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华北克拉通西部河北阳原和山西大同新生代玄武岩及幔源包体的地球化学特征及其深部动力学意义

马金龙  
【摘要】: 本文报道了大兴安岭-太行山重力梯度带以西河北阳原和山西大同新生代玄武岩的元素和Sr-Nd-Pb同位素地球化学及阳原幔源包体的矿物化学、元素和Sr-Nd同位素地球化学,据此对华北克拉通西部上地幔的性质和过程进行了初步讨论。含幔源包体的阳原早第三纪碱性玄武岩具有均一的Sr-Nd同位素组成(εNd≈5.5),其Pb同位素组成与亏损地幔(DM)相似。相似于洋岛玄武岩(OIB)的微量元素特征指示玄武岩主要来自于软流圈地幔,岩浆起源较深。大同地区第四纪时期同时产出碱性和拉斑玄武岩,碱性玄武岩也主要来自于软流圈地幔,岩浆起源深度小于阳原样品;拉斑玄武岩具有较低的εNd(εNd=1-4),Pb-Nd以及Pb-Sr同位素相关关系暗示其可能是DM和Ⅰ型富集地幔(EMI)组分之间混合的结果,反映了软流圈和岩石圈地幔之间的相互作用,岩浆起源较浅。大同两类玄武岩在空间上分野明显,可能与桑干河断裂对软流圈地幔上涌的控制以及区域上岩石圈-软流圈作用程度的变化有关。 阳原幔源包体包括二辉橄榄岩和方辉橄榄岩,是华北西部上地幔的直接样品。温压计算表明二辉橄榄岩的平衡温度为926℃-1050℃,方辉橄榄岩的平衡温度为916℃-1040℃,两者并没有显著差别。全岩及矿物的主量元素的成分变化主要受部分熔融程度的控制,分异熔融模型获得的二辉橄榄岩的部分熔融程度<5%,方辉橄榄岩部分熔融程度在7-20%之间。微量元素和Sr-Nd同位素特征表明该区上地幔经历了多期地幔交代作用,交代介质可能是源自软流圈的小体积熔体。一些样品显示了EMI型Sr-Nd同位素特征,从而为华北西部存在古老交代富集地幔提供了证据


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