早白垩世华北克拉通东部岩石圈减薄过程和机制:来自辽宁本溪北大山岩体的证据

早白垩世华北克拉通岩石圈经历了巨厚减薄事件,但减薄过程及机制仍存在较大争论。本文对位于华北克拉通东部辽宁本溪地区的北大山岩体进行了野外地质调查、岩相学、地球化学、锆石U-Pb定年和Lu-Hf同位素研究,探讨其形成时代、源区和成因,以期得到关于华北克拉通东部早白垩世岩石圈减薄研究的启示。北大山岩体岩性为似斑状黑云二长花岗岩,锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素测年结果显示,花岗岩的^(206)Pb/^(238)U加权平均年龄为(117.1±1.4)Ma,表明为早白垩世岩浆活动的产物。北大山岩体似斑状黑云二长花岗岩具有富硅(w(SiO_(2))=69.15%~69.87%)、富碱(w(Na_(2)O+K_(2)O)=8.46%~8.66%)、贫镁(w(MgO)=0.80%~0.90%)、贫钙(w(CaO)=2.03%~2.04%),准铝质(A/CNK=0.98~0.99)的特征;富集Rb、Th、K、Ba等大离子亲石元素,相对亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素,稀土元素配分曲线为右倾型,轻稀土较陡,重稀土较平缓,花岗岩熔体的锆石饱和温度(763.14~768.87℃)明显低于A型花岗岩(>800℃),以上特征总体表现出高钾钙碱性I型花岗岩特征。锆石Lu-Hf同位素分析表明,锆石εHf(t)值为-21.49~-19.04,均为负值,二阶段亏损地幔Hf模式年龄(t DM2)=2536~2383 Ma,表明其源岩主要为古元古代古老下地壳基性岩的部分熔融。根据年代学和岩石地球化学研究认为,北大山岩体形成于早白垩世时期古太平洋板块俯冲回撤而导致的区域伸展背景环境下,同时,上涌的软流圈引起华北克拉通深部岩石圈发生大规模的拆沉作用,从而致使华北克拉通岩石圈减薄。

川滇地区岩石圈温度、化学组分结构研究及对岩石圈减薄过程的认识

川滇地区地处中国大陆西南,对其岩石圈结构的研究是认识该地区构造演化过程的基础.由于不同研究方法存在各自的局限性,导致其所获得的岩石圈结构和可能的构造演化过程仍存在争议.岩石圈温度、化学组分结构是深入认识这些争议性问题的基础.本文基于热动力学模拟和概率密度反演的方法,联合瑞雷面波相速度频散曲线、大地水准面高、地形和地表热流等观测资料,反演了川滇地区岩石圈的温度、化学组分结构.结果表明,川滇地区岩石圈呈现南薄北厚的趋势,其中印支块体岩石圈较薄,为60~80 km,相对起伏较小;川滇菱形块体、江南造山带西缘岩石圈自南(~80 km)向北(~200 km)递增;松潘甘孜块体保持较厚的岩石圈根(~240 km).印支块体与江南造山带西缘岩石圈地幔以过渡型和难熔型的橄榄岩为主,仍存在部分古老难熔的岩石圈地幔物质;而川滇菱形块体内部为饱满型岩石圈地幔,表明古老、难熔的岩石圈地幔被新的地幔物质所取代.根据现今川滇地区岩石圈温度、化学组分结构,我们推测川滇地区南部的印支块体受印度板块与亚欧板块南北向碰撞的影响,导致该区域岩石圈增厚,并发生以拆沉作用为主的减薄过程,但岩石圈地幔仍以古老难熔的地幔物质为主;拆沉作用所导致的热地幔物质上涌使得川滇菱形块体古老难熔的岩石圈地幔物质由南往北逐渐为新的地幔物质所取代,形成了现今饱满型岩石圈地幔,热侵蚀作用在川滇菱形块体岩石圈减薄过程中占主导地位.

