能源・地矿 ＬＯＷ ＣＡＲＢＯＮ ＷｏＲＬＤ ２０１５，８ 海南岛西北部新生代火山岩地球化学 特征及形成的构造环境 张志伟 ，傅杨荣 ，肖谆２，周守余。，关鹏程１ （１．海南省地质调查院，海南海口５７０２０６；２．湖南省有色地质勘查研究院，湖南长沙４１００１５；３．桂林矿产地质研究院，广西桂林５４１００４） 【摘 要】海南岛西北部新生代火山岩的岩石化学、稀土元素地球化学、微量元素地球化学特征表明，新生代玄武岩主要为橄榄拉斑玄武岩和 石英拉斑玄武岩，少量碱性橄榄玄武岩和橄榄玄武岩，主要造岩矿物成分以橄榄石、辉石和斜长石，其形成的大地构造环境的综合研究表明，新 生代火山岩具有大陆裂谷环境的玄武岩特点，少量岛弧型拉斑玄武岩的特征，表明新生代火山熔岩由地幔岩演化而来，其形成构造环境属大陆 板内裂谷环境，但也靠近岛弧或活动大陆边缘。 【关键词】新生代火山岩；地球化学；大陆裂谷；构造环境；海南岛西北部 【中图分类号】Ｐ５１２．１ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】２０９５—２０６６（２０１５）２４—０１３６—０２ １地质背景 海南岛西北部大部分位于华南褶皱系王五一文教断裂带 以北的雷琼断陷内．东西向王五一文教断裂带与次级北西向、 南北向断裂构造控制了海南岛西北部地区的火山岩的分布。 区内地表主要出露有新近纪的石门沟村组、石马村组橄榄玄 武岩辉石橄榄玄武岩、玄武岩及第四纪玄武岩．地层出露主要 有志留纪、白垩纪、第三纪及第四纪，岩浆岩少有分布，东部有 少量印支期二长花岗岩。 ２岩石化学特征 本次工作收集和分析了出露地表新生代火山熔岩，岩石 的分析结果表明新生代火山熔岩的ＳｉＯ 含量５０．３６～５３．６７× １０－２，Ａ一碱性系列：ｓ一亚碱性系列 图１测区第四纪火山岩硅一碱图 平均５１．９７×１ｃｒ２，属基性岩类，Ａｌ２０ 含量ｌ３．７Ｏ一１６．６０ｘｌＯ－２， 之间，平均为１１Ｉ３３，（Ｃｅ／Ｙｂ）Ｎ值在２．７７～１４．９２之间，平均为 平均１４．３４ｘ１０－２，Ｆｅ２０３含量１．５２～４．８０ｘ１０ ，平均３．０８ｘ１０－２， ＦｅＯ含量６．１７～９．０１ ｘｌＯ ．平均７．９４×１０ ．ＭｇＯ含量５．１１～ ７．６１×１０ ，平均６．８０×１０ ，ＣａＯ含量６．７３—８．８８×１０ ，平均 ８．０７ｘｌＯ ，Ｎａ２０含量位于２．４０—４．４５ｘ１０ ，平均３．２２ｘ１０ ，Ｋ２Ｏ 含量０．４５～２．６８ｘ１０ ，平均１．１９ｘ１０ａ，ＴｉＯ２含量１．４０—１．９８ｘ１０ ， ７．７９，表明轻、重稀土分异不明显，属轻微一中等型；６Ｅｕ值在 ０．９５～１．１６之间，平均为１．０７，表明铕略亏损或富集不明显， ８Ｃｅ值在０．４２～１１３之间．除个别量样品显示铈亏损外，其余的 亏损或富集不明显，（Ｌａ／Ｓｍ）Ｎ值在１．５２￣２．７７之间，平均为 ２．６８．说明轻稀土分馏作用比较弱。（Ｇｄ厂Ｙｂ）Ｎ值在２．２７～４．０９ 之间．平均为３．１４，说明重稀土分馏作用也不强。 平均１．７３ｘ１０ ．