山东地区新生代不同类型幔源样品中稀有气体同位素组成与成因

曾亮，成志雁，也尔哈那提·黑扎提，马锦龙

兰州大学地质科学与矿产资源学院&甘肃省西部矿产资源重点实验室，兰州，730000

内容提要：稀有气体是地球流体源区信息的有效示踪剂。利用热熔融法对山东地区幔源巨晶、包体全岩及其单矿物以及寄主玄武岩等幔源样品中稀有气体的测试表明，不同类型样品具有明显不同的稀有气体同位素组成，特别是He同位素比值差异明显。巨晶和包体单矿物中的n(3He)/ n(4He)值分别为0.87～11.31Ra、0.911～10.11Ra，均值分别为6.1Ra和3.73Ra，主体介于地幔—大气—地壳源区之间；包体全岩中n(3He)/ n(4He)值0.19～2.30Ra(均值为1.05 Ra)，且均低于相应单矿物中该比值；而玄武岩中n(3He)/ n(4He)值全为10-8数量级，与地壳均值无异。各类幔源样品中n(40Ar)/ n(36Ar)值无明显差异，介于296.4～864.3，高于大气但远低于典型地幔值。所获有限数据中，不同类型样品中n(20Ne)/n(22Ne)值均高于大气，具幔源特征，其中包体全岩及其单矿物n(20Ne)/n(22Ne)值分别为10.19～12.42和10.55～11.80，无明显差异；玄武岩中该值介于11.07～13.10，总体高于包体全岩及其单矿物。上述比值特征的差异反映了不同类型幔源样品各自不同的成因和演化特征：巨晶和包体单矿物中的轻稀有气体同位素组成主要反映了由于古板块俯冲所导致的岩浆源区地幔—大气/地壳的混合特征，个别样品中可能存在宇宙成因3He；除单矿物中所体现的源区混合特征外，包体全岩还存在放射成因4He；而玄武岩在喷出地表后丢失大量地幔稀有气体信息，其同位素组成主要体现了放射成因4He的影响。

稀有气体是地球流体源区的有效示踪剂。地球上至少存在4个稀有气体终极源区：大气、地壳、上地幔和地幔柱(Kaneoka and Takaoka, 1985)，它们有各自不同的稀有气体同位素组成。其中幔源物质中稀有气体研究是当今地球化学领域中最活跃的分支之一，特别是在岩矿成因、来源和演化的研究中被广泛应用。自Porcelli 等(1986)系统开展大陆幔源包体稀有气体同位素研究以来，目前已对除南极大陆之外的各大陆进行了幔源包体稀有气体同位素组成的研究(Hilton et al.,1993; Dunai and Baur,1995; Dodson and Brandon,1999; Matsumoto et al., 2002; Aka et. al., 2004; Honda et al, 2004; Yamamoto et al., 2004; Gautheron et. al., 2005; Hopp et al., 2007; Kim et al., 2008; Czuppon et al.,2009,2010; Martelli et al., 2011, etc.)。可用于稀有气体同位素地球化学研究的大陆幔源样品主要包括幔源巨晶、幔源包体全岩及其单矿物、玄武岩。其中，大陆玄武岩由于其对大气的开放性，被认为丢失了可信的幔源稀有气体信息，对其中稀有气体同位素组成及其成因鲜少有人讨论，仅国内有少量公开出版的数据资料(吴茂炳等，2003；赖勇等，2005；汤华云等, 2007)；对上述各类样品的系统研究、特别是对比性研究，目前尚未见报道。而这类研究对于确定大陆地幔性质，阐明不同类型幔源物质的成因差异、进而探讨其关系及其演化意义重大。

