华北东部新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体的流体及稀有气体组成研究

应用热爆裂质谱测量和高温熔融样品释气技术分别测定了山旺、栖霞和鹤壁新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体中的橄榄石颗粒的流体和稀有气体组成。结果表明,鹤壁方辉橄榄岩具低于大气的~3He/~4He 比值0.778Ra 和大气成因的 Ne、Ar、Kr、Xe 组成。三个地区饱满地幔样品均以还原性流体为主,CO_2/~3He、N_2/~3He、N_2/Ar 比值分别为(0.62～4144)×10~9、(2631～64482)×10~6、269～73467。这些还原型流体偏离典型的幔源流体组成而表现出明显的碳和氮元素过剩,具有大气-地幔-壳源组份混合的特点,反映了大气和富含有机质的壳源组份在新生岩石圈上地幔中的影响。同时,这些饱满地幔样品的 Ne、Ar、Kr、Xe 具有大气属性,反映了大气型稀有气体在上地幔源区的广泛混染。其中,山旺和栖霞的~3He/~4He 比值分别为(2.91～3.07)Ra、(1.79～4.01)Ra,均高于大气低于 MORB,具有交代富集地幔的特点,而鹤壁则具有类似 MORB 的~3He/~4He 比值(7.03～7.05)Ra。这样的流体和稀有气体组成差别显示华北东部新生岩石圈地幔具亏损 MORB 型的特点并含壳源组份, 且其东缘所含壳源组份比例高于中部,说明华北东部新生岩石圈地幔中有俯冲洋壳组份的记录。     

中生代华北南缘带状岩石圈结构特征及其大陆形成演化意义

大陆岩石圈根的形成与破坏是当前固体地球科学的重大研究课题之一.对独具时空特色的华北东部地块南缘信阳中生代火山岩中一系列包括下地壳镁铁质-长英质的麻粒岩、榴辉岩、变辉长岩、辉石岩和上地幔橄榄岩等岩石包体进行了系统的定深、定年研究, 建立了华北中生代(~160Ma) 多块体结合部位的组成和年龄呈带状结构的岩石圈几何模型, 并在此基础上分析了形成的动力学过程.在华北南缘地表出露最老~2.85Ga的岩石之下的30km处(上部下地壳), 由年龄为3.6~3.4Ga的长英质麻粒岩和辉石岩组成; 更深处30~40km位置, 则由具古元古代年龄(2.0~1.8Ga) 的镁铁质-长英质麻粒岩和变辉长岩构成, 其形成过程与华北东部地块与西部地块的碰撞有关, 记录着全球性的哥伦比亚超大陆汇聚事件.Hf同位素数据显示在这次重要事件里, 既有新生地幔物质加入, 也有古老地壳(3.8~3.0Ga) 组分的再熔融作用.在来自下地壳更深处的榴辉岩(40~45km) 和上地幔橄榄岩(> 45km), 它们的主要年龄分别是古生代(440~260Ma) 和早中生代(228~219Ma), 记录着在显生宙不同时期扬子与华北碰撞的动力学过程.      

华北克拉通不均匀破坏和地幔置换作用与陆内山-盆耦合驱动

华北东部自中、新生代以来克拉通地幔发生了60～120 km的不均匀减薄并伴随强烈的构造运动(如燕山陆内造山过程)、大型矿床的富集、强烈的火山活动和克拉通盆地的形成.可见中生代的壳-幔相互作用在东部岩石圈演化中占据重要位置,然而引起如此强烈的壳-幔相互作用的深层原因是什么,一直困绕着固体地球科学家们.