吉林汪清—辉南地幔透辉石微量元素及其记录的地幔熔融与交代作用

根据吉林汪清(WQ)中新世和辉南(HN)上新世玄武岩捕虏体橄榄岩透辉石的激光探针(LAM-ICPMS)微量元素分析结果,分析了华北北缘与兴蒙造山带结合部位陆下岩石圈地幔所经历的部分熔融作用和地幔交代作用.新生代时无论是靠近华北地块一侧的辉南,还是靠近兴蒙造山带一侧的汪清陆下岩石圈除少量难熔地幔残留外,主体上均表现为显生宙‘大洋型’的地幔特征,即经历了8％以下的部分熔融作用.这些地幔又记录着复杂的地幔交代作用过程,交代介质类似于含水的、含碳酸岩质的硅酸岩熔体.这样的地幔特征与中国东部其他地区新生代时的主体岩石圈相似,也有少量古老地幔残余,由此进一步说明中国东部中、新生代岩石圈减薄作用经历了软流圈地幔对古老岩石圈的侵蚀和最终的置换过程.     

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。     

华北克拉通西北部显生宙岩石圈地幔属性与演化特征: 橄榄岩捕虏体证据

众所周知,华北克拉通东部岩石圈地幔的组成和性质在显生宙发生了显著变化,但由于西部出露含有捕虏体的火山岩较少,这在一定程度上限制了人们对该区岩石圈地幔属性与演化特征的认识。本文将华北克拉通西北部晚白垩世-新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体的研究成果归纳总结,旨在进一步揭示该区岩石圈地幔的属性与演化特征。研究表明,华北克拉通西北部岩石圈地幔主要由低Mg^#的二辉橄榄岩和少量高Mg^#的方辉橄榄岩组成。高Mg^#橄榄岩代表该区受轻微再富集作用影响的古老岩石圈地幔残余,低Mg^#橄榄岩是软流圈来源熔体与高Mg^#橄榄岩反应的产物,代表地幔再富集作用对古老岩石圈地幔改造的结果。该区岩石圈地幔经历了多期地幔交代作用的改造,早期交代事件与古亚洲洋俯冲有关,近期与软流圈来源的玄武质熔体有关。这种广泛的地幔再富集作用对华北克拉通古老岩石圈地幔的转变做出了重要贡献。

     

华北岩石圈地幔的多次组成转化过程:橄榄岩与不同来源熔体间的相互作用——来自地幔橄榄岩捕虏体的岩石学和Li、Fe等同位素地球化学证据

华北克拉通显生宙以来岩石圈的巨厚减薄是全球古老克拉通地区难得的重要地质现象,这一地区已成为研究古老岩石圈稳定性和改造过程的理想地区,也是我国继青藏高原隆升和大别-苏鲁超高压变质带之后又一个国际热点地区.     

Petrochemistry of peridotites from North China: Significance for lithospheric mantle evolution

A petrochemical analysis was undertaken of peridotitic xenoliths in volcanic rocks that erupted from the Paleozoic to the Cenozoic within the eastern part of the North China craton, and the peridotites as tectonic intrusion in the Early Mesozoic from the Sulu orogen. The results show that the cratonic mantle, which was refractory and existed when the kimberlites intruded in the Paleozoic, had almost been replaced by the newly accreted fertile lithospheric mantle during the Mesozoic-Cenozoic. The erosion, metasomatism, and intermingling caused by the accreted asthenospheric material acting on the craton mantle along the weak zone and deep fault (such as the Tanlu fault) in the existing lithosphere resulted in the lithospheric thinning at a larger scale 100 Ma ago (but later than 178 Ma). The largest thinning would be in the Eogene. The upwelling asthenospheric material transformed into accreted lithospheric mantle due to the asthenospheric temperature falling in the Neogene (leading to relatively slight lithospheric incrassation), and finally accomplished mantle replacement. The peridotitic body in the Sulu orogen represents the products spreading from the modified cratonic lithospheric mantle. Translated from Earth Science—Journal of China University of Geosciences, 2006, 31(1): 49–56 [译自: 地球科学—中国地质大学学报]     

