中国镍矿成矿规律初探

我国镍矿可分为岩浆型、海相沉积型和风化壳型3种预测类型.矿床形成时代较为连续,最早形成于中—新元古代,最晚形成于新生代,其中中—新元古代和晚古生代是形成矿床的两个高峰期;中—新元古代矿床主要分布在华北地块和扬子地块周缘,晚古生代镍矿主要分布在中亚造山带、峨眉山和塔里木大火成岩省范围内.岩浆型镍矿主要形成于大陆边缘裂解、造山带后碰撞伸展以及地幔柱3种构造背景,根据不同构造背景并结合主要岩浆作用特点,将与幔源基性—超基性岩有关的镍-铜-钴-铂族元素矿床成矿系列类型划分出与大陆裂解边缘幔源基性—超基性岩浆作用有关的镍-铜-钴-铂族元素矿床成矿亚类型、与地幔柱基性—超基性岩浆作用有关的镍-铜-钴-铂族元素矿床成矿亚类型、与造山带俯冲作用下幔源基性—超基性岩有关的镍-铜-钴-铂族元素矿床成矿亚类型、与造山带后碰撞伸展背景下幔源基性—超基性岩有关的镍-铜-钴-铂族元素矿床成矿亚类型等4种亚类型.分别对中—新元古代与大陆边缘裂解有关的镍铜(铂)矿床、寒武纪与黑色页岩有关的海相沉积型镍钼钒矿床、早二叠世与造山带伸展背景有关的镍铜矿床、晚二叠世与大火成岩省有关的镍铜(铂)矿床、新生代与风化壳有关的镍金矿床及其对应的典型矿床特征和成矿模式进行了叙述;认为大陆裂解边缘、地幔柱、造山带后碰撞伸展是我国镍矿形成的有利成矿地质背景,与邻近深大断裂、镁铁—超镁铁岩体、高MgO的原生岩浆(高镁玄武质岩浆)、深部岩浆作用、硫饱和与硫化物熔离共同组成岩浆型镍矿的6个重要地质条件.     

中国岩浆型Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床的时空分布及其地球动力学背景

中国岩浆型Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床主要出露于中亚造山带(新疆北部的天山-阿尔泰地区)、华北克拉通北缘(吉林-辽宁-北京-河北-内蒙古)和华北克拉通西南缘(甘肃)、扬子克拉通西-北缘(陕西-四川-云南)的广大地区,受控于镁铁质-超镁铁质岩体,具有成群成带分布的特征.这类矿床依其岩石类型和地质特征可划分为3类,即产于镁铁质-超镁铁质侵入体中的基底Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床、产于与溢流玄武岩有关侵入体中的Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床和产于科马提岩中的Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床.这类矿床的成矿时代主要集中于新元古代早期(1 000～800 Ma)和古生代晚期(295～250 Ma)两个时间段,所对应的地球动力学背景分别为Rodinia超大陆聚合与裂解阶段、活动造山带后碰撞和二叠纪溢流玄武岩大规模喷发阶段,且均与超级地幔柱活动有关.这类矿床依其成矿构造环境可划分为4类,即古大陆边缘裂谷型、地幔柱型、弧后拉张型以及造山带后碰撞型.这类矿床按其成矿构造环境、成岩成矿时代和地质特征可划分为4个成矿区带,即新元古代与Rodina超大陆聚散有关的Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床、华北克拉通北缘Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床、中亚造山带后碰撞Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床和峨眉地幔柱区Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床.     