中国东部广泛发育新生代玄武岩，其中含丰富幔源包体和巨晶，它们是研究东部地幔地球化学特征、探讨地幔演化机制及其过程等信息的重要载体。山东半岛是中国东部地区最具代表性的新生代火山岩分布区之一，幔源岩分布广泛、类型齐全，是进行不同类型幔源岩矿对比研究的良好区域。目前已有大量涉及该区新生代构造运动、岩浆作用、岩石学和地球化学等方面的研究(陈道公和彭子成，1985；金隆裕，1989；陈道公等，1990；胡受奚等，1994；樊祺诚等，1996；马锦龙等，2004；牛漫兰等，2005；邱检生等，2005；Qiu et al., 2005；Zhang et al., 2006; 孙卫东等，2008；张铭杰等，2009；闫峻等，2011；杜乐天等，2012；李佩等，2012)，这些研究对阐明中国东部的构造环境、地幔性质及其演化作了深入的讨论。虽然已有部分东部地区幔源岩石稀有气体同位素地球化学的研究(陶士振等，2001；李延河等，2001；徐胜和刘丛强，2002；吴茂炳等，2003；赖勇等，2005；汤华云等，2007；胡文瑄等，2006)，但不同类型样品中稀有气体的系统对比研究尚无开展。为进一步探讨中国东部地幔地球化学特征及其演化、比较各类型幔源样品中稀有气体同位素组成的差异及可能的成因，笔者通过野外实地考察和采样，利用加热熔融法对山东地区不同类型幔源样品进行了系统的稀有气体同位素地球化学研究。

1 地质背景

中国东部位于欧亚板块的东南部，濒临西太平洋板块的西缘，为中、新生代东亚北东—北北东向构造发育地区(胡受奚等，1994)。中生代以来，由于华北板块与扬子板块的碰撞拼合(环文林，1982)，古中国大陆的构造格局发生了巨大的变化；同时与太平洋板块的俯冲相联系，中国东部经历了多期次的构造岩浆活动，这些构造运动导致该区构造作用加剧，同时伴随强烈的岩浆作用，形成东部中、新生代岩浆火山岩带，其分布主要受深大断裂——郯庐断裂带控制。郯庐断裂的中段称为沂沭断裂带，它位于山东中部，华北地块的东部边缘，北过渤海凹陷伸入辽南，其东是胶东台隆，其西是鲁西台背斜，沂沭断裂是划分这两个构造单元的分界线，是造成它们构造分异的主导因素(图1)。

中、新生代以来，沂沭断裂发生了多期次的构造活动，随着这些构造运动发生了频繁的岩浆活动，特别是中生代火山活动，造成该区火山岩广布。新生代以来岩浆活动相对减弱，可大致分四期(金隆裕，1985)：① 早—中中新世(10.64～18.87 Ma)发育临朐—昌乐和沂水—安丘两个火山岩带；② 晚中新世(6.17～7.78 Ma)，栖霞火山岩；③中新世晚期—上新世早期(4.39～5.70 Ma)，主要为蓬莱火山岩带；④ 早—中更新世(0.73～0.14 Ma)，以无棣大山霞石岩为代表。岩性以碱性玄武岩为主，其中的幔源包体则以尖晶石二辉橄榄岩为主，次有辉石岩、方辉橄榄岩等；此外还有辉石等矿物巨晶发育。

图 1 研究区构造略图Fig. 1 Sketch of Study Area

2 样品处理与测试

本文所用样品包括辉石巨晶、包体全岩及其单矿物以及寄主玄武岩，样品主要采自采石场的新鲜断面，可有效排除风化蚀变等后期因素的影响。对于配套对比研究，如同时测试单矿物、全岩、巨晶及玄武岩等对象中的2种以上，测试对象均严格取自同一原始样品块体，以尽可能保证对比研究的可信性。样品处理方法见文献Ma Jinlong等(2006)。

