再论花岗岩按照Sr-Yb的分类:标志

2006年作者曾经按照Sr=400×10~(-6)和Yb=2×10~(-6)作为标志将花岗岩分为埃达克岩、喜马拉雅型花岗岩、浙闽型花岗岩和广西型花岗岩,在浙闽型中又分出南岭型(Sr100×10~(-6)和Yb2×10~(-6)),于是花岗岩被分为5类。Sr=400×10~(-6)和Yb=2×10~(-6)是根据阿留申群岛中的Adak岛的资料得出来的。本文统计了全球花岗岩6000多个数据(其中,埃达克型花岗岩为2810个,喜马拉雅型花岗岩636个,浙闽型花岗岩1183个,南岭型花岗岩1518个,广西型花岗岩142个,总共6289个),统计的结果,各类花岗岩的地球化学特征大致如下:(1)埃达克型花岗岩富Al_2O_3和Sr,贫Y和Yb,具较高和变化的铕异常,绝大多数样品的Sr300×10~(-6),Yb2.5×10~(-6)(当Sr=400×10~(-6)～600×10~(-6)时Yb值最大,Sr超过600×10~(-6),Yb降低至2×10~(-6)),Al_2O_3在14%～18%之间,Eu/Eu~*大多在0.6～1.2范围;(2)喜马拉雅型花岗岩贫Sr和Yb,具中等的Al_2O_3和变化的Eu/Eu~*,Sr300×10~(-6)和Yb2×10~(-6)(少数Sr300×10~(-6)),Al_2O_3为13%～17%,Eu/Eu~*为0.2～1.0;(3)浙闽型花岗岩贫Sr富Yb,Sr在40×10~(-6)～400×10~(-6)之间,Yb1.5×10~(-6),Al_2O_3和Eu/Eu~*的变化类似喜马拉雅型花岗岩,Al_2O_3为12%～17%,Eu/Eu~*为0.4～1.0;(4)南岭型花岗岩以很低的Sr、Al_2O_3和Eu/Eu~*以及很高的Yb而不同于上述各类花岗岩,通常Yb1.5×10~(-6),Sr100×10~(-6)(Yb变化大,绝大多数2×10~(-6);当Yb在2×10~(-6)～8×10~(-6)时,部分样品Sr可100×10~(-6),但很少200×10~(-6));Al_2O_314%,集中在11%～13%之间,Eu/Eu~*0.7,大多0.4;Yb越大,Sr越低,负铕异常越明显。文中讨论了花岗岩Sr-Yb分类的意义,指出本分类适用于产于大陆和海洋的绝大多数中酸性岩浆岩(可能不适用于一部分特别富铁和钾的花岗岩,如具有高Sr和Yb特征的广西型花岗岩)。不同类型的花岗岩主要反映了源区压力的不同,而源区成分、温度、部分熔融程度、水和挥发分的加入以及岩浆混合等的影响可能是次要的。文中指出,该分类的依据、其实质,是熔体与残留相平衡的理论。与浙闽型花岗岩平衡的残留相是斜长石,与喜马拉雅型花岗岩平衡的是斜长石+石榴石,与埃达克型花岗岩平衡的是石榴石,与南岭型花岗岩平衡的是富钙的斜长石。文中指出,加强实验岩石学研究,将年代学和地球化学研究密切结合起来是深化花岗岩研究的关键。     

晚中生代的中国东部高原：证据、问题和启示

中生代中国东部是否存在一个高原是一个有争议的问题,本文主要从岩石学角度对高原的问题作了一些探讨。文中根据埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩的时空分布厘定了高原的界线,指出存在一个高原而非山脉。高原存留时间大致从175～113 Ma（中侏罗世－早白垩世）,主要发育在165～125 Ma。高原的崛起是从北向南扩展的,并将高原的演化分为萌生期、初期、成熟期、萎缩期、垮塌期、残留期和余脉等7个阶段,探讨了不同阶段高原界线的变迁。文中还讨论了与中国东部高原有关的下地壳拆沉、燕山运动的本质、中生代构造大转折的含义以及与古太平洋板块的关系等学术界关注的重大问题,并指出了高原研究中目前存在的问题、争论的焦点和今后研究的方向。文中建议开展高原古地理学、古环境学、古生态学、古生物学和古气候学等方面的研究,把中国东部高原的研究和青藏高原的研究结合起来,开展对大陆构造理论的创新性研究,企望在新的领域创出新的成果。     

