达里干加-阿巴嘎-达里诺尔晚新生代玄武岩特征及成因分析*

孙金恒 李霓**

1. 吉林长白山火山国家野外科学观测研究站，中国地震局地质研究所，北京 100029 2. 中国地震局地震与火山灾害重点实验室，北京 100029

兴蒙造山带及其毗邻的蒙古国东南缘位于中亚造山带的东部，主要由石炭纪-二叠纪古亚洲洋的俯冲形成，索伦缝合带的形成标志着古亚洲洋的闭合(Xiaoetal.，2009)。晚新生代，由于区域构造应力由挤压转变为引张，东西向天山-阴山断裂和北北东向大兴安岭-太行山断裂的强烈活动(白志达等，2012；陈生生等，2012)，导致该地区火山作用强烈，形成了大面积板内玄武岩，其中包括从蒙古国达里干加向东南延伸到中国内蒙古阿巴嘎和达里诺尔的三个火山区。区内地质特征突出、火山锥体数目众多，火山岩几乎连续成片分布(图1)，是亚洲东部出露面积较大的火山岩区(樊祺诚等，2015)，也是大兴安岭-太行山重力梯度带中段以西重要的晚新生代火山区，自二十世纪七、八十年代以来就受到了广泛的关注(Tapponnier and Molnar，1979；林儒耕，1979；Zonenshain and Savostin，1981；Zorin，1981；张臣等，2004；Chenetal.，2015；Guoetal.，2016；Zhang and Guo，2016；Pangetal.，2019；Zhaoetal.，2020)。

已有的研究表明，上述三个火山区在地质特征、火山岩形成年代、地球化学特征及成因方面，均有相似之处：火山岩沿北西-南东向断裂展布(图1)，区内火山锥大致沿北东向或北东东向断裂定向排列；火山岩形成时代相近(中新世-更新世)(罗修泉和陈启桐，1990；Chuvashovaetal.，2012；Zhang and Guo，2016)；岩性特征均以碱性玄武岩为主，拉斑玄武岩次之(Pangetal.，2019；Togtokhetal.，2019)；火山岩多为灰黑色块状玄武岩，斑状结构，斑晶主要是橄榄石和辉石；碱性玄武岩中含有捕虏体(Kononovaetal.，2002；Zhangetal.，2012；Zouetal.，2014)；具有相似的主微量元素特征和Sr-Nd同位素组成(Togtokhetal.，2019)。由于这些相似性，本文将三区火山岩视为整体，归纳和总结其地质和地球化学特征，讨论地壳混染作用、分离结晶作用对火山岩成分的影响，探究研究区火山岩来源、源区岩性以及是否有加入的再循环成分。

图1 达里干加-阿巴嘎-达里诺尔火山岩分布图(据Togtokh et al.，2019)Fig.1 Distribution of the Dariganga-Abaga-Dalinuor volcanic rocks (after Togtokh et al.，2019)

1 达里干加-阿巴嘎-达里诺尔火山地质

1.1 达里干加区

达里干加火山区位于中蒙边境地带，出露面积可达1万km2，其主体部分位于蒙古国境内，东南部火山岩与我国内蒙古阿巴嘎西北部火山岩相连，形成了连续分布的火山岩区(Genshaft and Saltykovsky，1985；Wiechertetal.，1997；Kononovaetal.，2002；张臣等，2004)。火山区呈近似纺锤状，其延长方向为北东向，与区内北东向断裂走向一致。受频繁火山活动的影响，研究区形成了多级熔岩台地和200多座火山锥。其中熔岩台地的海拔高度多分布于1300～1500m之间，相邻台地之间呈陡坎状接触。火山锥分布于熔岩台地之上，具有受断裂控制的特点(火山锥多位于断裂附近，排布方向与断裂走向基本一致)。由于断裂走向存在差异，本区火山锥的排列也不同：西北部火山锥主要沿北东向断裂展布(走向45°)，而东南部火山锥主要沿北东东向断裂排列(走向70°)(Chuvashovaetal.，2012)。

