对雷琼地区21个晚新生代玄武岩样品的主量、微量元素和Sr、Nd、Pb同位素分别用湿化学法、ICP-MS和MC-ICPMS进行了测定。这些玄武岩主要为石英拉斑玄武岩,其次为橄榄拉斑玄武岩和碱性玄武岩。大多数样品的微量元素和同位素成分与洋岛玄武岩（OIBs）相似,而且随着SiO₂不饱和度增加,不相容元素含量也增加。除R4-1可能受到地壳混染外,其他样品相对均一的Nd同位素(ε_Nd=2.5～6.0)以及变化明显但范围有限的Sr同位素（0.703106～0.704481）,可能继承了地幔源区的特征。⁸⁷Sr/⁸⁶Sr与²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb的正相关和¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd与²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb的负相关特征暗示DM（软流圈地幔）与EM2（岩石圈地幔）的混合。地幔捕虏体的同位素特征暗示EM2成分不可能存在于尖晶石橄榄岩地幔,而La/Yb和Sm/Yb系统表明岩浆由石榴石橄榄岩部分熔融产生,这意味着EM2成分可能存在于石榴石橄榄岩地幔。雷琼地区玄武岩的地球化学变化可以用软流圈地幔为主的熔体加入不同比例石榴石橄榄岩地幔不同程度熔融产生的熔体来解释:碱性玄武岩和橄榄拉斑玄武岩是软流圈熔体与石榴石橄榄岩地幔较低程度（7%～9%）熔融体混合,而石英拉斑玄武岩是软流圈熔体与石榴石橄榄岩地幔较高程度（10%～20%）熔融体的混合。