河北平泉光头山碱性花岗岩的时代、Nd-Sr同位素特征及其对华北早中生代壳幔相互作用的意义

光头山碱性花岗岩产出在华北北部的前寒武纪基底变质岩系之中,造岩矿物组合为石英 碱性长石 纳铁闪石 霓辉石 钠铁非石±星叶石,副矿物有锆石、钛铁矿、硅钛铈铁矿等。晚期的伟晶岩囊状体由颗粒粗大的石英、碱性长石和纳铁闪石等组成,全岩Rb-Sr等时线年龄为T=200±16Ma,(~(87)Sr/~(86)Sr)_i=0.705±0.008,MSWD=11.2,代表冷却年龄,单颗粒锆石U-Pb谐和年龄为220±1Ma,代表岩体侵位时代。光头山碱性花岗岩以A/CNK<1和A/NK<1,Al_2O_3、MgO、CaO和Ba、Sr含量低,全碱含量、MnO和Rb、Ga等含量高,负Eu异常特别显著等为特征。矿物学和地球化学完全符合A型花岗岩的特征。光头山碱性花岗岩是华北地区早中生代后造山环境下岩浆活动的产物。光头山碱性花岗岩的ε_(Nd)(T=220Ma)平均值为-8.9,明显高于华北前寒武纪下地壳岩石的范围,而冀北地区前寒武纪高压麻粒岩地体虽具有大陆地幔的特征,但未经历过部分重熔,表明至少前寒武纪下地壳不可能是岩浆主要的或唯一的来源同样,现今华北下地壳由于时代较新,也不可能成为岩浆的源岩,对比时代相近的超镁铁岩和煌斑岩的Nd同位素特征,推测最可能的源区是1.8～1.9Ga形成的富集的岩石圈地幔。光头山碱性花岗岩和华北北缘早中生代侵入岩带规模很大,以富集地慢来源的岩浆为主,反映了当时的岩浆活动已经具有相当的规模和强度,如果130Ma前后中国东部大规模岩浆活动之时,是岩石圈减薄已经达到最大程度之际,那么,此前一定时间段内的幔源岩浆活动都有可能与岩石圈减薄从开始到鼎盛的过程有关,所以,华北北缘早中生代岩浆活动可能是华北中生代岩石圈减薄过程早期阶段的产物。与岩石圈减薄过程有关的早中生代岩浆活动还在中国东北地区东部和阿拉善北部形成了后造山A型花岗岩。与岩石圈减薄过程相关的早中生代侵入岩在一定范围内的带状分布,表明当时岩石圈减薄过程可能并没有涉及到整个中国东部地区只有到了侏罗纪-白垩纪,岩石圈减薄过程才在更大的区域内广泛发生。所以说,中国东部中新生代岩石圈减薄过程是在时间上从早中生代就已经开始、在空间上从华北北缘-中国东北地区东部开始向外逐渐扩展的一个深部过程。这个深部过程对应的地表表现是,先在华北北缘和中国东北东部地区形成规模很大的早中生代侵入岩带。而后,当岩石圈减薄过程扩展到整个中国东部时,岩浆活动才达到鼎盛时期,这可能就是中国东部侏罗纪-白垩纪大规模岩浆活动的深部原因所在。而以富集地幔源区为主的岩浆活动还导致了华北北缘地壳垂向生长。     

华北东部早白垩世A型花岗岩与克拉通破坏

A型花岗岩是非造山的、无水的碱性花岗岩, 具有独特的矿物学、岩石学和地球化学特征, 形成于造山后、板内非造山或者地幔热柱等伸展动力学背景, 蕴涵着大陆地壳生长、岩石圈演化及区域构造发展等大陆动力学的重要信息.在华北东部广泛分布着一期中生代A型花岗岩及伴生的碱性岩, 结合前人的研究成果以及笔者近年来的研究发现: 它们主要侵位于早白垩世(130~110Ma), 来源于上地壳、下地壳和地幔等多元源区, 是不同成分的岩浆经过分离结晶、岩浆混合作用形成; 综合区域地球动力学研究和A型花岗岩本身的地球化学特征, 认为华北东部早白垩世A型花岗岩形成于地壳伸展背景之下, 是岩石圈减薄和克拉通破坏的浅部地质响应, 标志着华北东部岩石圈减薄和克拉通破坏作用的峰期.      

