本文详细地论述了东北黑龙江东部牡丹江-密山地区第三纪玄武岩的主、微量元素和Sr、Nd、Pb同位素地球化学特征，结合新的Ar-Ar年代学结果总结了第三纪玄武岩的时空分布特征，重点阐述了玄武岩成因的多样性和EMⅡ-EMⅠ组分对玄武岩源区的贡献，根据岩浆源区的时空演化规律，提出了研究区的深部动力学模型。主要结论总结如下：　　 1、通过Ar-Ar年代学研究，首次确认海浪钙碱性火山岩形成时代为49～36Ma；新发现了渐新世(32Ma)含丰富橄榄岩包体的鸡西永安碧玄岩和中新世鸡林拉斑玄武岩(13.4Ma)两期重要的玄武岩浆活动。　　 2、不同时代、不同地区分布的拉斑玄武岩显示了多样的成因：始新世海浪火山岩为钙碱性系列，高度富集LILE、LREE但亏损Nb、Ta、Th、U；其HREE含量明显低于第三纪碱性玄武岩；具有高初始锶同位素比值、负的εNd值、低放射性成因铅同位素比值，相似于五大连池钾质火山岩，起源于先前被与俯冲有关的流体交代过的富集大陆岩石圈地幔。中中新世鸡林拉斑玄武岩Nb、Ta异常不明显，REE分馏较弱，HREE高于碱性玄武岩，主要来源于软流圈，高的Sr、Pb同位素比值与日本海弧后盆地拉斑玄武岩相似，指示源区有EMⅡ组分的加入。晚中新世东宁老黑山拉斑玄武岩Nb、Ta呈弱的正异常，Sr、Nd、Pb同位素组成与镜泊湖第四纪碱性玄武岩相似，主要来源于软流圈，高LILE/HFSE比值还显示了EMⅠ的特征，是软流圈与EMⅠ型岩石圈相互作用的产物。　　 3、敦化-密山火山带的主体第三纪碱性玄武岩普遍具有与OIB相似的微量元素分布模式，Nb-Ta正异常，高的Zr/Ba(0.53～0.69)、Nd/U(31～54)、Ce/Pb(13～22)比值、低的La/Nb(0.64～0.92)，低Sr和高Nd同位素比值均说明主要来源于软流圈的贡献。根据Sr-Nd-Pb同位素组成特征将玄武岩分为二组：第一组玄武岩的同位素组成与镜泊湖第四纪碱性玄武岩相似，来自类似FOZO的亏损端元和EMⅠ富集端元的混合；第二组玄武岩具有特征的高206Pb/204Pb、208Pb/204Pb比值，显示EMⅡ地幔源区组分对玄武岩的形成有重要贡献。牡丹江-密山中新世玄武岩的同位素组成可以用三个地幔端元(N-MORB，EMⅠ，EMⅡ)之间的混合来解释，并涉及以下两个简单的地质过程：(1)对流软流圈地幔受到来自克拉通地幔的EMⅠ组分的“富集”，(2)之后，受到EMⅠ组分富集的软流圈地幔受到壳源EMⅡ组分的“混染”。本文鉴别出东北新生代火山岩中普遍存在的EMⅡ组分不同于前人认为的该地区主要为DMM-EMⅠ地幔源，因而为研究地幔动力学提供了新的制约。　　 4、牡丹江-密山地区第三纪玄武岩源区组分在时空上有一定的演化规律：在时间上，玄武岩浆源区经历了三次重大变化：日本海扩张前主要为富集岩石圈地幔源，扩张后主要为软流圈地幔源，但15～5Ma之间的岩浆除了占主导的软流圈地幔源外还有EMⅡ组分的参与，而5Ma以来的岩浆源区为软流圈加上EMⅠ组分。在空间上，老爷岭南部的始新世海浪、黄花火山岩，老黑山拉斑玄武岩、中部镜泊湖地区第三纪玄武岩、上新世鸡西、宝清碧玄岩以及依兰-伊通断裂带的的尚志、方正强碱性玄武岩的地幔源区显示更多的EMⅠ特征；老爷岭北部的渐新世永安碧玄岩、中中新世鸡林拉斑玄武岩、晚中新世牡丹江-密山玄武岩以及依兰-伊通断裂带东部的富强、勃利中新世碱性玄武岩地幔源区更多显示EMⅡ组分特征。　　 5、牡丹江-密山地区新生代玄武岩显示的由富集岩石圈地幔向软流圈地幔的转变是与日本海弧后扩张相关的软流圈上涌导致的岩石圈拉张减薄有关。中新世以来玄武岩主要为软流圈来源，其中的EMⅡ组分与西太平洋俯冲有关，EMⅠ组分则与大陆岩石圈减薄作用有关。与欧亚大陆岩石圈的减薄作用有关的是东向地幔流，而与西太平洋俯冲有关的西向地幔流，因此东北新生代火山作用的深部动力学机制可以转化为太平洋域地幔对流和由岩石圈减薄引起的地幔对流之间的相互作用，两者之间相互作用的程度决定了东北上地幔分区的主体特征。