稀有气体同位素测量在英国生产的MM5400磁偏转静态真空质谱计上进行。样品利用可耐2000℃高温的钼坩埚加热，并通过全不锈钢管线与主机连接，能保障系统真空度。首先将样品置于钼坩埚中在200℃下恒温36h以充分排除其表面及裂隙吸附气，然后一次性升温至略高于样品熔化温度(通常约1600℃)恒温集气。释出气体依次经过钛海绵炉、液氮活性炭阱、Zr—Al吸气泵等处理系统，这样即可将其它主要挥发分与稀有气体分离，并将稀有气体分作He—Ne和Ar—Kr—Xe两组。先将He、Ne输入质谱计，分别调试其测试程序，进行同位素组成测试；通过40Ar2+与20Ne谱峰的微小差异消除残余Ar对20Ne的影响。测试完毕后抽真空，其后将关闭的活性炭阱置于冰水混合物中冷却30min解析Ar及Kr，输入主机后分别测试。依据测试气量的大小而配备有法拉第杯和电子倍增器双接受杯，分辨率分别为≥200和≥600，倍增器后端接有离子计数器；分析仪器和处理系统的动态真空分别可达4×10-8Pa和5×10-7Pa以下(叶先仁等，2001)

3 测试结果和讨论

3.1 稀有气体同位素组成特征

样品的测试结果如表1。由表可知，山东地区幔源包体单矿物(橄榄石、辉石)的n(3He)/n(4He)值介于1.275×10-6～14.16×10-6，相当于0.911～10.11Ra(Ra为大气的n(3He)/n(4He)值)，平均值为3.73 Ra，但5个样品中有4个在2.8Ra以下，一个例外是样品TL-CH-Q-37(n(3He)/n(4He)=10.11 Ra) 有高于大洋中脊玄武岩(MORB,n(3He)/n(4He)≈8.0 Ra, Ozima and Podosek, 2002)或大洋地幔的n(3He)/n(4He)值(7.0～8.5 Ra, Yamamoto et al., 2009)。与单矿物相比，包体全岩的n(3He)/n(4He)值明显偏低，为0.2691×10-6～3.222×10-6，均值为1.05 Ra，且都低于同一包体中单矿物的n(3He)/n(4He)值。研究区采集到两类矿物巨晶，其中磁铁矿巨晶的n(3He)/n(4He)值为3.4 Ra；辉石巨晶的3He/4He值除1个样品很低(1.221×10-6)外，其余3个较高，为8.62×10-6～15.84×10-6，即6.16～11.31 Ra。总体而言，山东地区幔源包体和巨晶的n(3He)/n(4He)值与河北汉诺坝幔源包体类似(徐胜和刘丛强, 2002)，而较东北地区(陶士振等，2001; 徐胜和刘丛强, 2002; 吴茂炳等, 2003)同类样品的该比值略低，与受太平洋板块俯冲作用影响的美国西部(Dodson and Brandon, 1999; Mohapatra and Murty, 2000)、安第斯山区幔源包体和斑晶相近(Hilton et al., 1993)，也与俄罗斯远东地区同类样品类似(Yamamoto et al., 2004)，而较澳大利亚(Matsumoto et al., 2002; Czuppon et al., 2009,2010)、非洲大陆 (Hopp et al., 2007)、欧洲大陆等地区幔源包体类偏低(Dunai and Baur, 1995; Gautheron et al., 2005; Martelli et al., 2011)。山东地区玄武岩的n(3He)/n(4He)值极低，均为10-8量级，与地壳平均值类似。

山东地区各类幔源样品的n(40Ar)/n(36Ar)值普遍较低，分布范围从近于大气值(296.4)到864.3，且大多数在400以下；巨晶中n(40Ar)/n(36Ar)值低而均一，变化于296.4～317.4这一狭小范围，非常接近大气值(295.5)；包体全岩与玄武岩的n(40Ar)/n(36Ar)值变化略大，分别为317.9～555.1和324.8～864.3。研究表明，中国东部幔源包体的n(40Ar)/n(36Ar)值(陶士振等，2001；李延河等, 2002；徐胜和刘丛强, 2002; 吴茂炳等，2003)与地理上邻近的日本Oki-Dogo岛、Ichinomegata火山岩(Nagao et al., 1993; Sumino et al.,2004; Doan et al., 2006; Yamamoto et al., 2009)和俄罗斯远东地区(Yamamoto et al., 2004)幔源岩石类似，而较世界许多大陆地区(Dunai and Baur, 1995; Dodson and Brandon, 1999; Matsumoto et al., 2002; Gautheron et al., 2005; Hopp et al., 2007; Czuppon et al., 2009, 2010)同类样品低，也远低于MORB(≥40000, Burnard et al., 1997)。

