6~291.0×10-6 and 40.32~40.52 for the sodic ones. The potassic rocks also show higher LILE (e.g., Cs, Rb, Ba, Th, U, Pb, etc.) and HFSE (e.g., Zr, Hf) concentrations, but lower Sr, Ti abundances. All the samples have enriched Sr and Nd isotopic compositions, but the sodic rocks have slightly lower ISr ratios and relatively higher εNd(t) values (specially 0.7107~0.7119 and -15.48~-16.96 for the potassic rocks, and 0.7098 and -10.03 for the sodic rocks). The elemental and Sr-Nd isotope systematics show that shallow-level crustal contamination did not contribute significantly to their geochemical characteristics, suggesting that the source differences rather than magmatic evolution processes could be a major controlling factor for their geochemical variations. Binary mixing simulation demonstrates that the two type volcanic rocks were generated by melting of enriched lithospheric mantle which was most likely induced by lithospheric delamination of the lower crust of the North China Craton, but the magma source of the sodic rocks contain a higher proportion of depleted asthenosphere mantle components. Based on a synthesis of the geology and geochemistry, we suggest that the continued extension of the Tanlu fault thinned the lithosphere and induced the upwelling of asthenospheric melts which then mixed with previously enriched lithospheric mantle, thus resulted the source region of the late sodic volcanic rocks contained a higher proportion of depleted asthenosphere mantle components. The chemical compositions of volcanic rocks evolved from potassic to sodic directly responses to the replacement of lithosphere mantle by the upwelling asthenosphere mantle, which ultimately led the lithospheric thinning of the North China Craton.
Key words: Potassic volcanic rocks     Sodic volcanic rocks     Zircon U-Pb age     Sr-Nd isotopic compositions     Lithospheric thinning     Tangtou, Shandong Province    

钾质和钠质火山岩属于广义的碱性岩石,它们多产于大陆板内非造山裂谷、幔柱活动区域和板缘活动带深断裂等伸展引张构造环境,在时间和空间上均与地幔上涌或基性岩浆侵入等深部热动力过程有关(Comin-Chiaramonti et al., 1997; Seyitoglu et al., 1997; Melluso et al., 2002; Schiano et al., 2004),其岩浆源区一般均较深,因此成为探索地球深部物质组成、演化和动力学过程的理想研究对象。

山东沂沭断裂带及其二侧地区广泛分布晚中生代火山岩,这些火山岩普遍具有偏碱富钾的特征,总体可归为钾玄岩系(或橄榄安粗岩系,Wang et al., 1996),但不同地段和不同喷发阶段形成的火山岩在岩石组合及地球化学特征上存在差异,主要表现在断裂带二侧的火山岩基本上均属钾质类型,而断裂带内部火山岩尽管多数属钾质类型,但也有一定数量的钠质火山岩(金隆裕,1994)。前人对区内钾质火山岩进行过较深入的研究,而对钠质火山岩的研究则明显薄弱,对制约钾质与钠质火山岩成分演变的源区组成和深部作用过程等因素更缺乏深入探讨。汤头盆地位于沂沭断裂带南段,盆地内火山岩尽管以钾质岩石为主体,但也有少量钠质火山岩。为此,本文拟以该盆地的火山岩为例,旨在查明钾质与钠质火山岩在成岩时序上的关系,并阐明二者在岩石学及元素与同位素组成上的系统差异,进而探讨二类火山岩成分演变的制约因素及其对华北克拉通岩石圈减薄的可能启示。

1 地质概况与岩石学特征

沂沭断裂带纵贯山东中部,由一系列NNE向断裂组成,其中主干断裂主要有四条,自西向东依次为鄌郚-葛沟断裂、沂水-汤头断裂、安丘-莒县断裂和昌邑-大店断裂(图 1a)。断裂带内广泛分布晚中生代火山岩,它们多产于断陷型火山盆地中,空间上主要沿断裂带呈线型展布,指示断裂带对火山岩的产出具有明显的控制作用。

图 1 沂沭断裂带晚中生代火山岩分布略图(a)及汤头火山盆地地质图(b) Fig. 1 Sketch diagram showing the distribution of Late Mesozoic volcanic rocks along the Yishu deep fault zone (a) and geological map of the Tangtou volcanic basin (b)

汤头火山盆地处于沂沭断裂带内部,呈北宽南窄的长条状展布(图 1b),火山岩出露面积约25km2。盆地内火山岩在地层层序上主要属早白垩世青山群八亩地组,主体岩性为粗安质火山碎屑岩及潜火山岩,仅在撵沂庄东侧火山机构的周边有少量青山群石前庄组的潜流纹岩产出。盆地内多数火山岩均具富钾特征,岩石类型主要为黑云母粗安岩,它们主要呈火山碎屑岩产出,部分为潜火山岩相;钠质火山岩较少,主要分布在盆地西北角的红埠岭一带,岩性主要为辉石粗安岩,多呈潜火山岩相产出。在地层层序上,辉石粗安岩主要分布在八亩地组顶部,显示其形成较晚。

黑云母粗安岩多呈紫红色,斑状结构,斑晶主要为黑云母、斜长石及少量角闪石,黑云母普遍具暗化边(图 2a, b),角闪石多数晶体已暗化,斜长石呈板条状,An=25~31,主要为更长石或中长石。基质主要由呈弱定向排列的斜长石微晶组成,其间充填有尘状铁质不透明矿物,构成交织结构。辉石粗安岩多呈灰绿色,岩石呈斑状结构,斑晶成分主要为单斜辉石、斜长石和少量角闪石(图 2c, d),单斜辉石有时呈连斑或聚斑产出,斜长石牌号(An=30~42)较黑云母粗安岩略高,主要为中长石,可见环带结构。基质呈交织结构,主要由斜长石、单斜辉石及铁质不透明矿物组成。

图 2 汤头盆地火山岩显微照片 (a、b)-黑云母粗安岩(钾质);(c、d)-辉石粗安岩(钠质). 所有照片均在正交偏光下拍摄 Fig. 2 Microphotographs of the volcanic rocks in Tangtou basin (a, b)-biotite trachyandesite (potassic); (c, d)-pyroxene trachyandesite (sodic). All pictures were taken under crossed nicols
2 测试方法

