华北北部中生代岩墙群

岩墙群是深源岩浆浅侵位的产物，它可提供有关壳-幔演化的重要信息。通过华北北部大同早中生代碳酸岩-煌斑岩岩墙群、赤峰早中生代闪长玢岩岩墙群、林西中生代辉绿岩岩墙群、京北晚中生代双峰式岩墙群的对比研究，揭示了华北中生代存在的两次底侵作用及其相关的伸展作用。华北早、晚中生代岩墙群与晋北地区元古代岩墙群的初步对比，从一个侧面反映了华北壳幔的演变。     

华北东南部中生代岩石圈地幔性质、组成、富集过程及其形成机理

本文通过对我国华北东南部中生代幔源岩浆活动的时空分布规律及其地球化学特征的系统总结来进一步厘定该地区中生代岩石圈地幔的性质和组成,并通过与华北内部如鲁中地区中生代岩石圈地幔的对比研究探讨华北东部岩石圈的时空演化规律、富集过程及其形成机理。幔源岩石的 Sr-Nd-Ph 同位素特征表明华北东部中生代岩石圈地幔存在明显的时空不均匀性,其中心部位如鲁中地区以弱富集地幔为主体;而东南部如鲁西南和胶东地区则为类似 EM2型地幔(~(87)Sr/~(86)Sr_i 可高达0.7114)。华北东南部中生代岩石圈地幔随时间的演化特征也很明显。这些幔源岩石的地球化学特征和玄武岩中地幔岩捕虏体(橄榄岩和辉石岩)和捕虏晶(橄榄石和辉石)的组成和结构特征皆证明华北东南部中生代岩石圈地幔曾受到过富硅熔体的强烈改造。橄榄岩-熔体的相互反应是该区岩石圈改造和组成转变的重要方式,从而造成古生代高镁橄榄岩转变为晚中生代低镁橄榄岩和辉石岩。进入岩石圈地幔的熔体具下/中地壳物质重熔的特征,从而导致该区晚中生代岩石圈地幔的快速富集。有关华北东部中生代岩石圈减薄和改造的时限、过程和机制等问题也进行较详细的讨论。     

鲁西中生代幔枝构造及其金矿化

文章在收集岩石学、岩石化学、同位素地质学、构造地质学和地球物理学等资料的基础上，采用多学科相结合、相互验证和综合分析的方法，论述了鲁西中生代地质特征和金矿床形成的关系。研究表明：鲁西地区中生代为典型的幔枝构造，它是华北地幔亚热柱的次级构造单元。鲁西幔枝构造由核部岩浆-变质杂岩、外围盖层拆离滑脱层和上叠构造断陷-火山盆地3个单元组成。在上叠构造断陷-火山盆地单元内，广泛分布幔源岩浆岩，包括中基性到碱性的侵入岩、富钾火山岩和煌斑岩；同时，由于幔枝构造的上隆，形成了与之相配套的放射状和环状断裂体系。结合前人中生代岩浆活动的年龄数据，提出了鲁西中生代幔枝构造的活动经历了早侏罗世和早白垩世2个高潮期。按照构造控矿的特征，鲁西幔枝构造中的金矿床可分为韧性剪切带型和外围拆离滑脱层型两种。     

华北东部橄榄岩与岩石圈减薄中的地幔伸展和侵蚀置换作用

对比分析了华北不同时代捕虏体橄榄岩及其南部超高压地质体橄榄岩的矿物化学。具古老难熔岩石圈地幔特征的橄榄岩是古生代金伯利岩捕虏体和早中生代苏鲁变质带地质体的主要岩石类型。具这一性质的橄榄岩也构成了河南鹤壁上新世玄武岩捕虏体的主体部分,并可以在辽宁阜新晚中生代玄武岩中被发现。具饱满岩石圈地幔性质的橄榄岩则是阜新晚中生代火山岩、特别是郯庐断裂带(山旺)及其附近地区(栖霞)中新世玄武岩捕虏体的主要类型。从华北东部已有的捕虏体橄榄岩及地质体橄榄岩所表现出的新生饱满与古老难熔地幔的时、空分布特点,即有些地区捕虏体橄榄岩表现出不同性质地幔共存现象(如阜新、鹤壁)或橄榄石Mg#呈渐变关系看:克拉通岩石圈地幔因扬子板块俯冲所引起的早期(如早中生代)地幔伸展、和晚中生代—渐新世因太平洋俯冲所引起的热扰动的软流圈物质上涌对古老地幔产生强烈的侵蚀作用(引起岩石圈的巨大减薄);中新世以来的软流圈热沉降作用出现新生岩石圈地幔并表现为岩石圈的小幅增厚,从而实现地幔置换过程和华北东部岩石圈的整体减薄过程。岩石圈幔内薄弱带及岩石圈深断裂(如郯庐断裂带)起了软流圈物质侵蚀古老岩石圈地幔的通道作用并导引着深部物质运移和不规则减薄作用等。个别地区(如阜新)强烈的软流圈上涌于晚中生代就已经开始,显示地幔置换作用的强烈不均一性。     

