华北克拉通古老岩石圈地幔的多次地_省略_来自金伯利岩中橄榄岩捕虏体的启示_路凤香

华北克拉通古老岩石圈地幔的多次地质事件:来自金伯利岩中橄榄岩捕虏体的启示*

路凤香

L U Feng X iang

中国地质大学地球科学学院,武汉430074

Facult y o f Ea rt h S cie n ce,C hina Un iversit y of G eosciences,W uhan430074,C hina

2010-03-24收稿,2010-06-08改回1

Lu FX120101M u ltip l e-geo l ogica l even ts of an cien t lithos ph er ic mantle ben eath N orth Ch ina craton:A s inferred fro m p er i dotite xenolith s i n k i m berlite1A cta Petrol og ica S i n ica,26(11):3177-3188

Abstrac t Two piece o f serpenti nized garne t per i do tite m antle x enoliths w it h sheared-deforma ti on tex ture en trai ned i n ki m be rli te fro m M engy i n have been st udied i n t h is paper1T hree k i nds o f pyroxenes represen ted three g eo log ica l events o f litho spheric m antl e are recognized1F rom ea rl y t o late they are:(1)euhedral d i opsite(P y)i nclus i ons in garne t;(2)irregu l ar coarse g ra i n enstatites(Py1);

(3)o rienta ted tabular enstatites w it h reacti on r i m(Py2)1Py have re l ative high N a

2O,A l

2

O

3

,and l ow M g#(0191),C a O,i m ply i ng

tha t Py and the host m antle peridotite hav e not been undergone t he stronger m e lti ng events dur i ng tha t ti m e1It is possible that the Py w as the crysta lli zed products from/m ag m a sea0i n initial stage ofm antl e evo luti on1Py2cutti ng across P y1occur i n hand spec i m en and thi n secti on i nd i cati ng t hat Py1for m ed ea rl y then Py21Py1s have higher C r(669@10-6~9503@10-6),N i(1941@10-6~4750@ 10-6)conten ts and M g#rati o(0191~0194),however t he C r(725@10-6~1926@10-6),N i(902@10-6~2989@10-6)and M g#ra ti o(0188~0190)i n Py2s are lo w er then that i n P y1s sho w i ng the Py1w it h an orig i n as a refracto ry resi due o f partia lm elti ng1 In con trast,Py2s are t he reac ti on products o f re fractory m antle perido tite-m elt wh ich derived from asthenosphere1T he sheared/ defor m a tion and m etasoma ti zed events we re happened after o r as sam e as t he reacti on event1In ter m s o f ma jor ele m ent,the re fractory deg rees of Py1s a re higher t han that of P y2s1In th i s paper/reverse evo l ution0trend of m antle componen t is ca lled1It m ay be po ssi b le tha t the pe ri dotite-m elt reac tion not only occur in M esozo i c-Cenozo ic but a lso i n anc ient lit hospher ic m an tle even i n who le mantle evo l ution h i story1Compared w ith pub lished data fo r ages re l ative to m antl e,the ages o f Py,Py1s and P y2s m ay have esti m ably> 318G a,215G a/114~113G a,and019~017G a respec tive l y1T he ag e of ano t her carbonated perido tite xenolit h w it h sheared/ defor m a tion tex ture sa m pled from Fux ian ki m be rli te m ay be as same as P y21

K ey word s M agm a sea;R efractory resi due o f partia lm elti ng;P eridotite-m elt reac ti on;R ev erse evo luti on

摘要本文提供的两件蒙阴岩区金伯利岩中的蛇纹石化石榴石橄榄岩捕虏体,整体发育剪切-变形结构,其中的辉石有三种类型,代表了三次地质事件,他们是:(1)石榴石中的自形单斜辉石包裹体P y;(2)粗粒不规则形状的斜方辉石Py1;(3)具反