锆石U-Pb年龄测定在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室进行,在严格避免污染的条件下,对拟测定的全岩样品进行破碎、淘洗和磁选以及重液分离,分离出锆石精样。将挑选的锆石颗粒用环氧树脂胶结,待固结后细磨至锆石颗粒核部出露,抛光成样品靶以待测试。测定前先采用装有阴极荧光探头的扫描电镜对抛光后的锆石样品进行阴极发光(CL)照相,以了解被测锆石的内部结构,并作为选取定年分析点位的依据。分析过程中使用的是和Agilent 7500s ICP-MS 连接起来的New Wave 213nm激光取样系统,激光束斑直径为25μm,频率为5Hz。样品经剥蚀后,由He气作为载气,再和Ar气混合后进入ICP-MS进行分析。U-Pb分馏根据澳大利亚锆石标样GEMOC GJ-1(207Pb/206Pb年龄608.5±1.05Ma,Jackson et al., 2004)来校正,采用锆石标样Mud Tank(732±5Ma,Black and Gulson, 1978)作为内标以控制分析精度。U-Pb年龄和U、Th、Pb的计数由Glitter (ver. 4.4)获得。详细的分析方法和流程类似于Griffin et al.(2004) Jackson et al. (2004) 。由于204Pb的信号极低,以及载气中204Hg的干扰,该方法不能直接精确测得其含量,因此,使用嵌入Excel的ComPbCorr#3_15G程序(Andersen,2002)来进行铅校正,年龄谐和图用Isoplot程序(ver2.49,Ludwig,2001)获得。

全岩地球化学分析先经岩相学观察与鉴定,以选出新鲜均匀具代表性的样品,然后对样品进行破碎、研磨至200目以上。主量元素在南京大学现代分析中心采用XRF方法测定,测试仪器为瑞士生产的ARL9800XP+型X射线荧光光谱仪,使用Li2B4O7和LiBO2 (67︰33)混合熔剂和加拿大Glaisse高温自动燃气熔样机制样,测试条件为:X射线工作电压40kV,电流60mA,分析精度优于5%。微量元素(包括稀土元素)分析在西北大学大陆动力学国家重点实验室进行,样品用1.5mL浓HF+1.5mL浓HNO3在190℃溶解48h后,采用ELAN 6100DRC型ICP-MS测定,对USGS国际标准样品(BHVO-2,AGV-1,BCR-2)的测定结果表明,样品测定值和推荐值的相对误差小于10%,详细的分析流程见刘晔等(2007)

Sr-Nd同位素组成在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室采用Triton TI表面热电离质谱(TIMS)测定,将样品烘干后称取50mg,完全溶解于HF+HNO3的混合酸中,采用Bio Rad50WX8阳离子交换树脂分离提纯出Sr和Nd。Sr、Nd同位素比值分别采用86Sr/88Sr=0.1194、146Nd/144Nd=0.7219进行质量分馏校正,实验过程测定的标样NIST SRM 987的87Sr/86Sr=0.710235±4 (2σ),标样JNDi-1的143Nd/144Nd=0.512117±3 (2σ)。

3 年代学

由于盆地内钠质火山岩多呈潜火山岩相产出,为有效揭示钠质与钾质火山岩在成岩时序上的关系,我们对钾质火山岩也选取潜火山岩相的样品进行定年。钾质火山岩定年样品(TT-1)岩性为黑云母粗安岩,钠质火山岩定年样品(11-TT)为辉石粗安岩。2件样品的采样位置示于图 1b,详细的经纬度坐标及测定结果见表 1。被测锆石多为浅黄色或无色,少量为褐黄或棕黄色,透明-半透明,棱柱状或不规则状,自形-半自形。黑云母粗安岩中锆石颗粒较大,长径多为100~200μm,长宽比多小于2∶1;辉石粗安岩中锆石颗粒较小,长径多小于150μm,长宽比则多大于2∶1。CL图像显示,被测锆石呈补片状或扇形分带结构,或呈条带状的均匀吸收,亦出现不明显的韵律环带,未观察到核-边结构(图 3),与花岗岩中锆石常出现典型的韵律环带结构有一定区别,而与中基性岩浆起源的锆石相似。所测锆石的Th/U比值均较高,其中钾质的黑云母粗安岩(TT-1)变化于0.64~3.13之间,钠质的辉石粗安岩(11-TT)为1.34~2.91,即所有被测锆石点的Th/U比值均在0.4以上,与典型岩浆锆石具有高Th/U比值的特征一致(Wu and Zheng, 2004),说明被测锆石为典型的岩浆结晶锆石。

表 1 汤头盆地火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果 Table 1 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating results of volcanic rocks in Tangtou basin

图 3 汤头盆地钾质与钠质火山岩代表性被测锆石的阴极发光图像、LA-ICP-MS分析点位及206Pb/238U视年龄 Fig. 3 CL images, localities of the points for LA-ICP-MS measurements and the 206Pb/238U apparent ages of representative detected zircons from potassic and sodic volcanic rocks in Tangtou basin

本次对TT-1样品共获得了25个锆石测定点数据,由这些分析点构成的不一致线的上、下交点年龄分别为2534±17Ma和122±12Ma(MSWD=2.0,图 4a),不一致线的上交点年龄应为继承锆石年龄,指示岩浆源区中存在古老的地壳物质,而下交点年龄则应视为岩浆结晶年龄。在所获得的25个锆石数据点中,落在上交点附近的年龄仅2个点,剩余23个测定点均集中下交点附近,且均落在谐和线上或谐和线附近(图 4a),指示它们未遭受明显的后期热事件影响,这23个测定点的206Pb/238U年龄介于119~130Ma之间,经加权平均计算,获得其年龄为124.0±1.3Ma (MSWD=1.2,2σ),代表盆地内钾质火山岩的成岩年龄。对11-TT样品共获得12个有效测试点数据,在206Pb/238U-207Pb/235U谐和图上,该样品多数被测锆石点均投影在谐和线上或谐和线附近,但也有部分数据点沿水平方向不同程度地偏离谐和线(图 4b),这一分布形式在相对年轻的锆石中比较常见,主要原因是由于年轻锆石中207Pb丰度较低而难以测准,另一方面也可能与锆石中存在微量普通铅有关,但精度较高的206Pb/238U年龄仍可以准确地反映成岩年龄(Yuan et al., 2003),这12个锆石测定点的206Pb/238U年龄介于97~115Ma之间,经计算获得其加权平均年龄为106.4±4.0Ma (MSWD=7.2,2σ),代表盆地内钠质火山岩的成岩年龄。因此,汤头盆地内火山岩具有由钾质向钠质演化的趋势,这与钾质火山岩常构成青山群八亩地组的主体,而钠质火山岩多分布在该组地层顶部的特点吻合。

图 4 汤头盆地火山岩锆石U-Pb谐和图 Fig. 4 U-Pb concordia diagrams of zircons from volcanic rocks in Tangtou basin
4 元素地球化学

