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。     

橄榄岩-熔体的相互作用:岩石圈地幔组成转变的重要方式

橄榄岩-熔体/岩浆的相互作用常被用来解释蛇绿岩套橄榄岩、造山带橄榄岩、超镁铁质侵入杂岩体、地幔橄榄岩捕虏体中某些具有不平衡结构和矿物组成的岩石的形成过程。橄榄岩-熔体的反应主要有两种方式,即消耗橄榄石(和单斜辉石)生成斜方辉石或消耗斜方辉石生成橄榄石(和单斜辉石)。反应的结果不仅造成矿物百分含量的变化,而且造成矿物组成的变化;后者更重要但未引起足够的重视。华北东部中生代玄武质岩石中具有环带状结构的橄榄石和辉石捕虏晶,特别是具有环带状结构的地幔橄榄岩捕虏体的发现,暗示这种橄榄岩-熔体的相互作用在华北东南部中生代岩石圈地幔中很可能普遍存在,为岩石圈地幔组成转变和快速富集的重要方式。这是全球首例由橄榄岩-熔体相互反应造成的岩石圈地幔大规模的组成变化。反应熔体来源途径主要有地壳来源和软流圈地幔来源。来源不同的熔体与橄榄岩的反应造成的组成变化完全不同。     

地幔中EM1端员成因的锂同位素制约

在四个地幔端员(DMM、HIMU、EM1、EM2)中,EM1的成因一直令人困惑。华北克拉通中部(太行山地区)地幔橄榄岩捕虏体的Li同位素组成特征为探讨这一问题提供了新的制约。橄榄岩捕虏体中主要组成矿物(橄榄石、斜方辉石和单斜辉石)的Li同位素组成特征表明,该区的岩石圈地幔中有再循环的、古老的洋壳物质。结合已有的地幔橄榄岩捕虏体的Sr-Nd同位素数据,可以推测再循环的古老蚀变洋壳对地幔EM1端员组分的产生有重要的作用。     

辽西中生代晚期岩石圈地幔的性质:来自玄武岩和地幔捕虏体的证据

辽西中生代玄武岩中幔源气榄岩捕虏体的岩石学、矿物学和地球化学研究表明，中生代岩石圈地幔是由古老富集型的岩石圈地幔和新增生的岩石圈地幔所组成。前者以角闪尖晶二辉橄榄岩为代表，它经历了富钠质的地幔交代作用。橄榄岩类捕虏体富含轻稀土元素，并具有较高的ω(^87Sr)/ω(^86Sr)比值；后者以二辉石岩为代表，具典型堆积结构，与本区尖晶石二辉橄榄岩相比，具有较高的稀土元素丰度。在矿物成分和稀土元素丰度上，本区辉石岩捕虏体类似于中国东部新生代玄武岩中幔源辉石岩捕虏体，这意味着辉石岩捕虏体可能是上地幔中更早期的岩浆堆积体。     

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。     

华北克拉通中部中生代岩石圈地幔的性质:来自橄榄岩捕虏体的证据

目前对华北克拉通中生代岩石圈地幔性质的认识主要来源于中生代火成岩元素和同位素的地球化学示踪,而缺乏由地幔橄榄岩捕虏体所代表的直接证据.太行山南段中生代闪长岩中的地幔橄榄岩捕虏体为了解华北克拉通中部岩石圈地幔的性质提供了可能.     

