注：本文为国家重点基础研究规划973项目“印度—亚洲大陆主碰撞带成矿作用”
(编号2002CB 412610)资助的成果。收稿日期:2004207219；改回日期:2004212224；责任编辑：郝梓国。作者简介：侯增谦，男,1961年生。研究员，主要从事岩石学、造山带成矿作用研究工作。通讯地址:100037，北京西城区百万庄大街26号，中 国地质科学院矿产资源研究所;Em ail :hzq @cags 。
主元素、痕量元素及Sr 、Nd 、Pb 同位素证据 侯增谦，卢记仁，林盛中
中国地质科学院矿产资源研究所，北京,100037
内容提要：峨眉山大陆溢流玄武岩(ECFB )的西南部以丽江、大理和攀枝花三角区为中心的苦橄岩分布区，面积约5×104km 2，为峨眉地幔柱的轴部区。Sr 、N d 、Pb 同位素和痕量元素研究表明，大部分火山岩样品落在洋岛火山岩成分范围内，并存在类似FO Z O 、H I M U 和E M 2 的三个端元。这说明它们是在地幔柱轴部，由地幔岩和榴 辉岩(古玄武质洋壳)组成的源区产生的岩浆形成的。岩浆源区再循环玄武质洋壳的存在可能是该区超大型钒钛磁铁矿床形成的根本原因。少部分分布在洋岛火山岩成分范围之外的样品，一部分属于地幔柱岩浆与地壳混染产物，另一部分低T i 岩石可能与岩石圈反应有关。地幔端元的地球化学特征如下:FO Z O 端元以白林山苦橄玄武岩(YB 2
01)为代表，低87Sr 86Sr (0.7036)，高143N d 144N d (0.5127)，中等206Pb 207
Pb (18.5693);N b U =36.67,T h N b =
土耳其护照01082,L a N b =0.91,Zr N b =6.23。H I M U 端元以丽江苦橄岩(JL 229)为代表，高206Pb 204Pb (20.6412)和207Pb 204Pb (15.7489)，低87Sr 86
Sr (0.7048)。E M 2 端元包括两部分:①以二滩苦橄岩2玄武岩(R 21、深圳到杭州机票
3、5、8)为代表，高87
Sr 86
Sr (0.7073)，低143N d 144N d (0.5123)，低206Pb 204Pb (17.9968)和208Pb 204Pb (37.9450);N b U =27,T h N b =
118,L a N b =1.25,Sm Yb =5.4～6.3,Zr Y =11～13,N b Y =1.7
～2.1。②以宾川苦橄岩2玄武岩(BH 28、10、11)为代表，同位素成分与E M 相似,87Sr 86Sr =0.7052,143N d 144N d =0.5124,208Pb 3 206Pb 3=1.02;L R EE 和T h 丰
度较高,H FSE (N b 、T a 、Zr 、H f 、T i )呈负异常;N b U 低，仅为22.53,T h N b =0.24,L a N b =1.62,R b Sr =01025,Sm Yb =3.4～5.2,Zr Y =4.4～6.2,N b Y =1.5
～1.8。后一部分可能受到岩石圈反应的影响。关键词：大陆溢流玄武岩；峨眉地幔柱；地幔柱轴部区；地幔端元
大洋玄武岩，特别是洋岛玄武岩(O I B )研究已经确定了一些与地幔柱有关的地幔地球化学端元。它们包括亏损地幔端元(DMM )，富集地幔端元
(E M ,E M )，高238U 204
Pb 地幔端元(H I M U )以及Focu s Zone 端元(FO Z O ),Comm on 端元(C )和P ri m itive helium m an tle (PH E M )端元等(Zindler et al
.,1986;H art ,1988;H art et al .,1992;Farley et al
.,1992;H anan et al .,1996)。最近的研究，特别是R e 2O s 同位素研究使早期提出的关于H I M U 与E M 端元的再循环洋壳及相伴沉积物成因假说获得广泛赞同(Hofm ann et al .,1982;W eaver ,1991;Chauvel et al .,1992;H au ri et al .,1993;
R eiberg et al .,1993;Roy 2B arm an et al