表 2列出了汤头盆地钾质与钠质火山岩代表性岩石样品的主量、微量和稀土元素测定结果。

表 2 汤头盆地火山岩主量、微量和稀土元素组成及相关地球化学参数(主量元素:wt%;稀土和微量元素:×10-6) Table 2 Major, trace and rare earth element contents and related geochemical parameters of volcanic rocks in Tangtou basin (Major elements: wt%; Trace elements: ×10-6)
4.1 主量元素

汤头盆地火山岩主要为一套中性火山岩系,SiO2多介于60%~65%之间,火山岩普遍富碱,在SiO2-K2O+Na2O关系图上,样品点均投影在碱性岩系区(图 5)。根据岩石中钾、钠的相对含量,可进一步区分为钾质和钠质二种类型,其中盆地西北角红埠岭一带的辉石粗安岩,其Na2O-2%>K2O,按TAS分类建议的方案(Le Bas et al., 1986),它们应属钠质类型;而盆地内主体火山岩Na2O-2%<K2O,应归为钾质类型。运用Irvine and Baragar(1971) 提出的Ab′-An-Or三角图解(图 6)及Middlemost (1972) 提出的Na2O-K2O关系图解(图 7),也显示区内火山岩可区分为钾质和钠质二种类型。除钾、钠含量存在差异外,钾质火山岩较钠质火山岩全碱含量更高,二者的K2O+Na2O含量分别为11.02%~11.37%和8.75%~8.93%,里特曼指数(σ)分别为5.15~5.88和3.78~4.62。此外,钠质火山岩的SiO2含量偏低,而CaO、MgO、Fe2O3T含量偏高(表 1)。由于钠质火山岩的年龄较新,上述主量元素成分变异显示二者并非同源岩浆经分异演化形成。

图 5 汤头盆地火山岩SiO2-K2O+Na2O图解 图中碱性与亚碱性分界线据Irvine and Baragar (1971) Fig. 5 SiO2 versus K2O+Na2O plot of volcanic rocks in Tangtou basin The alkaline/subalkaline dividing line is after Irvine and Baragar (1971)

图 6 汤头盆地火山岩An- Ab′-Or三角图解 (底图据Irvine and Baragar, 1971) 图例同图 5; Ab′=Ab+5/3Ne Fig. 6 An-Ab′-Or triangle diagram of volcanic rocks in Tangtou basin (after Irvine and Baragar, 1971) The symbols are the same as in Fig. 5; Ab′=Ab+5/3Ne

图 7 汤头盆地火山岩Na2O-K2O关系图(底图据Middlemost, 1972) 图例同图 5 Fig. 7 Na2O versus K2O diagram of volcanic rocks in Tangtou basin (after Middlemost, 1972) The symbols are the same as in Fig. 5
4.2 微量和稀土元素

区内火山岩均富Rb、Sr、Ba、Th、U等大离子亲石元素,而贫Sc、V、Cr、Co、Ni等过渡族元素(表 2),指示它们均经历了一定程度的分异演化。在微量元素相对原始地幔标准化的蛛网图上,这些火山岩均表现出Nb、Ta、P、Ti等高场强元素的显著亏损(图 8a),具有与俯冲作用有关岩浆岩的典型特征(Kelemen et al., 1990; Stolz et al., 1996),但钾质与钠质火山岩在微量元素组成上仍存在明显差别。总体而言,钾质火山岩的Cs、Rb、Ba、Th、U、Pb等大离子亲石元素和Zr、Hf等高场强元素均较钠质火山岩富集,但Sc、V、Cr、Co、Ni等过渡族元素和Sr、Ti的含量偏低,钾质火山岩的Rb/Sr比值(=0.135~0.310)较钠质火山岩(=0.022~0.059)明显偏高,说明其演化程度更高。此外,钾质火山岩的Rb/Nb、Ba/Nb、Th/Nb和Zr/Nb比值也偏高(表 2)。

图 8 汤头盆地火山岩原始地幔标准化微量元素蛛网图(a, 标准化值据McDonough and Sun, 1995)及球粒陨石标准化稀土元素配分曲线(b, 标准化值据Boynton, 1984) Fig. 8 Primitive mantle-normalized trace element spidergrams (a, normalized values after McDonough and Sun, 1995) and chondrite-normalized REE distribution patterns (b, normalized values after Boynton, 1984) of volcanic rocks in Tangtou basin

稀土元素组成上,区内火山岩均富轻稀土,并缺乏显著的铕异常,稀土配分曲线呈右倾型(图 8-b),但钾质火山岩较钠质火山岩稀土总量更高,且更富轻稀土,二者的∑REE值分别为360.1×10-6~417.0×10-6和232.3×10-6~291.0×10-6,(La/Yb)N比值分别为62.02~64.66和40.32~40.52,其中钾质火山岩的轻稀土分馏更显著,而重稀土的分馏与钠质火山岩相似或略低,二者的(La/Sm)N比值分别为8.43~8.99和5.30~5.62,(Gd/Yb)N比值分别为3.34~3.42和3.63~3.80(表 2)。由于稀土元素(特别是轻稀土)为强不相容元素,钾质火山岩较钠质火山岩稀土总量更高及更富轻稀土的特点不支持二者为同源岩浆分异演化的产物,因为同源岩浆的分异演化将导致时代更新的钠质火山岩更富轻稀土。钾质与钠质火山岩δEu值相似(分别为0.79~0.91和0.86~0.90),均缺乏明显的铕负异常,这一特点也指示二者之间并非同源岩浆经分离结晶形成,因此,钾质与钠质火山岩应具有各自独立的岩浆起源。

5 Sr-Nd同位素组成

表 3列出了汤头盆地火山岩代表性样品的Sr、Nd同位素组成及根据年龄计算的有关参数。由表中数据可看出,区内火山岩具有富集的Sr、Nd同位素组成特征,其ISrεNd(t)值与邻近的方城盆地中生代玄武岩相似(ISr=0.7098~0.7101,εNd(t)=-13.1~-14.4,Zhang et al., 2002),指示它们应起源于富集地幔。但盆地内钠质火山岩较钾质火山岩的ISr值偏低,而εNd(t)值相对偏高,二者的相应值分别为0.7098、0.7107~0.7119和-10.03、-15.48~-16.96(表 3)。国内外许多地区,如巴拉圭东部(Comin-Chiaramonti et al., 1997)、土耳其西部(Seyitoglu et al., 1997),以及我国哀牢山-金沙江及攀西裂谷 (王联魁等,2003)等地,随着火山岩成分由钾质向钠质演化,其Sr、Nd同位素组成均具有与汤头盆地火山岩类似的演变特征,即晚期的钠质火山岩ISr值相对偏低, 而εNd值则偏高。Sr、Nd同位素组成的差异也说明钠质与钾质火山岩应具不同的岩浆源区。