由于含量极低，加之有限的样品量，Ne同位素的测试较为困难，仅获得少量数据。从目前的数据来看，不论包体单矿物还是寄主玄武岩，n(20Ne)/n(22Ne)都高于大气值(9.80, Ozima and Podosek, 2002)，介于10.19～13.10之间，特别是玄武岩中该值普遍偏高(11.047～13.10)。这些值与大洋中脊、洋岛等区幔源包体基本一致。已有的研究表明(吴茂炳等, 2003)，辽宁宽甸幔源包体具高于大气的n(20Ne)/n(22Ne) 值(9.80～11.29)，但平均值低于山东地区；辉南、汉诺坝幔源包体n(20Ne)/n(22Ne)值与大气相近，主要反映了大气特征。

3.2 不同类型幔源样品中稀有气体的成因

上述测试结果表明，有共生/伴生关系不同类型幔源样品具有明显不同的稀有气体同位素组成特征，反映出它们在成因上存在的差异性。

研究表明，地球不同流体源区的稀有气体同位素组成明显不同(Kaneoka and Takaoka,1985; Ozima and Podosek, 2002)，以n(3He)/n(4He)值最为突出，其在大气、上地幔(或MORB源区)、地幔羽(或OIB源区)和地壳中分别为1.4×10-6(记作Ra)、8.0±1.0 Ra、>8.0Ra和约10-8数量级；n(40Ar)/n(36Ar)值在大气中为295.5，地幔中多数在4000以上，而地壳中该值的变化范围较宽；地球上n(20Ne)/n(22Ne)值存在两个明显的端元：大气和地幔，其值分别为9.8和12.5。但地表岩石中的稀有气体同位素组成通常很难与上述源区完全对应，而多数是在这些端元值之间变化。

3.2.1 二辉橄榄岩包体中单矿物

与包体全岩及其寄主玄武岩比较，放射性元素U、Th、K等含量很低的单矿物——橄榄石和辉石，因其中的次生混染和放射性增生的影响最小，更好地保存了其源区的地球化学信息，故而更能代表源区特征(Ozima and Podosek, 2002)。

图 2 幔源单矿物3He/36Ar—40Ar/36Ar相关图 美国西部资料据Dodson(1999)原始数据；大气和MORB资料据Ozima and Podosek(2002)原始数据Fig. 2 3He/36Ar—40Ar/36Ar relationship of separate minerals Data of Western America from Dodson(1999) and those of Air and MORB from Ozima and Podosek(2002)

已有的研究(Ma Jinlong et al., 2006)表明，不同流体源区的混合是造成研究区岩矿中稀有气体同位素比值变化的主要因素，山东地区幔源单矿物具有大气—地幔源区的混合特征。美国西部Simcoe地区幔源包体单矿物的n(40Ar)/n(36Ar)值为280.9～463.8，部分样品的n(3He)/n(4He)值低至4.14～4.86 Ra，其n(3He)/n(36Ar)—n(40Ar)/n(36Ar) 相关图与山东地区非常相像(图2)，Dodson等(1999)认为板块俯冲所引起的交代作用及放射成因组分的加入是其主要原因。值得指出的是，Simcoe地区邻近美国西部著名的San Andreas大断裂，与本文研究区具有可以类比的构造环境。