.,1995;Hofm ann ,1997)。但是，关于大陆溢流玄武岩(CFB )成因的争论仍然很激烈，因为它涉及大陆岩石圈地幔与地壳问题。部分研究者主张CFB 直接源于岩石圈地幔(Carlson ,1984,1991;
H aw kes w o rth et al
.,1984,1988;H ergt et al .,1991;Gallagher et al .,1992;L igh tfoo t et al .,设计一个旅游方案
1993;T u rner et al .,1995;T u rner et al .,1996);
另一些作者指出这种方案难于克服热源和岩浆产生速率等困难(M enzies ,1992;A rndt et al .,1993;
Coffin et al
.,1994;W h ite et al .,1995;Cam p bell ,1998)。目前，多数人主张CFB 为地幔柱成因，源于热边界层(2900km 或660km )，并与O I B 同源。但是，如何评价地壳混染和岩石圈反应的影响仍然是个难题。
大陆溢流玄武岩省的苦橄岩2玄武岩组合被视为地幔柱轴部物质的熔融产物，可以和O I B 类比(Cam p bell et al .,1990)。不同的是，前者是地幔柱头部产物，后者为尾部产物，分别属于地幔柱岩浆活动的前后两个阶段。地幔柱头部熔融时，从地幔柱轴部产生的高温岩浆很可能包含有O I B 中已经确定的各种地幔端元及 或其混合产物。前人的研究表
第79卷 第2期
2005年4月 地 质 学 报 A CTA GEOLO G I CA S I N I CA V o l .79 N o.2
A p r. 2005
明,CFB的化学和同位素特征虽然变化较大，但某些CFB与洋内的热点玄武岩极为相似，富集端元，特别是E M1端元相当普遍(Carlson,1991)。CFB 中的H I M U虽然很少见到，但是随着研究工作的进展,H I M U或类H I M U亦不断有所报导(Sch illing et al.,1992;M arty et al.,1993;Stew art et al., 1996;F ranz et al.,1999;Rogers et al.,2000)。旅游营销策划方案案例
峨眉山溢流玄武岩省西部是重要的苦橄岩分布区。20世纪80年代曾陆续对该区的苦橄岩2玄武岩组合进行过主元素，痕量元素分析(林建英,1981；张云湘等,1988),90年代以来从地幔柱角度研究的文章渐多(Chung et al.,1995；卢记仁,1996; Chung et al.,1998；宋谢炎等,1998,1999, 2001a,b；侯增谦等,1
999；张诚江等,1999；徐义刚等,2001；肖龙等,2003；张招崇等,2004)，但尚缺少比较系统的同位素和元素地球化学研究。为了进一步查明这些岩石的地球化学特征，阐明岩浆源区性质及其与地幔柱的成因关系，对该区的苦橄岩2玄武岩作了系统的主元素，痕量元素和Sr、N d、Pb 同位素分析。结果表明，这些熔岩包含有类似FO Z O,H I M U和E M 2 等地球化学端元，很可能由地幔柱内的榴辉岩与地幔岩熔融而成。
1 地质背景
峨眉山溢流玄武岩面积约为5×105km2，位于华南地区扬子板块的西南部。扬子板块的西面是典型的特提斯造山带，两者以金沙江缝合线为界。主要火山岩系覆盖在中二叠统茅口灰岩顶部剥蚀面之上，并被上二叠统龙潭组或宣威组含煤建造覆盖，推测主喷发期约为259±2M a(卢记仁,1996;Cou rtillo t et al.,1999；宋谢炎等,2001)。这次大规模火山喷发之前的岩石圈隆升和喷发之后的板块边缘裂解都很明显，三者在时间、空间和成因上有着密切关系(张祖圻,1983；黄汲清等,1987；张云湘等,1988；罗志立等,1988；冯少南,1991；梁定益等,1994)。这种关系被解释为地幔柱活动产生的结果(卢记仁,1996; Chung et al.,1998；宋谢炎等,1998)。
该火山岩系西厚东薄，两地的岩石类型也有较大差别。在康滇隆起带以西，大致以丽江、大理和攀枝花之间的地区为中心有火山相和次火山相苦橄岩出露，后者分布范围更大，面积估计达5×104km2，