表 3 汤头盆地火山岩Sr-Nd同位素组成 Table 3 Sr-Nd isotopic compositions of volcanic rocks in Tangtou basin
6 讨论 6.1 钾质与钠质火山岩成分演变的制约因素

对钠质与钾质火山岩成分演变的制约因素前人已进行广泛探索,先后提出过多种观点,归纳起来主要有以下几种:(1) 源区组成不同所致。如巴拉圭东部早白垩世以钾质岩浆作用为主,晚白垩至渐新世则以钠质岩浆活动为主,钾质与钠质岩石的Sr、Nd同位素变异特征与汤头盆地火山岩相似,即晚期的钠质岩石ISr值偏低,而εNd(t)值相对偏高。 Comin-Chiaramonti et al. (1997) 研究认为,岩浆上升过程中地壳物质的混染作用对该区二类岩石成岩的影响均不显著,导致二者成分演变的主要因素是源区地幔组份存在差异,即它们的母岩浆分别起源于不同程度富集不相容元素的不均一陆下地幔。Schiano et al. (2004) 通过对意大利南部钠质与钾质玄武岩中橄榄石斑晶内熔体包裹体研究也认为,浅部地壳混染对火山岩地球化学特征并未造成显著影响,钠质与钾质火山岩成分变异的主要原因是源区地幔的高度不均一所致。对我国藏北新生代钾质及钠质火山岩的研究也表明,二者的源区组成存在差异,钠质火山岩的源区是同化了洋壳俯冲物质的轻度富集地幔,钾质火山岩的源区是同化了大量地壳物质的EM II型地幔(丁林等,1999)。(2) 源区地幔组成差异与地壳混染程度不同综合影响的结果。如土耳其西部的火山岩自中新世到第四纪成分由钾质演变到钠质,Seyitoglu et al. (1997) 认为这一成分的变化可能与张性背景下地壳组分的混染程度减弱有关,另外,由于随时间演化引张作用的增强,导致钠质与钾质火山岩的源区也不同,早期钾质火山岩起源于因俯冲交代作用形成的岩石圈富集地幔,持续的引张使岩石圈减薄,导致产生软流圈熔体,随后软流圈熔体上升并再次交代先前形成的富集地幔,即形成富钠岩浆。类似的例子也见于美国西部盆地与山脉省新生代的火山岩(Glazner and Ussler, 1989)。(3) 岩浆房分异演化所致。如下扬子宁芜盆地晚中生代火山岩自早至晚可区分为龙王山、大王山、姑山和娘娘山四个旋回,其中大王山旋回有一部分岩石明显富钠(Na2O/K2O比值最高可达7.68,宁芜研究项目编写小组,1978),薛怀民和陶奎元(1989) 认为其火山岩钠、钾的变异与岩浆房中成份具强烈的分带性有关;娘娘山旋回尽管均可归为钾质碱性火山岩,但自早至晚,岩石也总体具有钾含量不断降低而钠含量不断升高的演化趋势,陶奎元和薛怀民(1989) 认为这与岩浆房中具明显的成分梯度和分带性有关,并指出矿物的分离结晶作用是导致这种梯度和分带性形成的主要机制。

就汤头盆地的火山岩而言,其钠质火山岩较钾质火山岩新,即盆地内火山岩具有由钾质向钠质演变的趋势。与钾质火山岩相比,钠质火山岩的硅、碱含量低,相对贫Cs、Rb、Ba、Th、U、Pb等大离子亲石元素和轻稀土元素,而CaO、MgO、Fe2O3T及Sc、V、Cr、Co、Ni等过渡族元素含量偏高,Rb/Sr比值明显偏低,上述成分变异特点不支持钠质火山岩为钾质火山岩分异形成,因此,盆地内钠质与钾质火山岩成分演变并非同源岩浆分异演化所致。另一方面,盆地内钾质和钠质火山岩各自的K2O/TiO2、K2O/P2O5比值均较接近,分配系数相近的不相容元素比值变化范围很小,如二者的Zr/Hf比值变化范围分别为49.3~49.6和45.5~46.3(表 2),各自的La/Sm、La/Yb和Tb/Yb比值基本一致。由于这些元素的比值受岩浆分异演化的影响很小,基本是源区特征的反映,这些元素比值相对稳定的特点指示岩浆上升过程中浅部地壳物质的混染不强。前人对汤头盆地邻近地区晚中生代火山岩的研究也得出类似认识,如方城中生代玄武岩含有辉石岩捕虏体和橄榄石捕虏晶,指示其岩浆上升速度快,不具备与陆壳物质发生强烈相互作用的地质前提(Zhang et al., 2002);蒙阴钾质火山岩全岩Sr、Nd同位素组成与从全岩中分离出的单斜辉石单矿物十分接近(Qiu et al., 2002),胶莱盆地中生代玄武质火山岩的K2O/TiO2、K2O/P2O5和La/Sm比值变化范围很小(Fan et al., 2001),这些均指示区域范围内中生代火山岩成岩过程中未遭受显著的地壳物质的混染作用,盆地内钾质火山岩3件样品Sr、Nd同位素组成相对均一的特点也支持这一认识。因此,我们认为,汤头盆地钾质与钠质火山岩成分变异应主要为源区组成不同所形成。

6.2 源区组成与成因

汤头盆地火山岩富轻稀土和大离子亲石元素,贫高场强元素,具有富集的Sr、Nd同位素组成,邻近的方城含辉石岩捕虏体和橄榄石捕虏晶的中生代玄武岩也具有类似特征(Zhang et al., 2002; 邱检生等,2005),这些岩石的不相容元素比值和Sr-Nd同位素组成较均一,排除了岩浆上升过程中存在强烈的浅部地壳物质的混染作用,因此,上述地球化学组成应是其源区性状的反映,即它们的岩浆源区应为富集地幔。华北克拉通中生代幔源岩石普遍具有显著偏低的εNd(t)值, 如山东即墨玄武岩的εNd(t)值为-15.8~-17.3(t=120Ma,Fan et al., 2001),淄博-莱芜一带碳酸岩的εNd(t)值为-14.3~-18.2(t=118Ma, Ying et al., 2004),费县煌斑岩的εNd(t)值为-12.5~-17.9(Qiu et al., 2002),北京南口橄榄粗玄岩的εNd(t)值为-8.5~-13.9(邵济安等,2001),表明华北克拉通中生代地幔的富集特征具有普遍性。

