【类型】期刊

【作者】刘雅丽，肖文君（成都理工大学）

【作者单位】成都理工大学

【刊名】四川建材

【关键词】 琼北地区；第四纪火山岩；火山活动；岩浆演化

【ISSN号】1672-4011

【页码】P204-206

【年份】2019

【期号】第1期

【摘要】对琼北地区第四纪火山岩形成的大地构造背景、喷发期次、岩石特征及岩浆的来源进行探讨,将该区的火山岩划分为五期,其岩石类型主要是石英拉斑玄武岩、橄榄拉斑玄武岩和碱性橄榄玄武岩;研究认为琼北地区的王五-文教东西向区域断裂及北西向断裂构造对第四纪火山岩的形成及空间分布具明显控制作用;根据Sr、Pb同位素及微量元素地球化学特征表明第四纪火山岩浆来源于上地幔,火山活动的构造背景属大陆板内裂谷环境。

【全文】 文献传递

琼北地区第四纪火山岩及其构造背景研究

刘雅丽，肖文君

(成都理工大学，四川 成都 610059)

摘 要:对琼北地区第四纪火山岩形成的大地构造背景、喷发期次、岩石特征及岩浆的来源进行探讨，将该区的火山岩划分为五期，其岩石类型主要是石英拉斑玄武岩、橄榄拉斑玄武岩和碱性橄榄玄武岩;研究认为琼北地区的王五－文教东西向区域断裂及北西向断裂构造对第四纪火山岩的形成及空间分布具明显控制作用;根据Sr、Pb同位素及微量元素地球化学特征表明第四纪火山岩浆来源于上地幔，火山活动的构造背景属大陆板内裂谷环境。

关键词:琼北地区;第四纪火山岩;火山活动;岩浆演化

1 区域地质及构造背景

几组不同方向的活动断裂构成了琼北新生代的构造格架，其中发展史最长、规模最大、对新生代地层和火山活动控制最明显的是东西向构造的王五－文教断裂带。该构造带是琼中隆起带和琼北断陷带分界线，对新生代盆地的形成和沉积作用有明显地控制作用。

区内的北西向构造带主要包括铺前－清澜断裂带和长流－仙沟断裂带，分布于琼东北地区，控制着断陷盆地的发育。其中铺前－清澜断裂带构成了琼北断陷东侧边界，新生代地层和玄武岩分布于断裂带以西，断裂带以东多为老地层。而长流－仙沟断裂带是福山凹陷的东侧边界。总体上看，这条断裂带从第三纪到第四纪初主要表现为正断兼右旋走滑的特点，到晚更新世，由于区域应力场的变化，致使其表现为左旋方式活动，活动区段主要集中在石山－永兴一带，造成大规模的火山喷溢活动(图1)。

2 琼北第四纪火山岩岩石学及地球化学

2.1 第四纪火山岩岩石学特征

该区火山岩为伴有极少量超基性岩的基性玄武岩。岩石的Na2O含量较高，且Na2O＞K2O，不含实际矿物白榴石，属一般玄武岩类。本文采用玄武岩CIPW标准矿物的分类方法，并根据火山岩岩相学特征可将琼北第四纪玄武岩分为亚碱性和碱性两个系列的岩石。结合实际矿物和标准矿物组合，将其划分为表1的几种类型。

2.2 第四纪火山岩地球化学特征

2.2.1 稀土元素地球化学

琼北第四纪火山岩各岩石类型具相似的稀土配分模式，主要呈右倾的轻稀土富集型曲线(见图2)，单个岩石的稀土总量变化大，ΣREE随岩石碱性程度增加而增加。碱性橄榄玄武岩和橄榄拉斑玄武岩有着极为相似的REE和不相容元素分布模式，表明它们直接来自同一地幔源区，且未见有明显的Eu负异常，暗示岩浆没有发生过明显的斜长石分离结晶作用，即玄武岩浆不可能在浅部发生强烈的分离结晶作用。

2.2.2 微量元素地球化学

第四纪微量元素的配分模式图总体上与大陆碱性玄武岩的标准化模式相似，表明第四纪火山熔岩由地幔演化而来。但是，Th、Nb相对富集，显示为正异常同时也显示了Hf负异常(见图3)，且Th、Nb左右两侧元素富集程度相对较低，这与洋岛玄武岩和洋中脊玄武岩类似，区别于岛弧火山岩所具有Th、Nb的负异常的配分模式。表明它们在地幔源区是相对亏损的。结合前人资料可知该区火山岩不可能直接来自产生MORB或OIB的地幔，也不可能来自单一的地幔源区。其为大陆裂谷拉张构造作用的产物。