约占整个火成岩省面积的1 10。在苦橄岩分布区内，玄武岩平均厚度超过2000m，其中宾川上仓剖面的最大厚度达5384m，是整个火成岩省已知的最大厚度(张云湘等,1988)。该地火山岩系底部岩层夹灰岩透镜体，其中所含海相化石说明属茅口晚期喷发产物，喷发时间相对较早。康滇隆起带及其以东广大地区的玄武岩主要产于茅口灰岩顶部侵蚀面之上，以拉斑玄武岩为主。攀枝花—西昌地区产出同时期的超大型钒钛磁铁矿床。
苦橄岩产于两种层位，一种位于层序底部如丽江和攀枝花市附近；另一种位于层序中部，如宾川地区。它们通常在玄武岩中呈互层或夹层产出，含少量橄榄石斑晶。玄武岩类岩石包括拉斑系列，弱碱性系列和碱性系列。次火山相苦橄岩主要呈岩脉或小岩体产出，其中某些苦橄岩或苦橄玄武岩型岩体有Cu、N i、P t矿化。本次所采样品的产地和岩石类型在图1和表1中说明。
2 分析方法
主元素和痕量元素成分由中国地质科学院国家地质实验测试中心测定。主元素样品用偏硼酸锂碱熔，等离子光谱(I CP2A ES，型号JA21160)测定。稀土元素样品用N a2O2熔融，经分离富集后用I CP2 A ES测定，其中低含量样品则用等离子质谱(I CP2 M S)测定。N b、T a、Zr、H f样品经N a2O2熔融后，水提酸化，用I CP2M S测定。其他痕量元素样品经四酸(HC l、HNO3、H F、HC l O4)溶解后用I CP2A ES或I CP2M S测定。
Sr、N d同位素成分由中国科学院地质研究所同位素实验室测定。粉末岩样用H F+HC l O4在T eflon容器中低温溶解，采用A G50W×8(H+)阳离子交换柱和P5O7萃淋树脂分离出纯净的R b、Sr 和Sm、N d，并在V G354固体同位素质谱计上测定。Sr同位素质量分馏用86Sr 88Sr=0.1194校正,R b2 Sr全流程空白本底约为2×10-10～5×10-10g。N d 同位素质量分馏用146N d 144N d=0.7219校正，全流程空白本底约为5×10-11g。
Pb同位素在中国地质科学院同位素实验室测定。粉末样品用H F+HNO3溶解，用离子交换柱分离Pb，在M A T261质谱计测定Pb同位素。仪器用NB S981校准。
3 主元素与痕量元素成分
主元素与痕量元素丰度见表1。
3.1 主元素
本区的所有样品分属4类岩石(图2)，按M gO
102
第2期 侯增谦等：峨眉地幔柱轴部的榴辉岩2地幔岩源区：主元素，痕量元素及Sr、N d、Pb同位素证据
图1 峨眉山玄武岩、苦橄岩分布区与主要构造单元的关系(a)和采样位置图(b)
F ig.1 T he distribu ti on of Em eishan basalts and p icrites and the relati on s w ith the tecton ic fram ew o rk(a)
and samp ling locati on s(b)
苦橄岩区相当于地幔柱的轴部区，可能还是三联点区。①—金沙江—哀牢山缝合线;②—甘孜—理塘缝合线;③—龙门山—锦屏山裂陷槽; YZ—扬子板块;SG—松潘—甘孜地块;ZZ—中咱地块;T TD—三江特提斯构造域。采样点:1—丽江;2—宾川;3—二滩;4—永宁—泸沽湖; 5—白林山;6—永胜;7—平川;8—米易;9—乌龙坝、普和、汉易;10—金宝山
T he p icrite field co rresponding to the axial area of the p lum e,and m aybe also a tri p le juncti on.①—J inshajiang—A ilao shan suture zone;
②—Garze—L itang suture zone;③—L ongm enshan—J inp ingshan aulacogen.YZ—Yangtze p late;SG—Songpan—Garze B lock;ZZ—zhongzan B lock;T TD—Sangjiang T ethyan T ectonic Dom ain.Samp ling locati ons:1—L ijiang;2—B inchuan;3—E rtan;4—Yongning—L uguhu;5—Bailinshan;6—Yongsheng;7—P ingchuan;8—M iyi;9—D ali induding W ulongba,Puhe and H anyi;10—J inbao shan