应边及定向排列的斜方辉石P y2。P y具有高N a

2O和A l

2

O

3,

及低M g#和CaO的特征,暗示所赋存的橄榄岩未遭受过明显的熔

融作用。推测Py为早期阶段地幔/岩浆海0结晶时被石榴石包裹的矿物。在手标本及薄片中普遍见到P y2切过Py1,表明Py1形成早于P y2。P y1的Cr(669@10-6~9503@10-6),N i(1941@10-6~4750@10-6)含量和M g#(0191~0194)比值较高,而Py2中的C r(725@10-6~1926@10-6),N i(902@10-6~2989@10-6)和M g#(0188~0190)值较低,说明P y1是早期经部分熔融的橄榄岩耐熔残余中的顽火辉石残留。相反,Py2可能是软流圈来源的熔体与耐熔橄榄岩反应的结果。剪切/变形以及交代事件则发生于上述反应之后或者与之同时。依据主元素特征,较早的Py1的耐熔程度反而高于Py2,本文称之为地幔组成的/逆向演化0。看来,这种逆向成分演化不仅发生在中新生代,而且也发生于古老地幔,甚至是贯穿于整个地幔演化的历史时期。与已发表的有关地幔形成年龄的资料对比,Py、Py1和Py2的年龄估计分别是>318G a,215G a/114~113G a和019~ 017G a。另外1件碳酸盐化橄榄岩捕虏体,采自复县金伯利岩,具有明显的剪切-变形结构,最终形成时间可能与P y2接近。关键词岩浆海;部分熔融的耐熔残余;橄榄岩-熔体反应;逆向演化

中图法分类号P5881125

1000-0569/2010/026(11)-3177-88A cta P etro log ica Sinica岩石学报

*本文受国家自然科学基金项目(90714008)资助.

第一作者简介:路凤香,女,1935年生,教授,岩石学专业,E-m a i:l lufx131@163.co m

1引言

20世纪80年代后期,应用465M a侵位的含金刚石金伯利岩中的地幔捕虏体和捕虏晶(包括金刚石),在我国开展了对古老地幔的研究工作(路凤香等,1991;路凤香和郑建平, 1996),提出研究区的岩石圈在古生代时期还保留了厚度大(222~208k m)、地温低(40mWm-2)的特征;确定了蒙阴岩区的金刚石属于方辉橄榄岩型,暗示金刚石主要结晶于方辉橄榄岩的介质中;而复县岩区的金刚石主要结晶于二辉橄榄岩的介质;岩石圈地幔的岩石类型有纯橄岩、方辉橄榄岩、二辉橄榄岩、石榴石辉石岩、金云母岩等,结构则以粒状变晶结构、残碎斑结构和火成结构为主;在岩石圈地幔80~120k m 的范围内存在交代矿物带等认识。G r iffi n et al1(1998)根据大量金伯利岩人工重砂中石榴石的成分估算,复县地区古生代岩石圈地幔中二辉橄榄岩所占的比例多于方辉橄榄岩,也多于蒙阴岩区。上述两岩区与南非K appvaa l相比,在岩石圈厚度、地温梯度、地幔交代特征等方面十分相似,其中蒙阴岩区的岩石类型及数量比例也可与之对比,但华北克拉通的岩石圈地幔遭受了更为强烈的蚀变,其程度随着金伯利岩岩管开采深度加大而加强。

上述成果的科学意义不仅仅在于揭示了华北古老地慢的组成及状态,还在于提供了一处研究岩石圈地幔演化的天然实验室。在此之前国外同行在研究岩石圈地幔演化时,是采取/异地对比0的方法(M enzies,1990),即分别选取不同时代的典型地区:南部非洲K aapvaa l代表太古代克拉通地幔、美国Co l o rado高原代表元古代岩石圈地幔以及澳洲东部代表显生宙岩石圈地幔,来研究大陆地慢的演化。而中国东部就在同一地区不仅可以提供出与K aapvaal相似的厚的古老岩石圈地幔的信息,又发育有与澳洲东部相似的显生宙热的和薄的岩石圈地幔,这样应用/同地对比0的方法就不难发现,中国东部的地幔岩石圈经历过巨型的岩石圈减薄过程(F an et al1,1992;M enzies et al1,1993;邓晋福等,1994)。

从20世纪90年代初期开始,国内外学者开始探讨中国东部岩石圈从200k m减薄至80~120k m的机制、时限及过程。在以后的十多年中这一科学命题的研究内容不断深化、扩展,出版了大量优秀的研究成果,在此不一一列举。/地幔的破坏及重建0已成为了国内外固体地球科学研究的热点课题。

与显生宙地幔的演化研究相比,由于从太古代到金伯利岩岩浆侵位前漫长的地质历史时期中,华北克拉通岩浆活动很少,构造上比较稳定,因而到本世纪早期对古老地幔的研究工作主要侧重于地幔矿物、岩石和地球化学等方面(郑建平和路凤香,1999;郑建平等,2000,2001;Zheng et al1,2001; Zhang et al1,1999,2000),较少涉及古老地幔的破坏及演化等问题。然而,在二十多亿年的地质历史进程中,华北克拉通是否一直处于真正的/稳定0状态?除了已经公认的地幔交代作用外,还遭受过哪些地质事件的干扰?它们与浅部构造活动是否存在耦合关系?这都是在当时存在的一些迷惑