对华北中生代大规模富集地幔的形成机制目前存在着不同的认识,概括起来主要有二种观点,一种观点认为华北中生代地幔的富集主要与扬子-华北板块碰撞及它们之间的大陆深俯冲作用有关,由于深俯冲的扬子大陆地壳同软流圈地幔相互作用形成富集地幔(周新华等,2005Ying et al., 2006);另一种观点认为华北中生代地幔的富集主要与岩石圈大规模拆沉作用有关,由于古老的下地壳物质被拆沉而重循环进入地幔,导致地幔成分发生改变形成富集地幔(Gao et al., 2004; Ling et al., 2009)。不可否认,深俯冲的扬子大陆地壳物质对华北克拉通南缘幔源岩浆源区的性质具有一定的影响,但难以波及到华北克拉通腹地和北缘,而中生代地幔的富集特征在整个华北克拉通又具普遍性,因此,我们认为尽管华北克拉通南缘幔源岩浆的源区富集特征存在有俯冲的扬子陆壳的贡献,但导致华北克拉通中生代地幔普遍具富集特征的主控因素应是岩石圈大规模的拆沉作用。汤头盆地火山岩中存在2.43~2.56Ga的古老锆石,由Sm-Nd同位素组成经计算获得的二阶段模式年龄也偏老,钾质和钠质火山岩分别为2.18~2.30Ga和1.72Ga (表 3),这些古老锆石的年龄信息与华北克拉通陆壳演化的时间较吻合,而与扬子克拉通陆壳增生期主要为新元古(~0.7Ga,Li et al., 1999)的年龄明显不同,同样说明火山岩的源区组成中存在华北克拉通的古老地壳物质。Gao et al. (2004) 报道了华北克拉通北部侏罗纪火山岩起源于榴辉岩相下地壳拆沉进入上地幔后发生部分熔融的直接地球化学证据,并认为发生于中国东部中-新生代克拉通内部的大陆岩石圈减薄及强烈的构造-岩浆作用,均与岩石圈下部的拆沉作用和软流圈物质上涌作用有关(Gao et al., 1998)。

选择亏损地幔(DMM)分别与华北克拉通上壳(NCC UC)、华北克拉通下壳(NCC LC)及扬子克拉通下壳(YC LC)作为二元混合的端元,按表 4所列参数进行模拟计算,可以看出,汤头盆地火山岩的Sr、Nd同位素组成最接近亏损地幔(DMM)与华北克拉通下壳(NCC LC)的混合线(图 9),这也说明火山岩源区中的富集组分应为华北克拉通下壳。但钾质与钠质火山岩源区地幔中混入的华北克拉通下壳物质的比例存在差别,钾质火山岩约为10%~ 12%,钠质火山岩约为5%,即钠质较钾质火山岩源区组成中含有更高比例的亏损地幔组分。因此,汤头盆地钾质与钠质火山岩应分别起源于具不同组成的源区地幔的部分熔融。

图 9 汤头盆地火山岩Sr-Nd同位素组成二元混合模拟关系图 DMM-亏损地幔;EMI和EMII-富集地幔;YC LC-扬子克拉通下地壳;NCC LC-华北克拉通下地壳;NCC UC-华北克拉通上地壳;各端元参数的选择见表 4 Fig. 9 Binary mixing simulation for Sr-Nd isotopic compositions of volcanic rocks in Tangtou basin DMM-depleted mantle; EMI and EMII-enriched mantle; YC LC-lower crust of the Yangzte Craton; NCC LC-lower crust of the North China Craton; NCC UC-upper crust of the North China Craton. The parameters used in the simulation are listed in Table 4

表 4 汤头盆地火山岩Sr-Nd同位素组成二元混合模拟采用的端元参数 Table 4 Parameters used in binary mixing simulation for Sr-Nd isotopic compositions of volcanic rocks in Tangtou basin
6.3 对华北克拉通岩石圈减薄的启示

华北克拉通岩石圈演化的最重要事件就是中生代发生了巨量减薄,这已得到学术界的普遍认同。伴随这一岩石圈的巨量减薄,诱发了区内中生代强烈的岩浆活动,因此,这些岩浆岩成分的演变及源区性状的变化成为研究岩石圈减薄过程的重要指示。

根据对华北克拉通中生代岩浆岩已有年龄资料的统计,大致可将其划分为210~180Ma、160~150Ma、140~110Ma和95~75Ma四个阶段(翟明国等,2005),其中大规模的岩浆作用发生在140~110Ma这一阶段,这一时段也被认为是华北克拉通减薄的峰期(Xu et al., 2004)。该期岩浆作用主要形成一套偏碱性的中基性火山岩系,以山东沂沭断裂带及其二侧地区分布最为广泛,它们在成分上多富钾,岩浆源区尽管表现出高度的化学不均一性,但均具有富集的岩石圈地幔特征(Qiu et al., 2002; Zhang et al., 2004; Liu et al., 2008; Ling et al., 2009)。至95~75Ma,华北克拉通岩浆活动明显趋弱,但出现有含地幔包体的碱性玄武岩类,典型实例如胶莱盆地大西庄碱性玄武岩,它们在化学组成上明显富钠,岩浆来源于亏损的软流圈地幔(Na2O/K2O=1.43~2.85,εNd(t)=+7.5~+7.6,Yan et al., 2003),指示华北克拉通在中生代晚期,由于持续的引张构造环境,诱发软流圈地幔上涌并对原有岩石圈地幔再改造,导致岩石圈减薄,并随之产生富钠质的碱性火山岩。