本区玄武岩形成于14～1.6Ma(中新世-更新世)，其主体部分的年龄小于5Ma(Kononovaetal.，2002)。火山岩分为上下两个单元：下部以中新世熔岩流为主，具中度硅不饱和特点(CIPW标准矿物的计算中，霞石含量1.3%～5.8%)；上部主要为更新世熔岩流以及数量众多的火山碎屑锥，火山岩具高度硅不饱和特点(霞石含量3.4%～10.9%)(Kononovaetal.，2002；Togtokhetal.，2019)。

本区火山岩以碱性玄武岩为主，拉斑玄武岩次之(图2)，岩性包括碧玄岩、粗面玄武岩、霞石岩和石英拉斑玄武岩等。岩石具斑状结构，斑晶主要为橄榄石(含量不超过6%)和单斜辉石(含量不超过3%)，基质多为间隐结构和填间结构。碱性玄武岩中含有地幔包体，包括尖晶石二辉橄榄岩、方辉橄榄岩等(Wiechertetal.，1997；Kononovaetal.，2002)。

图2 达里干加-阿巴嘎-达里诺尔火山岩TAS分类图(底图据Le Bas et al.，1986)3个地区的碱性玄武岩和拉斑玄武岩数据引自Ho et al. (2008)，Chuvashova et al. (2012)，Chen et al. (2015)，Guo et al. (2016)，Zhang and Guo (2016)，Pang et al. (2019)，Togtokh et al. (2019)，Zhao et al. (2020)；后图数据来源同此图.中国东部陆壳值引自Gao et al. (1998)Fig.2 TAS classification of the Dariganga-Abaga-Dalinuor basalts (base map after Le Bas et al.，1986)Data sources of the Dariganga-Abaga-Dalinuor basalts from Ho et al. (2008), Chuvashova et al. (2012), Chen et al. (2015), Guo et al. (2016), Zhang and Guo (2016), Pang et al. (2019), Togtokh et al. (2019), Zhao et al. (2020); Data sources of following figures are same as this figure. Data sources of the eastern China crust from Gao et al. (1998)

1.2 阿巴嘎区

阿巴嘎火山区位于锡林浩特市以西约30km处，其西北部与达里干加火山区东南缘衔接。火山岩出露面积较大，可达6300km2(陈生生等，2012；Lietal.，2021)，为内蒙古出露面积较大的玄武岩区(樊祺诚等，2015)。由于火山活动频繁，本区形成了多级熔岩台地和200多座火山锥。其中熔岩台地海拔高度多位于1100～1400m之间，各级台地之间呈陡坎状接触，台地内部产状近水平，不同台地厚度不一，同一台地不同部位厚度也存在差异。火山锥多位于熔岩台地之上，其展布可能受到了断裂控制。熔岩台地的分布也可能受到了断层的影响：西北部的巴彦图嘎台地呈北西向条带状，与北西向断裂走向一致，而东南部的熔岩台地主要呈不规则多边形，其延长方向与北东向断裂一致。此外，本区还存在特殊的火山作用样式(玛尔式火山)，包括浩特乌拉、车勒乌拉和额斯格乌拉(王锡娇等，2012)。

本区火山岩形成于14.55～2.55Ma(中新世-更新世)(罗修泉和陈启桐，1990；Hoetal.，2008)，大部分火山岩的年龄小于7.5Ma，并具有多阶段喷发的特点(罗修泉和陈启桐，1990；Hoetal.，2008；邵济安等，2008；Zhang and Guo，2016)。罗修泉和陈启桐(1990)将该区划分为三级熔岩台地，对应三个喷发期。张臣等(2004)认为该区存在四层火山岩，各层火山岩之间有厚度不等的沉积夹层，对应四次火山活动。