塔里木克拉通东北缘二叠纪镁铁质岩浆氧化物与硫化物成矿条件对比

塔里木克拉通东北缘坡北、磁海等地二叠纪幔源岩浆活动形成了镍钴硫化物矿床和铁钴氧化物矿床，两者赋矿镁铁 超镁铁岩体的年龄相近(290~260 Ma)，主、微量元素和Sr Nd Hf同位素组成相似，分配系数接近的微量元素比值分布于相同趋势线，揭示两者岩浆源区相同，可能为俯冲板片流体交代的亏损地幔或软流圈地幔。两类矿床镁铁 超镁铁质岩中Co与Ni含量正相关，Co主要富集在基性程度高的岩石中；块状硫化物与磁铁矿矿石中Co与Ni相关性差，Co和Ni具有不同的富集机制，Co热液富集作用明显。北山镁铁 超镁铁杂岩体是地幔柱相关软流圈上涌，诱发俯冲板片交代的亏损岩石圈地幔发生部分熔融，形成的高镁母岩浆演化过程中经历壳源混染、硫化物饱和富集镍钴形成铜镍钴硫化物矿床，富铁母岩浆氧逸度高、富水，岩浆分离结晶磁铁矿、叠加热液作用富集钴，形成铁钴氧化物矿床。     

交代岩石圈地幔与金成矿作用

交代岩石圈地幔与大型金矿床之间的成因联系受到越来越多的关注.研究成矿金属在地幔源区的富集程度和幔源岩浆中的金含量,以及金从地幔源区释放、迁移并大规模富集成矿的机制和过程可以帮助我们更好地认识交代岩石圈地幔对金富集成矿的重要作用.金是高度亲铜元素,同时还具有流体活动性,在地幔岩浆作用、岩浆热液演化和富集成矿等诸多过程中的行为较为复杂.主要从金的地球化学行为出发,通过梳理金在各类地幔岩石和幔源岩浆中的分布,以及岩浆热液中金的主要行为及其受控因素,探讨交代岩石圈地幔对巨量金成矿的关键控制机制.主要认识包括:（1）交代岩石圈地幔可能是形成大规模热液型金矿床的重要源区,但金在源区的异常富集可能并不是成矿的必要条件;（2）地幔交代组分（特别是挥发分）有助于金从地幔源区中有效释放、并通过跨岩石圈尺度的深大断裂迁移富集;（3）富挥发分的岩浆热液中金的富集沉淀过程远比一个富金的地幔源区对大规模金成矿作用的贡献更大.因此,深刻理解岩石圈地幔长期演化过程中金在地幔交代和岩浆-热液演化过程中的行为与富集机制是解析大型金矿床成因的关键.      

流体在岩浆型铬铁矿和铂族元素成矿过程中的作用及意义

镁铁- 超镁铁岩是揭示地幔物质组成和壳幔相互作用的重要窗口，也是Ni- Cu- PGE- Cr等金属矿产资源的重要载体。不同的镁铁- 超镁铁岩体赋矿特征明显不同：蛇绿岩以产出铬铁矿床为特征，阿拉斯加型岩体主要赋含铂族元素(PGE)矿床，大型层状岩体则可同时产出铬铁矿床、PGE矿床和Cu- Ni硫化物矿床。这种成矿差异显然与赋矿岩体形成的构造背景、母岩浆经历的岩浆演化过程有关，但缺少关键控制因素的研究。前人对上述不同种类矿床的研究工作主要集中于地幔源区的部分熔融、上升过程中或岩浆房内的围岩混染和结晶分异等岩浆过程，而极少关注流体作用。近年来，实验岩石学和岩石地球化学的研究均表明幔源岩浆演化过程中的流体活动可能对成矿元素的富集迁移起到至关重要的作用，同时这些成矿元素的赋存状态和分配系数也在不断更新。厘清Cr和PGE在熔体演化——尤其是流体出溶过程中的地球化学行为，刻画并揭示其迁移富集、分离和再富集的成矿过程及控制因素，已成为当前岩浆矿床研究的热点。本文围绕富水流体与铬铁矿和PGE成矿关系的科学问题，总结了不同镁铁- 超镁铁岩体的成矿差异以及铬铁矿和PGE矿床成矿过程中的流体活动记录，提出流体性质和组分对铬铁矿和PGE迁移富集的控制作用，强调有必要开展蛇绿岩、大型层状镁铁- 超镁铁岩体和阿拉斯加型岩体的对比研究。     