郯庐断裂纵贯华北克拉通东部,中生代岩浆岩主要沿该断裂带分布。郑建平等(2006) 通过该断裂带内、外地幔包体对比研究发现, 断裂带内的地幔交代作用明显加强,表明该断裂带是新生软流圈物质上涌及地幔改造与置换作用的良好通道。穿越郯庐断裂带的一系列地学断面显示,该断裂带下的岩石圈比两侧薄20~40km(朱光等, 2002),因此,郯庐断裂带应是华北克拉通岩石圈减薄中的强减薄带(谢成龙等,2008)。汤头盆地位于该断裂带内部,如前所述,盆地内火山岩具有由钾质向钠质演变的趋势,二者成分的变异并非同源岩浆经分异演化形成,而主要为源区组成不同所致,钠质较钾质火山岩源区组分中含有更高比例的亏损地幔组分。在沂沭断裂带南端的郯城李庄神泉也发育有典型的钠质火山岩,其锆石U-Pb年龄为96.5±1.4Ma(作者未刊资料),形成时间较区内占主体的钾质火山岩的时间(主要介于125~115Ma,Qiu et al., 2002)明显偏晚,指示区内中生代火山岩随时间变新成分由钾质向钠质演变这一特点具有普遍性。对郯庐断裂带不同时段构造演化的研究表明,晚白垩世-早第三纪该断裂带已转变成巨型的伸展构造,并普遍控制断陷盆地的发育(朱光等,2004),说明自早白垩至晚白垩,断裂的引张程度不断增强。由此我们认为,钾质和钠质火山岩源区组分的变化极可能是由于随时代变新,区域引张程度增强,促使沂沭断裂的切割深度增大,从而诱发软流圈地幔上涌,导致钠质火山岩源区组成中含有更高比例的亏损软流圈地幔组分。火山岩成分由钾质向钠质演化,是软流圈地幔上涌并置换原有岩石圈地幔,最终导致华北克拉通减薄的直接响应。

7 结论

(1) 汤头盆地火山岩可区分为钾质和钠质二种类型,锆石LA-ICP-MS U-Pb定年显示,钾质和钠质火山岩的成岩年龄分别为124.0±1.3Ma和106.4±4.0Ma,表明钠质火山岩较钾质火山岩形成晚,即盆地内火山岩具有由钾质向钠质演变的趋势。

(2) 汤头盆地钾质与钠质火山岩在元素组成上存在系统差别。与钾质火山岩相比,钠质火山岩的硅、碱含量低,相对贫Cs、Rb、Ba、Th、U、Pb等大离子亲石元素和轻稀土元素,而CaO、MgO、Fe2O3T及Sc、V、Cr、Co、Ni等过渡族元素含量偏高,Rb/Sr比值明显偏低,上述成分变异特点表明钾质与钠质火山岩并非同源岩浆经分异演化形成。

(3) 汤头盆地钾质与钠质火山岩均具有富集的Sr、Nd同位素组成,二元混合模拟指示二者的源区均最可能为含有华北克拉通下地壳物质的富集地幔,但钠质火山岩的ISr值偏低、而εNd(t)值偏高,其源区地幔组成中含有更高比例的亏损软流圈地幔组分。