阿巴嘎火山岩为灰黑色块状玄武岩，碱性玄武岩占主导地位，拉斑玄武岩较少(图2)，主要包括碧玄岩、粗面玄武岩、碱性橄榄玄武岩、石英拉斑玄武岩和橄榄拉斑玄武岩等。岩石具斑状结构，斑晶以自形-半自形粒状橄榄石为主(含量不超过5%)，辉石斑晶较少(含量不超过2%)。基质多为间粒结构和间隐结构，主要由颗粒细小的橄榄石、斜长石和辉石组成。此外，研究区碱性玄武岩中存在地幔捕虏体，包括尖晶石二辉橄榄岩、方辉橄榄岩和纯橄岩等(张臣等，2006；Zhangetal.，2012；陈生生等，2012)。

1.3 达里诺尔区

达里诺尔火山区位于锡林浩特市以南约40km处，出露面积约为3100km2，与西北部阿巴嘎火山区相距约60km。火山岩近“火炬状”分布，其延长方向为东西向，与断裂展布有关(李霓等，2017)。在东西向断裂和北东向断裂的共同影响下，频繁的火山活动形成了多级熔岩台地和近百座火山锥。熔岩台地海拔主要位于1280～1500m之间，呈中间高、四周低的阶梯状分布。根据熔岩台地的高程差异，李霓等(2017)将其划分为4级阶梯。火山锥位于熔岩台地之上，规模大小不一，多数已受剥蚀，但部分锥体形态保存较为完好(Gongetal.，2016；李霓等，2017)。火山锥多分布于断裂附近，且呈北东向或北东东向排列，与本区断裂走向一致，指示断裂对火山分布具有重要的控制作用(Gongetal.，2016；赵勇伟等，2018)。

本区火山岩的K-Ar年龄主要分布于15.12～0.19Ma(中新世-更新世)，其主体部分的年龄小于3.5Ma(罗修泉和陈启桐，1990；Hoetal.，2008；邵济安等，2008；Zhang and Guo.，2016)。此外，杨若昕等(2012)对本区火山岩烘烤层物质研究后发现本区存在全新世火山。赵勇伟等(2017)根据火山锥的形貌特点以及火山锥之间的关系，进一步证实研究区全新世火山岩的存在。根据火山锥和熔岩流的特点，Zhaoetal.(2020)将达里诺尔火山活动划分为2个阶段：早阶段火山岩海拔高度在1300～1450m之间，主要沿北北东向断裂分布，锥体风化作用较强，其溢流出的熔岩流以拉斑玄武岩为主；晚阶段火山岩海拔高度在1450m以上，风化作用较弱，火山锥形貌保存较为完好，其溢流出的熔岩流以碱性玄武岩为主，并覆盖于早阶段火山岩之上。

达里诺尔火山岩为灰黑色块状玄武岩，岩石具斑状结构，斑晶为橄榄石(含量不超过6%)和单斜辉石(含量不超过3%)，基质多为间隐结构和填间结构。此外，本区碱性玄武岩中含有岩石圈地幔物质，包括尖晶石二辉橄榄岩、尖晶石方辉橄榄岩、橄榄二辉岩和辉石巨晶等(Zouetal.，2014；樊祺诚等，2015)。

2 火山岩地球化学特征

地球化学数据质量的高低直接影响结论的正确与否，因此，在探讨火山岩地球化学特征前，筛选出高质量的数据就变得尤为重要。本文探讨达里干加-阿巴嘎-达里诺尔所使用的原始数据分别来源于Hoetal. (2008)、Chuvashovaetal. (2012)、Chenetal. (2015)、Guoetal. (2016)、Zhang and Guo (2016)、Pangetal. (2019)、Togtokhetal. (2019)和Zhaoetal. (2020)。玄武岩形成后可能会受到后期蚀变的影响，而这些变化在一定程度上影响着玄武岩地化数据质量。通常H2O含量在2%以上的火山岩往往由次生变化所引起，而烧失量往往是反映玄武岩水含量的重要指标。因此，本文去除烧失量大于2%的数据，并以此为基础探讨达里干加-阿巴嘎-达里诺尔火山岩成因。

