古老的大陸巖石圈地幔通常具有高度難熔的特點、密度比下伏的軟流圈小,因而能夠長期穩定地“漂浮”在軟流圈之上。然而,大陸巖石圈地幔由于受到熔體(如軟流圈來源的熔體)的改造而變得飽滿和“年輕”,強烈的改造作用甚至能夠造成克拉通的破壞,華北克拉通就是一個典型的例子。雖然大家對華北克拉通破壞過程及其動力學的認識尚有一些分歧,但是,熔體-橄欖巖反應在巖石圈地幔演化過程中的重要作用逐漸得到了大家的認可,盡管不同學者對熔體來源和作用機制持不同看法。
為進一步考察熔體-橄欖巖反應在巖石圈地幔演化過程中的作用,中科院地質與地球物理研究所巖石圈演化研究室湯艷杰副研究員與合作者歸納整理了全球克拉通及其周邊地區的地幔橄欖巖(圖1,包括亞洲、歐洲、非洲、美洲和澳洲的2100多個樣品)的主、微量元素和Sr,Nd,Re-Os同位素的研究結果,得出如下結論:
(1)熔體-橄欖巖反應在大陸巖石圈地幔中普遍存在;(2)全球太古代巖石圈地幔都經歷了不同程度的熔體改造;(3)古老的克拉通型巖石圈地幔由于受到軟流圈熔體的改造,其克拉通的屬性會被部分掩蓋、甚至全部被“大洋型”特征所取代。
該研究的意義在于:(1)可能揭示了大陸巖石圈地幔演化的一個共同規律:周期性的熔體改造作用使古老的巖石圈地幔中遭受改造的部分變得“年輕”;(2)橄欖巖全巖的Re-Os 模式年齡可能代表橄欖巖中不同時代的硫化物的混合(表面年齡),而非巖石圈地幔真正的形成年齡;由于熔體-橄欖巖反應可以導致年輕硫化物的產生,因此全巖Re-Os 同位素年齡的解釋需要慎重;(3)部分具有“大洋型”特征的二輝橄欖巖捕虜體可能是古老的巖石圈地幔遭受熔體強烈改造的結果,而不是新增生的巖石圈地幔。對二者的識別將影響對克拉通巖石圈地幔演化過程的正確理解。
該研究成果發表在3月出版的國際地學期刊Earth-Science Reviews (Tang et al. Widespread refertilization of cratonic and circum-cratonic lithospheric mantle. Earth-Science Reviews, 2013, 118: 45-68)。

圖1 全球古老克拉通地分布圖
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