胶辽半岛金伯利岩中地幔捕虏体岩石学特征：古生代岩石圈地幔及其不均一性

华北东部古生代岩石圈地幔经历过复杂的多旋回多阶段熔融岩浆、重结晶、变质和剪切变形历史,因而岩石组成、结构复杂.地幔橄榄岩的主元素、地幔矿物特别是金刚石中的包裹体的Mg#值及Cr#值等显示古生代岩石圈地幔高度难熔亏损玄武质的成分特征,而地幔橄榄岩的不相容元素、同位素显示高度富集的特点.这种高难熔和强富集两重性是克拉通岩石圈地幔的特征.Pb同位素反映华北东部古生代岩石圈地幔具冈瓦纳大陆地幔的特点.复县和蒙阴古生代岩石圈地幔尽管都表现为太古代克拉通地幔的特征,但存在着不均一性,前者受克拉通化后的深部作用影响强于后者.与新生代地幔Sr、Nd同位素对比表明富集的古生代岩石圈地幔向亏损新生代的地幔转变和减薄伴有新生地幔物质对古老岩石圈的置换和混合作用.     

新疆北部镁铁-超镁铁质岩的PGE成矿问题

铂族元素(PGE)矿化主要与镁铁-超镁铁杂岩有关,成矿类型主要为岩浆型矿床,这类PGE矿床的形成主要依赖两个条件:一是岩浆中富含PGE;二是具备PGE从岩浆中分离和富集的机制,主要是在岩浆演化过程中硫达到饱和。新疆北部镁铁-超镁铁质杂岩发育,并产有喀拉通克、黄山、黄山东、图拉尔根4个大型铜镍矿床和香山、土墩、葫芦、白石泉等中、小型铜镍矿,以及香山西、尾亚等中型钒钛磁铁矿矿床,但迄今尚未发现成型的PGE矿床。文中通过对PGE矿床的形成机制与镁铁-超镁铁杂岩源区特征研究,探讨了北疆地区PGE矿床的成矿问题。综合分析认为,新疆北部后碰撞镁铁-超镁铁质岩的岩石类型为经过了分离结晶形成的铁质岩石系列,是PGE矿床的有利容矿岩石;矿床的Sr、Nd、Pb、O、Os和S同位素和含矿岩石地球化学特征表明,铜镍硫化物矿床含矿岩浆在岩浆演化和成矿过程中有地壳物质加入并可导致硫化物熔离作用,说明在成矿机制上也存在形成岩浆型PGE矿化的条件。新疆北部PGE矿化微弱的原因可能在于该区广泛发育的亏损型地幔源(具正的εNd值特征),这一亏损型地幔可能部分源于洋壳熔融,与产于后碰撞造山带环境、发育于"洋壳"或"不成熟"陆壳基底之上有关,由此决定了原始岩浆为贫PGE的源区,因此不利于PGE的富集成矿。     