古老大陆岩石圈地幔再循环与蛇绿岩中铬铁矿床成因

不同地区、不同时代蛇绿岩中不同类型铬铁矿岩的Re-Os同位素研究表明,在铬铁矿石或围岩中均存在极度亏损的具有大陆岩石圈地幔属性的物质。新疆达拉布特古生代蛇绿岩带中萨尔托海富Al铬铁矿岩的Os同位素组成为0.1109～0.1256,对应的模式年龄为3.5～0.6Ga;西藏班公湖—怒江中生代蛇绿岩带中东巧富Cr铬铁矿石及围岩Os同位素组成介于0.1175～0.1261,对应的模式年龄为1.5～0.1Ga;雅鲁藏布江中生代蛇绿岩带中罗布莎富Cr铬铁矿岩的Os同位素变化范围为0.1038～0.1266,对应的模式年龄为3.37～0.28Ga,而该带中不含矿的泽当二辉橄榄岩的Os同位素组成为0.1256～0.1261,没有古老大陆岩石圈地幔属性的物质存在,与新特提斯洋地幔Os组成较为接近。推测在蛇绿岩形成过程中,古老大陆岩石圈地幔参与循环有利于形成铬铁矿床,明确提出"熔体与古老大陆岩石圈地幔反应成矿"的假说,指出蛇绿岩带中存在的古老微陆块可能是找矿的指示标志。     

中国东部及西秦岭地区新生代岩石圈地幔中的相转变带及其温压条件

五相(橄榄石 斜方辉石 单斜辉石 石榴石 尖晶石)共存的地幔橄榄岩捕虏体是来自岩石圈地幔相转变带的直接样品。中国东部及西秦岭地区晚第三至第四纪碱性火山岩携带的少量五相共存的地幔橄榄岩捕虏体为探讨这些地区新生代岩石圈地幔中相转变带提供了宝贵的样品。本文根据地幔橄榄岩捕虏体中石榴石和尖晶石的产出状况,将这些橄榄岩捕虏体分为三类:第一类橄榄岩中尖晶石为粒状残核,尖晶石外缘被石榴石的反应边包围。这种橄榄岩捕虏体代表尖晶石一石榴石相转变带的上限,故称为尖晶石带橄榄岩;第二类橄榄岩中尖晶石和石榴石以单颗粒零散分布为特征,二者共存但未见明显的相转变关系。这类橄榄岩多位于相转变带中部,拟称为尖晶石-石榴石过渡带橄榄岩;第三类橄榄岩中以石榴石为主,尖晶石和辉石等微晶构成石榴石反应边。这类橄榄岩代表尖晶石-石榴石相转变带的下限,故称为石榴石带橄榄岩。因此,根据不同类型橄榄岩捕虏体中矿物的组成,结合温度压力估算即可确定岩石圈地幔中相转变带的深度和厚度。本文通过对中国东部及西秦岭地区晚第三至第四纪碱性火山岩携带的尖晶石-石榴石二辉橄榄岩捕虏体的温度压力估算来进一步厘定中国东部新生代岩石圈地幔中的相转变带深度和厚度。     

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。     

铙钹寨岩体是蛇绿岩吗？——评“也谈铙钹寨超镁铁岩体的成因和构造类型的归属问题”

王希斌等根据铙钹寨岩体恢复的原岩由亏损强烈的方辉橄榄岩、纯橄岩和弱亏损的二辉橄榄岩组成以及有豆荚状铬铁矿存在,认为铙钹寨岩体属于大洋岩石圈地幔,是蛇绿岩的成员;并且还根据岩体存在两种地幔橄榄岩组合进一步推断铙钹寨岩体"可能经历了洋内扩张(形成 MOR 型的地幔残余)和洋内俯冲两个阶段的演化过程"。我们认为,铙钹寨岩体是交代的地幔橄榄岩,它不大可能是蛇绿岩;铙钹寨岩体的特征比较接近大陆岩石圈地慢而非大洋岩石圈地幔;铬铁矿不是判别蛇绿岩的标志;不能根据岩体存在强烈亏损和弱亏损的两种橄榄岩而推断其形成于两种环境。     

MOR型蛇绿岩中地幔橄榄岩的地质特征

地幔橄榄岩是指来自陆下、弧下或洋脊下的岩石圈地幔岩,通常通过构造侵位(冷侵位)的方式存在于造山带中,如造山带橄榄岩、蛇绿岩中的橄榄岩以及火山岩中的地幔橄榄岩等。本文选取了4个具有MOR型属性的蛇绿岩中地幔橄榄岩体,对比研究了其与深海橄榄岩在岩石学、地球化学、同位素地球化学和岩石成因等方面的特征,认为与深海橄榄岩性质的综合对比是识别MOR型蛇绿岩中地幔橄榄岩的有效方法之一,同时在蛇绿岩的分类中具有较好的参考价值。     