关于大气—地幔源区混合的机制或可能途径有：岩浆喷出地面时大气的混染、岩石裸露后大气的长期渗透和俯冲板块带入地幔源区的大气。对于幔源包体而言，一般认为不存在第一种途径；第二种途径虽然存在，但影响程度可能有限，因为世界上还有许多地区裸露地表幔源包体的稀有气体同位素组成并未显示出较明显的大气混染特征(Porcelli et al., 1986)，特别是热点区(Marty et al., 1996)。因此，板块俯冲带入地幔源区的大气成为最大的可能性。这个结论也在其它地区幔源岩矿的类似研究中得到了进一步的证明(Nagaoet al., 1993; Hilton et al., 1993; Matsumotoet al., 2002; Ikeda et al., 2001; Fischer et al., 2002; Honda et al., 2004; Sarda, 2004;Yamamoto et al., 2004; Qiu et al., 2005; Gurenko et al., 2006; Holland and Ballentine, 2006; Matsumoto, 2006; Mohapatra and Honda, 2006; Martelli et al., 2011; Hopp and Ionov, 2011)。

中国东部中生代以来幔源火成岩的成因及其构造动力有地幔柱上隆(肖龙等，2004) ，拆沉作用(吴福元等，2003，邱检生等，2005；闫峻等，2011)，古(太平洋板块等)板块的俯冲(朱光等，2004；李延兴等，2006；徐义刚，2006；孙卫东等，2008；叶兴树和王伟锋，2008；闫峻等，2011)等模式之争，但现阶段只有俯冲与重循环作用获得较普遍的共识和观测的证实(周新华，2006)。基于本文的分析讨论，同时考虑到具体的大地构造背景：研究区不仅受西太平洋俯冲板块的影响，而且早在中生代初扬子板块与华北板块碰撞(夏邦栋和李培军, 1996；Zhang, 1997)之前的俯冲作用以及中生代末库拉板块在亚洲东部的俯冲消亡(环文林等，1982)，不仅可使该区上地幔混入地壳物质，而且也随之带入大气组分。故笔者等认为山东乃至中国东部幔源包体的稀有气体同位素特征可能反映了古板块俯冲所引起的地壳—地幔—大气源区的混合作用。中国东部幔源岩中微量元素(Tatsumoto et al.,1992; Chung Sunlin，1999；Zou et al., 2000; Yang et al., 2004;Liu et al., 2010)和Li同位素等(李佩等，2012)研究结果也支持这一结论。

3.2.2 巨晶

山东地区新生代玄武岩中幔源巨晶类型多样，有辉石、石榴子石、磁铁矿、刚玉、歪长石和锆石巨晶等，其成因或是岩浆上升的捕获体，或与玄武岩浆同源分异结晶的产物。单斜辉石巨晶在其元素组成、REE模式等方面均不同于地幔岩包体，而是很接近于寄主玄武岩，因而被认为是由玄武岩浆结晶而来的产物(邱家骧和林培英，1988)。本文样品以普通辉石巨晶为主，故其物质组成可代表源区本身的特征。由于样品数量较少，研究区巨晶中He、Ar同位素比值的变化趋势尚难以清晰描述，但其总的特征是：n(40Ar)/n(36Ar) 值低而稳定，n(3He)/n(4He)值则变化较大。这个特征与该区已有的刚玉、歪长石巨晶(胡文瑄等，2006)的研究结果类似。轻稀有气体同位素相关图是判识其来源的常用有效手段，由于数量所限，本文巨晶样品在n(3He)/n(36Ar)—n(20Ne)/n(36Ar)相关图(图3)上的源区归属难以明确界定，但显然与OIB所代表的地幔羽无明显关系。

