墨西哥圣路易斯波托西州文图拉-埃斯皮鲁图桑托火山场的基性火山岩中的主要元素和微量元素地球化学特征以及Sr–Nd同位素限制：该盆地与山脉省新生代火山活动的岩浆成因与构造意义

　　火山场位于墨西哥中部的Mesa Central，由晚更新世单生成活动形成，面积约100平方公里，基底为变质岩和三叠纪海相序列。研究采用岩石学观察、地球化学分析（主量及微量元素）和Sr-Nd同位素方法，揭示岩石具富集LREE、轻微亏损HREE特征，原始地幔归一化显示K、P、Ti正异常，Pb负异常，同位素显示富集的地幔源（εNd=+5.8至+6.3）。结论为陆内扩展环境下，低度部分熔融（1-2%）的富含榴辉岩/辉石岩的地幔源产生。

　　

墨西哥中部的盆岭省（Basin and Range Province）是研究大陆伸展环境火山活动的经典区域。本文聚焦于其中以韦纳图拉火山场（VENTURA ESPíRITU SANTO VOLCANIC FIELD, VESVF）为代表的晚更新世-全新世火山活动，通过岩矿学、地球化学及同位素分析，系统探讨了该火山场的岩浆形成过程及地质背景。### 1. 研究区域地质背景

韦纳图拉火山场位于盆岭省中部的梅萨中央（Mesa Central）构造带，其基底由变质岩（Sierra de Salinas）和三叠纪海相沉积岩（Zacatecas Formation）组成，覆盖着格鲁埃罗构造带（Guerrero Terrane）。该区域在新生代经历了显著的地壳拉伸，形成了多期火山活动。研究显示，该火山场由孤立的火山锥和熔岩流构成，沿东西向断裂带分布，指示伸展构造控制下的火山活动。### 2. 岩石学特征

通过对Cúcamo、El Rosario和Santa Lucía三个区域的34个玄武岩样本分析发现，岩石普遍具有斑状结构，由斜长石（55%-62%）、橄榄石（17%-20%）、单斜辉石（3%-7%）和少量角闪石组成。部分样品含铁钛氧化物（7%-11%）和隐晶质基质。矿物学特征显示：

- **橄榄石**：以 Forsterite 为主（ Fo 70%-90%），部分发生透辉石化（Idg），反映岩浆快速冷却和后期氧化。

- **斜长石**：呈现全晶质-半晶质结构，常见波状消光，显示晶体生长过程中冷却速率较快。

- **辉石**：以单斜辉石（augite）为主，含少量正辉石（Opx）。**特殊现象**：

- El Rosario地区玄武岩发育接触变质现象，辉石晶体出现反应边。

- Santa Lucía区域发现蛇纹岩 xenoliths（角砾岩捕虏体），暗示岩浆在上升过程中捕获了上地幔岩石。### 3. 地球化学特征

全岩分析显示：

- **主量元素**：SiO?含量介于44%-49%，属于基性玄武岩（Basanite-Andesite）。K?O含量较低（1.4%-3.8%），显示亚碱性特征。

- **微量元素**：轻稀土元素（LREE）富集，重稀土元素（HREE）相对亏损，Eu无异常（(Eu/Eu*)=1.02-1.11），表明岩浆形成过程中未经历显著分异。

- **元素比值**：Nb/Yb和Ta/Yb比值介于1.13-2.74，与地幔来源玄武岩特征一致，但显著高于典型大陆裂谷玄武岩（通常<0.5）。### 4. 同位素地球化学

Sr-Nd同位素分析显示：

- **初始Sr同位素**（87Sr/86Sr_i）：0.70307-0.70353，与洋岛玄武岩（OIB）接近，但略低于典型大陆裂谷玄武岩（0.703-0.705）。

- **εNd(t)**：+5.7至+6.3，表明源区具有正异常特征，可能源自部分熔融富集的上地幔橄榄岩。### 5. 岩浆演化过程

通过地球化学建模（如McDonough & Sun, 1995标准）和部分熔融模拟发现：

- **源区特征**：岩浆源可能为含 garnet 的榴辉岩（ garnet-lherzolite）或含spinel的橄榄岩（spinel-lherzolite），经1%-2%低度部分熔融形成。

- **分异过程**：微量元素（如Zr、Nb）显示轻元素富集趋势，暗示岩浆在上升过程中经历有限结晶分异。

- **同位素证据**：Sr同位素与 Mexican Quaternary Volcanic Complex（MQVC）的玄武岩存在相似性，但更接近东墨西哥碱性省（EMAP）的富集地幔源。### 6. 地质动力学意义

- **伸展机制**：火山活动与区域地壳拉伸密切相关，东西向断裂系统控制熔岩喷发定位。

- **地幔上涌**：地幔柱（mantle upwelling）导致地壳对流增强，促进富含铁镁橄榄石的地幔包体上涌并部分熔融。

- **构造背景**：与盆岭省其他地区（如圣路易斯波托西火山复合体）的伸展火山活动具有一致性，支持该区域作为大陆内部伸展构造的典型范例。### 7. 与全球同类火山对比

- **元素地球化学**：Nb/Ta比值（1.1-2.7）与 ??i d??ng裂谷玄武岩（如美国落基山脉）接近，但高于典型岛弧玄武岩（受俯冲带Nb-Ta富集影响）。

- **同位素蛛网图**：Sr-Nd等位素组成与墨西哥东部碱性省（EMAP）的玄武岩重叠，但更富集于地幔橄榄岩的典型成分范围。### 8. 结论

韦纳图拉火山场的玄武岩是低度部分熔融富集地幔源的产物，受区域伸展作用控制。其地球化学特征显示与大陆裂谷玄武岩的相似性，但同位素数据表明存在地幔包体残留。这一发现为理解大陆内部伸展环境下的岩浆生成机制提供了关键证据。