2.2.3 同位素地球化学

琼北晚更新世－全新世火山岩由有着非常相近的Sr、Nd、Pb同位素组成，Nd、Pb同位素也显示有限的变化范围，指示了岩浆源区同位素组成的均一性。孙谦(2003)和张明等(1992)认为琼北玄武岩的资料数据均位于亏损地幔区(DMM)，明显不同于天池火山、五大连池火山和腾冲火山三个活动火山区(见图4)。

琼北玄武岩Pb同位素分布范围已明显偏离Hart(1984)给出的北半球大洋玄武岩参考线，趋向于EMII地幔端元。这种同位素地球化学特征的不谐和，表明了琼北玄武岩不可能来自单一的地幔源区，而是由两个不同的地球化学组分混合而成的。

由于古新世开始的南海盆地扩张作用，华南大陆边缘的裂解，导致雷琼坳陷的形成及伴发古新世以来多期次火山活动。在这一构造背景下具Dupal特征火山岩的地幔源区可能有两种解释:一种是具MORB特征的亏损地幔上涌，与上覆岩石圈地幔的混合;另一种是随板块俯冲带入的地壳沉积物与具MORB特征的亏损地幔相混合。

3 琼北第四纪火山岩成因及构造背景分析

3.1 岩浆来源及演化

根据前人资料研究可知琼北第四纪玄武岩的87Sr/86Sr同位素初始比值明显低于华北新生代玄武岩的87Sr/86Sr的初始比值，这可能与本区薄而年轻 (晚古生代)的陆壳有关。同时，87Sr/86Sr的变化在亏损地幔之内与Rb/Sr呈负相关，排除了地壳物质的加入导致锶同位素的富集，表明岩浆来自上地幔的玄武岩浆，上升过程中未受明显的陆壳混染。

全新世雷虎岭亚期橄榄拉斑玄武岩含较高的相容元素Ni、MgO，Mg'，接近Fan and Hooper提出的中国东部新生代原始玄武岩浆(Ni=200～300 ppm，Mg'=60～68，MgO= 10%～13%)的下限。而马鞍岭亚期的石英拉斑玄武岩的Ni (88～121 ppm)、MgO(6% ～8%)、Mg’(56～60，个别＞60)明显低于橄榄拉斑玄武岩。前人认为琼北全新世玄武岩浆喷发到地表之前，在地幔深处经历了富Mg、Ni矿物不同程度的分离结晶作用，雷虎岭亚期橄榄拉斑玄武岩代表了相对原始的玄武质岩浆，而马鞍岭亚期石英拉斑玄武岩是相对演化的岩浆。

3.2 断裂构造对火山活动的控制

新生代以来，琼北地区的近东西向构造在地壳运动中起明显的控制作用，而北西向构造则在第四纪相对活跃。

其中近东西向断裂构成了雷琼坳陷的边界和坳陷内次一级凹陷和凸起的分界，控制了该区地层和火山岩的分布。区内的次级坳陷从北到南大致呈东西向间隔排列，且沉积物南北分异明显。近东西向断裂还控制了多文岭期火山锥的排列方向。此外，近东西向断裂还控制琼北全新世以来的海岸变化。从近代垂直形变分析，以东西方向占优，规模大，组成了相间排列的现代抬升区和沉降区。

而北西向的构造活跃在第四纪，不仅控制着新生代地层的分布，而且控制着琼北地区的火山活动。雷虎岭期(Q4)火山岩的喷溢和许多火山锥的排列，都呈明显的北西走向。

北西向断裂的分布较有规律，自西向东大致平行排列着多条断裂，其中规模较大的有铺前－清澜断裂、长流－仙沟断裂等。火山活动和沉积建造在断裂两侧也有比较明显的差异，西侧有大片玄武岩及较厚的第四纪沉积，而东侧则缺失玄武岩并且第四系沉积厚度也不大。可见活动断裂构造是影响琼北第四纪地层及火山岩空间分布的重要因素。

3.3 火山岩形成的构造背景

黄玉昆等(1989)认为王五－文教断裂将该岛分为海南中部隆起区和琼北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有走向北东东、北西、北东和南北向四组，其中以北东东和北西向断裂为主，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动。根据区域重力资料，琼北断陷盆地和康拉德不连续面较浅，深度为16～17 km，地壳较薄，莫霍面深度为31～33 km，海南中部隆起区，地壳明显增厚，莫霍面深度为34～35 km，从南往北地壳减薄，莫霍面逐渐上隆，反映海南岛上地幔与地壳之间是个起伏的界面。海南中部隆起属幔坳区，琼北断陷盆地属幔隆区，琼北上地幔的隆起区导致岩石圈的拉张，造成区域上地壳张裂下陷，形成大陆裂谷，成为控制火山岩活动的特定构造环境。