天津蓟县孙各庄碱性杂岩体年代学和岩石地球化学特征

通过对天津蓟县孙各庄碱性杂岩体开展系统的主量、稀土和微量元素岩石地球化学研究和高精度的锆石SHRIMP U-Pb测年研究,厘定岩体的形成时代,全面认识该区碱性岩浆活动的性质、物质来源和构造背景,并探讨其重要的地质意义。研究表明:孙各庄碱性杂岩体中正长岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄为(225.6±1.1)Ma,形成于晚三叠世,为印支期碱性岩浆活动的产物。岩体主要岩石类型为碱性正长岩和正长辉石岩:前者高Al,富碱,贫Ca、Mg和Fe,为铝过饱和岩石;后者富碱,高Ca、Mg、Fe;均属于碱性-强碱性岩石,且相对富K。稀土元素总量高,轻、重稀土元素分馏明显,具极微弱的负Eu异常。微量元素富集大离子亲石元素Sr、Ba和轻稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm,相对亏损高场强元素Nb、Ta、Hf和Th,正长辉石岩富集过渡族元素Cr、Ni和Co。由此表明:孙各庄碱性杂岩体形成于由挤压向伸展转变的引张型后碰撞构造环境,其岩浆物质来源与富集地幔相关,进而推测华北克拉通北缘早中生代岩石圈地幔具富集性。综合对比研究结果显示,华北克拉通北缘早中生代碱性岩浆活动的时间为238～220Ma。华北克拉通早中生代大规模的碱性岩浆活动可能与华北克拉通的破坏特别是岩石圈减薄具有相同的深部地球动力学背景。可以认为:华北克拉通北缘印支期碱性岩体的侵位时代238～220Ma可能代表华北克拉通岩石圈伸展减薄的起始时间,而且,岩石圈伸展减薄是从华北克拉通北缘西部开始的。     

江汉盆地早第三纪玄武质岩石^39Ar／^40Ar年代学和地球化学特征及其成因意义

江汉盆地早第三纪火山岩主、微量元素和Sr-Nd同位素以及精确的40 Ar/39 Ar年代学研究表明该火山岩形成于57.3±0.4Ma,由亚碱性的玄武岩和玄武质安山岩组成,富集LILE和HFSE,(La/Yb)cn=3.5～10.4,Eu/Eu*=0.99～1.08,具有与洋岛玄武岩(OIB)相似的地球化学特征.微量元素比值和Sr-Nd同位素组成上表明,其地球化学特征与源于EMⅡ型富集岩石圈-软流圈相互作用而形成的华北南缘早第三纪火山岩以及东南沿海新生代玄武质岩石相似.结合长江中下游地区中生代玄武岩Pb同位素的资料,暗示扬子北缘新生代岩石圈地幔属性可能是其中生代属性的继承.江汉盆地早第三纪玄武质岩石是在陆内的岩石圈伸展拉张构造背景下,对流软流圈上涌导致EMⅡ型岩石圈地幔部分熔融的结果.     

华北克拉通晚中生代壳-幔拆离作用: 岩石流变学约束

大陆岩石圈的流变学结构对于岩石圈深部过程(壳/幔过程)有着深刻的影响,直接表现在岩石圈壳-幔结构与浅部构造上.本文注意到华北克拉通晚中生代岩石圈减薄期间地壳的伸展、拆离与减薄在不同地区的宏观、微观构造及地壳岩石流变学等方面的差异表现与区域变化,以及现今和晚中生代时期岩石圈厚度的不均匀性.讨论了以水为主体的地质流体的存在对于岩石圈流变性的影响.综合克拉通东部与西部地壳/地幔厚度变化特点以及下地壳和上地幔含水性特点,阐述了晚中生代时期华北克拉通岩石圈内部壳幔耦合与解耦的规律,提出了华北岩石圈壳-幔拆离作用模型以解释华北克拉通晚中生代岩石圈减薄的基本现象与深部过程.提出区域性伸展作用是岩石圈减薄的主要动力学因素,东部地区在晚中生代伸展作用过程中壳-幔具有典型的解耦性,上部地壳、下部地壳和岩石圈地幔的变形具有显著差异性.而西部区壳幔总体具有耦合性,下地壳与岩石圈地幔共同构成流变学强度很高且难以变形的岩石圈根.     

