大陆板内玄武岩是一个含糊的说法，有广义和狭义之分。大陆溢流玄武岩和大陆裂谷玄武岩也是大陆板内玄武岩。学术界通常将上述二者分别予以研究和讨论。实际上大陆不止上述两类玄武岩，除了上述两类而外，还有许许多多规模比较小的玄武岩(以及基性侵入岩)，它们既不是大陆溢流玄武岩(因为规模不大)，也不是大陆裂谷玄武岩(因为没有证据是裂谷)，因此，就笼统地归为大陆板内玄武岩了。其实，学术界所谓的大陆板内玄武岩(ICB)是包括大陆溢流玄武岩(CFB)和大陆裂谷玄武岩(CRB)的。而数据库所收集的大体是除了大陆溢流玄武岩和大陆裂谷玄武岩之外的所有的大陆板内玄武岩，因此，本文研究的是狭义的大陆板内玄武岩。

狭义的大陆板内玄武岩是最常见的、规模较小的玄武岩。大陆溢流玄武岩非常受学术界关注，中国充其量只有峨眉山玄武岩和塔里木大火成岩省。大陆裂谷玄武岩非常有名，如东非裂谷玄武岩、美国西部盆岭省玄武岩等，而中国并没有这个类型的玄武岩出露。早先常说的攀西裂谷至今也未见有裂谷玄武岩的报道(沈发奎，1989；何斌等，2003；钟宏等，2009)，与其有关的恰恰是峨眉山玄武岩，可见攀西裂谷并非裂谷。目前所出现的汉诺坝玄武岩、长白山玄武岩、五大连池玄武岩、海南玄武岩、女山玄武岩、方山玄武岩、河北义县组玄武岩、山西繁峙玄武岩、碧口玄武岩、塔里木二叠纪玄武岩等等，都可以将其归于狭义的大陆板内玄武岩。

按照早先的认识，狭义的大陆板内玄武岩的地球化学特征通常与OIB类似，由于ICB的规模小，岩浆上升穿过陆壳时不可避免地会与陆壳发生物质交换，因此，是否有混染作用的痕迹是判断是否ICB的重要指标(Arndt and Christensen, 1992; Gibson et al., 2006; Heinonen et al., 2010)。至于ICB的成因，由于CFB通常与地幔柱有关(Wilson，1997)，有人认为小规模的ICB也可能是这种成因，而多数学者并不认同这种见解，因为，地球内部不可能有这么多的地幔柱或地幔羽(plume)。因此，ICB很可能是软流圈不均一性引起的，是软流圈局部热散失的一种方式(Courtillot et al., 2003; Conrad et al., 2010；Conrad et al., 2011)。至于为什么会出现这种情况，仍然是需要认真研究的。很少有人从全球角度对狭义的ICB进行研究，王金荣等(2016)对此从判别标志出发进行了初步的探讨，得出了很有意义的成果。本文重新收集了数据库的全球ICB数据，对新生代ICB的时空分布以及不同时代的ICB进行了对比研究，取得的认识汇报如下。

本文主要利用GEOROC数据库资料，对全球大陆板内玄武岩的构造环境、经纬度及地球化学元素信息进行数据挖掘，旨在从数据分析中探究大陆板内玄武岩的源区性质以及不同地区、不同时代之间的关系，试图获得一些有意义的信息和相应的结论。研究总共分为4个步骤进行：数据清洗→提取目标数据→数据处理及数据成图→结果分析。

数据清洗主要参考王金荣等(2016)的方法。下载关于大陆板内玄武岩的全部数据，共计86 271个；清洗后最终获得全球大陆板内玄武岩数据23 622个。

为了寻求地球化学元素与构造环境之间的关系，本次计算依据元素包含的样品数量大于总样品数量10%的原则，选定了31个元素，其中包括10个主量元素、21个微量元素。对样品地球化学数据的处理过程主要包括数据二次清洗、比值计算、置信椭圆方程以及交叠率计算3个部分。置信椭圆方程以及交叠率计算方法和注意事项刘欣雨等(2017)已作了详细的介绍，本文不再赘述。

时间上，全球新生代大陆板内玄武岩主要集中分布于中新世，其次分布于更新世、上新世和始新世(图 1)；而在地域空间上(图 2)，整个新生代的大陆板内玄武岩主要集中分布于亚洲板块。

