中国东部新生代玄武岩铼锇同位素和铂族元素地球化学研究

The origin of the Cenozoic basalts in eastern China is still under debate. Re-Os isotopic and PGE elemental investigation can provide important information whether or not the crustal contamination, the interaction bewteen the basaltic magma and the subcontinental lithospheric mantle (SCLM) during magama ascent, the delaminated ancient SCLM and the recycled continental crust or oceanic crust play an important role for the formation of basalt. Accordingly, we will perform Re-Os isotopic and PGE elemental investigation, together with the traditional major and trace elemental, S concentration, Rb-Sr, Sm-Nd and Lu-Hf isotopic measurements for the Cenozoic basalts in Longgang in Jilin province, Penglai and Changle in Shandong province and Nushan in Anhui province in oder to provide further constraints on the origin and petrogenesis of Cenozoic basalts in Eastern China.

目前中国东部玄武岩的成因仍存在诸多争议。铼-锇（Re-Os）同位素及铂族元素（PGE）等研究手段在玄武岩成因研究方面具有独特的作用，包括示踪地壳混染、玄武质岩浆与岩石圈地幔的相互作用，以及识别再循环古老大陆岩石圈地幔及再循环大陆地壳或洋壳的贡献等。鉴于此，本项目拟选择吉林龙岗、山东蓬莱和昌乐、安徽女山等地区典型的新生代玄武岩，开展Re-Os、PGE地球化学研究工作，并结合Lu-Hf、Sm-Nd、Rb-Sr同位素体系及主微量元素、S含量分析，以期对中国东部玄武岩的成因提供进一步的制约。本项目的实施对我国深入开展玄武岩Re-Os和PGE地球化学研究具有重要的意义。

本项目进一步完善了玄武岩等低含量样品的Re-Os-PGE分析方法。（1）对硝酸采用加H2O2氧化脱Os的方法进行纯化，大大降低了实验室Os流程本底，达到小于0.5pg，从而保证了玄武岩等低含量样品的Os同位素分析的可靠性；（2）建立了静态多接收实时在线氧校正高精度Os同位素质谱测定方法，提高了负离子热电离质谱法Os同位素分析结果的准确度；（3）进一步完善铂族元素阴离子交换树脂法化学分离流程。包括：改进了Re-Ru二次分离流程，提高了Ru的回收率；采用Eichrom-LN柱对阴离子交换树脂分离得到的Ir-Pt和Pd进行二次纯化，彻底解决了质谱测定过程中可能存在的ZrO对Pd、HfO对Ir-Pt的干扰问题。（4）详细检查了Re-Ir-Ru-Pt-Pd化学流程本底，Re、Ir达到小于2pg，Ru、Pt、Pd达到小于15pg。（5）对玄武岩和辉长岩等系列超低含量标样获得高精度Re-Os同位素和PGE分析结果。.在上述实验方法工作基础上，本项目主要对中国东部苏皖地区的新生代玄武岩进行了Re-Os-PGE及配套的主微量、Sr-Nd同位素地球化学研究工作。结果表明：（1）苏皖低钙碱性玄武岩（CaO < 8 wt%）具有较低的187Os/188Os比值（大多在0.1267至0.14之间）、比较平坦的PGE配分和亏损的Sr-Nd同位素组成，可能来自亏损的地幔源区，遭受地壳混染的影响很小（<3.5%）；（2）苏皖高钙碱性（CaO >8 wt%）和拉斑玄武岩具有较高的187Os/188Os比值（~0.156至0.436）、PPGE（Pt、Pd）相对IPGE（Ir、Ru）富集的铂族元素特征以及相对富集的Sr-Nd同位素特征。由于苏皖玄武岩主微量元素特征（如Nb/U比），特别是整体上143Nd/144Nd与Sm/Nd比值负相关的特征，排除了显著地壳混染的影响。因此Re-Os同位素和铂族元素特征表明苏皖高钙碱性和拉斑玄武岩可能来自遭受再循环壳源物质交代的富含辉石岩的富集地幔源区。再循环壳源物质可能为含沉积物的太平洋俯冲洋壳或苏鲁大别造山带俯冲下地壳；（3）Sr-Nd-Os同位素及其与主微量元素的相关性关系表明苏皖玄武岩整体上呈现上述亏损、富集二端元地幔源区混合特征。以上研究结果表明，强亲铁元素Re-Os和铂族元素体系在玄武岩成因研究方面具有独特的作用，可以提供大陆玄武岩源区的重要信息。