华北克拉通东部中生代岩石圈减薄的过程与机制:中生代火成岩和深源捕虏体证据

基于最新的同位素年代学资料 ,华北克拉通东部中生代的岩浆作用可划分成四个阶段 ,即晚三叠世 ( 2 0 5～ 2 2 5Ma)碱性岩浆作用 ;中晚侏罗世 ( 1 5 5～ 1 6 0Ma)花岗质岩浆作用 ;早白垩世 ( 1 1 2～ 1 32Ma)双峰式岩浆作用和晚白垩世 ( 92～ 73Ma)碱性玄武质岩浆作用。徐淮地区中生代侵入岩中榴辉岩捕虏体的发现及其地质年代学资料 ( 2 1 9Ma)表明 ,华北克拉通东部中生代早期曾发生过一次重要的陆壳加厚过程。俯冲板片的断离以及高压—超高压变质岩的快速折返和晚三叠世 ( 2 0 5～ 2 2 5Ma)的碱性岩浆作用的存在均暗示 ,华北克拉通中生代岩石圈减薄已经开始。拆沉作用则是引起中生代早期岩石圈减薄的主要机制。中、晚侏罗世 ( 1 5 5～ 1 6 0Ma)花岗质岩浆作用形成于造山期后的伸展环境 ,代表了中生代岩石圈减薄的继续和发展。早白垩世 ( 1 1 2～ 1 32Ma)双峰式岩浆作用表明中生代岩石圈减薄达到了峰期。而幔源纯橄岩捕虏体中富硅质熔体的交代作用和玄武岩的高87Sr/ 86Sr值、低ε(Nd ,t)值特征表明 ,软流圈对岩石圈底部的化学侵蚀可能是导致该阶段岩石圈减薄的主导机制。晚白垩世 ( 92～ 73Ma)碱性玄武质岩浆作用和“海洋型”

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。

华北地区燕山期岩石圈减薄的深部过程

大陆动力学领域今后 10～ 15a的主要科学目标是 ,建立东亚大陆中新生代演化的动力学模型 ,为资源勘查、灾害减轻和环境保护提供新的预测与评价理论。未来 10～ 2 0a会诞生地幔分异作用与岩石圈成因的综合性理论 ,为建立这个理论 ,采用地质学、岩石学探针、地球化学、数字模拟等学科交叉 ,以岩浆构造事件序列和火成岩构造组合为主线 ,探索华北燕山期岩石圈巨量减薄的机制与过程 ,对流地幔物质和热注入陆壳诱发壳幔相互作用、大规模岩浆活动和岩浆热构造变形之间的反馈关系。以岩石圈巨量减薄的深部过程这个视角 ,为华北地区大地构造性质的巨大转换 ,即从稳定的克拉通突发地转变为造山带的“燕山运动”或“大陆活化”提供深部动力学的科学依据。

华北东部中生代晚期—新生代软流圈上涌与岩石圈减薄

现今的地幔是由软流圈地幔（热的，主元素饱满、微量元素亏损的，塑性流变性质的）、古老岩石圈地幔（地幔1，冷的，主元素贫瘠、微量元素富集的，刚性的，以方辉橄榄岩为代表）以及现今的岩石圈地幔（地幔2，主元素饱满、微量元素亏损，以二辉橄榄岩为代表，可能包括多时期形成的）组成。古老岩石圈地幔与地幔2样品的共存、100-4．3Ma在地幔内部持续发生的古老岩石圈与软流圈的相互作用以及上述作用的时空不均一性，都表明了岩石圈减薄是软流圈呈“蘑菇云状”大规模上涌的结果。上述事件发生于100Ma以后。软流圈来源的玄武岩大范围喷发并伴随了岩石圈的强烈拉伸是事件发生的主要标志，岩石圈减薄是一个深部地质过程，不像是突发事件。