华北东部橄榄岩岩石化学特征及其岩石圈地幔演化意义

华北东部古生代以来火山岩中捕虏体橄榄岩和苏鲁早中生代构造侵位橄榄岩的岩石化学结果表明: 古生代金伯利岩侵位时仍然存在的难熔、漂浮克拉通地幔在中、新生代时其大部被新生饱满的岩石圈地幔物质取代置换.在100 Ma前(但不早于178 Ma), 新生软流圈物质就已开始沿古老岩石圈内的地幔薄弱带和岩石圈深断裂带对克拉通地幔进行侵蚀、交代和混合作用, 引起岩石圈大幅减薄.这一减薄存在时间、空间的不均匀性, 但在老第三纪达最大.新第三纪以来, 上涌的软流圈物质由于温度下降回落(岩石圈小幅增厚)并转化为新生岩石圈地幔, 实现地幔置换过程.分析的苏鲁造山带橄榄岩是早中生代构造侵位改造过的古老岩石圈地幔物质.      

内蒙古集宁新生代玄武岩中橄榄岩包体矿物化学特征及其地幔演化意义

在无水"干"体系的四矿物相橄榄岩中,单斜辉石由于熔点低而通常记录着丰富的部分熔融作用和地幔交代作用信息。在详细岩相学特征和组成矿物主元素分析基础上,重点对内蒙古集宁玄武岩中橄榄岩包体的单斜辉石进行了激光原位微量元素研究。通过与新生代时华北具古老克拉通地幔特征(如鹤壁)和具新生岩石圈地幔特征(如山旺)的橄榄岩对比,讨论了新生代时集宁地区陆下岩石圈地幔性质及其形成和演化机制。集宁地区岩石圈地幔是相当于原始地幔经过较低程度的部分熔融抽取形成的,除个别样品的部分熔融程度5%外,多数样品为5%～10%。橄榄岩的平衡温度与橄榄石Mg#关系表明新生代时集宁地区的陆下岩石圈地幔是不均一的,无明显分层现象,表现为饱满与过渡型地幔的共存。这种主体饱满并兼有过渡型地幔的不均一现象,可能是软流圈物质对古老地幔进行不均匀侵蚀、改造和置换作用的结果。     

华北克拉通中生代拆沉陆壳物质对岩石圈地幔的改造:来自橄榄岩捕虏体中角闪石的成分制约

对鲁西和太行山南段早白垩世高镁闪长岩中橄榄岩捕虏体中的角闪石进行了主量元素和痕量元素分析,并讨论了角闪石成分与改造岩石圈地幔熔体的性质与来源之间的关系。研究结果表明,橄榄岩类捕虏体中的角闪石主要为交代成因。在化学上,它们属于钙质角闪石。太行山南段符山橄榄岩捕虏体中的角闪石属于镁质普通角闪石和浅闪石或浅闪石质普通角闪石;鲁西铁铜沟橄榄岩捕虏体中的角闪石为韭闪石质普通角闪石、浅闪石质普通角闪石和镁绿钙闪石质普通角闪石。与板内橄榄岩捕虏体中的角闪石相比,鲁西和太行山南段早白垩世高镁闪长岩橄榄岩捕虏体中的角闪石具有相对高的Mg#(鲁西:86.0~90.8;太行山:90.7~94.2)和SiO2(鲁西:44.04%~46.98%;太行山:47.09%~49.79%)以及相对低的Na2O(1.92%~2.51%)、TiO2(0.01%~1.46%)、Nb(0.29×10-6~1.98×10-6)和Zr(1.61×10-6~5.34×10-6),这与来自俯冲带之上地幔楔橄榄岩捕虏体中的角闪石相类似。综合橄榄岩捕虏体的地球化学特征,可以判定华北克拉通早白垩世岩石圈地幔遭受了起源于拆沉陆壳物质熔融熔体的改造。     

Petrography and Geochemistry of Peridotite Xenoliths from Hannuoba and Significance for Lithospheric Mantle Evolution

Mantle-derived xenoliths and xenocrysts in Pale-ozoic diamondiferous ki mberlites in Mengyin (Shan-dong Province) and Fuxian (Liaoning Province) showthe presence of a cold,thick lithospheric mantle be-neath the North China craton ( NCC) in the MiddleOrdovician ( Griffin et al ., 1998 ; Menzies et al .,1993 ;Fan and Menzies ,1992) . However ,studies onmantle peridotites captured in the Tertiary to Neo-gene basalts of the NCC have revealed the existenceof a thin, hot and fertile lithosph…     