大兴安岭岩石圈地幔特征——哈拉哈河-绰尔河橄榄岩捕虏体的证据

大兴安岭哈拉哈河-绰尔河第四纪火山岩中含有尖晶石相和石榴石相橄榄岩捕虏体.本文报道的尖晶石相橄榄岩包括方辉橄榄岩和二辉橄榄岩两类,前者分布数量略高于后者.方辉橄榄岩多数具有较高的平衡温度(1072～1193℃),矿物化学成分变化大,含有高Mg橄榄石和高Cr#尖晶石,这些特征一致表明是古老岩石圈地幔残余的样品.而二辉橄榄岩显示相对均一的矿物化学成分和很宽的平衡温度变化范围(636～1178℃),代表了明显受到改造的岩石圈地幔,可能反映岩石圈地幔的不同深度和局部经历了软流圈与岩石圈相互作用.通过与华北克拉通的对比,发现地处兴蒙造山带的大兴安岭岩石圈地幔中仍保留有相当量的古老岩石圈地幔残余,区别于遭受强烈改造和破坏的华北克拉通东部地区的岩石圈地幔.     

鲁西中生代闪长岩中两类幔源捕虏体的岩石学和地球化学

鲁西铁铜沟岩体辉石闪长岩中黑云母的40Ar/39Ar坪年龄为132.79±0.27Ma.产于辉石闪长岩中深源捕虏体的岩相学、矿物化学、岩石地球化学和野外资料表明,它们可划分成两组.组Ⅰ为具有变质-变形结构的纯橄岩、方辉橄榄岩和尖晶石二辉橄榄岩类.该类捕虏体耗损易熔元素(如Ca、Al)、橄榄石具有较高的Mg#值和较高的含量表明它们可能为古老岩石圈地幔高度部分熔融的残留体.然而,相对富集轻稀土元素的配分形式、较高的87Sr/86Sr比值以及交代型金云母的存在暗示着该类捕虏体遭受了晚期交代作用的改造;组Ⅱ为具有残留的嵌晶结构、再平衡结构,并叠加有变形结构的纯橄岩、方辉橄榄岩、橄辉岩和二辉石岩类.该类捕虏体具有较低的Mg#值和87Sr/86Sr比值以及较高的稀土元素丰度表明可能代表了新增生的岩石圈地幔物质.两类幔源捕虏体的共存对认识华北地块东部中生代岩石圈地幔的性质以及揭示中国东部陆下岩石圈地幔的演化历史具有重要意义.     

兴蒙造山带北部岩石圈地幔橄榄岩氧逸度特征研究

在大兴安岭北部的诺敏和科洛地区的新生代玄武岩中发现了尖晶石相的橄榄岩包体。地幔橄榄岩中橄榄石的Mg~#说明了研究区上地幔具有部分难熔的特点。在橄榄石含量与Fo图解中,有一部分橄榄岩包体落在太古代和元古代的地幔区域,揭示了研究区的岩石圈地幔存在古老岩石圈地幔的残余。研究区方辉橄榄岩与二辉橄榄岩有显示高氧逸度值FMQ+1.95～3.01,这与一般情况下相对还原的古老岩石圈地幔的低氧逸度值形成鲜明对比,可能为古生代的古亚洲洋以及中生代的古太平洋相继俯冲到了兴蒙造山带之下,导致当时岩石圈地幔的氧化所致。在地幔包体的反应边中发现了富钾熔体(K20 1%-6%),这被认为研究区地幔经历了多期富钾流体活动,富钾流体的来源可能与俯冲再循环的壳源物质有关。     