中国东部燕山期大规模岩浆活动与岩石圈减薄：与大火成岩省的关系

论述了大规模岩浆活动与岩石圈减薄的关系,指出软流圈地幔与地壳直接接触时,即岩石圈最大减薄时(岩石圈地幔厚度为0),岩石圈厚度等于地壳厚度。中国东部岩石圈最大减薄的时间在燕山期,在这之前和之后,岩石圈是厚的。讨论了中国东部大规模岩浆活动与板块俯冲的关系,认为中国东部燕山期岩浆活动与太平洋板块没有关系:中国东部不属于环太平洋构造带,不是安第斯型活动陆缘,中生代玄武岩不具有岛弧玄武岩的特征,从中酸性岩浆岩得不出岛弧的结论,从三叠纪开始的古太平洋板块扩张方向的演变也不支持板块向西俯冲的认识。认为中国东部燕山期大规模岩浆活动可能与超级地幔柱的活动有关,是一种新的大火成岩省类型。文中将大火成岩省分为两类:一类为B型大火成岩省,部分熔融发生在岩石圈底部,以发育玄武岩为特征;另一类为G型大火成岩省,部分熔融发生在下地壳底部,以发育大规模花岗质岩浆为特征。根据中国东部大规模岩浆活动的时空分布分出5个大火成岩省:鄂霍茨克(大兴安岭北端)、张广才岭—小兴安岭、华北—大兴安岭、华南和东部沿海大火成岩省。认为岩石圈减薄可以产生多种效应,是地壳演化的最重要的动力学因素,但唯独与地壳浅部的伸展事件无关。还评论了流行的岩石圈减薄的见解,认为流行的见解将岩石圈减薄定位在新生代(岩石圈厚80～120km)是似是而非的,不是科学的命题。

华北岩石圈减薄与克拉通破坏研究的主要学术争论

华北岩石圈减薄是近十年来国内外研究的热门课题,但关于岩石圈减薄的具体时间、减薄幅度、空间分布范围、机制及其构造控制因素,多有争论。本文对上述问题进行了全面的回顾与讨论,内容包括:(1)是克拉通破坏还是岩石圈减薄;(2)古生代以来华北克拉通岩石圈地幔时代与壳幔解耦;(3)岩石圈减薄与克拉通破坏发生的时间;(4)岩石圈减薄的垂向幅度;(5)克拉通破坏在中国东部的空间分布;(6)克拉通破坏机制;(7)克拉通破坏的地球动力学原因;(8)华北克拉通破坏在世界上的特殊性等。文后,汇编了近10余年来华北岩石圈减薄与克拉通破坏研究的重要文献。

华北地块中东部中生代侵入杂岩中角闪石和黑云母的^(40)Ar/^(39)Ar定年:对岩石圈减薄时间的制约

华北地块中东部中生代侵入杂岩存在有富闪侵入岩和花岗闪长岩类两套岩石组合。对其中8个侵入杂岩体中的角闪石和黑云母进行了40Ar/39Ar定年研究。山西临汾塔儿山正长闪长斑岩、山西长治西安里岩体和河南安阳东冶岩体富闪侵入岩中角闪石的40Ar/39Ar坪年龄分别为(124.9±0.3)Ma,(127.7±0.3)Ma和(127.1±0.1)Ma;鲁西临朐铁寨正长闪长岩和枣庄流井花岗闪长斑岩中角闪石的40Ar/39Ar坪年龄均为(124.9±0.2)Ma;鲁西莱芜铁铜沟辉石闪长岩和蒙阴虎头崖花岗闪长斑岩中黑云母的40Ar/39Ar坪年龄分别为(132.8±0.3)Ma和(124.4±0.3)Ma;皖北管店花岗闪长斑岩中角闪石的40Ar/39Ar坪年龄为(126.9±0.2)Ma。上述结果显示华北地块中生代的岩浆活动主要发生在早白垩世。含有丰富幔源捕虏体的富闪侵入岩类和具有地壳成因的花岗闪长岩类岩石的共存,暗示早白垩世华北地块中生代岩石圈减薄达到了峰期。