2.1 地壳混染作用的影响

新生代板内玄武岩在经过陆壳到达地表的过程中，可能会受到陆壳混染作用的影响，从而影响对玄武岩源区的判别。结合前人研究结果(Hoetal.，2008；Chenetal.，2015；Guoetal.，2016；Zhang and Guo，2016；Pangetal.，2019；Togtokhetal.，2019)，本文认为地壳混染作用对达里干加-阿巴嘎-达里诺尔玄武岩的影响不明显，依据如下：(1)在TAS图上，三区火山岩的SiO2与Na2O+K2O含量呈负的线性关系，而中国东部陆壳值在此线性关系之外，未显示混合特征(图2)；(2)研究区火山岩的Nb/U比值变化范围依次为23.7～85.4、28.3～107.9和22.6～73.2，与中国东部陆壳值(8.4，Gaoetal.，1998)差异较大；(3)在稀土元素配分图以及微量元素蛛网图上，本研究区玄武岩与中国东部大陆地壳差异明显(图3a-f)，中国东部大陆地壳具有Nb、Ta、Sr亏损和Pb富集特点，但研究区火山岩不具有这些特点；(4) 3区玄武岩的Sr-Nd同位素主要落在亏损地幔附近(图4)，不具有地壳Sr-Nd同位素特征(Sr同位素较高，而Nd同位素较低)；(5)本区碱性玄武岩中存在地幔捕虏体(陈生生等，2012；Panetal.，2013；Zouetal.，2014)，指示研究区岩浆的快速上升，降低了岩浆与地壳反应的可能性。因此，达里干加-阿巴嘎-达里诺尔火山岩没有经历明显的地壳混染作用影响。

图3 达里干加-阿巴嘎-达里诺尔玄武岩球粒陨石标准化稀土元素配分图和原始地幔标准化微量元素蛛网图球粒陨石、原始地幔和OIB数据引自Sun and McDonough (1989)；中国东部陆壳数据引自Gao et al. (1998)Fig.3 Chondrite-normalized REE patterns and primitive mantle-normalized trace element spider diagrams of the Dariganga-Abaga-Dalinuor basaltsData of the chondrite, the OIB and the primary mantle values from Sun and McDonough (1989); data of the eastern China crust from Gao et al. (1998)

图4 达里干加-阿巴嘎-达里诺尔玄武岩Sr-Nd同位素特征图大同和赤峰玄武岩数据分别引自Xu et al. (2005)和Guo et al. (2016)；洋岛玄武岩(OIB)数据引自Zindler and Hart (1986)；印度洋型MORB数据引自Meyzen et al. (2007)；达里干加和阿巴嘎捕虏体数据分别引自Wiechert et al. (1997)和Zhang et al. (2012)Fig.4 Diagram of Sr-Nd isotopic feature of the Dariganga-Abaga-Dalinuor basaltsData sources: The Datong and Chifeng isotopic data from Xu et al. (2005) and Guo et al. (2016), respectively；the Ocean Island Basalts from Zindler and Hart (1986)；the Indian MORB from Meyzen et al. (2007); the xenoliths of Dariganga and Abaga from Wiechert et al. (1997) and Zhang et al. (2012), respectively

2.2 分离结晶作用

板内玄武岩在上升过程中，常会发生分离结晶作用，这是造成玄武岩成分与原始岩浆成分差异的重要原因之一。然而，不同矿物发生的分离结晶作用，常会造成岩浆中相应元素含量变化，又为判别分离结晶作用提供依据。原始地幔的Mg#在0.75～0.78之间(Tamuraetal.，2014)，而达里干加-阿巴嘎-达里诺尔火山岩的Mg#为0.5～0.72(平均值为0.61)，指示本区火山岩发生了演化，可能存在分离结晶过程。由于碱性玄武岩和拉斑玄武岩的主量元素存在差异，本文将分别讨论这两种岩性的分离结晶特征。