四川力马河镁铁-超镁铁质岩体的地球化学特征及成岩成矿分析

四川会理力马河镍矿是峨眉山大火成岩省最重要的岩浆硫化物矿床之一,成矿岩体为一小型锾铁-超镁铁岩侵入体,由含斜长石的超镁铁岩(包括舍长辉石橄榄岩和斜长橄榄辉石岩)和辉长岩类的镬铁质岩组成.矿床富含硫化物,成矿元素组合为铜、镍,铂族元素含量很低,没有铂族元素的工业富集,是蛾眉山大火成岩省中富铜镍贫铂族元素的代表性岩浆硫化物矿床.本文对力马河镍矿成矿岩体的镁铁、超镁铁岩及矿床中各种硫化物矿石进行了主量元素、微量元素及铂族元素含量分析.分析结果表明,力马河岩体的镁铁、超镁铁岩属拉斑玄武岩成因系列,岩石特征微量元素比值大致与高钛的峨眉山玄武岩相当、与低钛的峨眉山玄武岩有明显区分,但估计原始岩浆强不相容微量元素绝对含量大大低于高钛玄武岩,因此,其成矿岩体不是与一般的低钛或高钛峨眉山玄武岩(不包括苦橄岩在内)直接对应的深成相.岩体超镁铁岩及矿石铂族元素组成特征表现为无钌亏损的型式,钯/铱比值较小、在5左右,也显著不同于一般的峨眉山玄武岩,而类似于峨眉山大火成岩省苦橄岩的铂族元素组成.运用岩石地球化学研究方法计算,原始岩浆为苦橄质成分:MgO含量约17%、SiO2含量约48%.估计原始岩浆形成于130公里左右的深度,由类似于洋岛玄武岩岩浆源区成分的地幔经19%左右的部分熔融形成.超镁铁岩及硫化物矿石铂族元素含量一般在10-9～10-8暑级,铂族元素相对铜镍强烈亏损,铜/钯比值高于原始地幔10～100倍,铜镍铂族元素组成的原始地幔标准化曲线呈铂族元素显著亏损的“U“型.模式分析说明,导致铂族元素亏损的原因是岩浆成矿演化过程中多阶段硫化物熔离作用造成的,早期熔离出来的硫化物被丢失并造成岩浆中铂族元素亏损,其铂族元素亏损后的岩浆(第)二次硫化物熔离富集形成铂族元素亏损的矿石.     

红旗岭矿床茶尖矿区铂族元素地球化学特征及其意义

以红旗岭铜镍硫化物矿床茶尖矿区1号和9号岩体为研究对象,进行了岩石化学特征分析、微量元素分析和稀土元素（REE）分析,重点研究了其铂族元素（PGE）地球化学特征。REE分析结果表明,岩石富集轻稀土元素,且有微弱的铕负异常。PGE富集在硫化物含量高的岩石中,与硫化物含量呈正相关关系。岩石中PGE分异明显,富集Rh、Pt和Pd。推测该区的基性-超基性岩形成于硫不饱和玄武质岩浆的演化,岩浆有地壳物质混染的特征,其成矿物质来源于上地幔,主要成矿机制为深部熔离-贯入作用。     

四川攀枝花新元古代苦橄质岩脉的铂族元素地球化学特征

四川攀枝花地区出露有新元古代苦橄质岩脉。本文研究表明这些苦橄质岩脉的铂族元素(PGE)含量较高(19.7~29.0 ng/g),原始地幔标准化后的PGE分布模式呈Pt-Pd富集型,Pd/Ir值(5.64~11.33)与高镁玄武岩和科马提岩相似。同时,这些岩石显示在形成过程中没有经历硫化物和PGE合金矿物的熔离,其原始岩浆起源于地幔较高程度的部分熔融,可能与地幔柱的影响有关。通过扣除铬尖晶石和橄榄石结晶分异对PGE造成的影响,得到原始岩浆的PGE组成特征为Ir、Ru、Rh相对于Pt、Pd明显亏损,在源区已无硫化物存在的条件下,这很可能是由于地幔部分熔融过程中有IPGE合金矿物残留在地幔源区。攀枝花地区苦橄质岩脉可能与该地区冷水箐Cu-Ni硫化物矿床具有相似的原始岩浆组成。     