至于巨晶中较高、特别是高于MORB的n(3He)/n(4He)值，我国东部巨晶中多有出现(吴茂炳等，2003；李延河等，2001；胡文瑄等，2006)，由于目前尚无可信的地幔羽存在的证据(Zhao, 2004)，因而无人将其归因于研究区地幔羽的存在，或认为成因不详，或认为宇宙成因3He的影响。本文中高n(3He)/n(4He)值样品(包括前文单矿物样品TL-CH-Q-37)均来自昌乐乔山，该区包体全岩和单矿物n(3He)/n(4He)值也是本次研究同类样品中最高的，反映了该区幔源物质n(3He)/n(4He)值的总体特征。高n(3He)/n(4He)样品的这种分布让我们推测乔山地区部分幔源样品可能积累了少量宇宙成因3He。这一观点也被同一研究区幔源刚玉巨晶稀有气体的研究者所持有(胡文瑄等，2006)。

图 3 巨晶中3He/36Ar—20Ne/36Ar相关图Fig. 3 3He/36Ar—20Ne/36Ar in Megacryptal

3.2.3 包体全岩

中国东部玄武岩中的橄榄岩包体的成因有两类：偶然包体和残余包体(又称成因包体)(莫萱学，1988)，分别为寄主岩浆上升途中偶然捕获的超镁铁岩碎块或上地幔原始物质经局部熔融出寄主岩浆后的难熔残余。除主要造岩矿物橄榄石、辉石外，幔源包体全岩中尚有次要矿物及粒间组分存在。粒间组分或为后期因素所致，或为包体矿物部分熔融的产物，也有可能源自地幔源区。已有的研究(徐义刚，1999，2000)表明，幔源包体中大离子亲石元素(如U、Th等)主要存在于粒间组分中，其U、Th含量分别相当于辉石矿物的5～10倍和3～9倍。因而包体全岩含有较单矿物高得多的U、Th等放射性组分，其结果使得全岩中4He等放射成因组分明显增加。

由表2可知，3He丰度在包体全岩(均值0.13×10-12cm3/g)与单矿物(均值0.21×10-12cm3/g)中差异不大，而4He平均丰度差异极大，分别为17.30×10-8cm3/g和5.39×10-8cm3/g，这导致包体全岩n(3He)/n(4He)值远较其中的单矿物低得多。对于同一包体而言，这种对比尤为明显。由图4可以看出，n(3He)/n(4He)值在全岩中远远低于相应的单矿物。值得注意的是，包体全岩的n(40Ar)/n(36Ar)值普遍高于单矿物，表明少量放射成因40Ar的存在。这些特征都表明，全岩中相对更富放射性成因的4He和40Ar，也进一步证明了全岩中粒间组分的增生效应。因而，包体全岩的He、Ar同位素组成明显反映出放射成因组分的影响，这种影响甚至掩盖了单矿物中稀有气体所反映的源区混染/交代作用的影响。

表 2 不同类型样品中He、Ar同位素平均含量(cm3/g)Table 2 Mean abundance of isotope of He and Ar in different kinds of samples(cm3/g)

3.2.4 玄武岩

由于不同源区明显不同的同位素组成，He同位素组成最能反映其源区构成及其演化特征。研究区新生代玄武岩He同位素组成具有壳源特征，这也得到了近期研究(Tang et al.，2007)的支持。

由表2和图5可以看出，3He的平均含量从巨晶、单矿物、包体全岩到玄武岩依次降低，4He的平均含量在玄武岩中异常地高，即玄武岩在具有最低3He含量的同时却具有远高于其他类型样品的4He含量。不同岩矿间3He丰度的差异主要反映了它们对He的保存能力和源区流体分布的不均一性，而4He丰度的差异还与放射性增生有关(Ozima and Podosek, 2002)。已有的研究表明，基性岩中U、Th等放射性元素的丰度远高于超基性岩(徐义刚，1999，2000)。因而，相对于幔源包体，玄武岩中放射成因组分的影响程度更高。而且这种影响还与岩石年龄有关。已有的研究表明，山东地区玄武岩中放射性元素含量相对较高，其中临朐—昌乐、沂水和栖霞地区U含量分别为0.48×10-6～0.69 ×10-6、1.25×10-6和2.14×10-6，Th含量分别为1.55×10-6～3.13×10-6、4.42×10-6和10×10-6(陈道公和彭子成，1985；金隆裕，1989)。这些岩石的年龄主要介于13～18 Ma，栖霞地区有低至6 Ma者(金隆裕，1985；陈道公和彭子成，1985；王慧芬等，1988)。这些资料也支持上述有关本区玄武岩中含有较高的放射成因的4He组分的结论，进一步肯定了其中放射成因组分的影响。

