海南岛陆缘扩张带蓬莱地区新生代玄武岩中捕获大量尖晶石二辉橄榄岩和方辉橄榄岩幔源包体.激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析结果表明,蓬莱地幔橄榄岩含有三种不同地球化学特征的单斜辉石(Cpx):(1)a类单斜辉石Mg#=92.3～93.4,来自富集Cpx的二辉橄榄岩,具有极低的LREE和不相容元素含量,HREE平坦,Th、U、La、Sr正异常,经历了7％～10％的尖晶石相部分熔融,仅受到极低程度强不相容元素(Th、U、La、Sr)初期富集交代作用;(2)b类单斜辉石Mg#=89.9～90.3,来自较富集Cpx的二辉橄榄岩,具有中等的LREE和LILE含量,HREE平坦,微量元素蛛网图上显示Th、U正异常,Rb、Ba、Nb、Ta、Sr、Ti负异常,经历4％～5％的尖晶石相部分熔融,可能受到了含LREE和Th、U等不相容元素的硅酸盐熔体交代;(3)c类单斜辉石Mg#=91.4～92.8,来自贫Cpx的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩,具有富集的LREE和LILE含量,HREE弱分异,微量元素蛛网图上显示Th、U正异常及强烈的Nb、Ta、Ti负异常,经历了8％～20％的尖晶石相部分熔融,其交代熔体可能是来自源区有石榴子石残留的碳酸盐熔体.全岩主、微量元素及模拟计算结果表明,这些幔源包体的主量元素主要受部分熔融程度影响,并且方辉橄榄岩经历的部分熔融程度大于二辉橄榄岩.地幔橄榄岩的Sr-Nd同位素组成表明该区具有MORB-OIB型亏损地幔特征.此外,蓬莱部分地幔橄榄岩包体显示正斜率的HREE分异特征((Gd/Yb)N=0.4～0.7),暗示该区地幔经历了源自石榴子石稳定区的变压熔融,总体熔融程度为18％以上,指示了较高的地幔潜能温度.综合前人对海南岛新生代玄武岩最新研究成果,我们认为海南地幔柱可能为该区软流圈地幔置换古老岩石圈地幔提供了热源,导致了区域岩石圈地幔的破坏,从而引起包括地幔柱本身、软流圈和富集岩石圈的熔融.岩石圈地慢性质的改变和不均一性可能是海南岛陆缘扩张带新生代岩石圈减薄的主要动力学机制.
幔源包体 单斜辉石 微量元素 部分熔融 地幔交代 海南蓬莱