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广州地化所在华北克拉通中生代玄武岩成因及深部动力学机制研究上取得新进展
发表日期: 2017-03-15
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  拉通是地球表层重要组成部分,约占陆地面积的50%。其作为地球上相对稳定的构造单元,主要形成于前寒武纪。克拉通具有厚度较大、密度和热流值较低的特点,因而“漂浮”于软流圈地幔之上而不易遭受破坏。华北克拉通自18亿年前形成后至中生代一直保持相对稳定,然而自中生代以来其发生了大规模的构造变形和岩浆活动,致使克拉通遭受了强烈的破坏。这是对有关古老克拉通岩石圈稳定性的经典理论提出了挑战。因而,揭示克拉通破坏的原因-深部动力学机制,是地学界的一个重大科学问题。华北克拉通广泛发育中生代玄武岩。尽管前人对这些玄武岩做了大量的研究,但对其地幔源区性质及其成因、深部动力学机制仍存在激烈争论。目前对上述核心问题的认识主要来自全岩地球化学方面的制约,然而岩浆岩的全岩成分只是代表岩浆经过一系列岩浆过程后的最终产物,致使原生岩浆成分及其演化方面的信息变得模糊或消失。与全岩不同,橄榄石中的熔体包裹体能较好地记录原生岩浆、岩浆演化方面的详细信息。 

   中科院广州地化所同位素实验室任钟元研究员课题组对华北克拉通东南缘地区中生代玄武岩中橄榄石捕获的熔体包裹体和辉石斑晶进行原位化学成分和Pb同位素分析研究。研究结果发现:1)华北克拉通早白垩世火山岩总体属于亚碱性系列,而橄榄石中熔体包裹体同时存在碱性玄武质和拉斑玄武质成分;2EM1组分是岩浆混染下地壳过程中获得的,而不是之前普遍认为的源区存在拆沉或俯冲的下地壳组分;3)玄武岩来源于碳酸盐熔体交代富集的克拉通岩石圈地幔部分熔融;4)克拉通破坏是多因素影响的综合产物,前期的多期次俯冲交代提供了克拉通破坏的基础,早白垩世时期遭受深部地幔柱的巨量热上涌和古太平洋板块俯冲的双重影响,加速岩石圈地幔的移除。 

  该研究的意义在于:1.证实了地壳混染作用在碱性玄武质岩浆向拉斑玄武质岩浆连续转化中的重要角色,对研究玄武岩的成因具有举足轻重的意义;2.应用全岩同位素组成示踪源区特征,需要以查明岩浆演化过程为前提;3.提出新的模型-热的地幔柱物质上涌和板块俯冲作用的双重作用是华北克拉通减薄与破坏的关键。 

     

   1玄武岩和玄武岩中橄榄石捕获的熔体包裹体的全碱-二氧化硅岩石分类图解

 

 

2 玄武岩中的熔体包裹体、单斜辉石、长石的原位Pb同位素组成

  3. 华北克拉通岩石圈地幔演化和中生代岩浆的形成 

  该研究成果近期发表在Journal of Geophysical Research: Solid Earth上,第一作者为中科院广州地化所任钟元课题组的博士生钱生平。本研究成果受NSFC“重大研究计划-华北克拉通中-新生代镁铁质火山岩的熔体包裹体研究91214202)”和“国家重点研发计划‘深地资源勘查开采’‘重点专项(2016YFC0600403)’”等项目资助。 

    

  论文信息: 

     Sheng‐Ping Qian, Zhong‐Yuan Ren, Wysoczanski Richard, Le Zhang, Yin‐Hui Zhang, Lu‐Bing Hong, Xiang‐Li Ding, Ya‐Dong Wu. Petrogenesis of Early Cretaceous basaltic lavas from the North China Craton: Implications for cratonic destruction. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,2017: doi: 10.1002/2016JB013548. 

    

  原文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2016JB013548/full 

    

    

  同位素地球化学国家重点实验室 & 科技与规划处 供稿 

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