中生代华北岩石圈地幔高度化学不均一性与大陆岩石圈转型

对当前我国固体地球科学热点之一的中国东部中生代大陆岩石圈地幔巨厚减薄的机制及地球动力学背景研究中所涉及的主要问题进行了简要的回顾和综述.基于华北地区系统的中生代深源岩类岩石地球化学研究, 着重论述了该区晚中生代岩石圈地幔的高度化学不均一性的表现及其成因分析, 进而强调了其可能的大地构造含义.其中, 特别对华北南部晚中生代深源岩类地幔源区地球化学特征的空间规律变异给予了详尽的讨论, 指出扬子板片的深俯冲作用及其导致的流体熔体交代是其主要的成因机制.建议以岩石圈地幔转型一词来描述中国东部大陆岩石圈地幔发生在中新生代的这一组成结构的剧烈变化, 并指出这一过程是由2次独立的事件所组成, 它们是中生代全球深部事件在中国东部不同形式的响应.      

山西临县紫金山岩体地球化学、矿物学特征及岩体成因

在岩相学和岩石地球化学研究的基础上,结合对主要造岩矿物辉石、长石和霞石的电子探针研究,揭示山西临县紫金山岩体成因。研究表明,紫金山岩体为一套富钾碱性-过碱性岩石。根据各期岩石中矿物组合,可将紫金山杂岩体7期岩石分为两种岩石系列：经典碱性岩浆系列和非经典碱性岩浆系列。经典碱性岩浆系列中均出现似长石(霞石或白榴石)和钾长石,而不出现斜长石,除第三期霓霞钛辉岩外均含霓辉石(钠质辉石);非经典碱性岩浆系列岩石中均出现透辉石(钙质辉石),而不出现似长石,部分期次岩石中出现斜长石。结合两个岩浆系列中全岩Sr-Nd同位素数据及区域地质资料,推测紫金山岩体成因为：吕梁地区中生代软流圈地幔的上涌及扰动促使来自软流圈、岩石圈地幔和下地壳物质部分熔融产生的岩浆发生多次不同比例的混合,所形成的各期混合岩浆分批上侵依次定位在地壳浅部环境形成7期岩石。因各期岩浆源区中所含壳源物质比例不同,故它们可分为具有不同矿物组合的两个岩石系列。     

大陆深俯冲后效作用的地球化学记录——华北中生代岩石圈地幔源区特征变异的讨论

早中生代扬子板块与华北板块之间的俯冲及其后两陆块间的碰撞为大陆深俯冲后效作用研究提供了一个少见的实例。本文在系统论述华北中生代深部年代学记录、深源岩类源区地球化学特征的时空变化规律,普遍的 Sr 同位素高度富集现象及其空间变化指向、高场强元素强烈分馏以及时间制约分析基础上,提出了导致这些源区特征变化最可能的机制为扬子板片深俯冲中析出的熔体/流体交代并改造了华北大陆岩石圈地幔。而其后中生代全球事件引发的中国东部广泛而强烈白垩纪构造-岩浆幕则提供了侵位于地壳层位深源岩类的成岩条件。本文强调指出对华北岩石圈地幔这种大尺度实体上的改造,应被视为扬子板片深俯冲后效作用中最具深远意义的一种表现,并对中生代华北岩石圈整体转型产生了重要影响。     

郯庐断裂带中-南段中生代岩浆活动的构造背景与深部过程

郯庐断裂带内岩浆岩及糜棱岩的年龄及野外研究表明以中-酸性为主的岩浆活动主要发生在早白垩世走滑运动的晚期,岩石化学以富钾、富碱为特征;稀土元素以轻稀土富集、重稀土亏损为特征;微量元素表现出富集大离子亲石元素,尤其是强不相容元素;同位素组成显示岩浆来源于壳幔过渡带.带内岩浆活动明显受断裂带控制,走滑晚期的岩浆活动起源于地幔底侵、壳幔相互作用下的壳幔过渡带,在伊泽奈崎板块斜向俯冲、中国东部遭受区域性剪切-挤压的背景下出现.在此背景下中国东部发生了岩石圈减薄,同时出现了一系列北东-北北东向已深切至壳幔边界的左行平移断裂系,从而诱发了大规模的岩浆活动.     

