鲁西中生代高Mg闪长岩的成因:年代学与岩石地球化学证据

鲁西高Mg闪长岩分布较为广泛,莱芜铁铜沟岩体和淄博金岭岩体是其典型代表．铁铜沟岩体早期苏长辉长岩和晚期辉石闪长岩、金岭黑云母闪长岩的LA-ICPMS U-Pb谐和加权平均年龄分别为(131．4±4．9)Ma(n=15)、(134．5±2．3) Ma(n=13)和(132．8±4．2)Ma(n=12),它们代表了岩体的侵位结晶年龄——早白垩世．铁铜沟岩体晚期辉石闪长岩中浑圆状锆石的LA-ICPMS U-Pb谐和年龄为(2 513±54)Ma(n=8),代表了华北克拉通基底的存在．该类岩石以高Mg# (>60)、富钠、富含轻稀土元素、贫重稀土元素以及高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf)的明显亏损为特征,显示埃达克岩(adakite) 的特征．该类岩石中地幔橄榄岩包体的广泛存在以及高Mg的特征表明原始岩浆的地幔成因,而Sr-Nd同位素组成(Isr为 0．704 75-0．707 72和εNd(t)值为-3．95--13．30)和高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf)的亏损以及太古代继承锆石的存在均暗示岩浆源区应有陆壳物质的涉入．铁铜沟岩体和金岭岩体闪长岩成分的差异应归因于岩浆源区性质的差异和部分熔融程度的不同．基于该类岩石的地球化学和所含包体,同时结合华北克拉通东部中生代早期岩石圈演化历史,可以认为鲁西中生代早白垩世高Mg闪长岩的形成应为拆沉的岩石圈(地幔+下地壳)与软流圈混熔的产物．

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。

南秦岭印支期花岗岩带的“地幔印记”

南秦岭印支期花岗岩带的岩石组合包括闪长岩、二长闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩和花岗岩等,岩体内广泛存在镁铁质微粒包体和脉体。大量(超过50%)样品具有高Mg#(<0.76),高Cr(>100×10-6,最高为1600×10-6)、Sr(>500×10-6)、Ba(>1000×10-6)的"地幔印记(mantle signature)"。含石榴石基性岩部分重熔模型可以解释部分样品的高LREE、低HREE和高Sr低Y特征,但无法合理解释"地幔印记"的存在。简单的地幔上涌、减压熔融模型虽然可以产生幔源岩浆并解释基性-酸性岩浆混合现象,但与具"地幔印记"样品的Sr、Nd同位素富集(ISr=0.7054～0.7085;εNd(t)=-1.52～-9.17)和区域地质特征相矛盾。具"地幔印记"样品与高Mg埃达克岩和太古宙sanukitoid岩系的相似性表明它们可以由含水富集地幔的直接熔融形成。

鲁西上峪辉长-闪长岩的成因：年代学与岩石地球化学证据

对鲁西上峪辉长闪长岩进行了系统的年代学与地球化学研究,以便对其成因以及中生代岩石圈地幔的性质给予制约.研究表明,鲁西上峪岩体是由一套辉长闪长岩类岩石构成.锆石呈自形-半自形晶,且具有较高的Th/U比值(1.23～2.87),意味着岩浆成因.对两个辉长闪长岩中锆石进行的LA-ICP-MSU-Pb定年结果(加权平均年龄)分别为(129±1)和(134±2)Ma,这表明该岩体的形成时代为早白垩世.除早期堆积体外(QT-19),该类岩石的SiO2和MgO含量分别介于50.12%～56.37%和3.52%～6.37%之间;且以高Mg#(0.54～0.63)、富Na(Na2O/K2O大于1)、高Cr(73×10?6～217×10?6)、Ni(34×10?6～241×10?6)为特征.该类岩石强烈富集轻稀土元素和大离子亲石元素、明显亏损高场强元素,87Sr/86Sr(t)值和εNd(t)值分别变化于0.70962～0.71081和?16.60～?13.04之间.结合鲁西铁铜沟、金岭高镁闪长岩和方城、费县玄武岩及其中地幔包体的特征,认为上峪辉长闪长岩的原始岩浆起源于受陆壳物质强烈改造的富集型上地幔.鲁西早白垩世高镁闪长岩Sr-Nd-Pb同位素的空间变化—即自南东向北西方向87Sr/86Sr(t)值降低、εNd(t)值升高、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb初始比值的降低—与扬子克拉通沿北西方向俯冲于华北克拉通之下的构造模式相吻合.