含量由高到低依次为橄榄岩、苦橄质岩石、玄武质岩石和粗面岩2流纹岩。橄榄岩采自金宝山含铂岩体下部岩相，粗面岩2流纹岩产于二滩玄武岩剖面上部层位，两者都是高度分异的岩石。粗面岩的标准矿物石英Q≤13.33%。
苦橄质岩石包括苦橄岩与苦橄2玄武岩,M gO 含量为27.23%～13.62%。喷出相苦橄质岩石样品以丽江(JL)和宾川(BH)两地为主，前者M gO含量较高，二滩(R)和白林山(YB)两地各有1件苦橄质岩石样品。浅成相苦橄质岩石包括乌龙坝(W K)小岩体和普和(PH)、汉易(H Y)两处的岩脉。从M gO 与Si O2、A l2O3、Fe2O3+FeO、T i O2、C r和N i的关系判断，苦橄2玄武岩应属苦橄岩类，与玄武岩类的差别比较明显。
玄武质岩石M gO≤11.20%，其中5件样品M gO<6%(5.55%～3.46%)。T i O2含量变化范围较大，约为1%～4%。按照Si O2对N a2O+K2O分类，大多数样品都属于弱碱性或拉斑玄武岩。但是永宁的3件样品(L Y206,07,08)属于富钾的强碱性的碧玄岩2碱玄岩以及钾质粗面玄武岩，其中L Y206, 07的标准矿物橄榄石O1依次为23.13%和3. 44%。二滩剖面自下而上为苦橄岩2玄武岩2粗面玄武岩(R25,29)并具有向粗面岩(R222,27,28)和流纹岩(R230)演化的趋向，但缺少中间的粗安岩类，相当于双峰式的弱碱性系列。剖面下部的玄武岩Si O2含量较高，某些样品(例如R23,11)Si O2达50%。
3.2 痕量元素丰度
本节主要叙述各类岩石中痕量元素的相对丰度和异常特征，它们的比值将在后面讨论。
3.2.1 苦橄岩2玄武岩类
根据不相容元素丰度可分为两个成分组：第 组高度不相容元素丰度比较高(图3a,b；图4a2d), (L a Yb)N=8.5～21.0；第 组高度不相容元素丰度较低(图3c，图4e),(L a Yb)N=3.6～5.4。几乎所有样品都具有不同程度的正Pb异常。
202地 质 学 报2005年
表1 峨眉山CFB省苦橄岩-玄武岩类岩石的主元素(%)与痕量元素(×10-6)成分
Table1 M a jor(%)and trace ele m en t(×10-6)co m position s of p icr itic-ba sa ltic rocks fro m the Em e ishan CFB Prov i nce 样品号JL23JL24JL213JL217JL218JL220JL221JL223JL226JL228JL229JL231BH21BH27岩石类型P P B P P P B P B B P P B B Si O242.0941.9547.0841.9440.4640.3345.6940.2746.1045.2142.1639.9648.3045.82 T i O21.191.211.941.231.141.372.571.042.082.761.391.142.394.09 A l2O36.126.1013.026.165.788.1313.155.9414.2212.327.045.7613.4912.73 Fe2O33.083.523.904.205.172.815.203.176.805.945.504.4710.285.51 FeO7.657.347.367.166.268.247.157.733.936.616.366.633.279.63 M nO0.160.160.260.170.210.180.200.170.550.220.220.200.180.20 M gO25.5225.739.1325.1822.5721.518.1027.237.818.2920.4423.934.625.21 CaO7.286.7310.306.337.937.809.946.2210.0210.517.716.448.627.84 N a2O0.510.442.760.500.250.372.470.322.492.920.590.244.723.37 K2O0.140.140.880.120.020.031.590.180.370.660.120.030.101.47 P2O50.110.110.17<0.1<0.1<0.10.280.120.630.290.13<0.10.300.47烧失4.965.702.345.969.628.002.