4 结论

1)琼北东西向的王五－文教断裂是该地区主要的构造线，在地壳运动中起主导地位，而北西向断裂的活动则具有继承性和新生性特点，对区内第四纪火山活动具明显的控制作用。

2)琼北第四纪火山岩介于碱性系列玄武岩和亚碱性系列玄武岩的过渡区。由火山岩微量元素和同位素数据可知，对于岩浆的来源，排除了地壳物质的加人导致锶同位素的富集，表明来自上地幔的玄武岩浆，上升过程中未受明显的陆壳混染。即岩浆直接来自上地幔，没有经历地壳岩浆房结晶分异过程。碱性橄榄玄武岩是较为原始的岩浆，在地幔条件下，碱性橄榄玄武岩岩浆中约10%橄榄石经过结晶分异可形成橄榄拉斑玄武岩岩浆。

3)根据微量元素对构造环境判别和海南岛地质特征，表明琼北的新生代火山活动属于大陆板内环境。其火山岩特征与中国东南沿海大陆裂谷带和世界某些活动大陆边缘内侧的新生代玄武岩相似。

［ID:001654］

参考文献:

［1］ 海南省地质矿产局，地质矿产部宜昌地质矿产研究所.海南岛地质(三)构造地质［M］.北京:地质出版社，1991.

［2］ 孙谦，樊祺诚，魏海泉，等.琼北地区晚更新世射气岩浆喷发初步研究［J］.地震地质，2003，2(2):290－297.

［3］ 闫成国，江娃利.琼北地区北西方向长流—仙沟断裂带晚第四纪及火山活动关系的讨论［J］.震灾防御技术，2007，2(3):230－242.

［4］ 樊棋诚，孙建中.琼北第四纪玄武岩的岩石学和地球化学［J］.科学通报.1987，24(1):287－291.

［5］ 樊棋诚，刘若新，隋建立.五大连池火山、天池火山和腾冲火山岩Sr、Nd同位素地球化学与岩浆演化［J］.矿物岩石学杂志.2001，20(3):233－238.

［6］ 张明，涂堪，解广轰，等.海南岛新生代玄武岩微量元素和同位素地球化学［A］.刘若新.中国新生代火山岩年代学与地球化学［C］.北京:地震出版社，1992.

［7］ 黄玉昆，邹和平.雷琼新生代断陷盆地构造特征及其演化［J］.中山大学学报:自然科学版，1989，28(3):1－11.

［8］ 奥古士梯斯.玄武岩结构图册及其成因意义［M］.路凤香，等，译.北京:地质出版社，1993.

The Quaternary Volcanic Rocks and Tectonic Background Research of QiongBei Area

LIU Yali，XIAO Wenjun
(Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China)

Abstract:Through the study of the various features of the volcanic rocks，including rock structure，rock formations，the output state and so on，we can be familiar with the characteristics of the environment－forming and the ordinary evolution laws of ancient volcanic activities.This paper is written on the basis of investigation of quaternary volcanic rocks in northern Hainan area.According to the contact between volcanic rocks and Quaternary strata，the previous absolute age of volcanic rocks and the weathering coefficient of weathering crust on the top of volcanic rocks，a variety of eruption products and sedimentary strata，people use the theories and methods of structural geology，geotectonics，petrology，general geology，chronology，volcanology，geochemistry and so on to study the forming tectonic environment the dividing of the times of the volcanic eruption，the source characteristics of igneous rocks，the evolution process and rock features of quaternary volcanic rocks in northern Hainan area.Volcanic rocks in the area is divided into five rock type is quartz tholeiite and alkaline olivine basalt.Studies suggest that in the northern area of Wangwu－Wenjiao regional faults and faulted structure of Quaternary volcano rock formation and spatial has obvious control effect.According to Sr、Pb isotope and trace element geochemistry of Quaternary volcano that magma originated from the upper mantle，volcano active tectonics background belongs to continental intraplate rift environment.

Key words:QiongBei area;quaternary volcanic rocks;volcanic activity;magma evolution

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作者简介:刘雅丽(1989－)，女，四川成都人，在读硕士研究生，主要研究方向:盆地构造分析及油气构造。

中图分类号:P588

文献标志码:A

文章编号:1672－4011(2015)01－0204－03

DOI:10.3969/j.issn.1672－4011.2015.01.092