Links between Mesozoic intermediate–felsic igneous rocks and lower crustal granulite xenoliths,North China Craton: O and Pb isotopic evidence

We present and compare whole-rock and zircon O and Pb isotopic compositions for the Hannuoba granulite xenoliths and Mesozoic intermediate-to-felsic igneous rocks from the Zhangjiakou region, northern margin of the North China Craton, northeast China. The xenoliths have an overall Pb isotopic range similar to rocks from the regionally exposed Neoarchaean granulite terrain. Mesozoic zircons from different types of granulite xenoliths have a narrow range of δ¹⁸O values (6.0–7.7‰) higher than normal mantle δ¹⁸O values (～5.7‰). Mesozoic intermediate–felsic igneous rocks have O and Pb isotopic compositions indistinguishable from the Hannuoba intermediate–mafic granulite xenoliths. Our new data suggest that the Mesozoic igneous rocks and granulite xenoliths are genetically linked and that both were derived from the late Neoarchaean lower crust. This argues against previous proposals that the granulite xenoliths are either products of Mesozoic basaltic underplating or formed by mixing between mantle-derived and pre-existing crustal magmas.     

Revisiting Early–Middle Jurassic igneous activity in the Nanling Mountains,South China: Geochemistry and implications for regional geodynamics

Early–Middle Jurassic igneous rocks (190–170 Ma) are distributed in an E–W-trending band within the Nanling Tectonic Belt, and have a wide range of compositions but are only present in limited volumes. This scenario contrasts with the uniform but voluminous Middle–Late Jurassic igneous rocks (165–150 Ma) in this area. The Early–Middle Jurassic rocks include oceanic-island basalt (OIB)-type alkali basalts, tholeiitic basalts and gabbros, bimodal volcanic rocks, syenites, A-type granites, and high-K calc–alkaline granodiorites. Geochemical and isotopic data indicate that alkaline and tholeiitic basalts and syenites were derived from melting of the asthenospheric mantle, with asthenosphere-derived magmas mixing with variable amounts of magmas derived from melting of metasomatized lithospheric mantle. In comparison, A-type granites in the study area were probably generated by shallow dehydration-related melting of hornblende-bearing continental crustal rocks that were heated by contemporaneous intrusion of mantle-derived basaltic magmas, and high-K calc-alkaline granodiorites resulted from the interaction between melts from upwelling asthenospheric mantle and the lower crust. The Early–Middle Jurassic magmatic event is spatially variable in terms of lithology, geochemistry, and isotopic systematics. This indicates that the deep mantle sources of the magmas that formed these igneous rocks were significantly heterogeneous, and magmatism had a gradual decrease in the involvement of the asthenospheric mantle from west to east. These variations in composition and sourcing of magmas, in addition to the spatial distribution and the thermal structure of the crust–mantle boundary during this magmatic event, indicates that these igneous rocks formed during a period of rifting after the Indosinian Orogeny rather than during subduction of the paleo-Pacific oceanic crust.     

郯庐断裂带张八岭隆起段晚中生代岩浆岩继承锆石U-Pb年代学:源区属性及构造意义

大别与苏鲁造山带之间的郯庐断裂带张八岭隆起段,构成了华北与扬子板块之间的断裂边界。该边界带的深部结构状态长期以来存在着不同的认识。本文利用张八岭隆起带沿线出露的晚中生代岩浆岩中继承锆石U-Pb年代学信息,结合地球物理资料及Nd、Pb、Hf同位素资料,分析了其深部的岩浆源区属性及结构状态。张八岭隆起带北段晚中生代岩浆岩继承锆石年龄以1.9~2.7Ga为主,最大峰值年龄为2.5Ga;南段继承锆石年龄以2.2~2.6Ga为主,峰值年龄也为2.5Ga;郯庐断裂带庐江段则以含大量新元古代锆石为特征,在0.7Ga形成显著的分布峰值,并有早元古和少量太古代年龄信息。分析结果表明,张八岭隆起带北段的晚中生代岩浆岩源区为华北下地壳,南段的源区兼有华北和扬子陆壳的信息,而更南部庐江段则以扬子地壳源区为特征。电法剖面揭示,郯庐断裂主边界在张八岭隆起带下向南东倾斜,从而深部存在华北地壳;而南部庐江段转变为向北西陡倾,从而深部皆为扬子地壳。郯庐断裂深部产状特征支持其印支期应为斜向汇聚边界。而其中三叠纪继承锆石的缺失指示隆起带上变质岩应为原地岩石,而非来自大别造山带。     