渤海蓬莱9-1中生代花岗岩体岩石地球化学特征及其区域构造意义

蓬莱9-1花岗岩体是渤海海域首次发现的中生代花岗岩,鉴于渤海海域在华北克拉通中的重要构造位置,该花岗岩的形成时代和成因机制的研究对区域构造研究具有重大意义。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明该花岗岩体形成于中侏罗世160~165Ma。花岗岩属于高钾钙碱性系列,为准铝质-过铝质花岗岩;富Al_2O_3(14.84%~17.19%)和Sr(485×10~(-6)~909×10~(-6)),贫Y(0.66×10~(-6)~1.39×10~(-6))和Yb(小于2.0×10~(-6)),无铕的负异常,多数样品表现为铕的弱正异常,表现出C-型埃达克岩特征。表明渤海地区在160~165Ma期间处于挤压地壳增厚环境下,以地壳减薄为标志的克拉通破坏过程彼时尚未发生,其区域动力学环境可能仍处于华北板块-华南板块碰撞拼接的影响范围内。     

中国东部中生代高Sr低Yb和低Sr高Yb型花岗岩：对比及其地质意义

中国东部在晚中生代时（晚侏罗世-旱白垩世）有广泛的中酸性岩浆活动,按照花岗岩的地球化学特征,大致可以划分为东北、华北和华南3个岩区。本文研究表明,按照Sr和Yb的含量,大致可以将花岗岩分为5类．即：高Sr低Yb型（Sr〉400μg／g,Yb〈2μg／g）、低Sr低Yb（Sr〈400μg／g,Yb〈2μ/g）、低Sr高Yb（Sr〈400μg／g,Yb〉2μg／g）、高Sr高Yb型（Sr〉400μg／g,Yb〉2μg／g）以及非常低Sr高Yb型（Sr〈100μg／g,Yb=2—18μg／g）花岗岩。东北和华南以发育低Sr高Yb花岗岩为主,有少量高Sr低Yb和非常低Sr高Yb类型的花岗岩分布;而华北则以高Sr低Yb型花岗岩（埃达克岩）最发育,低Sr高Yb、低Sr低Yb型和非常低Sr高Yb型花岗岩有少量分布。本文着重探讨了华北和华南花岗岩的特征,认为华北和华南花岗岩地球化学的区别可能主要与花岗岩源区成分和深度有关,且主要受源区深度的控制。如果花岗岩熔融的源区残留相由榴辉岩组成（石榴石＋辉石＋金红石＋／一角闪石）,则花岗岩明显亏损HREE、Nb、Ta和Ti,而富集Sr和Al,无明显的负铕异常,属于高Sr低Yb（埃达克岩）类型;如果源区深度浅,由斜长角闪岩或麻粒岩组成（斜长石＋辉石＋角闪石）,则花岗岩相对贫Sr富Yb。作者认为,华北和华南花岗岩地球化学特征上的上述差异,表明在晚中生代时（晚侏罗世．早白垩世）。华北和华南的地壳厚度不同：华北较厚,华南较薄;华北经历了下地壳拆沉而华南无;华北和华南的下地壳成分不同,华北较基性的下地壳拆沉后,留下的地壳平均成分与华南比偏中性。     

95 Ma是华南晚中生代岩浆演化转折点吗？——来自浙闽典型花岗岩体的证据

中国东南沿海地区出露的大面积中生代岩浆岩与矿化作用与区域构造域转换密切相关,在100~90 Ma左右浙闽地区壳幔作用强烈,前人大多数的研究工作是针对单个岩体或几个复式岩体展开的相应研究工作,缺少对浙闽沿海中生代花岗岩类的跨区域研究,特别是具体时间节点的对比和剖析。本研究选取浙闽地区100~90 Ma形成的典型花岗岩体为研究对象,通过对其进行地球化学数据分析和整理,并与前人在华南地区的研究数据相结合,认为100~90 Ma的浙闽花岗岩不同于日本和安第斯型的典型岛弧酸性岩。浙闽花岗岩可能起源于古太平洋板块俯冲引起基性岩浆上涌,少量基性岩浆与花岗质岩浆以不同比例混合形成了这一时期东南沿海中生代花岗岩类的母岩浆。地壳组成的差异造成浙闽一带形成的母岩浆的不同,而花岗质岩体则是在这种不同母岩浆基础上高度演化的结果。利用Rhyolite—MELTS方法计算浙闽地区在100~90 Ma的岩浆过程,以福建长泰岩体为例,在含水量为6%,压力为300 MPa 的条件下进行模拟,计算结果显示98 Ma岩体的分离结晶程度约37%,而从95 Ma开始,岩浆演化开始趋向于无明显规律。浙闽中生代花岗岩体显示以斜长石、钾长石、黑云母的分离结晶为主导的结晶过程,不同岩体的分离结晶程度有所不同。特别是在95 Ma时,浙闽一带的岩体同时出现了斜长石的分离结晶作用,随后又进入由钾长石和黑云母的分离结晶控制的阶段,结合Sr、Ba的变化特征和Nd同位素等变化,认为95 Ma左右存在地幔物质的介入,从而导致浙闽地区在晚中生代岩浆演化上出现了转变,而且95 Ma很可能是浙闽晚中生代花岗岩形成的转折期,岩浆温度的计算结果也证实了这一点。     