图 1

数据来自PetDB和GEOROC数据库 图 1 新生代ICB时代分布直方图 Figure 1 The histogram of ages of the Cenozoic ICB

图 2

数据来自PetDB和GEOROC数据库 图 2 新生代不同时代ICB全球分布图 Figure 2 Map of global distribution of the Cenozoic ICB

在GOEROC数据库中，新生代大陆板内玄武岩分布于不同的地区。本文利用样品所分布的区域，对数据进行了初步的分类，并统计了不同地区大陆板内玄武岩的频率分布情况。其中(图 2，3)，全球新生代ICB主要分布于中亚造山带(Central Asian Orogenic Belt，CAB)、安纳托利亚-朗造山带(Anatolia-Iran belt，AIB)、欧洲造山带(European orogenic belt，EOB)，次要分布于阿拉伯努比亚地盾(Arabian-Nubian Shield)、喀尔巴阡山和潘诺尼亚盆地(Carpathian belt and Pannonian Basin)、澳大利亚(Australia)、新西兰岛(New Zealand)等地。

图 3

数据来自PetDB和GEOROC数据库 图 3 不同时代ICB全球分布图 Figure 3 Map of global distribution for the ICB in various epochs

在全球ICB时代分布直方图(图 4)中，全球大陆板内玄武岩主要集中分布于中新生代，元古宙次之，古生代最末。利用时代的分类(图 3)，对中新生代、古生代、元古宙的相关数据进行研究，进而从图中得到一些规律和发现。

图 4

数据来自PetDB和GEOROC数据库 图 4 全球不同时代ICB时代分布直方图 Figure 4 The histogram of ages of global ICB in various epochs

不同时代大陆板内玄武岩数据成图共计533640个。研究表明，中新生代、古生代、元古宙的大陆板内玄武岩样品数据对应的置信椭圆区域大体是重叠的，意味着不同时代的大陆板内玄武岩在地球化学特征上保持一致性。但是，有一些元素却呈现出一定的规律性差异。在图 5中，古生代和元古宙的大陆板内玄武岩样品的置信椭圆分布区域相似；而中新生代的大陆板内玄武岩样品相对与前两者而言，明显地呈现出贫V、Sc、Yb的特征。

图 5

图 5 不同时代ICB置信椭圆分布图(图a: Sc; 图b: Yb; 图c：V) Figure 5 The Confidence profiles of the ICB in various epochs(Fig.a: Sc; Fig.b: Yb; Fig.c: V)

(1) 人们通常认为，产于板内构造环境的板内玄武岩(ICB)与洋岛玄武岩(OIB)具有类似的地球化学特征，与地幔柱的活动有关，是来自下地幔的岩浆活动(Morgan and Morgan, 1999; 王金荣等，2016)。虽然这种说法也存在争议(Anderson，1994; Meibom and Ander-son, 2003)。

认同地幔柱假说的学者在讨论地幔柱假说时，总会要讨论为OIB在地球化学上高度富集的特点。然而其物源至今并不十分清楚，且学术界争议很大。Hofmann和White等(Hofmann and White, 1892; Sobolev et al., 2000; 2005; 2007)认为OIB源区物质是循环的古洋壳(ROC)，而许多学者(Woodhead and McCulloch, 1989; Weaver，1991; Chauvel et al., 1992; Woodhead and Devey, 1993; White and Duncan, 1996; Hofmann，1997; Eisele et al., 2002; Murphy et al., 2002)认为OIB中富集的组分来自循环陆壳(RCC，陆源沉积物)。牛耀龄(2010)认为ROC模型的诸多问题之一在于，OIB高度富集(如PM$ \gg $1)，而洋壳则相当亏损(PM < 1)，故循环洋壳不可能是OIB的源区物质。而RCC模型中，尽管陆壳(CC)和OIB富集很多不相容元素(如PM$ \gg $1)，但是CC极度富Pb而贫Nb、Ta、P和Ti。CC的这一独特的地球化学性质强度很大，若的确是OIB源区重要组成的话，那它一定会在OIB有所显示，然而OIB并不具有这种CC特征(图 7)，因此CC不会是OIB的富集组分。

