摘要
沂沭断裂带（郯庐断裂带山东段）地区发育了大量的早白垩世中基性火山岩，本文对其进行详细的岩石学、锆石U-Pb年代学和主量元素、微量元素、Sr-Nd-Pb同位素等岩石地球化学研究。通过开展这些研究工作，理清了火山岩的时空分布特征，查明了火山岩的岩石学和岩石地球化学特征，揭示了岩浆源区的性质、岩浆演化以及岩石成因，进而探讨沂沭断裂带中生代深部地球动力学过程。 研究结果表明，沂沭断裂带地区火山岩的锆石U-Pb年龄为133~123Ma。结合前人研究结果，沂沭断裂带地区火山岩喷发时间为133~97Ma，鲁东地区126~91Ma、鲁西地区129~108Ma，均具有多期喷发的特征。沂沭断裂带早白垩世火山活动的开始时间早于鲁东、鲁西地区，并具有最长的喷发历时，山东地区岩浆活动时间具有不一致性，沂沭断裂带在晚中生代岩浆活动中可能起着十分重要的作用。 沂沭断裂带北段早白垩世火山岩主要为一套中性岩（SiO2=51.25~66.47%），TAS图解上多落入亚碱性系列，以安山岩、英安岩、粗安岩、玄武安山岩为主，全碱含量高，为高钾钙碱性系列岩石。岩石地球化学表现出富集Rb、Ba等大离子亲石元素而相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素的特征；稀土元素含量高（ΣREE=140.50~433.09ppm），富集轻稀土而亏损重稀土（LREE/HREE=9.78~30.99），无明显Eu负异常，稀土元素球粒陨石标准化配分模式图上呈一致的右倾型。区内火山岩具有富集的Sr-Nd-Pb同位素，其(87Sr/86Sr)i为0.7080~0.7117，εNd(t)为-7.37~-15.29，(206Pb/204Pb)i=17.2117~17.9610，(207Pb/204Pb)i=15.4253~15.5895，(208Pb/204Pb)i=37.5951~38.3635，地球化学性质与山东地区典型岩石圈地幔来源岩石-方城玄武岩相似。 沂沭断裂带南段火山岩具有较大范围的SiO2含量（53.17~67.32%），TAS图解上多落入碱性系列，以粗安岩、粗面岩、玄武粗安岩为主，具有较高的全碱含量（K2O+Na2O=6.71~10.57%），属钾玄岩系列、高钾钙碱性系列。岩石富集LILE和LREE、亏损HFSE和HREE，具有较高稀土元素总量（∑REE=238.09~652.89ppm），LREE/HREE=11.18~21.91，(La/Yb)N值为12.63~41.41，δEu值介于0.36~1.22之间，不存在明显的Eu负异常。区内早白垩世火山岩的(87Sr/86Sr)i值为0.7076~0.7098，而εNd(t)值范围为-14.56~-20.30，(206Pb/204Pb)i在16.4381~17.2554之间，(207Pb/204Pb)i在15.4977~15.3903范围内，(208Pb/204Pb)i范围为36.8080~37.7446，地球化学性质与苏鲁造山带早白垩世基性岩一致，暗示它们可能来自相同的岩浆源区。 沂沭断裂带南、北段地区早白垩世火山岩的同位素特征略有差异，南段区域火山岩与北段研究区相比，具有更低的Isr值、各Pb同位素值以及相近的εNd(t)值，前者与苏鲁造山带岩浆岩相似，而后者与鲁西EMII型岩浆岩类似。但它们均来源于富集岩石圈地幔，具有富集LILE和亏损Nb、Ta、Ti的特征，为活动大陆边缘型火山岩，源区中存在陆壳物质的加入。岩石圈地幔部分熔融形成了玄武质岩浆，岩浆又进一步受到分离结晶作用，经历了一定程度的角闪石、磷灰石和Fe-Ti等氧化物（如钛铁矿）分离结晶作用，而斜长石的分离结晶作用不强烈。同时，沂沭断裂带北段地区Sr、Nd同位素变化范围较大，初始87Sr/86Sr值、εNd(t)值与SiO2之间分别呈正、负相关，岩浆上升过程中受到地壳物质的混染作用；断裂带南段火山岩的Sr、Nd同位素组成相对均一，其形成过程中未受到地壳物质的混染作用。 三叠纪时期，扬子地块向华北地块深俯冲，扬子陆壳部分熔融产生的流体/熔体向上运移，对上覆华北古老岩石圈地幔进行交代改造。扬子地壳对不同地区的古老岩石圈地幔的改造程度不同，靠近苏鲁造山带的沂沭断裂带南段地区其岩浆源区受扬子物质改造较大，而远离苏鲁造山带的断裂带北段地区受交代作用小，最终形成了两地区地球化学性质不同的富集岩石圈地幔。至早白垩世时期，由于古太平洋板块向欧亚大陆俯冲，华北东部岩石圈拉张减薄，沂沭断裂带伸展活动不断加强，断裂带南北地区不同性质的富集岩石圈地幔部分熔融形成各自源区岩浆，岩浆在上升过程中又遭受了不同程度的华北地壳物质混染作用。断裂带内岩浆活动比两侧持续时间更长，指示沂沭断裂带对岩石圈减薄和岩浆活动中起重要作用。
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