第七届青年地学论坛

理解大陆岩石圈地幔在板块构造中的形成、保存和破坏是固体地球科学的核心课题. 华北克拉通东部在中生代经历了地幔置换作用, 巨厚、古老、难熔的克拉通型岩石圈地幔在(古)太平洋俯冲背景下转变为薄的、年轻、饱满的大洋型岩石圈地幔. 然而, 古亚洲洋俯冲对华北深部岩石圈的改造作用依旧缺乏限定. 通过总结华北克拉通及古亚洲洋的演化历史, 结合近期报道的华北西北部深源包体数据和新的锆石年代学和包体-寄主岩的Pb同位素数据, 本文系统评估了华北深部岩石圈与古亚洲洋的协同演化关系.
华北西北部橄榄岩包体都是饱满型的, 且具有低的橄榄石CaO含量(<0.1 wt%)、尖晶石TiO₂含量(<0.2 wt%)、斜方辉石Wo端元分子含量以及低Ca/Al (<0.6)和高Na的单斜辉石组成. 这些特点明显不同于熔体-难熔地幔反应形成的橄榄岩, 而类似于软流圈冷却转换形成的岩石圈地幔橄榄岩. 两种辉石岩包体(分别富Cr和富Al)的Pb同位素显示岩石圈地幔中存在含高放射性Pb的端元(²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb > 16.7, ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb = ~19), 这种岩石圈地幔含古老再循环物质, 增生于~1.4Ga, 推测与古亚洲洋打开有关. 华北西北部锆石捕虏晶及深部地壳包体记录了强烈的中元古代(~1.35 Ga)和古生代-早中生代(470-230 Ma)的构造-热事件; 捕虏晶锆石的母岩浆具有玄武安山质组成, 结晶温度(峰值为~900^oC)与地壳包体一致. 本文推测这些捕虏晶和地壳包体记录了古亚洲洋打开及俯冲过程. 区域上晚白垩世的镁铁质岩浆岩具有与中国东部新生代碱性玄武岩相似的元素和Sr-Nd同位素组成, 但有相对更高的放射性Pb (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb = 18.5-19), 在华北东部和东南沿海也零星发现了类似含高放射性Pb的新生代玄武岩, 这暗示在晚中生代至新生代时期中国东部之下的软流圈中普遍存在古亚洲洋再循环组分.
总之, 华北北缘全面记录了古亚洲洋的演化过程, 包括中元古代古亚洲洋打开时上涌的软流圈冷却增生为饱满岩石圈地幔、古生代至新生代俯冲物质引起华北北缘深部岩石圈复杂交代作用和熔体活动. 本研究展示了大陆边缘深部岩石圈与周边俯冲构造域之间的协同化演化过程.

华北克拉通,古亚洲洋,板块相互作用,深部岩石圈改造