中国玄武岩时空分布规律研究(1)

中国玄武岩时空分布规律研究（1）

胡经国

前言

玄武岩（Basalt）属于地球三大岩石类型（岩浆岩、沉积岩和变质岩）中岩浆岩类喷出岩中的基性喷出岩（基性火山岩）。它既是地球大洋地壳（洋壳）和月球月海的最主要组成物质，也是地球大陆地壳（陆壳）和月球月陆的重要组成物质。1546年，德意志矿物学家兼医生G.阿格里科拉首次在地质文献中用Basalt 一词描述德国萨克森的一种黑色岩石。在汉语中，玄武岩一词引自日文，因在日本兵库县玄武洞发现黑色橄榄玄武岩而得名。

现今，作为一种战略资源的玄武岩及其研究和开发利用，已经引起相关科技界、产业界以及世界许多国家的高度关注和重视。不仅如此，在玄武质岩浆活动过程中，伴生有铜矿、铅锌矿等重要的矿产资源。玄武岩本身还是一种广泛开发利用的优质建筑材料。玄武岩科学研究具有重要的科学价值。

在中国玄武岩的时空分布十分广泛。在中国东北、华北、东南、西南、西北各大区域都有玄武岩分布。在中国地质历史上，大体上从元古代、古生代、中生代到新生代都玄武质岩浆活动和玄武岩形成。其中，最具特色、最著名的是分布于云贵川三省的峨眉山大火成岩省的峨眉山玄武岩。峨眉山大火成岩省是中国唯一被世界地学界认可的大火成岩省。它给人留下了深刻的印象。

本文根据本人手中现有的相关资料，拟就中国玄武岩时空分布规律研究的一些成果进行比较全面系统的综述，想必会对中国玄武岩的科学研究、科学普及和开发利用起到一定的积极作用。

一、中国中－东部

㈠、中国中－东部玄武岩

1、中国中－东部新生代玄武岩时空分布规律

中国中－东部地表广泛出露的新生代玄武岩是大陆内部幔源岩浆作用的典型代表。为了探讨与这种幔源岩浆作用相关的地幔深部岩浆活动过程如何改造大陆地貌，有关专家利用图像处理技术重新统计了该区新生代玄武岩的时空分布规律，定量分析了玄武岩分布区的地貌类型，并且尝试探讨了玄武岩分布区及周边地区在地貌、重力异常上的空间关系。同时，利用精细图像处理技术，针对中国中－东部地质图件中的新生代玄武岩进行了像素提取，将其与高精度地貌图叠加。在上述工作基础上，还进一步获得了中国中－东部出露地表的新生代玄武岩总面积以及各分区面积数据（隐伏在盆地地下的玄武岩未统计在内）。这里所说的中国中－东部的分界为南北向分布的新生代盆地，盆地以西为中国中部，盆地以东为中国中部；而中国中部与中国西部的边界则为吕梁山最西端所在经线。相关统计结果表明：

⑴、中国中－东部新生代玄武岩总面积为78525 km2。

⑵、以东部新生代盆地为界，盆地以西的中部地区新生代玄武岩面积为35487 km2，盆地以东的东部地区新生代玄武岩面积为43038 km2，两区面积之比为45∶55。

⑶、按地质时代划分，中国中－东部新生代玄武岩随地质时代变新分布面积递增；在新生代中，古近纪、新近纪、第四纪各纪的玄武岩面积之比分别为0.36∶21.65∶77.99。

⑷、中部地区的新生代玄武岩主要分布在北方，由北至南包括三个主要出露区，分别为松辽盆地以西的大兴安岭地区（面积7334 km2）、锡林郭勒地区（面积13843 km2）和华北北缘（面积14310 km2）。

⑸、东部地区的新生代玄武岩的分布范围更加广泛，从黑龙江一直到海南岛，也可以分为三个出露区，包括松辽盆地以东的东北地区（面积33324 km2）、从山东到福建零星分布的华东地区（面积1707 km2）以及位于海南岛和雷州半岛的雷琼地区（面积8007 km2）。

⑹、总体来看，中国中－东部新生代玄武岩主要分布在北方。若以山东省为界，则北方玄武岩面积达69191 km2，南方玄武岩面积达9334 km2，北方和南方玄武岩面积之比为88∶12。

㈡、郯庐断裂带玄武岩

1、郯庐断裂带概述

郯庐断裂带是东亚大陆上一系列北东向巨型断裂系中的一条主干断裂带。在中国境内，它延伸2400多公里，切穿了中国东部不同大地构造单元，规模宏伟、结构复杂。它是地壳断块差异运动的接合带，是地球物理场平常带和深源岩浆活动带。它形成于中元古代。