A Preliminary Review of the Metallogenic Regularity of Nickel Deposits in China

The nickel deposits mainly distributed in 19 provinces and autonomous regions in China are 339 ore deposits/occurrences, including 4 super large-scale deposits, 14 large-scale deposits, 26 middle-scale deposits, 75 small-scale deposits, and 220 mineralized occurrences. The prediction types of mineral resources of nickel deposits are magmatic type, marine sedimentary type and regolith type. The formation age is from the Neoarchean to the Cenozoic with two peaks in the Neoproterozoic and the late Paleozoic. The nickel deposits formed in the Neoproterozoic are located on the margin of the North China Block and Yangtze Block, and those formed in the late Paleozoic are mainly distributed in the Central Asian Orogenic Belt (CAOB), Emeishan and the Tarim Large Igneous Provinces (LIPs). Magmatic nickel deposits are mainly related with broken-up continental margin, post-collision extension of the orogenic belt and mantle plume. According to different tectonic backgrounds and main characteristics of magmatism, the Ni-Cu-Co-PGE metallogenic series types of ore deposits related with mantle-derived mafic-ultramafic rocks can be divided into 4 subtypes: (1) the Ni-Cu-Co-PGE metallogenic series subtype of ore deposits related with mantle-derived mafic-ultramafic rocks in the broken-up continental margin, (2) the Ni-Cu-Co-PGE metallogenic series subtype of ore deposits related with mantle-derived mafic-ultramafic rocks in mantle plume magmatism, (3) the Ni-Cu-Co-PGE metallogenic series subtype of ore deposits related with mantle-derived mafic-ultramafic rocks in the subduction of the orogenic belt, and (4) the Ni-Cu-Co-PGE metallogenic series subtype of ore deposits related with mantle-derived mafic-ultramafic rocks in post-collision extension of the orogenic belt. We have discussed in this paper the typical characteristics and metallogenic models for Neoproterozoic Ni-Cu-(PGE) deposits related with broken-up continental margin, Cambrian marine sedimentary Ni-Mo-V deposits related with black shale, early Permian Ni-Cu deposits related with post-collision extension of the orogenic belt, late Permian Ni-Cu-(PGE) deposits related with Large Igneous Provinces (LIPs), and Cenozoic Ni-Au deposits related with regolith. The broken-up continental margin, mantle plume and post-collision extension of the orogenic belt are important ore-forming geological backgrounds, and the discordogenic fault, mafic-ultramafic intrusion, high MgO primitive magma (high-MgO basaltic magma), deep magmatism, sulfur saturation and sulfide segregation are 6 important geological conditions for the magmatic nickel deposits.     

胶东-朝鲜半岛中生代金成矿作用

华北克拉通东部与朝鲜半岛相接,是中朝克拉通的重要组成部分。在华北克拉通东部的胶东半岛和朝鲜半岛内皆产出有不同规模的金矿床,并具有显著的地域特色。胶东半岛已发现金矿床(点)近200处,其中三山岛、焦家、新城、玲珑等为世界级金矿,它们为石英脉型和受构造控制的蚀变岩型,成矿时间主要集中在~120Ma,说明金成矿作用是在相当短的时间内,在同一成矿背景下和同一构造-岩浆-流体成矿系统下完成的。成矿流体主要来自幔源岩浆以及幔源岩浆与地壳相互作用产生的地质流体,就位环境与地壳/岩石圈在早白垩世强烈伸展构造变形有关,为克拉通破坏型金矿;与我国辽东相邻的朝鲜半岛北部平安北道等地金矿储量较大,成矿类型与特征辽东五龙金矿类似,为石英脉型矿化,也可能为早白垩世与华北克拉通岩石圈减薄、破坏相关的金矿床;朝鲜半岛南部的韩国金(银)矿床分成侏罗纪中温热液型和白垩纪浅成低温热液型两类,其中侏罗纪热液脉状金矿成矿特征虽与胶东金矿类似,但成矿时代(峰期~160Ma)有显著差异。而白垩纪浅成低温热液型金-银矿化主要发生在100~70Ma,与太平洋板块俯冲作用相关,为典型的环太平洋斑岩-次火山活动有关的浅成低温贱金属成矿系列。胶东和朝鲜半岛金矿床类型、特征及成矿时间的异同,与区域中生代地质演化及地球动力学背景密切相关。     

A review of the geodynamic setting of large-scale Late Mesozoic gold mineralization in the North China Craton: an association with lithospheric thinning