在MgO含量与其他元素的协变图上，研究区碱性玄武岩的MgO与Ni和Cr含量显示正相关关系(图5a, b)，而与Al2O3和SiO2含量呈负相关性关系(图5c, d)，且沿着橄榄石或单斜辉石分离结晶的趋势线变化，说明岩浆发生了橄榄石和单斜辉石的分离结晶作用。相较于橄榄石和斜方辉石，单斜辉石的CaO含量较高。因此，玄武岩CaO含量的变化常作为单斜辉石分离结晶的重要指标。对于研究区碱性玄武岩和拉斑玄武岩是否发生了单斜辉石的分离结晶作用，存在争议。Zhang and Guo(2016)和Togtokhetal.(2019)认为单斜辉石分离结晶作用不明显，依据为火山岩的MgO-CaO含量的线性关系不明显，而Chenetal.(2015)、Guoetal.(2016)和Pangetal.(2019)却认为存在单斜辉石分离结晶，依据是Mg#(或MgO)与CaO/Al2O3和CaO具有相关性。以此为基础，Pangetal.(2019)进一步提出MgO含量9%是划分以橄榄石(MgO>9%)或单斜辉石(MgO<9%)为主的分离结晶作用的重要界限。本文对研究区火山岩镜下观察时发现，斑晶中存在单斜辉石(不超过3%)。三个火山区内碱性玄武岩具有不同的MgO-CaO变化关系，指示碱性玄武岩的分离结晶过程可能存在差异(图5e)。当MgO含量大于10%时，MgO与CaO呈正相关关系，具有橄榄石分离结晶趋势特征，指示以橄榄石的分离结晶作用为主。当MgO<10%时，MgO-CaO含量主要呈负相关关系，具有单斜辉石结晶趋势变化特点，指示岩浆以单斜辉石的分离结晶作用为主。相较于前人提出的MgO等于9%是区分以橄榄石为主分离结晶作用和以单斜辉石为主分离结晶作用的重要依据(Pangetal., 2019)，本文认为MgO=10%可能更符合研究区碱性玄武岩的元素变化特点，因为在MgO=10%的两侧，Al2O3、CaO和Cr含量变化差异更明显。

图5 达里干加-阿巴嘎-达里诺尔玄武岩Haker图矿物分离结晶趋势引自Wang et al. (2012)和Pang et al. (2019)Fig.5 Haker diagrams of the Dariganga-Abaga-Dalinuor basaltsFractionation crystallization trends sourced from Wang et al. (2012) and Pang et al. (2019)

相较于碱性玄武岩(MgO变化范围为6.99%～15.81%)，拉斑玄武岩的MgO含量一般小于10%。拉斑玄武岩的MgO含量与Cr和Ni呈正相关，而与Al2O3和SiO2呈负相关，指示其发生了橄榄石和单斜辉石的分离结晶作用。在MgO-CaO图解上(图5e)，拉斑玄武岩既有橄榄石分离结晶趋势演化特点，也有单斜辉石分离结晶趋势演化特征，指示拉斑玄武岩同时发生了橄榄石和单斜辉石的分离结晶作用，这与前人的认识(Pangetal., 2019)不同。

三区玄武岩的MgO-TiO2具有较弱的正相关性(图5f)，表明研究区基本未发生铁钛氧化物的分离结晶。稀土元素配分图上Eu负异常不明显(图3a, c, f)，说明斜长石也未发生明显的分离结晶。

2.3 碱性玄武岩源区特征

前人研究表明，中国东部新生代玄武岩部分来源于岩石圈地幔(Zhangetal.，2009；Zhaoetal.，2020)，部分来源于软流圈地幔(Hoetal.，2008；Chenetal.，2015；Guoetal.，2016；Zhang and Guo，2016；Xuetal.，2018；Pangetal.，2019)，成因较为复杂，而判定岩浆来源对认识本区火山岩源区性质和探讨其成因至关重要。本文采用常用的判定依据，发现本区碱性玄武岩主要源自软流圈地幔，依据如下：(1)本区碱性玄武岩的Sr-Nd同位素值主要落在洋岛玄武岩区(OIB)，其特征与来自软流圈地幔的新生代火山岩(如大同和赤峰)和印度洋型MORB相似，而与达里干加-阿巴嘎二辉橄榄岩捕虏体中单斜辉石的Sr-Nd同位素组成差异较大(图4)；(2) La/Yb和Sm/Yb值主要受源区石榴石控制，能间接反映来源深度，研究区火山岩的La/Yb和Sm/Yb值主要落在石榴石橄榄岩熔融趋势线附近，且和软流圈地幔来源的大同新生代玄武岩一致(图6)，也指示其源区深度较大。因此，本文认为达里干加-阿巴嘎-达里诺尔碱性玄武岩主要来自软流圈地幔。