(4) 汤头盆地火山岩由钾质向钠质演化,是由于中生代以来岩石圈大规模拆沉作用,诱发软流圈地幔上涌并置换原有岩石圈地幔,最终导致华北克拉通减薄的直接响应。

参考文献
[] Andersen T. 2002. Correction of common lead in U-Pb analyses that do not report 204Pb. Chemical Geology, 192: 59–79. DOI:10.1016/S0009-2541(02)00195-X
[] Black LP and Gulson BL. 1978. The age of the Mud Tank carbonatite, Strangways range, Northern territory. BMR Journal of Australian Geology and Geophysics, 3: 227–232.
[] Boynton WV. 1984. Geochemistry of the rare earth elements: Meteorite studies. In: Henderson P (ed.). Rare Earth Elements Geochemistry. Amsterdam: Elsevier: 63–144.
[] Comin-Chiaramonti P, Cundari A, Piccirillo EM, Gomes CB, Castorina F, Censi P, De Min A, Marzoli A, Speaiale S and Velázquez VF. 1997. Potassic and sodic igneous rocks from Eastern Paraguay: Their origin from the lithospheric mantle and genetic relationships with the associated Paraná flood tholeiites. Journal of Petrology, 38(4): 495–528. DOI:10.1093/petroj/38.4.495
[] Ding L, Zhang JJ, Zhou Y, Deng WM, Xu RH and Zhong DL. 1999. Tectonic implication on the lithosphere evolution of the Tibet Plateau: Petrology and geochemistry of sodic and ultrapotassic volcanism in Northern Tibet. Acta Petrologica Sinica, 15(3): 408–421.
[] Fan WM, Guo F, Wang YJ, Lin G and Zhang M. 2001. Post-orogenic bimodal volcanism along the Sulu orogenic belt in eastern China. Physics and Chemistry of the Earth (A), 26: 733–746. DOI:10.1016/S1464-1895(01)00123-5
[] Gao S, Zhang BR, Jin ZM, Kern H, Luo TC and Zhao ZD. 1998. How mafic is the lower continental crust?. Earth and Planetary Science Letters, 106: 101–117.
[] Gao S, Rudnick RL, Yuan HL, Liu XM, Liu YS, Xu WL, Ling WL, Ayers J, Wang XZ and Wang QH. 2004. Recyling lower continental crust in the North China Craton. Nature, 432: 892–897. DOI:10.1038/nature03162
[] Glazner AF and Ussler III W. 1989. Crustal extension, crustal density and the evolution of Cenozoic magmatism in the Basin and Range of the Western United States. Journal of Geophysical Research, 94(B6): 7952–7960. DOI:10.1029/JB094iB06p07952
[] Griffin WL, Belousova EA, Shee SR, Pearson NJ and O’Reilly SY. 2004. Archean crustal evolution in the northern Yilgarn Craton: U-Pb and Hf-isotope evidence from detrital zircons. Precambrian Research, 131: 231–282. DOI:10.1016/j.precamres.2003.12.011
[] Irvine TN and Baragar WRA. 1971. A guide to the chemical classification of the common volcanic rocks. Canadian Journal of Earth Sciences, 8: 523–548. DOI:10.1139/e71-055
[] Jackson SE, Pearson NJ, Griffin WL and Belousova EA. 2004. The application of laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry to in situ U-Pb zircon geochronology. Chemical Geology, 211: 47–69. DOI:10.1016/j.chemgeo.2004.06.017
[] Jahn BM and Condie KC. 1995. Evolution of the Kaapvaal craton as viewed from geochemical and Sm-Nd isotopic analyses of intracratonic pelites. Geochimica et Cosmochimica Acta, 59: 2239–2258. DOI:10.1016/0016-7037(95)00103-7
[] Jahn BM, Wu FY, Lo CH and Tsai CH. 1999. Crust-mantle interaction induced by deep subduction of the continental crust: Geochemical and Sr-Nd isotopic evidence from post-collisional mafic-ultramafic intrusions of the northern Dabie complex, central China. Chemical Geology, 157(1-2): 119–146. DOI:10.1016/S0009-2541(98)00197-1
[] Jin LY. 1994. Petrology and geochemical characteristics of the Lower Cretaceous volcanic rocks in the Yishu rift zone and adjacent area. Geology of Shandong, 10(1): 40–51.
[] Kelemen PB, Johnson KTM, Kinzler RJ and Irving A. 1990. High-field-strength element depletions in arc basalts due to mantle-magma interaction. Nature, 345: 521–524. DOI:10.1038/345521a0
[] Le Bas MJ, Le Maitre RW, Streckeisen A, et al. 1986. A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram. Journal of Petrology, 27: 745–750. DOI:10.1093/petrology/27.3.745
[] Li ZX, Li XH, Kinny PD and Wang J. 1999. The break-up of Rodinia: Did it start with a mantle plume beneath South China?. Earth and Planetary Science Letters, 173: 171–181. DOI:10.1016/S0012-821X(99)00240-X
[] Ling WL, Duan RC, Xie XJ, Zhang YQ, Zhang JB, Cheng JP, Liu XM and Yang HM. 2009. Contrasting geochemistry of the Cretaceous volcanic suites in Shandong Province and its implications for the Mesozoic lower crust delamination in the eastern North China craton. Lithos, 113: 640–658. DOI:10.1016/j.lithos.2009.07.001
[] Liu S, Hu RZ, Gao S, Feng CX, Qi L, Zhong H, Xiao TF, Qi YQ, Wang T and Coulson IM. 2008. Zircon U-Pb geochronology and major, trace elemental and Sr-Nd-Pb isotopic geochemistry of mafic dykes in western Shandong Province, east China: Constrains on their petrogenesis and geodynamic significance. Chemical Geology, 255: 329–345. DOI:10.1016/j.chemgeo.2008.07.006
[] Liu Y, Liu XM, Hu ZC, Diwu CR, Yuan HL and Gao S. 2007. Evaluation of accuracy and long-term stability of determination of 37 trace elements in geological samples by ICP-MS. Acta Petrologica Sinica, 23(5): 1203–1210.
[] Ludwig KR. 2001. Isoplot/Ex(rev. 2.49): A geochronological toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geochronology Center. Special Publication, No. 1: 1–58.
[] McDonough WF and Sun SS. 1995. The composition of the Earth. Chemical Geology, 120: 223–253. DOI:10.1016/0009-2541(94)00140-4
[] Melluso L, Sethna SF, D’Antonio M, Javeri P and Bennio L. 2002. Geochemistry and petrogenesis of sodic and potassic mafic alkaline rocks in the Deccan volcanic province, Mumbai area (India). Mineralogy and Petrology, 74: 323–342. DOI:10.1007/s007100200009
[] Middlemost EAK. 1972. A simple classification of volcanic rocks. Bulletin of Volcanology, 36: 382–397. DOI:10.1007/BF02596878
[] Miller RG and O’Nions RK. 1985. Source of Precambrian chemical and clastic sediments. Nature, 314: 325–330. DOI:10.1038/314325a0
[] Ningwu Project Group. 1978. The Porphyrite Iron Deposit of Ningwu. Beijing: Geological Publishing House: 1-196.
[] Qiu JS, Xu XS and Lo QH. 2002. Potash-rich volcanic rocks and lamprophyres in western Shandong Province: 40Ar-39Ar dating and source tracing. Chinese Science Bulletin, 47(2): 91–99.
[] Qiu JS, Hu J, Jiang SY, Wang RC and Xu XS. 2005. Mesozoic-Cenozoic mafic magmatism in western Shandong Province and its implication to chemical evolution of the mantle. Earth Science, 30(6): 646–658.
[] Schiano P, Clocchiatti R, Ottolini L and Sbrana A. 2004. The relationship between potassic, calc-alkaline and Na-alkaline magmatism in South Italy volcanoes: A melt inclusion approach. Earth and Planetary Science Letters, 220: 121–137. DOI:10.1016/S0012-821X(04)00048-2