鄂东南地区晚中生代侵入岩的地球化学和成因及对岩石圈减薄时限的制约

鄂东南地区侵入岩是长江中下游地区晚中生代岩浆岩带的重要组成部分,但其成因和构造背景的研究显得薄弱。本文在前期工作的基础上,开展鄂东南地区侵入岩的主量、微量和稀土元素地球化学特征的研究,探讨地球化学特征所蕴含的成因和岩石圈减薄的时限。鄂东南地区侵入岩具有高碱富钾特征,微量元素以富集大离子亲石元素和轻稀土元素,而亏损高场强元素(Nb、Ta 和 Ti)为特征。研究认为鄂东南地区中生代侵入岩不能完全归为埃达克岩,早期中(酸)性岩具有埃达克岩的地球化学特征,晚期酸性岩明显不同于埃达克岩。鄂东南地区侵入岩的地球特征表明它们是富集地幔部分熔融形成的岩浆同化混染了下地壳物质并发生分离结晶作用的产物。结合年代学和地球化学特征,初步认为早白垩世(132～128Ma) 可能是长江中下游地区岩石圈减薄高峰时间。

中国东部岩石圈减薄研究中的几个问题

中国东部岩石圈减薄是近 10年来国内外研究的热门课题 ,但关于岩石圈减薄的具体时间、机制及其构造控制因素 ,多有争论。根据目前的研究资料 ,文中对上述问题进行了全面的讨论。初步认为该岩石圈减薄发生在晚中生代 ,且在 12 0～ 130Ma的早白垩世达到高潮。综合分析认为 ,岩石圈的减薄与东侧太平洋板块的俯冲有关 ,即大洋板块的俯冲作用导致岩石圈加厚 ,进而发生岩石圈拆沉。Os同位素资料显示 ,由地幔橄榄岩包体所反映的新生代岩石圈地幔具有年轻性质 ,与古生代时的岩石圈地幔截然不同。因此笔者认为 ,中国东部现今的岩石圈地幔并不是减薄后的残留 ,它表明中生代时 ,岩石圈地幔和部分下地壳一起通过拆沉作用而沉入软流圈地幔 ,由此而导致软流圈地幔与地壳的直接接触。幔源岩浆的底侵及软流圈对地壳的直接加热作用 ,使上覆地壳发生大规模的岩浆和成矿作用 ,并导致中国东部中生代时期伸展构造的广泛发育。

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。

华北东部大陆地幔橄榄岩组成、年龄与岩石圈减薄

对比分析了华北东部地块陆下岩石圈地幔橄榄石Mg#值和单斜辉石的REE配分形式。报道了汉诺坝和鹤壁橄榄岩中不同产状硫化物的激光MC-ICPMS原位Re-Os年龄和信阳橄榄岩中锆石的U-Pb年龄和信阳橄榄岩锆石的U-Pb年龄。在这些资料基础上,进一步讨论了华北东部岩石圈中、新生代时的减薄机制。原位分析在揭示岩石圈深部过程的细节上,有比全岩分析更大的优越性,并揭示出了在华北深部有中元古代(14亿年)和新元古代(7～8亿年)热活动的记录。岩石圈拆沉作用不能很好地解释古老难熔地幔、过渡型地幔和新生饱满地幔并存的事实;同时,单纯的熔体-橄榄岩相互作用也难以解释中、新生代岩石圈的减薄过程和新生地幔单斜辉石中出现强烈LREE亏损现象,即历史复杂的克拉通岩石圈向历史明显简单的“大洋型”地幔的转换。因此,华北东部岩石圈减薄包括地幔伸展、熔-岩作用、侵蚀置换等复杂过程。这些过程可能包括:(1)早中生代时,扬子地块向北俯冲碰撞所引起华北岩石圈的熔/流体交代富集作用、地幔伸展和受扰动软流圈物质上涌并侵蚀被改造了的岩石圈;(2)晚中生代—古近纪,因太平洋俯冲的热扰动致使软流圈物质进一步的强烈侵蚀作用引起岩石圈的巨大减薄;(3)晚第三纪以来的软流圈热沉降作用所带来的小幅度岩石圈增厚过程。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的减薄过程。喷发时代为100Ma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曾有过地幔置换作用。

高度演化的黄山A型花岗岩:对扬子克拉通东南部中生代岩石圈减薄的约束?

