华北克拉通岩石圈地幔熔体与橄榄岩反应及相关高温高压实验

基于大量地幔包体的岩石学和地球化学研究,推断在大陆岩石圈地幔内部发育着熔体与橄榄岩反应,以华北克拉通岩石圈地幔最具典型。依据地幔捕虏体的矿物交代特征和相关元素地球化学指标,华北克拉通岩石圈地幔发育着硅酸盐熔体与橄榄岩反应(如吉林辉南、安徽女山、山东山旺、河北汉诺坝、内蒙古集宁、河北符山等地区)和碳酸岩熔体与橄榄岩反应(如河南鹤壁、山东铁铜沟、河南信阳等地区)。已有的熔体与橄榄岩反应高温高压实验研究的初始熔体也可以归为硅酸盐熔体和碳酸岩熔体两大类。这些实验研究为探讨异剥橄榄岩、纯橄岩、高镁安山岩、高镁埃达克质岩等特殊岩石成因及岩石圈地幔组成的变化提供了直接证据。今后通过进一步的熔体与橄榄岩反应高温高压实验研究,建立反应产物特征与初始熔体性质、组成的对应关系,是揭示华北克拉通岩石圈地幔从古老难熔型向"年轻"饱满型演化的重要途径。

地幔置换作用:华北两类橄榄岩及其透辉石微量元素对比证据

在华北地块东部 ,河南鹤壁新生代玄武岩中的耐熔橄榄岩捕虏体被认为是克拉通地幔的残留 ;山东山旺饱满橄榄岩捕虏体被认为是新生代玄武岩所捕获的新生地幔物质 ,对它们全岩的常量、微量元素 ,组成单矿物的常量元素和透辉石微量元素进行了对比 .结果显示代表古老岩石圈的鹤壁克拉通型地幔和代表新生岩石圈的山旺“大洋型”地幔分别相当于原始地幔经历 15 %～ 2 5 %和 1%～ 5 %熔融的产物 .它们在熔融之后又都遭受了硅酸盐质碳酸岩熔体的交代改造作用 ,但前者明显强于后者 .古老岩石圈橄榄岩的固相线温度受地幔熔 /流体的长期交代而降低 .由于早中生代时华北地块受扬子地块碰撞的地幔热扰动和软流圈上涌影响 ,促使橄榄岩熔融 .所融出的基性岩浆主要垫托在地壳底部 ,形成壳 -幔过渡带并实现大规模的壳 -幔物质和热交换 .第三纪以后的热沉降使抬升的软流圈物质冷却垫托在岩石圈底部构成新增生的岩石圈 .因此 ,发生于东部的中、新生代 (相对于古生代 )岩石圈减薄不是软流圈抬升所引起的简单岩石圈厚度变小 ,而是伴随着新生地幔物质对古老地幔的置换过程 .