286.724.663.047.649.982.762.82总量98.8199.1399.1498.9599.4198.7798.6299.1199.6698.7799.3098.7899.0399.16
C s0.30.30.30.50.30.40.30.40.40.20.40.40.50.5
R b4.17.217.05.83.02.527.08.610.011.04.74.23.027.0 Sr118834978394681100545964868177313706 Ba2071566011401071251100150449341154109329570 Sc15.0320.5027.2220.8024.0324.2121.9617.6619.7226.0522.4719.0424.3225.10 V175173335172172217288154240312193153311436
C r2500220027825002600140044229003922972200230072114
Co4542464243624142454141403942 N i8557311097177124551647948611267472412975 Cu10297706857697372246879045207331 Zn6964586863607554101716562109141 Y8.1310.7816.1011.1810.2013.0618.498.7619.9721.0310.799.6728.3636.84 Zr8688126798494190781451989297127274
H f2.32.33.62.12.12.34.61.93.45.02.42.53.67.4
N b1211181210103112422614111338 T a1.61.61.51.41.10.92.81.02.71.91.30.91.02.6 U0.40.40.40.30.30.30.70.30.60.60.40.20.51.1 T h1.41.41.61.41.11.23.11.13.12.51.41.01.54.4 Pb3.34.17.7111.95.04.79.44.6182.82.19.76.9 L a10.2610.6013.3812.408.509.2820.829.9823.8924.6911.378.5215.5937.88 Ce20.3420.6426.7524.0117.4219.2341.0718.7143.5749.4822.3017.3228.1473.93 P r2.602.533.432.972.212.465.082.355.616.252.852.254.009.76 N d11.2511.7915.7713.7510.2911.9222.2410.1622.7827.6712.2810.1718.9540.14 Sm2.882.864.183.392.703.165.372.315.436.853.092.555.5410.12 Eu0.910.991.431.130.941.121.740.821.822.141.030.881.933.04 Gd2.772.974.713.152.643.245.762.555.066.523.042.646.5210.16 T b0.360.420.540.430.360.440.70<0.30.670.840.400.370.911.30
D y1.882.273.492.582.202.814.031.864.004.872.402.065.707.84
Ho0.400.470.690.490.440.550.780.360.800.900.440.421.161.60
E r0.721.121.651.291.151.521.870.942.112.361.181.023.133.95
Tm<0.10.150.210.160.150.200.240.120.270.270.150.130.370.56 Yb0.590.881.270.870.861.061.480.
751.741.580.850.772.232.96 L u<0.10.140.190.130.150.170.24<0.10.260.210.11<0.10.350.49注:P—苦橄岩;P icb—苦橄玄武岩;B—玄武岩;T b—粗面玄武岩;T—粗面岩;R—流纹岩;B s—碧玄岩;Tph—碱玄岩;P r—橄榄岩。
第 成分组的丽江苦橄岩与互层的玄武岩相比，稀土元素丰度稍低，但两者的(L a Yb)N基本一致，约为8.5。宾川苦橄岩的稀土元素丰度比丽江苦橄岩的稍高，与该区玄武岩的稀土丰度相近，但(L a Yb)N较高，约为14.8(图3,a)。丽江、宾川和二滩3个地区苦橄岩的不相容元素相比，丽江的不相容元素较低(图4a)，这与它的M gO较高是一致的。
丽江玄武岩具有正N b异常和弱的负P异常
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第2期 侯增谦等：峨眉地幔柱轴部的榴辉岩2地幔岩源区：主元素，痕量元素及Sr、N d、Pb同位素证据
续表1 样品号BH28BH210BH211BH215BH217BH219BH220R21R23R25R28R211R215R222岩石类型P icb P B P P icb P P P B B B B B T Si O243.3843.6247.2344.1445.3443.6241.3943.8049.9848.6647.8450.2046.5666.11 T i O21.030.801.202.142.261.781.641.882.432.692.442.562.760.65
A l2O310.959.5613.528.799.178.204.656.2310.9911.9510.5812.2513.8612.62 Fe2O36.055.186.614.986.924.556.115.483.933.912.753.774.582.82 FeO5.135.444.896.795.567.075.956.377.197.318.647.388.834.62
