涠洲岛作为我国最年轻的第四纪火山岛,其火山活动具有多期、多旋回和多喷发中心的特征,但其地幔源区特征和岩浆成因依然存在争议。本文对涠洲岛玄武岩开展了详细的矿物学和全岩主、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素研究,并与整个南海及周缘地区的晚新生代玄武岩进行对比,以揭示涠洲岛玄武岩的地幔源区特征和岩浆成因机制,并试图对南海以及周缘地区的晚新生代玄武岩成因提供重要信息和约束条件。涠洲岛玄武岩主要为碱性玄武岩,经历了橄榄石和单斜辉石的结晶分异。在球粒陨石标准化稀土配分曲线上呈现出轻稀土（LREE）富集、重稀土（HREE）亏损的右倾配分模式,轻、重稀土强烈分馏（ΣLREE/ΣHREE=7.92～12.22,（La/Yb）_N=14.42～28.64）。在原始地幔标准化微量元素蛛网图上呈现Nb、Ta明显正异常,以及明显区别于大陆地壳的高Nb/U和低（La/Nb）_N、（Th/Nb）_N比值,暗示在岩浆上升过程中几乎未遭受地壳物质的混染。全岩Sr-Nd-Pb同位素比值变化范围较均一,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.703492～0.703741,¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd=0.512914～0.512977,Pb同位素比值为²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.5574～38.9179,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.55871～15.6525,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.4361～18.7327。涠洲岛玄武岩显示与洋岛玄武岩（OIB）相似的微量元素和同位素特征,地幔端元组成呈现亏损地幔（DMM）与富集地幔（EM2）的二元混合趋势,并且DMM和EM2可能均来源于海南地幔柱。微量元素模拟结果以及与夏威夷玄武岩相似的全岩Ca O含量、Fe O^T/Mn O比值和橄榄石Ni O含量,指示涠洲岛玄武岩可能源于混合的地幔橄榄岩和石榴石辉石岩部分熔融。Sr（Sr/Sr*=1.21～2.36）和Eu（Eu/Eu*=1.01～1.11）正异常,指示源区存在再循环辉长岩洋壳组分。结合已有的地震层析成像结果和岩石地球化学数据,得出南海及周缘地区的晚新生代玄武岩的形成受控于海南地幔柱,伴随着海南地幔柱的上升,再循环的辉长岩洋壳组分经部分熔融与地幔橄榄岩反应生成石榴石辉石岩（贫硅辉石岩）,最终石榴石辉石岩和未反应的地幔橄榄岩混合部分熔融形成涠洲岛玄武岩。