黄山花岗岩以高硅(SiO2>75%)、低钙(CaO=0.51%～0.86%)、贫镁、相对富碱和高FeO*/MgO比值(8.28～87.20)为特征。微量元素地球化学性质上表现为强烈亏损Ba、Sr、Eu(δEu=0.01～0.13),富集Rb、Th和U,高场强元素Zr、Nb、Y和Ga的含量也较高。主量和微量元素均表现为A-型花岗岩的特征。该花岗岩最奇妙的特征是稀土元素分馏模式表现出罕见的"四素组效应"(tetrad effect),一些微量元素的行为也表现出不受离子电荷和半径的控制(non-CHARAC行为),如异常低的K/Rb和Zr/Hf比值以及醒目的高K/Ba比值,该特征仅见于与热液发生过强烈相互作用的高度演化的岩浆中。与钙碱性的太平岩体相比,高度演化的具A-型花岗岩特征的黄山岩体具有相对较低的87Sr/86Sr初时值(0.707,而太平岩体为0.710)和较高的εNd(t)值(-4.45～-4.87,而太平岩体为-6.21～-6.40),二阶段模式年龄(TDM-2)为1.24～1.33Ga,明显年轻于扬子克拉通内不同时期花岗岩所普遍显示的约2.1Ga的模式年龄值,也小于太平岩体的模式年龄(1.44～1.45Ga),指示黄山岩体的母岩浆中包含有较多新加入的软流圈地幔物质。我们认为,由钙碱性的太平岩体转变为碱性的黄山岩体所指示的是扬子克拉通东南部中生代岩石圈的减薄事件。

论胶东地区中生代岩石圈减薄的证据及其动力学机制

胶东地区可划分为两个大地构造单元：胶北断块和胶南造山带。前者为华北板块组成部 分，后者为华北和扬子板块的碰撞拼合带。五莲－青岛－海阳－牟平深断裂构成上述两个构造单 元的边界。本文从地质（陆壳隆升、构造岩浆活动与断陷盆地形成）和地球物理（重、磁异常与地震 测深）两个方面论述了胶东地区中生代经历了两个不同构造演化时期：前期（Ｔ３－Ｊ２）陆壳隆升和后 期（Ｊ－Ｋ）陆壳拉伸。我们认为，岩石圈减薄的动力学条件是与库拉－太平洋板块以不同边界类型 向欧亚大陆俯冲以及郯庐断裂以不同方式的强烈活动密切相关。在综合分析基础上建立了胶东地 区岩石圈减薄的动力学模式。

华北东部岩石圈减薄中的下地壳过程:岩浆底侵、置换与拆沉作用

最近研究表明,华北中生代岩石圈减薄不仅是岩石圈地慢减薄,而且下地壳也发生了一定程度的减薄和置换。本文强调下地壳过程,如岩浆底侵、置换和拆沉作用是理解岩石圈减薄机制的关键因素之一。火山岩及其捕虏体的信息似乎支持在华北东部南、北缘存在局部造山带型的下地壳与岩石圈的拆沉作用。但是华北东部整体上的减薄机制难以用造山带的拆沉模式来解释。华北东部克拉通内部的火山岩中的下地壳捕虏体有两类,一类是经历了麻粒岩相变质的底侵辉长岩和辉石岩以及榴辉岩相变质的石榴辉石岩,形成时代约在140～120Ma;另一类是经过了中生代变质叠加的前寒武纪麻粒岩。中生代华北东部曾发生过大规模的岩浆底侵作用,现今的下地壳很可能已大部分不是前寒武纪的下地壳,它们由中生代变质的辉长岩、镁铁质岩石以及经历了很强烈改造的前寒武纪下地壳麻粒岩组成。此外,在华北东部普遍存在着化学成分类似于“埃达克岩”的中生代高锶花岗岩类岩石,它们的形成与岩浆底侵作用和镁铁质下地壳的部分熔融有关,其熔融残留应是榴辉岩或石榴角闪岩。尽管如此,要通过下地壳部分熔融形成一个厚的密度很大的榴辉岩层,由它的重力不均衡来带动80～120公里厚的岩石圈地幔一起拆沉进入软流圈的机制很难发生在华北克拉通内部。岩浆底侵和置换作用是下地壳过程非常重要的形式,与岩石囤的减薄具有密切联系,其具体机制尚不完善。