图6 达里干加-阿巴嘎-达里诺尔玄武岩La/Yb-Sm/Yb图 (底图据Xu et al.，2005)Fig.6 La/Yb vs. Sm/Yb diagram of the Dariganga-Abaga-Dalinuor basalts (modified after Xu et al., 2005)

2.4 再循环成分加入

前人根据岩石地球化学特征判定中国东部新生代火山岩的源区往往有再循环物质的加入，包括含水流体(Xuetal.，2018)、沉积物(Zengetal.，2010；Lietal.，2015，2017)和蚀变洋壳(Liuetal.，2008；Lietal.，2015)。这些再循环成分的加入改变了玄武岩的成分，也影响着火山岩的成因。因此，本文将探讨达里干加-阿巴嘎-达里诺尔火山岩的源区是否存在上述再循环物质的加入。根据微量元素和Sr-Nd-Pb同位素特征，本文认为研究区火山岩源区存在蚀变洋壳和沉积物的共同加入。

板片俯冲过程中会发生强烈的脱水作用(Xuetal.，2018)，造成易溶于水的元素(Th、U、Ba和Pb)进入地幔楔，而难溶于水的元素(Nb和Ta)保留在残余板片中，进而造成Ta-U和Nb-Th的分馏，并使得残余板片中Nb和Ta的含量升高。如果这些残余板片发生熔融作用，会将其富集Nb、Ta的特征带入岩浆源区(Guoetal.，2016)。因此，玄武岩的(Ta/U)N和(Nb/Th)N比值能用来指示岩浆源区是否有俯冲洋壳的加入(Niu and Batiza，1997；Xiaoetal.，2006；Liangetal.，2009；Guoetal.，2016)。原始地幔标准化的微量元素蛛网图显示(图3)，达里干加-阿巴嘎-达里诺尔玄武岩存在Nb-Ta正异常，且(Ta/U)N和(Nb/Th)N值较高(图7a)，指示该地区的岩浆源区存在俯冲板片熔体加入。

除板片物质加入达里干加-阿巴嘎-达里诺尔玄武岩的地幔源区外，本文认为沉积物也加入了其地幔源区，依据如下：(1)研究区火山岩具有富集重Zn同位素的特点(阿巴嘎0.47‰～ 0.50‰，达里诺尔0.47‰～0.49‰)，指示其源区有碳酸盐成分加入(Liuetal.，2022)。(2)沉积物往往具有较高的Sr同位素和较低的Nd同位素特征，如果岩浆源区混有沉积物，火山岩会继承其高Sr和低Nd同位素特点，达里干加-阿巴嘎-达里诺尔玄武岩具有向高Sr和低Nd同位素演化的趋势(图4)。在206Pb/204Pb-208Pb/204Pb图上(图7b)，本区玄武岩落在DMM与EMII之间，具有二者混合特点，也表明玄武岩源区经历了混合。以DM和沉积物为端元的模拟结果显示，沉积物混合比例在1% ～ 5%之间(图7c)。