图 7

CFB数据王金荣等(2016)；标准化值据OIB数据安屹等(2017) 图 7 全球CFB、ICB与OIB均值微量元素蛛网图(a)和稀土元素配分图(b) Figure 7 Primitive mantle-normalized trace element spidergrams(a) and chondrite-normalized REE patterns (b)of CFB, ICB and OIB

ICB同OIB一样，源自于下地幔岩浆活动。从¹⁴³ Nd/¹⁴⁴ Nd -⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr图(图 6)看，全球新生代的大陆板内玄武岩样品集中分布于原始地幔(PM)和OIB的近乎全部范围；在²⁰⁷ Pb/²⁰⁴ Pb -²⁰⁶ Pb/²⁰⁴ Pb图(图 6)中，中亚造山带(CAB)的新生代大陆板内玄武岩样品主要分布在富集端元EMI和EMII、原始地幔(PM)以及MORB范围内，其中安纳托利亚伊朗造山带(AIB)的样品集中分布于富集端元EMII，欧洲造山带(EOB)主要分布于MORB范围。中亚造山带(CAB)覆盖范围广，故其样品分布范围具有多样性；而欧洲造山带(EOB)分布于MORB范围，可能是由于大西洋洋脊活动充当了其源区物质的缘故。相对于²⁰⁷ Pb/²⁰⁴ Pb来说，²⁰⁶ Pb/²⁰⁴ Pb的比值略高，也指示了源区地幔富集²⁰⁶ Pb/²⁰⁴ Pb的特征。在图¹⁴³ Nd/¹⁴⁴ Nd-²⁰⁷ Pb/²⁰⁴ Pb和图⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr-²⁰⁷ Pb/²⁰⁴ Pb图(图 6)中，富集的程度更加明显。大部分样品投到了原始地幔(PM)和全硅酸盐地球(BSE)的范围内，部分投入EMII的范围内。而在图⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr -²⁰⁷ Pb/²⁰⁴ Pb图(图 6)中，欧洲造山带(EOB)依旧主要分布于MORB范围。总体上，新生代的大陆板内玄武岩的同位素地球化学特征总体表现为富集，且集中分布范围具有地域差异性。

图 6

据Rollinson(2014); Zindler和Hart(1986) 图 6 全球新生代不同地区大陆板内玄武岩Pb-Sr-Nd相关图 Figure 6 Nd-Sr-Pb isotopic diagrams of the global Cenozoic ICB in different regions

虽然ICB与OIB在物源上具有相似性，但是在岩浆的上升过程中，OIB处于洋壳内部，不受陆壳混染的影响。而形成ICB的来自下地幔的岩浆经上、下地幔过渡带、上地幔以及陆壳，将会有一些物质的加入。因此与地幔柱有关的大陆板内玄武岩同位素组成不仅具有似原始地幔的特征，同时表现出岩浆上升过程中的“多源”同位素特征(朱炳泉，2007)。这也可能是上述置信椭圆分布图中，不管按照地区划分和按照年代划分，一些元素出现一定程度的富集或者贫乏的原因。具体如何解释还需要今后进一步的研究。元素Pb就是一个很好的例子，ICB与洋岛玄武岩OIB比较，明显富集Pb，这是由于OIB不受陆壳的影响，因而Pb含量较低；而大ICB很难避免陆壳混染的影响，造成其最明显的特征之一就是富集Pb(图 7)。

