摘要
本论文对海南岛北部晚新生代玄武岩开展了详细的岩相学，主量元素、微量元素地球化学，Sr-Nd-Pb-Hf同位素、橄榄石熔体包裹体Pb-Sr同位素和斜长石Sr同位素地球化学分析，并结合雷州半岛、南海盆地、印支半岛地区前人的新生代玄武岩数据，探讨了海南岛北部晚新生代玄武岩的地壳混染的影响、源区母岩岩性、地幔源区性质和贡献物质。 海南岛玄武岩具有Nb-Ta的正异常、高的Nb/U比值，与大陆地壳相异，而且熔岩的Th/Ta和La/Nb比值介于原始地幔和OIB之间，87Sr/86Sr、εNd和SiO2、MgO/SiO2的关系都表明陆壳混染作用对海南岛玄武岩的影响是微弱的。通过恢复MgO＞7.5％玄武岩的原生岩浆成分，发现原生岩浆具有高的Zn/Fe，Zn/Mn和Fe/Mn比值，和较低的CaO含量，高的TiO2，FeO*和低的Na2O/TiO2，CaO/Al2O3比值，明显区别于橄榄岩熔体，与辉石岩熔体特征相一致，从而指示了雷琼地区玄武岩的源区母岩岩性上应属于辉石岩源区。 再循环洋壳和沉积物在壳-幔循环过程中扮演着重要的角色。前人的研究指出了板片俯冲与海南地幔柱形成具有重要的联系，因而再循环物质在海南岛玄武岩地幔源区中起着重要的作用。本文首次报导海南岛新生代玄武岩的Hf同位素，并将新的Sr-Nd-Pb同位素与前人数据相结合，限定再循环物质的组成及其年龄。与地幔趋势(Mantle Array)相比，给定εNd时，海南岛玄武岩的εHf值要更低;而且Eu/Eu*＞1、Sr/Sr*＞1，它们与Al2O3、MgO都不存在相关性，说明Eu和Sr的正异常是继承了源区的特征，指示源区中存在再循环洋壳物质的参与。再循环洋壳与橄榄岩反应形成了二阶段辉石岩。海南岛玄武岩的Ce/Pb与εNd、εHf呈正相关关系，Nd/Pb与87Sr/86Sr呈负相关关系，指向沉积物端元;除此之外，Ce/Ce*比值为0.92-0.98，指示了源区中存在着海洋氧化条件下形成的沉积物。根据εHf-εNd模型和Pb同位素的演化模型，我们推断源区中再循环洋壳和沉积物相对年轻，其年龄应小于1.0Ga。 通过对橄榄石熔体包裹体Pb和Sr同位素进行分析，结果表明海南地幔柱源区同位素组成上是不均一的。熔体包裹体数据表明EM2、DMM和FOZO可能是控制海南岛玄武岩源区的重要地幔端元，而EM1，HIMU组分是非常有限的，岩浆混合过程中EM1，HIMU被其他主要组分稀释，因而在全岩中未表现出它们的特征，只有在早期橄榄石结晶时捕获了少量的组分。EM2-like组分与不同的地幔端元以不同的比例进行混合，形成了相对分散的Pb-Sr同位素特征。
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