95 Ma是华南晚中生代岩浆演化转折点吗？——来自浙闽典型花岗岩体的证据

中国东南沿海地区出露的大面积中生代岩浆岩与矿化作用与区域构造域转换密切相关,在100~90 Ma左右浙闽地区壳幔作用强烈,前人大多数的研究工作是针对单个岩体或几个复式岩体展开的相应研究工作,缺少对浙闽沿海中生代花岗岩类的跨区域研究,特别是具体时间节点的对比和剖析。本研究选取浙闽地区100~90 Ma形成的典型花岗岩体为研究对象,通过对其进行地球化学数据分析和整理,并与前人在华南地区的研究数据相结合,认为100~90 Ma的浙闽花岗岩不同于日本和安第斯型的典型岛弧酸性岩。浙闽花岗岩的母岩浆可能起源于古太平洋板块俯冲引起基性岩浆上涌,少量基性岩浆与花岗质岩浆以不同比例混合形成了这一时期东南沿海中生代花岗岩类的母岩浆。地壳厚度的差异造成浙闽一带形成的母岩浆的不同,而花岗质岩体则是在这种不同母岩浆基础上高度演化的结果。利用Rhyolite MELTS方法计算浙闽地区在100~90 Ma的岩浆过程,以福建长泰岩体为例,在含水量为6 %,压力为300 MPa 的条件下进行模拟,计算结果显示98 Ma岩体的分离结晶程度约37%,而从95 Ma开始,岩浆演化开始趋向于无明显规律。浙闽中生代花岗岩体显示以斜长石、钾长石、黑云母的分离结晶为主导的结晶过程,不同岩体的分离结晶程度有所不同。特别是在95 Ma时,浙闽一带的岩体同时出现了斜长石的分离结晶作用,随后又进入由钾长石和黑云母的分离结晶控制的阶段,结合Sr、Ba的变化特征和Nd同位素等变化,认为95 Ma左右存在地幔物质的介入,从而导致浙闽地区在晚中生代岩浆演化上出现了转变,而且95 Ma很可能是浙闽晚中生代花岗岩形成的转折期,岩浆温度的计算结果也显示了这一点     

华北克拉通北缘中生代花岗岩：从碰撞后到非造山

根据岩石地球化学特征,可以将华北克拉通北缘的中生代花岗岩类划分为钙碱性和高钾钙碱笥花岗岩、强过铝质淡色花岗岩、高锶花岗岩、碱质A型花岗岩和碱性花岗岩五个类型。强过铝质淡色花岗岩起源于泥砂质变沉积岩在地壳加厚和隆升过程中的减压脱水熔融;高锶花岗岩起源于强烈加厚陆壳的下部或壳幔过渡带的中酸性或基性岩石脱水部分熔融;碱质A型花岗岩和碱性花岗岩均为岩石圈伸展背景下的岩浆作用产物,但后者明确指示区域岩石圈已处于板内裂谷状态。在区域地质演化总体框架下,中生代各类型花岗质岩浆活动的时间序列,明确反映出区域地球动力学背景从碰撞后到非造山的演化过程：钙碱性和高钾钙碱性花岗岩＋强过铝质淡色花岗岩＋高锶花岗岩＋碱质A型花岗岩构成碰撞后花岗岩套,而碱性花岗岩＋碱质A型花岗岩则构成板内非造山花岗岩套。区域花岗岩浆活动的演化表明,华北克拉通北缘地区中生代重大构造 转折应发生在160－150Ma之间。在160Ma以前的中生代早中期,区域岩石圈仍处于碰撞后前期的强烈加厚的过程之中,该时期以出现大量的高锶花岗岩和少量过铝质淡色花岗岩为特征;150－110Ma期间为碰撞后晚期的区域岩石圈强烈伸展时期,该时期则以高锶花岗岩侵位事件的急剧减少和碱质A型花岗岩大量出现为特征。在大约110Ma左右,区域岩石圈基本减薄到正常厚度（35－40km）,并进入板内非造山的裂谷阶段,此时以出现碱性花岗岩为特征。研究认为,贯穿整个碰撞后阶段的钙碱性和高钾钙碱性花岗岩之所以具有消减带岩浆的地球化学特征,是因为它们继承了碰撞前西伯利亚板块向华北板块消减阶段及同碰撞阶段已经活化的源区（包括富集的地幔楔及下地壳）性质。     