其平均值与中国东部沿海橄榄拉斑玄武岩平 均值相比【ｌ】ＩＳｉＯ２、ＦｅＯ略高，Ａ１２０３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｎａ２０、Ｋ２０略低，但 Ｆｅ２Ｏ＋ＦｅＯ相差不多，Ｍｇ＃值位于４４．７Ｏ一５９．０４，平均５２．７７，ＳＩ 值一般在２５．７０ ３４．９０。平均３０．６０，盯值为０．８５～５．９２，平均 ２－３６．除样品２３—３岩石的仃值大于４外．其余样品岩石的盯 值均小于４。按里特曼岩系划分主要属于钙碱性系列，样品 ２３—３为碱性系列．而按Ｉ￣ｉｎｅ等提出的两分法 。新生代火山 熔岩在Ｉｒｉｖｎｅ等人的硅一碱图中大部的投影点大部分落入亚 碱性（图１），部分落入碱性一侧，但主要位于碱性与亚碱性的 界线附近。从ＣＩＰＷ标准矿物看，新生代火山熔岩主要矿物组 嚣 合为Ｏｒ＋Ａｂ＋Ａｎ＋Ｄｉ＋Ｈｙ，部分样出现Ｑ，另一部分出现０１，岩 图２测区新生代火山岩稀土元素球粒陨石标准化图 石中还有少量副矿物Ａｐ＋Ｉｌｍ＋Ｍｔ。按Ｎｅ—Ｏｌ—Ｈｖ—Ｑ图命名，测 区新生代玄武岩主要为橄榄拉斑玄武岩和石英拉斑玄武岩， 个别的投影点落入碱性橄榄玄武岩和橄榄玄武岩。 ４岩石微量元素地球化学特征 测区新生代火山熔岩的过渡族元素球粒陨石标准化形式 具有相似的配分模式（图３），均表现为Ｔｉ正异常和Ｃｒ、Ｎｉ负 ３岩石稀土元素地球化学特征 新生代火山熔岩各岩石具相似的稀土配分模式，主要呈 右倾的轻稀土富集型曲线（图２），单个岩石的稀土总量变化 异常明显。与Ａｌｌｅｇｒｅ等（１９７３）的玄武岩配分模式相似，表明 新生代火山熔岩由地幔岩演化而来。由（图４）可知新生代火 山熔岩的微量元素比值蛛网总体一致，与大陆碱性玄武岩（据 ９８２）具有相似的标准化组成模式，表现为强不相 较大．由５７．８６ ２３７．７４ｘ１０－６。平均为１２０．２８ｘ１０ ，其中ＬＲＥＥ／ Ｗｅａｖｅｒ等．１Ｔｈ、Ｖ、Ｋ等较中等不相容元素Ｓｒ、Ｎｂ、Ｐ、Ｚｒ更 ＨＲＥＥ为３．２３～１２．２２，平均为６．６６，（Ｌａ ｂ）Ｎ值在４．２２￣１９．５８ 容元素Ｒｂ、Ｂａ、ｌ３６ Ｄ ＣＡ Ｂ０Ｎ ＯＲＬＤ ２０１５／８ 能源・地矿 加富集，其中Ｂａ、Ｕ、Ｎｂ、Ｐ、Ｚｒ、Ｓｍ、Ｔｂ等元素含量相对高，在微 量元素比值蛛网图上略显正异常，而，Ｉ＇Ｉｌ、Ｋ、Ｔｉ、Ｙｂ等元素含量 相对低。在元素比值蛛网图显示略的负异常。 隧 键 衢 湘 Ｋ∞ｒ＿妯 ＯＴＢ一大洋拉斑玄武岩；ＣＴＢ一大陆拉斑玄武岩；ＡＢ一碱性玄武岩。 图５测区新生代火山岩ＴｉＯｚ－ＫａＯ—Ｐ Ｔ‘Ｖ Ｃｒ Ｍｎ Ｆｅ Ｃｏ Ｎｉ Ｃｕ ５．２微量元素及稀土元素 图３测区新生代火山岩过渡族元素球粒陨石标准化图 测区玄武岩强烈富集Ｂａ、ｓｒ、Ｕ、Ｔｈ、Ｔａ、Ｎｂ和Ｋ等不相容 大分子亲石元素．与产于不同构造背景中的玄武岩对比，其丰 度和比值与大陆裂谷环境的玄武岩十分相近．而与其它构造 薯 ｌｏｏ 背景产出的玄武岩有差别。 综上所述．本区玄武岩同中国东部新生代玄武岩一样，应 簸 隧 属板块内部的拉斑玄武岩和碱性玄武岩系列。Ｂａ、Ｓｒ、Ｕ、，Ｉ１１、 －ｏ Ｔａ、Ｎｂ和Ｋ等不相容大分子亲石元素的丰度和比值与大陆裂 谷环境的玄武岩十分相近，在里特曼一戈蒂里图解上岩石的投 影点也主要落入板块内部稳定构造区和比较靠近岛弧或活动 大陆边缘区的分界线上，结合研究区莫氏面较浅、断陷盆地属 图４测区新生代火山岩微量元素比值蛛网图 幔隆区．