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河北阳原新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体矿物化学特征:华北内部山带岩石圈地幔演化意义

陈曦  
【摘要】: 华北东部中奥陶世时存在的厚达约200km的以方辉橄榄岩为主的难熔岩石圈根到新生代时已被厚度不足100km的以二辉橄榄岩为主的饱满“大洋型”岩石圈地幔所取代。然而,有关岩石圈巨厚减薄的机制、背景及其伴随的深部动力学过程等问题还存在着较大的争议。广泛发育于华北克拉通的新生代玄武岩中含有类型丰富的深源捕虏体,这些捕虏体能够为揭示岩石圈地幔性质、演化等信息提供更为直接的证据。橄榄岩及其中矿物的化学组成,特别是单斜辉石的微量元素,都可以很好地揭示岩石圈地幔性质。本文在对河北阳原新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体详细岩相学和矿物化学的研究基础上,重点分析了单斜辉石的激光原位微量元素组成,并讨论了新生代时华北内部山带岩石圈地幔特征及其演化信息。获得以下主要认识: 1、阳原橄榄岩捕虏体以具有残碎斑状结构的尖晶石二辉橄榄岩为主,仅有少量属于方辉橄榄岩。尖晶石二辉橄榄岩的矿物组合为橄榄石(40.8%-79.8%)+斜方辉石(19.8%-44.8%)+单斜辉石(5.0%-19.8%)+尖晶石(6%)。方辉橄榄岩的矿物组合为橄榄石(79.8%)+斜方辉石(19.8%)。与具粗粒结构为主、代表古老难熔地幔的鹤壁橄榄岩,和以细粒结构为主、代表新生地幔的山旺橄榄岩相比,阳原橄榄岩的结构明显处于上述两地的过渡类型,即以残碎斑状结构为主。 2、阳原橄榄石Mg~#为88.8-91.4,与该区已有的分析结果相比,本文研究的样品具有较低的橄榄石Mg~#,这些结果均与山旺二辉橄榄岩捕虏体中的Mg~#相近,表明该区岩石圈地幔主体是饱满的,仅有少量表现出难熔性质。阳原斜方辉石、单斜辉石、尖晶石的成分也与山旺橄榄岩中的各矿物相似。 3、阳原单斜辉石主要为透辉石,Cr~#变化范围较宽,反映出该区岩石圈地幔经历了不同部分熔融程度的抽取。该地区岩石圈地幔本身也不均一,除个别样品的部分熔融程度为15%-20%外,多数样品5%。并经历了主体为硅酸盐熔/流体介质的后期交代改造作用,但同时也受到碳酸岩岩浆交代的影响。 4、阳原橄榄石Mg~#与年龄有一定的正相关性,而与平衡温度没有相关性。饱满的橄榄岩与过渡甚至难熔橄榄岩的平衡温度是交叉的,结合阳原地区橄榄岩矿物化学特征,表明该区软流圈物质对古老岩石圈的侵蚀作用是不均匀的,表现出新生地幔物质对古老地幔不均匀、混合和置换的结果。该认识与“华北岩石圈地幔不规则的先大幅度减薄,后小幅度增生增厚的地幔侵蚀置换模型”是一致的。


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