[] Seyitoglu G, Anderson D, Nowell G and Scott B. 1997. The evolution from Miocene potassic to Quaternary sodic magmatism in western Turkey: Implications for enrichment processes in the lithospheric mantle. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 76: 127–147. DOI:10.1016/S0377-0273(96)00069-8
[] Shao JA, Li XH, Zhang LQ, Mou BL and Liu YL. 2001. Geochemical condition for genetic mechanism of the Mesozoic bimodal dike swarms in Nankou-Guyaju. Geochimica, 30(6): 517–524.
[] Stolz AJ, Jochum KP, Spettle B and Hofmann AW. 1996. Fluid- and melt-related enrichment in the subarc mantle: Evidence from Nb/Ta variations in island-arc basalts. Geology, 24: 587–590. DOI:10.1130/0091-7613(1996)024<0587:FAMREI>2.3.CO;2
[] Tao KY and Xue HM. 1989. The characteristics and origin of gradient in Niangniangshan alkaline magma chamber. Acta Petrologica et Mineralogica, 8(4): 289–299.
[] Wang DZ, Ren QJ, Qiu JS, Chen KR, Xu ZW and Zeng JH. 1996. Characteristics of volcanic rocks in the shoshonite province, eastern China, and their metallogenesis. Acta Geologica Sinica, 9(3): 246–259.
[] Wang LK, Xia B, Zhang YQ and Chen GW. 2003. A humble opinion on the “potassic and sodic two mantle alkali-rich magma systems”. Geological Journal of China Universities, 9(4): 545–555.
[] Wu YB and Zheng YF. 2004. Genesis of zircon and its constraints on interpretation of U-Pb age. Chinese Science Bulletin, 49(15): 1554–1569. DOI:10.1007/BF03184122
[] Xie CL, Zhu G, Niu ML and Liu XM. 2008. Geochemistry of Late Mesozoic volcanic rocks from the Chaohu-Lujiang segment of the Tan-Lu fault zone and lithospheric thinning processes. Acta Petrologica Sinica, 24(8): 1823–1838.
[] Xu YG, Huang XL, Ma JL, Wang YB, Iizuka Y, Xu JF, Wang Q and Wu XY. 2004. Crust-mantle interaction during the tectono-thermal reactivation of the North China Craton: Constraints from SHRIMP zircon U-Pb chronology and geochemistry of Mesozoic plutons from western Shandong. Contribution to Mineralogy and Petrology, 147: 750–767. DOI:10.1007/s00410-004-0594-y
[] Xue HM and Tao KY. 1989. New view on the Mesozoic volcanic sequences in Ningwu. Geology of Jiangsu(4): 9–14.
[] Yan J, Chen JF, Xie Z and Zhou TX. 2003. Mantle xenoliths from Late Cretaceous basalt in eastern Shandong Province: New constraint on the timing of lithospheric thinning in eastern China. Chinese Science Bulletin, 48(19): 2139–2144. DOI:10.1360/03wd0066
[] Ying JF, Zhou XH and Zhang HF. 2004. Geochemical and isotopic investigation of the Laiwu-Zibo carbonatites from western Shandong Province, China, and implications for their petrogenesis and enriched mantle source. Lithos, 75: 413–426. DOI:10.1016/j.lithos.2004.04.037
[] Ying JF, Zhou XH and Zhang HF. 2006. The geochemical variations of Mid-Cretaceous lavas across western Shandong Province, China and their tectonic implications. International Journal of Earth Sciences, 95: 68–79. DOI:10.1007/s00531-005-0509-9
[] Yuan HL, Wu FY, Gao S, Liu XM, Xu P and Sun DY. 2003. Determination of U-Pb age and rare earth element concentrations of zircons from Cenozoic intrusions in northeastern China by laser ablation ICP-MS. Chinese Science Bulletin, 48(22): 2411–2421.
[] Zhai MG, Fan QC, Zhang HF and Sui JL. 2005. Lower crust processes during the lithosphere thinning in eastern China: Magma underplating, replacement and delamination. Acta Petrologica Sinica, 21(6): 1509–1526.
[] Zhang HF, Sun M, Zhou XH, Fan WM, Zhai MG and Yin JF. 2002. Mesozoic lithosphere destruction beneath the north China Craton: Evidence from major-, trace-element and Sr-Nd-Pb isotope studies of Fangcheng basalts. Contributions to Mineralogy and Petrology, 144: 241–253. DOI:10.1007/s00410-002-0395-0
[] Zhang HF, Sun M, Zhou MF, Fan WM, Zhou XH and Zhai MG. 2004. Highly heterogeneous Late Mesozoic lithospheric mantle beneath the North China Craton: Evidenee from Sr-Nd-Pb isotopic systematics of mafic igneous rocks. Geological Magazine, 14: 55–62.
[] Zheng JP, Lu FX, Griffin WL, Yu CM, Zhang RS, Yuan XP and Wu XL. 2006. Lithospheric thinning accompanying mantle lateral spreading, erosion and replacement beneath the eastern part of North China: Evidence from peridotites. Earth Science Frontiers, 13(2): 76–85.
[] Zhou XH, Sun M, Zhang GH and Chen SH. 2002. Continental crust and lithospheric mantle interaction beneath North China: Isotopic evidence from granulite xenolith in Hannuoba, Sino-Korean Craton. Lithos, 62: 111–124. DOI:10.1016/S0024-4937(02)00110-X
[] Zhou XH, Zhang HF, Ying JF and Chen LH. 2005. Geochemical records of subsequent effects of continental deep subduction: Discussion of mantle source variations of the Mesozoic lithospheric mantle of the North China Craton. Acta Petrologica Sinica, 21(4): 1255–1263.
[] Zhu G, Song CZ, Niu ML, Liu GS and Wang YS. 2002. Lithospheric textures of the Tan-Lu fault zone and their genetic analysis. Geological Journal of China Universities, 8(3): 248–256.
[] Zhu G, Wang DX, Liu GS, Niu ML and Song CZ. 2004. Evolution of the Tan-Lu fault zone and its response to plate movements in west Pacific basin. Chinese Journal of Geology, 39(1): 36–49.
[] Zindler A and Hart SR. 1986. Chemical geodynamics. Annual Review of Earth Planetary Sciences, 14: 493–571. DOI:10.1146/annurev.ea.14.050186.002425
[] 丁林, 张进江, 周勇, 邓万明, 许荣华, 钟大赉. 1999. 青藏高原岩石圈演化的记录: 藏北超钾质及钠质火山岩的岩石学与地球化学特征. 岩石学报, 15(3): 408–421.
[] 金隆裕. 1994. 沂沭裂谷及其邻区下白垩世火山熔岩地球化学特征. 山东地质, 10(1): 40–51.
[] 刘晔, 柳小明, 胡兆初, 第五春荣, 袁洪林, 高山. 2007. ICP-MS测定地质样品中37个元素的准确度和长期稳定性分析. 岩石学报, 23(5): 1203–1210.
[] 宁芜研究项目编写小组. 1978. 宁芜玢岩铁矿. 北京: 地质出版社: 1-196.
[] 邱检生, 胡建, 蒋少涌, 王汝成, 徐夕生. 2005. 鲁西中、新生代镁铁质岩浆作用与地幔化学演化. 地球科学, 30(6): 646–658.
[] 邵济安, 李献华, 张履桥, 牟保磊, 刘玉琳. 2001. 南口-古崖居中生代双峰式岩墙群形成机制的地球化学制约. 地球化学, 30(6): 517–524.
[] 陶奎元, 薛怀民. 1989. 论南京娘娘山碱性岩浆房的梯度及其成因机制. 岩石矿物学杂志, 8(4): 289–299.
[] 王联魁, 夏斌, 张玉泉, 陈根文. 2003. 研究“钾质和钠质两个地幔富碱岩浆体系”的刍议. 高校地质学报, 9(4): 545–555.
[] 谢成龙, 朱光, 牛漫兰, 柳小明. 2008. 郯庐断裂带巢湖-庐江段晚中生代火山岩地球化学特征与岩石圈减薄过程. 岩石学报, 24(8): 1823–1838.
[] 薛怀民, 陶奎元. 1989. 宁芜地区中生代火山岩系列的新认识及其地质意义. 江苏地质(4): 9–14.
[] 翟明国, 樊祺诚, 张宏福, 隋建立. 2005. 华北东部岩石圈减薄中的下地壳过程: 岩浆底侵、置换与拆沉作用. 岩石学报, 21(6): 1509–1526.
[] 郑建平, 路凤香, GriffinWL, 余淳梅, 张瑞生, 袁晓萍, 吴秀玲. 2006. 华北东部橄榄岩与岩石圈减薄中的地幔伸展和侵蚀置换作用. 地学前缘, 13(2): 76–85.
[] 周新华, 张宏福, 英基丰, 陈立辉. 2005. 大陆深俯冲后效作用的地球化学记录———华北中生代岩石圈地幔源区特征变异的讨论. 岩石学报, 21(4): 1255–1263.
[] 朱光, 宋传中, 牛漫兰, 刘国生, 王勇生. 2002. 郯庐断裂带的岩石圈结构及其成因分析. 高校地质学报, 8(3): 248–256.
[] 朱光, 王道轩, 刘国生, 牛漫兰, 宋传中. 2004. 郯庐断裂带的演化及其对西太平洋板块运动的响应. 地质科学, 39(1): 36–49.