松辽盆地岩石圈减薄的深部动力学过程

松辽盆地作为东亚裂谷系的一部分,与华北克拉通一起经历了中生代岩石圈减薄的重大地质事件.对大陆岩石圈-软流圈状态和构造的整体认识,是研究大陆岩石圈减薄深部动力学过程的关键.在获得过松辽盆地的106个宽频和30个长周期大地电磁测深数据的基础上,完成测点数据二维偏离度、构造走向等计算与分析,进一步采用非线性共轭梯度算法,对TE和TM模式数据进行二维联合反演,获得了沿剖面的壳-幔电性结构,并依此构建了松辽盆地壳-幔结构模型.研究结果表明:(1)大兴安岭地区岩石圈厚度约为160km,松辽盆地岩石圈厚度约为45km,张广才岭岩石圈厚度在70~100km之间,莫霍面与岩石圈底界面不呈镜像关系.软流圈整体表现为中、低阻异常,电阻率值在30Ωm左右,其形态呈西倾约30°的蘑菇状异常,指示了软流圈物质上涌的形式,有别于软流圈垂直上涌的传统认识.(2)松辽盆地深部存在双层高导异常(电阻率小于5Ωm),上层为壳内高导层,呈"蛇"状分布,推断为岩浆底侵区,下层为幔内高导层,呈"哑铃"状,为软流圈上涌区.软流圈内存在两个"哑铃"状中、高阻异常,推断为拆沉的岩石圈地幔.具有冷的、高密度的下降物质流的堆积以及拆沉块体下插到两侧山岭是促使大兴安岭与张广才岭在中生代伸展环境中快速隆升重要原因;(3)松辽盆地经历了岩石圈减薄事件,与大兴安岭岩石圈厚度相比,松辽盆地岩石圈厚度减薄了近100km,与东侧张广才岭相比减薄了70km,而与中生代华北地台100km的岩石圈厚度相比,减薄了近50km,其经历了岩石圈伸展期、裂解期、拆沉期和增长期的动力学过程.

郯庐断裂带张八岭隆起南段晚中生代侵入岩地球化学特征及其对岩石圈减薄的指示

本文报道了郯庐断裂带张八岭隆起南段晚中生代侵入岩的主量元素、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素特征。研究区侵入岩为一套铝和硅均过饱和的、准铝质向过铝质过渡的岩浆岩,具有富碱、富钾的特征,可根据侵位时间和地球化学特征将张八岭隆起南段侵入岩划分为四类:早期、中早期、中晚期和晚期。早期和中早期侵入岩富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE),相对亏损重稀土元素(HREE),为一套埃达克质的钙碱性二长花岗岩,分别具有正Eu异常和无Eu异常;中晚期和晚期侵入岩富集LILE,亏损Ba、Sr,具有负的Eu异常,是一套碱性A型花岗岩。中晚期和晚期侵入岩与早期和中早期侵入岩相比,具有更低的CaO、MgO、Fe2OT3、Al2O3、REE含量、(La/Yb)N值和更高的Eu负异常和SiO2含量。Sr-Nd-Pb同位素特征显示,张八岭隆起南段侵入岩岩浆主要来源于华北克拉通下地壳。早期岩浆包含少量的富集地幔端元,而晚期岩浆则为更浅的地壳源区。先期的埃达克质岩代表了该处岩石圈伸展活动的开始阶段,而后期的A型花岗岩则代表了岩石圈强烈伸展的时间。研究表明,岩浆侵位过程中没有经历明显的中、上地壳混染,岩浆源区经历了不同程度的部分熔融,并经历了分离结晶作用。随岩浆侵位时间的变化,岩浆源区的残留相明显不同,由早到晚从石榴子石到斜长石再向角闪石过渡,且岩浆源区逐渐变浅。岩浆演化规律暗示岩浆活动的深部动力学过程为:华北克拉通岩石圈底部的逐渐减薄造成了软流圈顶面抬升,导致岩石圈内热流升高,化学作用逐渐加强,从而出现了不同深度的下地壳源区部分熔融。与远离断裂带的克拉通内部相比,郯庐断裂带具有更强烈的岩石圈伸展程度、侵入岩具有更浅的岩浆源区、岩浆源区具有更强烈的演化程度和更高程度的部分熔融。一系列的证据进一步均证明郯庐断裂带是岩石圈减薄中的强减薄带。