图7 达里干加-阿巴嘎-达里诺尔玄武岩(Ta/U)N和(Nb/Th)N值 (a, 底图据Niu and Batiza, 1997)、 206Pb/204Pb-208Pb/204Pb (b, 底图据Shen et al., 2012)和87Sr/86Sr-εNd(t) (c, 底图据Lai et al., 2017)DM-亏损地幔；OIB-洋岛玄武岩；MORB-洋脊玄武岩；EM-富集地幔；NHRL-北半球参考线Fig.7 The discrimination diagrams of the Dariganga-Abaga-Dalinuor basalts(a) (Ta/U)N vs. (Nb/Th)N (after Niu and Batiza, 1997)；(b) 206Pb/204Pb vs. 208Pb/204Pb (after Shen et al., 2012)；(c)87Sr/86Sr vs. εNd(t) (after Lai et al., 2017). DM-Depleted Mantle; OIB-Oceanic Island Basalt; MORB-Mid-Ocean Ridge Basalt; EM-Enriched Mantle; NHRL-Northern Hemisphere Reference Line

2.5 辉石岩源区的判定

除达里干加火山岩外，前人对阿巴嘎和达里诺尔玄武岩的源区岩性进行了研究，存在3种不同的认识：(1) Chenetal.(2015)根据阿巴嘎玄武岩Fe/Zn值高(586～768)以及捕虏体的成分主要为橄榄岩，初步判断阿巴嘎火山岩的源区岩性主要为橄榄岩；(2) Pangetal.(2019)认为阿巴嘎-达里诺尔玄武岩的源区岩性为辉石岩，主要依据为计算的原始岩浆的CaO和MgO含量主要落在辉石岩范围内，且其Fe/Mn值和MnO含量与辉石岩接近，而与橄榄岩源岩差别较大; (3) Zhang and Guo(2016)根据阿巴嘎-达里诺尔玄武岩及其所含的橄榄石斑晶成分，判定该区火山岩的源区岩性为橄榄岩和辉石岩的混合。其中，源区存在辉石岩的依据为：相较于橄榄岩源区的原始熔体，阿巴嘎-达里诺尔火山岩的原始熔体中CaO含量低(7.94%～9.45%)，而TiO2(大于2%)、MgO(10.05%～13.44%)含量高，仅仅发生橄榄岩源区的部分熔融并不能有效解释这些现象，上述元素特征可能是辉石岩源区低程度部分熔融所致。此外，除玄武岩成分外，阿巴嘎-达里诺尔火山岩的橄榄石斑晶具有低MnO含量(小于0.38%)和高Fe/Mn值(63.27～114.41)的特点，这也进一步证明源区存在辉石岩。

前人通过玄武岩的CaO和MgO含量以及橄榄石的Ni含量特征推断本区火山岩来源于辉石岩。但是，近来的研究发现，上述元素判别值受多种因素的影响(Yangetal.，2016)，进而影响了研究区玄武岩来源于辉石岩源区的推断。除源区岩性外，火山岩的Fe/Mn值还受地幔温度压力、辉石的分离结晶以及高Fe/Mn值的橄榄岩源区影响。碳酸盐岩化的橄榄岩和富铁的橄榄岩源区熔融也会使得熔体铁含量升高，造成源区Fe/Mn值升高，干扰对岩浆是否来源于辉石岩源区的判断。此外，橄榄石的高Ni含量和Fe/Mn值，受温度效应、岩浆混合、捕掳晶的溶解再平衡和橄榄石结晶于低钙橄榄岩等多种因素的影响(Yangetal.，2016)。因此，应用上述元素含量和比值特征判定研究区的岩浆来源于辉石岩地幔的依据还不够充分。