华北克拉通东部中生代高Mg闪长岩——对岩石圈减薄机制的制约

在华北克拉通东部鲁西—徐淮地区,存在一套辉石闪长岩-二长闪长岩-花岗闪长岩组成的adakitic岩石。锆石SHRI MP和LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明它们形成于早白垩世(130~132Ma)。该类岩石具有较高的MgO含量(质量分数为1·46%~9·76%)、高的Mg#值(0·46~0·68)和高的Sr/Y值(主体介于30~52之间,个别高达410)。这些特征类似于由俯冲大洋板片部分熔融形成的adakitic岩石。然而,它们所表现出来的相对较高的87Sr/86Sr初始比值(0·7051~0·7077)和较低的εNd(t)值(-4·43~-15·92)则反映岩浆形成或演化过程中应有陆壳物质的参与。徐淮地区该类岩石中榴辉岩类捕虏体和石榴石捕虏晶的存在和鲁西辉石闪长岩中众多地幔橄榄岩捕虏体的发现,以及这些捕虏体中普遍发育富硅质交代作用,由此可以判定该类岩浆应起源于拆沉下部大陆地壳的部分熔融及其在上升过程中与地幔橄榄岩的反应,石榴石作为残留相。华北克拉通东部早白垩世adakitic岩石的存在以及榴辉岩类捕虏体的年代学表明,中生代早期曾存在一次重要的陆壳加厚过程,之后相继出现的加厚岩石圈的拆沉应是中生代岩石圈减薄的主导机制。     

孙吴-嘉荫地区早中生代花岗岩的年代学、地球化学与成因

对小兴安岭北部孙吴-嘉荫地区早中生代花岗岩进行了年代学和地球化学研究,据此探讨其成因及形成的构造背景。锆石U-Pb同位素定年结果表明,研究区早中生代花岗岩分为晚三叠世和早侏罗世两期,形成时代分别为210 Ma和187~181 Ma。晚三叠世碱长花岗岩属铝质A型花岗岩,岩浆源区为新元古代从亏损地幔中增生的基性火成岩地壳。早侏罗世英云闪长岩-花岗闪长岩和二长花岗岩属埃达克岩,是由加厚下地壳物质部分熔融形成的;正长花岗岩-碱长花岗岩与同期埃达克岩具明显不同的地球化学特征,岩浆源区为中元古代从亏损地幔中增生的基性地壳物质。结合区域地质构造演化特征,认为晚三叠世花岗岩是华北板块和西伯利亚板块碰撞造山后伸展构造环境下的产物,早侏罗世花岗岩的形成与古太平洋板块俯冲产生的挤压构造环境有关。     

埃达克岩的特征及其意义

讨论了中国东部C型埃达克岩与环太平洋典型埃达克岩的异同点及其不同的产出背景,认为中国东部中生代具埃达克岩特征的中酸性火成岩是陆内岩浆作用的产物,推测是来自岩石圈地幔的玄武质岩浆底侵到加厚的具克拉通性质的陆壳(>50km)底部导致古老的下地壳基性岩部分熔融形成的。论述了埃达克岩,尤其是C型埃达克岩的地球动力学意义,指出埃达克岩的发现开创了岛弧岩浆成因的新系列,是岩石学领域内一个重要的突破,开拓了花岗岩研究的新思路。探讨了埃达克岩可能的形成构造背景,指出利用埃达克岩可以追踪地质历史上的地壳增厚及其相关事件,反演下地壳组成。讨论了埃达克岩与成矿作用的关系。     

太行山南段安林地区侵入岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、 地球化学特征及其构造意义

太行山南段安林地区中生代侵入岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年表明侵入岩形成于129. 1±1. 0~129. 7±1. 1 Ma,属于早白垩世,与太行山其他地区乃至整个华北地区侵入杂岩体具有相近的形成年代,表明在晚中生代太行山地区与华北地区经历了相同的地球动力学背景和构造环境,即南太行山地区处于华北克拉通岩石圈减薄范围之内。安林地区中生代侵入岩轻稀土总量（LREE平均为113. 71×10-6）明显高于重稀土总量（HREE平均为11. 97×10-6）,具有相对明显的富集轻稀土元素的右倾型配分形式、Eu的弱正异常及大离子亲石元素相对富集的特征,且具有Sr、Ba含量高、Sr/Y、（La/Yb）N比值高的特征,表明壳幔岩浆混合是太行山南段安林地区中生代岩浆作用的主要成因机制。