华北北缘汉诺坝地区不同类型辉石岩捕掳体Fe同位素地球化学研究

<正>辉石岩是上地幔仅次于橄榄岩捕虏体的重要组成部分,其类型多样,具有复杂的成因与来源;成因方面既有高压环境下的堆晶成因,又有再循环洋壳变质成因,也包括熔体与橄榄岩交代成因;而来源方面又包括来自于软流圈,富集的岩石圈地幔或俯冲变质的大洋岩石圈。随着同位素分析技术和质谱仪器性能的提高,新兴的Fe同位素体系因特有的地球化学性质而成为研究地幔不均一性、交代作用和岩浆演化的新工具。为了对不同类型辉石岩的成因和来源提供新制约,我们对华北克拉通北缘汉诺坝地区不同类型辉石     

复杂的山东昌乐新生代玄武岩辉石岩捕虏体及其岩石圈演化意义

紧邻郯庐断裂带分布的山东昌乐新生代玄武岩含有丰富的辉石岩捕虏体。根据辉石岩的主、微量元素特征,可以将它们大致分为3类。Ⅰ类和Ⅱ类样品的岩石地球化学特征分别与河北汉诺坝-阳原新生代玄武岩中的Cr系列和Al系列辉石岩捕虏体相对应,都属壳-幔过渡带或岩石圈顶部地幔的分离结晶产物,其中Ⅱ类辉石岩还包含有陆壳物质组成,更可能是壳幔过渡带来源。Ⅲ类辉石岩在岩石地球化学特征上与汉诺坝的石榴石辉石岩相似,但不同的样品则分别表现出与洋岛玄武岩或正常洋中脊玄武岩相似的特征。丰富的昌乐玄武岩中辉石岩捕虏体所表现出来的复杂成因来源,与相对简单的上地幔特征相比,该区新生代时的顶部岩石圈地幔和壳-幔过渡带组成异常复杂,说明岩石圈减薄过程中自下而上的新生地幔物质对古老岩石圈的置换作用。     

复杂橄榄岩捕虏体:反演岩石圈演化过程的罕见而重要的样品

地幔和／或下地壳中存在2类“复杂”橄榄岩捕虏体:一类为“混杂”,即“polymict”橄榄岩捕虏体;另一类为相对常见的“复合”,即“composite”橄榄岩捕虏体．复合橄榄岩捕虏体通常由橄榄岩和辉石岩／麻粒岩或由橄榄岩夹辉石岩脉2部分或多部分组成．岩相学上易于辨认,有时手标本上即可辨认．而混杂橄榄岩捕虏体为各种橄榄岩和／或辉石岩来源的矿物和熔体混杂在一起组成的构造岩,岩相学上很难辨认,只有通过矿物组成分析来判断．混杂橄榄岩捕虏体仅见于南非Kaapvaal 克拉通金伯利岩岩管中,该类捕虏体来源于地幔塑性剪切带,记录了流／熔体参与下的地幔变形和交代作用的全过程．复合橄榄岩捕虏体较常见,出现在全球各类玄武岩和金伯利岩中．复合橄榄岩捕虏体有多种成因,如地幔变形、壳幔过渡带样品、交代作用和堆积成因等等．这些复合橄榄岩捕虏体同样记录了岩石圈地幔和／或下地壳交代作用／改造过程的中间状态．因此,这些罕见而重要的复杂橄榄岩捕虏体为大陆岩石圈动力学演化过程提供了最直接的样品．     

