我国东北新生代钾质火山岩带历史与演化——年代学与熔体包裹体研究

东北小古里河-科洛-五大连池-二克山火山岩带是我国也是世界上不多见的钾质火山岩带，新生代时期有过多次火山喷发活动，但由于研究区内大部分火山缺乏年代学资料，测年方法也很单一，对它们的活动历史与迁移规律尚不清楚。此带火山岩石化学特点为强碱富钾，兼具壳幔双重地球化学特征，岩石种类丰富，独具特色，其成因与演化对了解地幔源区组成与不均一性有重要的科学意义。但本区岩石成因与演化一直存在争议，故本课题引入熔体包裹体研究，因不同世代矿物中的包裹体带有地下岩浆在演化各阶段的成分信息，通过它们来揭示岩浆形成与演化过程被认为是最为直接和有效的手段，这是一个新思路。本课题在火山地质学研究的基础上，通过东北钾质火山岩带系统的年代学、岩石矿物学（熔体包裹体）以及地球化学综合研究，恢复其原始岩浆成分及其演化过程，阐明地幔源区性质，探讨东北钾质火山岩带的历史和演化问题。

新生代时期我国东北地区有一条国内不多见的小古里河-科洛-五大连池-二克山钾质火山岩带，自北向南依次分布于松辽盆地和大小兴安岭隆起之间的狭长地带，整个钾质火山岩分布面积超过1400 km2，它们也是我国近代保存最好的火山群之一。研究区内断裂发育，其活动具有多期性和继承性，为本区钾质火山岩带的形成和分布提供了大地构造背景条件。.这些钾质火山岩的岩石化学成分相对集中，碱性程度总体较高，全都富钾和碱，其中大多数K2O > Na2O。本区不相容元素高度富集，轻、重稀土元素分馏严重，微量元素分布曲线向右倾，接近于OIB型火山岩的分布特征，说明岩石的部分熔融程度较低，并且本区火山岩遭受过广泛的地幔交代作用。火山岩和地幔包体中出现了磷灰石、方钠石、金云母等富含挥发分的矿物，说明熔体中不仅富含P、F，也含有Cl、OH、CO2等挥发分。上述现象表明这些火山岩应该是同源岩浆的产物，还可能受到富P、F流体的交代。.不同世代矿物中的熔体包裹体带有地下岩浆在演化各阶段的成分信息，通过熔体包裹体研究来揭示岩浆形成与演化的具体过程被认为是目前最直接和有效的手段，因此在老黑山和火烧山样品中显示的硅和全碱含量的大范围变化暗示喷发前的岩浆成分可能比较复杂，或熔体成分严重不均一。.通过K-Ar同位素定年及野外地质考察结果，发现东北钾质火山岩整体喷发时代为 < 4Ma，位于科洛火山区的荡子山、尖山和克东县二克山的西火山锥最先喷发，时代为上新世中晚期，而基底火山岩的年龄在4.5 Ma以上；中更新世时期是整个东北钾质火山岩喷发的高峰时段，从北到南的四个火山区在这个时间段内均有大量火山喷发，并且多数火山是多期次喷发形成而非一次喷发成因。我们将东北钾质火山岩带的主要火山活动划分为上新世（4.14-2.17Ma）、早更新世（1.51-0.96Ma）、中更新世（0.43-0.13Ma）及晚更新世（0.11-0.06Ma）四期，其中上新世的火山喷发活动相对更新世要少，进入更新世中期时东北的钾质火山喷发活动遍地开花，五大连池火山群喷发活动结束得最晚。.根据小古里河马鞍山、科洛火山群、五大连池火山群及二克山火山的分布，以及岩石化学及矿物学特点，可以判断我国东北大小兴安岭一带的地下深处可能存在着一个较大规模的富钾地幔岩浆房，由于此处地壳相对较薄及深大断裂的存在，富钾岩浆易于沿构造裂隙喷出地表，形成目前可见的东北钾质火山群。