Abundant gold deposits are distributed along the margins of the North China Craton (NCC). Occurring throughout the Precambrian basement and located in or proximal to Mesozoic granitoids, these deposits show a consistent spatial–temporal association with Late Jurassic–Early Cretaceous magmatism and are characterized by quartz lode or disseminated styles of mineralization with extensive alteration of wall rock. Their ages are mainly Early Cretaceous (130–110 Ma) and constrain a very short period of metallogenesis. Sr–Nd–Pb isotopic tracers of ores, minerals and associated rocks indicate that gold and associated metals mainly were derived from multi-sources, i.e., the wall rocks (Precambrian basement and Mesozoic granites) and associated mafic rocks.Previous studies, including high surface heat flow, uplift and later basin development, slow seismic wave speeds in the upper mantle, and a change in the character of mantle xenoliths sampled by Paleozoic to Cenozoic magmas, have been used to suggest that ancient, cratonic mantle lithosphere was removed from the base of the NCC some time after the Ordovician, and replaced by younger, less refractory lithospheric mantle. The geochemistry and isotopic compositions of the mafic rocks associated with gold mineralization (130–110 Ma) indicate that they were derived from an ancient enriched lithospheric mantle source; whereas, the mafic dikes and volcanic rocks younger than 110 Ma were derived from a relatively depleted mantle source, i.e., asthenospheric mantle. According to their age and sources, relation to magmatism and geodynamic framework, the gold deposits were formed during lithospheric thinning. The removal of lithospheric mantle and the upwelling of new asthenospheric mantle induced partial melting and dehydration of the lithospheric mantle and lower crust due to an increase of temperature. The fluids derived from the lower crust were mixed with magmatic and meteoric waters, and resulted in the deposition of gold and associated metals.     

新疆天山石炭—二叠纪大规模岩浆成矿事件与形成机制探讨

天山地质构造演化复杂,多阶段演化中岩浆活动与成矿作用规模并不均衡。而石炭-二叠纪却是天山成矿带大规模岩浆活动和金属成矿作用的"爆发"期。本研究紧紧围绕岩浆铜镍矿床、斑岩型铜(钼)矿床及火山岩型磁铁矿矿床,从含矿岩体的岩浆起源、岩浆演化及成矿特点,系统研究地球深部相应岩浆活动的地质过程。通过典型矿床的深入剖析,建立相应矿床类型的成矿模式,破解制约找矿突破的控制因素,系统阐述了板块构造与地幔柱体制叠加并存的地质特征与成矿表现。联系塔里木地幔柱的活动特点和成矿表现,将其与天山造山带三类主要矿床类型建立关联,对比岩石学、年代学及地球化学研究,发现天山成矿带成矿类型与塔里木地幔柱及板块构造存有密切关系,可能是两种构造体制叠加并存的结果。塔里木克拉通深部熔融的地幔物质,围绕刚性塔里木克拉通边缘不断上涌,并与表壳物质发生交换,随着板块俯冲的持续和减弱,深部上涌的地幔物质不断加强,先后形成因深部地幔物质多寡而金属聚集的不同矿床类型。该地幔柱形成时深部过程与成矿作用认识模型的建立,极大地推进了板块构造、地幔柱与岩浆成矿作用的研究,同时可为天山及邻区找矿突破提供借鉴和指导。     

幔源岩浆氧化还原状态及对岩浆矿床成矿的制约

岩浆的氧化还原状态是控制许多基本地质过程的关键热动力学参数之一。估算玄武质岩浆和源区岩石氧化还原状态的常用方法主要包括多价元素的价态、多价元素的分配系数、共存矿物对的化学平衡和全岩化学比值。岩石学实验的深入和分析技术手段的快速发展使精确估算岩浆氧逸度成为可能。这有力地促进了对地幔源区成分、岩浆的部分熔融程度和熔融方式与分异演化历史,以及岩浆矿床的成因机制及成矿过程的研究。幔源岩浆的氧化还原状态复杂多变,不仅与构造背景有关,还与地幔深度(压力)、交代作用和部分熔融有着密切联系。而在岩浆到达浅部地壳后,结晶分异、岩浆去气和同化混染等过程也能不同程度地改变岩浆的氧逸度。因此,即使来自同一构造背景的幔源岩浆也呈现出明显的氧逸度不均一性。氧逸度的高低对源区部分熔融过程中金属元素的地球化学行为、岩浆的分异演化趋势、Fe-Ti-V氧化物饱和时间的早晚和S在岩浆中的溶解度具有明显的控制作用。因此,岩浆的氧逸度对钒钛磁铁矿矿床和汇聚板块边缘的岩浆硫化物矿床的成矿过程具有显著的影响。     