冀北承德甲山正长岩——燕山陆内造山带岩石圈减薄的早期记录

早白垩世承德甲山正长岩体位于燕山陆内造山带东段,承德逆掩片东侧,可划分为三个单元,从早到晚,依次为姜家湾单元、龙潭沟单元和龙潭南沟单元。化学成分上,该岩体Si、全碱、TFe、REE、Th、Ga、Nb、Zr、Hf含量较高,Mg、Ba、Sr、Ti、Cr、Co、Ni、V等过渡元素亏损,Ga/Al值大,Ce/Pb值在6.12～13.41,富轻稀土,中等铕负异常,具有A型花岗岩的特点。岩体形成于造山晚期岩石圈伸展的环境下,与地幔上涌有关,说明区域晚侏罗世的挤压缩短和地壳增厚转变为早白垩世的伸展和岩石圈减薄,暗示中国东部的岩石圈减薄应从早白垩世开始。

郯庐断裂带巢湖—庐江段晚中生代火山岩地球化学特征与岩石圈减薄过程

本文报道了郯庐断裂带巢湖—庐江段上白垩纪火山岩的主量元素、微量元素及 Sr-Nd-Pb 同位素特征。研究区火山岩 SiO_2含量为50.2%～75.2%,主要为基性岩和偏酸性岩类。样品富钾、贫钠、偏碱性(σ平均5.36),明显富集 LILEs、LREEs,相对亏损 HFSEs,具有弱的 Eu 负异常(δEu 平均0.70)及富集的 Sr-Nd-Pb 同位素组成(I_(Sr)=0.7054～0.7090,ε_(Nd)(t)=-5.2～-17.6)。地球化学特征表明岩浆具有多源与源区多变的特征,早期基性岩(125Ma)的岩浆源区主要为华北克拉通地幔,兼有下地壳的贡献;流纹岩(120Ma)主要是地热异常背景下华北中、下地壳源区熔融的结果;粗面岩(100Ma)为华北下地壳和富集岩石圈地幔来源岩浆的混合结果;晚期基性岩(93Ma)的源区主要为华北岩石圈地幔,兼有软流圈和下地壳物质的贡献。这些岩浆活动是在华北克拉通东部岩石圈减薄背景下、郯庐断裂带伸展活动中发生的,深部软流圈上涌使断裂带内的地温升高而造成了岩石圈的部分熔融,其具体岩浆过程指示了详细的岩石圈减薄过程。其中120Ma 时期的流纹岩喷发指示断裂带内地壳出现了最高的地温与最浅的等温面,应对应减薄的峰期;而93Ma 时期的基性岩喷发反映了深部开始出现了软流圈的部分熔融。一系列现象均指示,郯庐断裂带是华北克拉通东部的岩石圈强减薄带,是热流与岩浆上升的有利通道,也是发生强烈岩石圈地幔交代与置换的场所。