魯西龍寶山堿性雜巖體巖石學殼幔相互作用的制約

地質地球所發現魯西龍寶山堿性雜巖體巖石學及地球化學特征對華北克拉通東南緣殼-幔相互作用的制約

　　堿性巖是一種富鉀和/或富鈉的特殊火成巖，在巖相學上通常含有硅不飽和礦物或堿性暗色礦物，而在地球化學成分上根據各種堿度指數(如鈣堿指數、堿度率、里特曼指數等)判別屬于堿性。堿性巖一般產于拉張環境，并通常由富集地幔部分熔融形成或殼-幔巖漿混合形成，因此能夠提供板內或板塊邊緣伸展構造背景下大陸巖石圈演化或殼-幔相互作用的一些重要信息。

　　龍寶山堿性雜巖體位于華北克拉通東南的魯西龍寶山地區，是一個包含石英正長斑巖、角閃正長斑巖、霓輝正長斑巖、二長斑巖和正長閃長玢巖的復雜堿性雜巖體。中科院地質與地球物理研究所固體礦產資源研究室的博士研究生藍廷廣及其合作導師范宏瑞等人對該雜巖體進行了詳細的LA-ICPMS鋯石U-Pb定年和系統的巖石地球化學研究，結果表明，龍寶山雜巖體侵位年齡為129.4～131.7Ma，富集輕稀土元素和大離子親石元素(如Sr、Ba等)，虧損高場強元素(Nb、Ta、P、Ti)。巖體的Sr、Nd、Pb和Hf同位素組成(87Sr/86Sr)i=0.7077～0.7094，εNd(t)=-15.8～-11.8,(206Pb/204Pb)i=17.24～17.95，(207Pb/204Pb)i=15.48～15.59，(208Pb/204Pb)i=37.36～38.00, εHf(t)=-19.2～-12.8均與魯西EM2型巖石相似，表明其主要來自EM2型富集地幔的部分熔融。晚太古代繼承鋯石(2512～2639Ma)的存在則暗示研究區基底巖石同樣參與了巖體的形成。Sr-Nd同位素模擬計算表明，大約10～35%的地殼物質參與了巖體的形成。地殼物質參與的方式很可能是通過MASH(部分熔融→同化→存儲→均一)而不是AFC(同化混染和結晶分異)過程完成。

　　綜合起來，龍寶山堿性雜巖體的形成過程可以概括如下：揚子俯沖陸殼改造華北克拉通巖石圈地幔而形成EM2型富集地幔，該EM2型富集地幔部分熔融形成堿性基性巖漿，而堿性基性巖漿巖底侵下地殼并與地殼熔體混合形成龍寶山巖體母巖漿，母巖漿經過結晶分異作用后淺成就位，最終形成龍寶山堿性雜巖體。

　　龍寶山巖體的形成過程表明華北克拉通東南緣經歷了多期殼-幔相互作用，揚子俯沖陸殼與巖石圈地幔的相互作用破壞了巖石圈地幔的穩定性，從而為其減薄創造了先決條件，而幔源基性巖漿與下地殼的相互作用導致了研究區下地殼的活化或置換。因此，強烈而多種方式的殼-幔相互作用可能是華北克拉通東南緣中生代巖石圈破壞的重要原因和方式。

　　該研究成果近期發表在國際地質學研究領域核心刊物Lithos(Lan et al. Multiple crust–mantle interactions for the destruction of the North China Craton: Geochemical and Sr–Nd–Pb–Hf isotopic evidence from the Longbaoshan alkaline complex. Lithos, 2011, 183: 695-705)。