图 4 包体全岩与单矿物中n(3He)/ n(4He)比较Fig. 4 n(3He)/ n(4He) in whole rocks and separates

图 5 不同类型样品中4He丰度Fig. 5 4He abundance in different kinds of samples

由于极小的原子半径，He原子极易渗透逃逸，但这种情况在巨晶和单矿物包裹体中通常不予考虑；而玄武岩中大量气体(包括稀有气体)的逃逸则是显而易见的。流体逸散过程中同位素的分馏也是导致玄武岩n(3He)/n(4He)值降低的可能因素之一。大陆玄武岩斑晶的n(3He)/n(4He)值略低于MORB值，但4He丰度则相对低得多。如埃塞俄比亚裂谷海底玄武岩He的平均丰度为17.4×10-8cm3/g，n(3He)/n(4He)平均值为12.9 Ra；而该区大陆玄武岩斑晶He平均丰度仅为4.67×10-8cm3/g，n(3He)/n(4He)值也相应偏低，为6.89 Ra(Marty et al., 1996)。这种差异表明，在岩浆作用过程中，大陆玄武岩中有更多的He已逃逸，而且3He逃逸的比例相对更大，从而使3He与4He间产生了明显的分馏效应。山东地区巨晶、包体单矿物和全岩及玄武岩的3He平均丰度分别为0.43、0.21、0.13和0.08(10-12cm3/g)，即玄武岩的3He平均丰度最低，故其n(3He)/n(4He)值的降低亦有扩散分馏造成的影响。

与He比较，玄武岩中n(20Ne)/n(22Ne)反映了地幔源区特征，这或许是由于玄武岩对Ne相对好的保存性所致。He的丢失分馏、以及4He的放射性增生，共同导致了He与Ne同位素组成的反映源区信息的差异 (Stroncik et al., 2007)。

4 结论

通过对山东地区不同类型幔源样品中稀有气体的同位素组成特征与成因分析，获得了如下主要认识：

(1) 不同类型幔源样品中稀有气体同位素组成有较明显的差异，这与其各自在物质组成及所经历的地质过程方面的差异有关；

(2) 巨晶和包体单矿物中的n(3He)/n(4He)值分别为0.87～11.31 Ra和0.911～10.11 Ra，均值分别为6.1 Ra和3.73 Ra，分别略低于和明显低于典型的上地幔值，反映出地幔—大气源区的混合特征，与板块俯冲作用下混合源区的特征类似；包体全岩中n(3He)/n(4He)值为0.19～2.30 Ra，且均低于相应的单矿物，可能主要与与包体粒间组分中U、Th所产生的放射成因4He的贡献有关；玄武岩的n(3He)/n(4He)值极低，均为10-8量级，主要是放射成因4He的贡献，其次是岩浆喷发时He溢散过程中同位素分馏作用的影响；

(3) 各类幔源样品的n(40Ar)/n(36Ar)值介于296.4～864.3，远较典型地幔值低，且相互间的差异很小，主要反映了板块俯冲带入大气氩的影响，而玄武岩可能还有岩浆喷出后的大气混染；

(4) 有限的Ne同位素数据表明，研究区幔源样品的n(20Ne)/n(22Ne)值为10.19～13.10，不同类型样品间差异不明显，均具幔源特征。

致谢：感谢审稿专家和责任编辑对本文提出的修改建议。