吉林省辽源晚中生代碱性玄武岩成因及岩石圈地幔性质

报道了吉林辽源晚中生代玄武岩的全岩K-Ar定年结果和岩石地球化学资料, 以及其中幔源捕虏体的矿物化学分析结果, 探讨了晚中生代碱性玄武岩的成因及岩石圈地幔的性质.全岩K-Ar定年结果显示, 辽源玄武岩形成于晚白垩世(91.7±1.7 Ma、82.5±1.9 Ma、99.3±1.6 Ma、82.2±2.4 Ma).该玄武岩的SiO₂含量介于45.1%~45.9%之间, 全碱(Na₂O+K₂O)含量介于4.50%~6.72%之间, Mg#[100×Mg/(Mg+Fe2+)]值介于60~63之间, 属于碱性玄武岩系列.该玄武岩相对富集轻稀土元素(LREEs)、亏损重稀土元素(HREEs), (La/Yb)_N值介于12.0~14.0之间, 无Eu异常, 具有洋岛玄武岩(OIB)型微量元素配分型式.辽源玄武岩中的幔源捕虏体以尖晶石二辉橄榄岩为主, 捕虏体中橄榄石的Mg#值较低(87.1~91.2), 结合捕虏体中其他矿物的主量和微量元素地球化学特征, 认为辽源晚白垩世岩石圈地幔以新增生的岩石圈地幔为主.捕虏体中单斜辉石的LREEs具有从富集到亏损的变化特征, 暗示岩石圈地幔经历了部分熔融和交代作用的改造, 地幔交代类型以硅酸盐熔体交代为主, 同时存在碳酸盐熔体交代作用.辽源晚白垩世玄武岩来源于软流圈地幔的部分熔融, 结合区域研究成果, 认为辽源晚白垩世玄武岩形成于古太平洋板块俯冲背景下的弧后伸展环境.      

地幔橄榄岩中橄榄石的指示意义

橄榄石是地幔橄榄岩和辉石岩的主要组成矿物,但也经常以斑晶和捕虏晶的形式出现在玄武质岩石中。结合近年来在地幔橄榄岩的主要元素（如Mg和Fe）组成特征以及Li、Mg和Fe稳定同位素地球化学方面的研究成果,重点对橄榄石的地球化学特征与华北克拉通岩石圈地幔演化过程之间的联系进行了讨论,旨在加深对华北克拉通岩石圈地幔演化过程的理解。现有研究表明：地幔橄榄岩中橄榄石的矿物学特征、元素和同位素地球化学组成能够很好地指示岩石圈地幔的特征及其演化过程,因而具有重要的意义。对于克拉通地区的地幔橄榄岩来说,橄榄石的Mg#通常可以指示岩石圈地幔的属性,古老、难熔的地幔橄榄岩中的橄榄石一般具有较高的Mg#（〉92）,而新生的岩石圈地幔橄榄岩中的橄榄石则具有较低的Mg#（〈91）。因此,地幔橄榄岩中橄榄石的Mg#在一定程度上具有年龄意义。橄榄岩中橄榄石的Li、Mg和Fe同位素组成也可以明确指示岩石圈地幔的属性及其所经历的演化过程,正常地幔的δ7Li、δ26Mg和δ57Fe组成相对均一,如果上述同位素组成偏离正常地幔值,则说明岩石圈地幔经历了熔体/流体的交代作用。华北克拉通地区地幔橄榄岩捕虏体中橄榄石的Li、Mg和Fe同位素组成研究表明：该区的岩石圈地幔经历了多个阶段、不同来源的熔体/流体的改造过程。     

鲁西纯橄岩捕虏体中富硅质熔（流）体的交代作用：对中生代岩石圈地幔减薄的意义

鲁西中生代辉长-闪长质岩石中纯橄岩捕虏体的岩石学、矿物化学及微量元素地球化学研究表明,纯橄岩捕虏体代表了古老岩石圈地幔的残留;地幔纯橄岩捕虏体中存在两种类型的交代作用,一是以填隙型金云母为代表的早期富含CO_2和H_2O的不活动流体的交代作用;二是以斜方辉石交代脉和网络状斜方辉石为代表的晚期富硅质熔(流)体的交代作用。后者代表了起源于软流圈的富硅质熔(流)体对古老岩石圈地幔的一种化学侵蚀。这对认识华北地块东部中生代岩石圈地幔的性质以及岩石圈减薄机制具有重要意义。