表 1

表 1 全部的CFB、ICB、OIB样品的主元素、微量元素、稀土元素和同位素含量表 Table 1 A table of major, trace, REE elements contents and isotope composition for the CFB, ICB and OIB 元素 CFB(Wang) ICB OIB(An) 数据量 平均数 中位数 数据量 平均数 中位数 数据量 平均数 中位数 SiO2 14964 50.56504 50.45 21350 49.46296 49.24 17948 49.13 49.16 TiO2 14933 2.007744 1.9 21195 1.838468 1.9 18127 2.65 2.60 Al2O3 14941 14.33639 14.23 19979 15.0658 14.97 17804 14.2 13.97 TFeO 14944 11.84528 11.78 14231 10.19372 10.28 18057 11.32 11.24 MgO 14940 5.922054 5.85 20110 6.66427 6.68 18284 6.88 6.72 MnO 14577 0.18901 0.19 18623 0.160078 0.16 17093 0.18 0.18 CaO 14940 9.500615 9.69 19724 8.456924 8.51 17826 10.49 10.60 Na2O 14928 2.611798 2.56 19825 3.300941 3.27 18062 2.61 2.50 K2O 14904 0.83937 0.74 19792 1.452932 1.36 19045 0.61 0.5 P2O5 14761 0.265866 0.24 19447 0.466807 0.426 17157 0.33 0.29 Cs 2816 0.639271 0.46 6211 0.749827 0.5 3445 0.15 0.10 Rb 11544 19.80351 17 17204 29.93109 25 11666 15.34 10.20 Ba 11678 281.4561 223 16272 424.4238 376.9992 10258 199.09 147 Th 7455 2.728054 2.30 14515 3.892118 3.19 7762 2.37 1.87 U 4628 0.668318 0.57 11819 0.983074 0.857 6287 0.62 0.49 Nb 10467 11.92018 10.40 16727 28.98379 22 9692 24.92 20 Ta 4993 0.805583 0.65 12311 1.838161 1.42 5203 1.72 1.40 La 8807 17.50952 15.00 15476 27.13347 24 8384 21.33 17 Pb 5224 4.564659 4.00 10516 5.324129 4.141568 5597 1.84 1.56 Sr 12215 268.8113 247.20 18568 568.2471 539 12230 397.61 358 Zr 11955 147.8402 139.00 17414 177.7748 170 10807 188.92 178 Hf 5295 3.740561 3.43 13020 4.323123 4.148723 6009 4.67 4.40 Yb 6111 2.65257 2.577143 14229 1.961931 1.86 7390 2.3 2.17 143Nd/144Nd 2002 0.512569 0.51256 6364 0.512682 0.512738 5271 0.512912 0.51293 87Sr/86Sr 2400 0.705982 0.705638 6187 0.704896 0.704464 6034 0.703541 0.70352 206Pb/204Pb 1283 18.37793 18.4267 3188 18.36725 18.47 4982 18.799 18.722 207Pb/204Pb 1282 15.55211 15.566 3211 15.56393 15.574 4968 15.5399 15.541 208Pb/204Pb 1283 38.43384 38.43 3157 38.51553 38.579 4955 38.6475 38.687 注: 1.计算先采用箱型图去除异常值，只保留和Q1(下四分位数)-1.5IQR(四分位距)到Q3(上四分位数)+1.5IQR之间的数据，然后求其均值、中位数和众数。当数据量为奇数时，处于中间位置的数值为中位数；当数据量为偶数时，处于中间位置的2个数值的平均数为中位数。 2. CFB数据王金荣(2016)，OIB数据安屹(2017)。

表 1 全部的CFB、ICB、OIB样品的主元素、微量元素、稀土元素和同位素含量表 Table 1 A table of major, trace, REE elements contents and isotope composition for the CFB, ICB and OIB

(2) 将今论古法是由赫顿(Hutton，1788)提出的一个原则。其经典的概念是“今天是过去的钥匙”。本文研究表明，在不同时代大陆板内玄武岩的置信椭圆分布图中，中新生代、古生代、元古代的置信椭圆区域大体是重叠的，虽然在V、Sc、Yb元素上，中新生代相对于古生代和元古代呈现亏损的特征，但并不影响整体的分布，这也就意味着不同时代的大陆板内玄武岩在地球化学特征上保持一致性。因此，利用地质理论中的“将今论古”原则来研究大陆板内玄武岩是完全可行，只是在应用时尽量回避V、Sc、Yb等元素就更加万无一失了。

(1) 大陆板内玄武岩同洋岛玄武岩一样，源自于下地幔岩浆活动。与其不同的是，形成大陆板内玄武岩的来自下地幔的岩浆经上、下地幔过渡带、上地幔以及陆壳，将会有一些物质的加入。因此与地幔柱有关的大陆板内玄武岩同位素组成不仅具有似原始地幔的特征，同时表现出岩浆上升过程中的“多源”同位素特征。

(2) 对比不同时代的大陆板内玄武岩，发现中新生代、古生代、元古代的ICB的地球化学特征总体上一致。其中，古生代和元古代之间的相似性更加明显，而中新生代则呈现出亏损V、Sc、Yb的特征。暗示地质理论中的“将今论古”原则适用于ICB，只是在应用时尽量回避Al₂O₃、Zn、V、Sc、Yb等元素就更加万无一失了。