郯庐断裂带的南段（郯城以南）在三叠纪末期形成。当时是扬子板块与中朝板块之间的秦岭－大别碰撞带以东的一条走滑断层。在中生代燕山期，因太平洋板块向西俯冲到欧亚板块（广义）之下面，而使郯庐断裂带向北大幅度延伸，并转化为逆冲断层。以后，郯庐断裂带虽然一度恢复为走滑断层，但是在多数时间内仍以逆冲运动为主。

在新构造期，郯庐裂层带为右行走滑－逆冲断层。历史上沿这一断层带发生了许多大地震，如1668年郯城大地震和1975年海城地震等。

2、郯庐断裂带新生代玄武岩喷发

郯庐断裂带自晚第三纪以来持续遭受着挤压，导致前期大规模断陷盆地抬升和消亡。在近代，郯庐断裂带还是中国东部最大的地震活动带。该断裂带所遭受的近WE向的挤压力，是西太平洋弧后扩张和印度板块向北碰撞中的构造挤出作用产生的区域动力。该断裂带在新生代挤压活动中切入上地幔，出现了地幔剪切、地幔交代、部分熔融等深部地质过程，最终在新生代形成了挤压背景下的陆内断裂带大规模的玄武岩浆喷发。

㈢、长江中下游地区玄武岩

1、长江中下游地区蝌蚪山晚中生代玄武岩

长江中下游地区的繁昌火山盆地蝌蚪山晚白垩世玄武岩为硅饱和玄武岩。

其中，SiO2含量在47.63%～50.02%之间，在TAS图上位于碱性和亚碱性的分界线上，多数属于玄武岩，少数属于粗面玄武岩。MgO含量较低（为3.72%～5.58%），但是Mg#值较高（为61～71）。

该玄武岩富集大离子亲石元素Ba、Th、U、LREE（轻稀土元素）和Pb，亏损高场强元素Nb、Zr和Ti，具有富集的Sr、Nd和Pb同位素组分。

其初始87Sr/ 6Sr(t)比值介于0.7065～0.7066之间；εNd(t)值介于-5.5～-7.3之间。在87Sr/86Sr(t)－εNd(t)相关图上，其投影在富集的第Ⅳ象限，并且趋向于EMⅡ（即EM2）地幔端员。

其206Pb/204Pb(t)、207Pb/204Pb(t)和208Pb/204Pb(t)三个比值分别为17.928～18.311、15.426～15.621和37.785～38.525，在Pb同位素相关图上处在DMM和EMⅡ（即EM2）地幔端员之间。

蝌蚪山玄武岩的地球化学特征表明，其原始岩浆来源于岩石圈地幔；在底侵到壳幔边界以后曾经有一段时间的滞留，并且经历了一定程度的以橄榄石和斜方辉石为主的结晶分异；随后，岩浆在上升过程中没有受到明显的地壳物质的混染。

在该地区晚中生代时期，陆下岩石圈地幔具有同位素富集的性质，曾经受到古老俯冲事件中析出流体/熔体的交代。与该地区新生代玄武岩地球化学性质的对比表明，从晚中生代至新生代，由于岩石圈拉张和软流圈的上涌，长江中下游地区发生了岩石圈的减薄。其过程和华北地块东部的岩石圈减薄事件基本一致。造成华北地块东部和华南地块东部的岩石圈减薄具有一致的动力学机制和背景，很可能是晚中生代时期古太平洋板块向亚洲大陆之下俯冲造成的弧后盆地的拉张减薄。

链接：Mg#值

在岩石化学中，Mg#值的公式是：Mg的摩尔数除以Mg的摩尔数加上二价Fe的摩尔数（要把3价转化为2价）。一般都是玄武岩二价铁校准用的。它们在晶体中的晶格不同，2价铁可以和Mg类质同相，3价铁不行。但是，后来好像又把3价铁也算进去了，大概是因为2价铁的化学分析需要用湿化学法的缘故。

链接：高场强元素与大离子亲石元素

高场强元素与大离子亲石元素相对，二者共属于不相容元素。

高场强元素（High Field-Strength Element，HFSE）是指离子电价较高、半径较小、具有较高离子场强（为离子电价与半径之比）、离子电位π＞3、难溶于水的元素；典型代表为Nb、Ta、Zr、Hf、P、Th、HREE（重稀土元素）、Ce、U、Pb4+、Ti等。这些元素的地球化学性质一般较稳定，不易受变质、蚀变和风化作用等的影响，因此常用来恢复遭后期变化岩石的原岩性质。

大离子亲石元素（L arge Ion Lithophile Element，LILE）是指离子半径大、离子电荷低、离子电位π＜3、易溶于水的元素。其化学性质活泼，地球化学活动性强；典型代表有K、Rb、Sr、Ba、Cs、Pb2+、Eu2+等。