华北板块北缘勃隆克A型花岗岩锆石U-Pb定年及其地质意义

内蒙古翁牛特旗勃隆克岩体位于华北板块北缘,侵位于上侏罗系火山岩地层中。详细的岩相学研究显示,勃隆克花岗岩具有粒状结构、蠕虫结构和文像结构,块状构造,部分斜长石已绢云母化、泥化。对勃隆克花岗岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得134.0±1.8Ma和134.9±4.1Ma的侵位年龄,表明其形成于早白垩世。地球化学特征显示,花岗岩属于高钾钙碱性系列,有较高的SO2（74.1%~75.6%）、Na2O+K2O（8.98%~9.2%）、Rb（210×10-6~225×10-6）含量和10000×Ga/Al（2.69~2.80）、Rb/Sr（5.8~18.9）值,具有较低的CaO、MgO、Ba和Sr含量。铝饱和指数A/CNK=0.99~1.03,属于偏铝质或过铝质A型花岗岩。稀土元素球粒陨石标准化图解显示,轻稀土元素相对富集,负Eu异常明显;在原始地幔标准化图解上,Ba、Sr、Nb、Ta、P、T强烈亏损,富集Rb、Th、K、Hf等元素,与华北板块北缘早白垩世A型花岗岩类似。结合区域构造演化,认为勃隆克花岗岩形成于伸展构造背景。晚中生代,华北板块北缘构造体制经历了重大的转变,地壳从挤压体制转为岩石圈减薄和地壳伸展体制,软流圈物质上涌导致上覆地壳长英质物质的部分熔融形成勃隆克A型花岗岩。     

华北克拉通北缘晚古生代尚义钾质花岗岩的成因分析:来自岩石地球化学的证据

产于华北克拉通北缘中段的晚古生代尚义钾质花岗岩体规模很小,岩性为钾长石斑晶(～40%)的黑云母钾长-二长花岗岩,矿物组合为钾长石(50%～60%)、斜长石(10%～20%)、石英(20～30%)、黑云母(～5%)及少量绿帘石、单斜辉石和磁铁矿。SiO2含量为65.69%～70.90%,K2O+Na2O为7.22%～9.14%,K2O/Na2O比值为0.85～1.75,Al2O3为13.58～15.09%,A/CNK值为0.89～0.93,Mg#为43～46,稀土含量中等,轻重稀土中等分异,轻微负Eu异常,富集LILE和地幔元素Cr,Nb、Ta、Ti负异常,表现为富钾、偏铝质、钙碱性的I型花岗岩。通过野外观察及岩石地球化学分析可以确定钾质花岗岩是幔源基性岩浆分离结晶并同化混染早期奥长花岗岩围岩形成的。钾质花岗岩位于尚义-赤城断裂带中,其发育的构造背景应为晚古生代时古亚洲洋板块向华北克拉通俯冲形成的活动大陆边缘。     

华北板块北缘乌梁斯太A型花岗岩体锆石SHRIMP U-Pb定年及构造意义

内蒙古乌拉特中旗乌梁斯太岩体位于华北板块北缘中段,岩性以黑云二长花岗岩为主。它具有较高的SiO₂ (74.69%~76.16%)、Na₂O+K₂O (8.63%~9.62%)、Rb (73×10^-6~200×10^-6)含量和10000×Ga/Al (3.21~3.32)、Rb/Sr (3.27~8.68)比值,较低的CaO、Ba和Sr含量,碱性指数AI=mol(K₂O + Na₂O)/ Al₂O₃) ≥0.90,属于碱性A型花岗岩。稀土球粒陨石标准化图解上,轻稀土相对富集,Eu负异常较为明显,δEu=0.03~0.06;在原始地幔标准化蛛网图上,亏损Ba、Sr、P、Nb、Ta和Ti,富集Rb、K;这些特征类似中国东北二叠纪A型花岗岩。在判别图解上,所有样品均显示了A₂型(后碰撞)花岗岩特征。其形成可能与后碰撞板块断离作用有关。乌梁斯太岩体的形成过程可能为,俯冲板片断离导致软流圈物质上涌,发生底侵作用,底侵的玄武质岩浆的加热作用以及地壳伸展的减压效应导致中下地壳的脱水部分熔融,随后经历了分离结晶和晚期的交代作用。乌梁斯太岩体中的锆石SHRIMP U-Pb年龄为277±3Ma,表明其形成时代并非原来认为的三叠纪,而是早二叠世晚期。     