M nO0.180.170.180.170.150.160.160.160.160.170.180.170.230.25
极地海洋世界多少钱一位M gO14.6618.528.0117.3713.6218.6026.2121.668.728.2610.357.407.110.26 CaO11.739.6611.168.709.428.805.836.427.718.019.939.9710.281.50
N a2O1.011.071.191.401.341.150.530.722.053.001.062.562.685.68 K2O0.360.232.080.701.080.580.290.762.412.002.471.010.423.82
P2O50.500.310.470.310.330.240.250.200.360.320.250.290.340.10烧失4.424.661.863.683.823.966.264.942.842.362.321.560.620.48总量99.4099.2298.4099.1799.0198.7199.2798.6298.7798.6498.8199.1198.2798.91
C s1.91.70.51.91.21.31.11.90.30.20.20.20.20.7
R b159.4672222191431463560228.780 Sr6484172200371408319142281734502515566540132 Ba75945241005941200508298299619564619486377692 Sc26.3628.4430.5521.5821.0522.2018.4
217.6121.1822.1026.9226.1527.054.54 V2311902402322482231602192692742902753202.3
C r94016001681100120013001800200040338370529016816
Co593444677069454142435140451.7 N i4085021135475726341100750114111160867915 Cu104743110961109394121698912115034 Zn5660621001038410110488939374106224 Y18.8017.0426.5015.6016.0015.4112.3912.8722.2721.0518.7520.7524.1378.20 Zr11675118166176135152169267235209210116759
H f2.61.92.84.34.63.43.73.76.05.64.85.02.918
N b33264229322420274136323230110 T a1.91.42.22.22.31.71.51.82.52.42.02.01.96.4 U1.61.11.80.90.90.80.70.91.51.41.20.70.34.4 T h8.26.0103.73.83.52.43.87.16.75.52.80.523 Pb118.514146.26.74.416111610185.418 L a56.2139.9168.0828.6831.3023.6920.4428.3049.5346.1238.9732.2327.17109.4 Ce94.5964.55111.252.3356.5743.8937.8953.9693.9287.2073.5062.6052.70189.4 P r10.827.3212.926.677.115.394.856.7412.0510.939.248.177.2623.02 N d37.3524.9141.0526.3628.2220.9119.7827.7945.4943.0236.4132.0929.9787.06 Sm7.664.988.616.116.374.924.836.079.929.407.987.817.4019.91 Eu2.151.482.411.831.941.461.40
1.752.662.612.282.302.444.67 Gd6.454.437.105.425.284.683.784.507.247.306.657.076.8715.39 T b0.710.620.970.690.740.620.490.580.970.830.740.840.882.73
D y4.463.545.703.643.873.442.963.135.194.864.354.695.2415.70
吉林省一共几个市Ho0.830.691.150.710.720.660.600.560.950.860.820.931.063.22
E r2.131.853.021.731.861.791.601.512.562.322.122.282.748.12
Tm0.270.250.380.220.230.240.210.170.320.280.260.290.351.12 Yb1.471.482.301.221.211.250.970.971.801.661.481.641.996.82 L u0.250.220.310.140.150.190.150.140.270.230.220.240.280.96
(图4b)，苦橄岩N b的正异常很弱或无异常，但负的Sr、P异常明显。宾川苦橄岩无N b异常，个别样品(BH220)具负Sr异常。二滩苦橄岩(R21)的负N b 异常极弱，但负P异常尚明显。
二滩玄武岩的稀土元素和强不相容元素丰度较高(图3a，图4c),(L a Yb)N=13.6(平均值)，具有弱的负N b异常和清楚的负P异常，但没有负Sr异常。
图3b和图4d显示出宾川的苦橄岩2玄武岩(BH28、10、11)比较富含轻稀土(L R EE)和T h，并且
402地 质 学 报2005年
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