煎茶岭与金川硫化镍矿床的铂族元素地球化学特征对比及其意义

采用ICP—MS方法分析了煎茶岭和金川硫化镍矿床岩石、矿石的铂族元素含量,煎茶岭岩体蛇纹岩的Cu／Pd比值低于原生地幔岩浆,说明岩浆熔离作用较弱,矿石的Pd／Ir比值较小,指示其多数矿石属于岩浆型,以岩浆成矿作用为主;而金川岩体的平均Cu／Pd比值远大于原生地幔岩浆,表明岩浆熔离作用强,矿石的Pd／Ir比值较大,体现了钯族元素矿化及成矿物质以幔源为主的特征。煎茶岭在成矿过程中有壳源物质的混染,整体上岩石、矿石铂族元素含量较低,这与岩浆熔离作用弱、铂族元素成矿作用不发育等因素有关;金川在成岩成矿过程中也有少量地壳物质的混染,但岩石、矿石铂族元素含量较高,反映了以岩浆深部熔离成矿作用为主的特征。     

华北东部中、新生代岩石圈地幔的不均一性：来自橄榄石的组成填图结果

华北中、新生代玄武质火山岩和基性脉岩携带的地幔橄榄岩捕虏体中橄榄石和/或橄榄石捕虏晶系统的组成填图显示华北东部中、新生代岩石圈地幔存在明显的时空分布规律和不均一性。这与通过岩石圈地幔源基性岩石的地球化学反演获得的华北中生代岩石圈地幔的时空不均一性及其块体特征完全一致。太行山和鲁皖地区新生代岩石圈地幔的差异演化主要反映古老地幔橄榄岩与熔体相互作用时熔体性质和来源的不同。同时,橄榄石 Fo 填图还揭示了郯庐断裂对华北东部中、新生代基性岩浆活动及其岩石圈地幔演化的重要制约作用。而且,华北东部中生代岩石圈减薄后尚存古老岩石圈地幔残留。因此,华北东部岩石圈减薄的整体拆沉模式很难成立。     

Nd isotopic constraints on crustal formation in the North China Craton

Recent tectonic analysis suggests that the North China Craton consists of two Archean continental blocks, called the Eastern and Western Blocks, separated by the Paleoproterozoic Trans-North China Orogen. Although the published geochronological data are not sufficient to constrain the detailed tectonothermal evolution of the craton, the available Nd isotopic data show some important differences in Nd model ages between the tectonic units. The Eastern Block shows two main Nd model age peaks, one between 3.6 and 3.2 Ga and the other between 3.0 and 2.6 Ga. Limited Nd isotopic data from the Western Block show a large range of model ages between 3.2 and 2.4 Ga. These differences are consistent with the recently-proposed model.The Nd isotopic data from mantle-derived mafic rocks indicate that the mantle beneath the North China Craton was depleted in the Archean, consistent with major crustal growth during this period. In the Paleoproterozoic, however, the mantle-derived mafic rocks show negative ε_Nd(t) values, implying crustal contamination. This may have resulted from subduction and collision between the Eastern and Western Block, implying that the mechanisms of crustal formation and evolution may have been different between the Archean and Paleoproterozoic.The North China Craton was re-activated by addition of mantle-derived magma into the lower crust in the late Mesozoic, resulting in rejuvenation of the lower crust. This indicates that underplating is also an important mechanism for continental addition, although in this case it may not equate to crustal growth, since it was preceded by removal of lithospheric mantle and possible some lower crust.