在前人对阿巴嘎和达里诺尔火山岩研究的基础上，本文对达里干加-阿巴嘎-达里诺尔玄武岩的源区岩性进行了研究，并得出辉石岩为其源区重要岩相的结论，依据如下：(1)与橄榄岩相比，辉石岩产生的熔体往往具有Fe/Mn值较高的特点(Herzberg，2006；Herzberg and Asimow，2008)。因此，玄武岩的Fe/Mn值能有效指示源区岩性。达里干加-阿巴嘎-达里诺尔火山岩的Fe/Mn值主要落在辉石岩区(图8a)。(2)通过玄武岩主量元素成分计算的(FeOT/CaO)-(3×MgO/SiO2)值，能降低温度、压力对火山岩成分的影响，有效判断源区岩性(Yangetal.，2016)。本区火山岩的(FeOT/CaO)-(3×MgO/SiO2)值主要落在辉石岩区(图8b)。(3)橄榄石斑晶是玄武岩早阶段分离结晶作用的产物，其成分可能代表了较早阶段的玄武岩熔体(Foleyetal., 2013)。相较于橄榄岩熔体形成的橄榄石，辉石岩熔体形成的橄榄石具有较低的Mn/Fe值和较高的Ni/[1000×(Mg/Fe)]值(Shietal., 2022)。此外，在橄榄石中，Ni和Mg均为相容元素，且橄榄石的Ni/[1000×(Mg/Fe)]值受岩浆分异作用影响较小(Shietal., 2022)。达里干加-阿巴嘎-达里诺尔火山岩的橄榄石斑晶具有较高的Ni/[1000×(Mg/Fe)]值(0.65～1.31)和较低的Mn/Fe值(0.99～1.41)，并且落在Koolau火山岩(源区为辉石岩)和次生辉石岩熔体结晶的橄榄石附近(图8c)，指示本区火山岩的源区可能为辉石岩。因此，本文认为辉石岩可能是研究区火山岩的重要源岩。

图8 达里干加-阿巴嘎-达里诺尔玄武岩源区岩性判别图(底图分别据Liu et al., 2008; Yang et al., 2016; Shi et al., 2022)橄榄石成分数据引自Zhang and Guo (2016)Fig.8 The discrimination diagrams of the Dariganga-Abaga-Dalinuor source melts (base maps after Liu et al., 2008; Yang et al., 2016; Shi et al., 2022)Data of olivines from Zhang and Guo (2016)

3 结论

晚新生代时期，大兴安岭-太行山重力梯度带中段以西火山活动强烈，在蒙古国达里干加和中国内蒙古阿巴嘎-达里诺尔形成了亚洲东部面积较大的新生代火山区(樊祺诚等，2015)。这三个面积广大的火山区呈北西-南东向依次排列，具有相似的地质和地球化学特征，且喷发年代相近，可能具有相似的成因。现将其共同特征总结如下：

(1)达里干加-阿巴嘎-达里诺尔火山岩主要形成于中新世-更新世，火山区内发育火山锥和熔岩台地，火山锥多沿断裂展布，指示断裂的控制作用，熔岩台地呈阶梯状，具有多阶段喷发的特点。研究区火山岩以碱性玄武岩为主，拉斑玄武岩次之，且碱性玄武岩中常含有橄榄岩捕虏体。火山岩常具斑状结构，斑晶以橄榄石为主，辉石含量较少。

(2)研究区火山岩的SiO2和Na2O+K2O含量、Nb/U值以及微量元素分配模式与中国东部地壳值差异较大，其Sr-Nd同位素主要落在亏损地幔范围内，且碱性玄武岩中存在的地幔包体表明，本区火山岩受地壳混染作用较弱。MgO与Ni和Cr的负相关关系、与SiO2和Al2O3的正相关关系以及与CaO的线性变化说明，研究区玄武岩发生了橄榄石和单斜辉石的分离结晶作用。

(3)根据三区火山岩Sr-Nd同位素值与来自软流圈的火山岩相近，而与其上覆岩石圈地幔捕虏体差异较大，且La/Yb和Sm/Yb值落在石榴石橄榄岩熔融趋势线附近，推断本区火山岩源区主要为软流圈地幔；玄武岩的(Ta/U)N和(Nb/Th)N值大于1和Nb-Ta正异常，指示其源区有俯冲板片成分的加入；此外，本区玄武岩的Sr-Nd同位素具有沉积物混合特征，且相对富集重Zn同位素特点，表明源区加入了沉积物。

(4)玄武岩的MnO、MgO、CaO含量以及Fe/Mn值落在辉石岩区，玄武岩成分计算的(FeOT/CaO)-(3×MgO/SiO2)值也落在辉石岩区，推断辉石岩可能是三个火山区岩石的重要源岩。

致谢非常感谢审稿专家提出的宝贵意见，对我们最终成文帮助极大。