区内碱性玄武岩的投影点绝大多数落在ＷＰＢ区内． ５新生代火山岩形成的构造环境 表明这些地带因张裂作用发生过陆壳向洋壳的转化．显示出 王五一文教深大断裂将海南岛分成海南中部隆起和琼北 大陆裂谷玄武岩特征。以上证据，说明海南岛西北部新生代火 新生代断陷盆地两个三级构造单元。断陷盆地内的断裂主要 山岩形成构造环境属大陆板内裂谷环境．但也靠近岛弧或活 有走向北东东、北西、北东和南北向四组，其中以北东东和北 动大陆边缘 西向断裂为主．它们不仅控制断陷盆地的展布方向和盆内次 一级隆起和坳陷的分布，同时还控制着新生代基性岩浆的活 参考文献 动。根据区域重力资料，琼北断陷盆地和康拉面较浅，深度为 ［１］赵宗溥．ｅｅ国东部新生代玄武岩类岩石化学的研究．地质学报，１９５６，３６ １６～１７ｋｍ，地壳较薄。莫霍面深度为３１～３３ｋｍ，海南中部隆起 （３）：３１５－３６３． 区，地壳明显增厚．莫霍面深度为３４～３５ｋｍ。从南往北地壳减 【２］张海洋，张大中，朱炳泉．庐山星子群变质基性火山岩的地球化学特 薄，莫霍面逐渐上隆。反映海南岛上地幔与地壳之间是个起伏 征及大地构造意义［Ｊ］．岩石学报，１９９９，１５（３）：３７２－３７８． 的界面。海南中部隆起属幔坳区．琼北断陷盆地属幔隆区．琼 ［３】张旗，钱青，王焰．造山带火成岩地球化学研究【Ｊ］．地学前缘， 北上地幔的隆起导致岩石圈的拉张，造成区域上地壳张裂下 １９９９，６（３）：１１３～１２０． 陷，形成大陆裂谷．成为控制琼北新生代火山岩活动的特定构 造环境。以下将从岩石的主要元素、微量元素及稀土元素等方 收稿日期：２０１５—８—１１ 面对新生代火山岩形成构造环境作详细分析： 作者简介：张志伟（１９８３一），男，助理研究员，工程师，与勘探专业。 矿产普查 ５．１主要元素 测区新生代基性火山岩的平均化学成分分别为ＳｉＯ，： ５１．９７ｘ１０－２ Ａ１ｓｏ３：１４．３４ｘ１０－２ Ｆｅ２０３：３．０８×１０－２ｘＦｅＯ：７．９４ｘ１０ 、 ＭｇＯ：６．８０ｘ１０－２ ＣａＯ：８．０７ｘ１０－２ Ｎａ２０：３．２２ｘ１０－２ ＫｓＯ：１．１９ｘ１０ 、 ＴｉＯ２：１．７３ｘ１０－２，Ｐ２０５：０．３３ｘ１０－２；总体与世界大陆裂谷型玄武岩 的平均值相当，同中国东部裂谷型玄武岩的平均化学成分更 加接近，但显示了ＳｉＯ２偏高，碱和Ｐ２０ 略低的特点。而同大洋 拉斑玄武岩Ｋ２０：０．２４ｘ１０－２，Ｉ＂２Ｏ５：０．２１ｘ１０ 相比，测区玄武岩 Ｋ２０和Ｐ２０ 含量明显偏高，显示出大陆玄武岩化学特征．在 ＴｉＯｚ－ＰｚＯ 一ＫｓＯ三角图解中（图５），岩石的投影点主要落入大 陆拉斑玄武岩区和碱性玄武岩区，少量的投影点落入比较靠 近大陆拉斑玄武岩与大洋拉斑玄武岩的分界线上．在ＴＦｅＯ— ＭｇＯ—Ａｌ：０３的投影点主要落入大洋与大陆板块内部．在里特 曼一戈蒂里图解上岩石的投影点也主要落入Ａ区（板块内部稳 定构造区）和Ｂ区（岛弧及活动大陆边缘区）上。均比较靠近两 者的分界线，这说明新生代火山岩形成于较稳定的构造环境。