华北克拉通破坏的物理、化学过程:地幔橄榄岩证据

本文对比了华北东部不同时代、不同位置捕虏体/地质体橄榄岩的地幔属性,讨论了华北克拉通破坏的物理、化学过程。结果表明,拆沉作用不能很好地解释古老难熔、过渡型和新生饱满地幔并存的事实;单纯的熔体-橄榄岩相互作用也不易解释中、新生代岩石圈巨大减薄和新生饱满地幔Cpx中LREE亏损现象,即具复杂演化历史的克拉通地幔向演化历史简单的"大洋型"岩石圈的转换。华北东部克拉通破坏作用包括地幔伸展、熔-岩作用、侵蚀置换等复杂的物理、化学过程。岩石圈先大幅减薄、后小幅增厚实现了最终的地幔置换和岩石圈整体减薄过程。喷发时代为100 Ma的阜新玄武岩所捕获的橄榄岩主体是饱满的,说明华北东部部分地区在此之前有过地幔置换作用。     

河北阳原新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体矿物化学:华北岩石圈地幔演化

橄榄岩及其中矿物的组成, 特别是单斜辉石的微量元素, 可以很好的揭示岩石圈地幔性质.在对河北阳原新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体详细岩相学和矿物化学研究基础上, 重点分析了单斜辉石的激光原位微量元素, 讨论了新生代华北内部山带岩石圈地幔特征及其演化机制.阳原地区陆下岩石圈, 除个别样品的部分熔融程度为15%~20%外, 多数样品<5%, 显示该区的地幔演化是不均一的, 并表现为饱满与难熔-过渡型地幔的交叉并存.这种共存现象可以用软流圈物质对古老地幔进行不均匀侵蚀、改造和置换作用来解释.      

山东蓬莱新生代岩石圈地幔的异常锂同位素组成：橄榄岩包体的离子探针分析

应用离子探针技术对山东蓬莱新生代玄武岩中橄榄岩包体的主要组成矿物进行了原位测定,结果显示了强烈偏离正 常地幔矿物组成和平衡的Li 含量和同位素比值。橄榄石、斜方辉石和单斜辉石的Li 含量和δ7Li 分别为（2.0~10.4）×10-6, （2.8~23.8）×10-6 和（3.3~59.7）×10-6;-28.6‰ ~+0.5‰,-12.7‰ ~+12.8‰和-41.5‰ ~+22.6‰。这种强烈的非平衡体系反 映了最近强烈和复杂的地幔交代作用。辉石的高Li（~ 60×10-6）和δ7Li（~ +20‰）反映了最近富Li地幔熔体/ 流体的特征, 而橄榄石的中等Li 富集（<5×10-6）和强烈的δ7Li 亏损（~ -20‰）则可能记录了更早一期低δ7Li 的地幔交代。同位素剖面 的扩散反演以及Li 强烈富集与LREE 相对亏损之间的解耦显示了两期地幔交代作用的短暂性和近期性。因此,我们认为华 北东部克拉通上地幔中存在与再循环有关的锂同位素异常组分,它们的形成应该与中生代以来太平洋板块向东亚大陆下的 俯冲有关. 这些组分能够在地幔中较长的保存直至最近被热扰动所释放,并被橄榄岩包体所记录。     

汉诺坝橄榄岩捕虏体的单斜辉石LAM-ICPMS分析及其岩石圈地幔演化意义

橄榄岩成分及其中矿物(如单斜辉石)微量元素组成可以很好地揭示岩石圈地幔性质．在对汉诺坝新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体做详细岩相学和岩石化学研究基础上,重点分析了单斜辉石的激光原位微量元素,并探讨了新生代华北克拉通北缘岩石圈地幔特征及地幔演化．汉诺坝地区岩石圈地幔是相当于原始地幔经过不同程度的部分熔融抽取形成的,除个别样品的部分熔融程度为15％-20％外,多数样品<5％．全岩主元素、单斜辉石成分体现出新生代汉诺坝地区的岩石圈地幔是很不均一的:在主体饱满型中有亏损型地幔的残留．这种共存现象可能是软流圈物质对古老地幔进行侵蚀、混合和改造置换的结果．单斜辉石微量元素组成所体现的碳酸岩岩浆交代作用和硅酸盐熔／流体的交代作用也支持这一认识．