华北中生代岩浆作用与去克拉通化

华北是全球古老克拉通遭受破坏最明显和最典型的地区,其去克拉通化作用的时间、范围和机制等重要科学问题是国内外研究的热点。大规模岩浆作用是去克拉通化作用的地质表现之一,通过对华北地区侵入岩侵位时代、源区、成岩过程的研究,可有效反演其去克拉通化作用的时空范围、过程及可能的动力学机制。华北东部广泛发育大面积的中生代侵入岩,本文在作者近十年研究的基础上,通过总结华北东部中生代侵入岩的锆石U-Pb年代学资料,厘定了华北东部中生代岩浆活动主要分为三叠纪、侏罗纪和早白垩世三期;通过岩浆源区、岩石成因研究,探讨不同时期岩石圈(地幔和大陆地壳)性质和厚度的转变及破坏的空间范围;在此基础上,结合区域地质特征初步探讨了华北去克拉通化的地球动力学机制。     

Complex magma sources of late Mesozoic granites along the southern margin of the North China Craton: constraints from geochemistry and geochronology of the massive Heyu and Lantian plutons

ABSTRACT

Mesozoic granitoid rocks in the eastern Qinling terrane along the southern margin of the North China Craton are significant for understanding geodynamics processes related to lithospheric delamination in the Late Mesozoic. In addition, these rocks have close genetic association with the largest Mo-(Au-Ag) polymetallic mineralization belt in China. In the present study, zircon U-Pb ages and elemental and Sr-Nd-Pb isotopic geochemistry are reported for two representative granite plutons (Heyu and Lantian) exposed in the eastern Qinling terrane. Granitoid rocks from both plutons are metaluminous to weakly peraluminous and are classified as I-type granite with formation ages of 145 ~ 135 Ma and 150 Ma, respectively. These rocks are characterized by adakite-like affinity without significant Eu anomalies. Both plutons have relatively high initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios ranging between 0.7063 and 0.7109 and variable ε_Nd(t) values of – 29.2 to – 6.5. Their Pb isotopic compositions are comparable to those of old high-grade metamorphic basement rocks from the North China Craton but are different from those of country rocks from the Xiong’er and Taihua groups. These features indicate genesis via reworking of the lower crust beneath North China and partial involvement of juvenile crustal material to different extents. Occurrences of ca. 1000-Ma-old inherited zircon in the Lantian granites imply the contribution of the Qinling Group in North Qinling to the magma source(s). This magmatism occurred intensively in a transitional setting from compression to extension and was likely induced by lithosphere thinning and asthenosphere upwelling beneath eastern China during the Cretaceous.     

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慢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慢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。     

华北地区晚中生代重大构造转折的地质证据

华北地区在侏罗纪和白垩纪分别发生了两次不同性质的岩浆活动,早期形成一套高锶石英闪长岩,另一期为钾玄岩系。两套岩石分别代表地壳加厚和减薄的构造背景,两次岩浆活动的转折期大致在130Ma左右,此外,华北地区自垩纪广泛分布的碱性岩同样表明区域内在白垩纪曾发生过强烈的岩石圈伸展作用。这一地质特征与区内盆地地震剖面、造山带构造活动年龄、变质核杂岩的年龄、早向坚世太平洋板块运动方向和运动速率的改变以及郯庐断裂左旋运动年龄等地质资料相佐证。因此华北地区岩石圈减薄作用主要发生在早向垩世时期,晚侏罗世——早白垩世是华北地区中生代重大构造发生的转折点。     

华北北部中生代岩墙群

岩墙群是深源岩浆浅侵位的产物，它可提供有关壳-幔演化的重要信息。通过华北北部大同早中生代碳酸岩-煌斑岩岩墙群、赤峰早中生代闪长玢岩岩墙群、林西中生代辉绿岩岩墙群、京北晚中生代双峰式岩墙群的对比研究，揭示了华北中生代存在的两次底侵作用及其相关的伸展作用。华北早、晚中生代岩墙群与晋北地区元古代岩墙群的初步对比，从一个侧面反映了华北壳幔的演变。