不解的问题。

最近几年由于分析技术迅猛发展,我国学者在地幔定年方面获得了明显突破(D eng and M c D ouga l,l1992;G ao et al1,2002;高山等,2003;支霞臣等,2001;W u et al1,2003, 2006),提供了一定数量的地幔橄榄岩定年数据,为研究上述疑问建立了重要的基础。A nth i et al1(2004)对纳米比亚南部金伯利岩携带的地幔捕虏体中发育环带的锆石进行了S HR I M P定年,获得的三组年龄数据(1013M a、751M a以及627M a)与该区的地壳事件年龄可以相对应。郑建平等(2007)测试了河南鹤壁和河北汉诺坝橄榄岩捕虏体中不同产状硫化物包裹体的激光原位R e-O s同位素分析,提供了4组数据:311~310G a,212~211G a,115~113G a,019~017G a,根据这些数据,原作者提出古老岩石圈地幔存在多发地幔事件。Zhang et al1(2008)和张宏福(2009)分别对蒙阴和复县金伯利岩中的地幔橄榄岩、铬铁矿、辉石岩等做了R e-O s同位素定年,成果证实华北岩石圈地幔确实形成于太古代(大于215G a),并获得了橄榄岩116G a的/R e-O s0等时线年龄,以及辉石岩1132G a的t

M A

年龄,加之高山等(2003)曾报道过

在蒙阴橄榄岩中有一个样品具有1146G a的t

RD

年龄,原作者认为在中元古代古老岩石圈曾经经历了相当程度的熔体改造作用。上述工作为我国研究古老地幔的演化展示了新的思路与前景。本文试图从赋存于金伯利岩的橄榄岩捕虏体中找寻在古老地幔中发生地质事件的岩相学印记,用以佐证古老地幔经历过多次地质事件和复杂的演化过程。

2样品的岩相学特征

我国目前仅发现2处含具经济价值金刚石的金伯利岩岩区,分别位于华北克拉通的蒙阴和复县两地,因矿区由露天开采转为巷道开采,给寻找和采集其中的橄榄岩捕虏体带来了困难。本文提供的3件样品,2件采自蒙阴胜利1号大管(Sp9137和Sp08-1),1件采自复县50号岩管(F50-92168),它们均呈球状被包于寄主岩中(图1a),直径都大于6c m。蒙阴的两个样品均为蚀变石榴石橄榄岩,黑绿色,整体发育变质变形结构,蛇纹石化强烈,见不到新鲜的矿物颗粒,但仍保存了矿物的假象。在手标本的磨光面上可见浑圆状的石榴石颗粒直径一般为8~2mm,含量约占12%;辉石都受到强的蛇纹石化,呈两种产状:一种具有不规则拉长外形,多数显示了定向排列,长度变化于6~3mm,宽度变化于1~ 2mm左右,占15%~17%(Py2);另一种为分散的粒状、短柱状、不规则状,粒径约2~4mm,占8%以下(P y1),并可见Py2切过P y1的现象,基质也全部蛇纹石化。在镜下观察(图1b),矿物有石榴石、两种辉石(Py1,Py2)和橄榄石。石榴石全部蚀变呈深褐色纤维状次变镁铝榴石(kelyphite)集合体,其中富含早期的矿物包裹体,多数为辉石(P y,图1c),外形

3178A ct a P etrologica S inica岩石学报2010,26(11)

图1蒙阴及复县橄榄岩捕虏体的野外及显微照片

(a)-金伯利岩及其橄榄岩捕虏体(采自蒙阴金刚石矿区);(b)-蚀变石榴石橄榄岩(S p9137,单偏光,蒙阴),Ga-石榴石;Py-辉石;

O-l橄榄石;(c)-石榴石中的包裹体(Sp08-1,单偏光,蒙阴),矿物代号同图1,数字代表微量元素分析点位置;(d)-石榴石橄榄岩中的辉石(Py1)(Sp9137,单偏光,蒙阴),数字代表微量元素分析点位置;(e)-石榴石橄榄岩中的辉石(Py2)及其反应边(Sp081,单偏光,),数字代表微量元素分析点位置;(f)-石榴石橄榄岩中两种辉石的交切关系(Sp9137,单偏光,蒙阴);(g)-碳酸盐化的地幔橄榄岩(F5092168,单偏光,复县),C e-碳酸盐;(h)-碳酸盐化地幔橄榄岩(F5092168,正交偏光,复县),Chond-粒硅镁石;Pyr-黄铁矿;Ce-碳酸盐

F ig11Pho to and photom icrog raphs for per i do tite xeno lit hs fro m M engy i n and F ux ian

(a)-K i m berli te and thei r xenolith(fro m M engy i n d i a m ond m i n i ng);

(b)-Phot o m icrograph of a l tered garn et peri dotite(Sp9137,p lane light,M engyi n);(c)-Photo m i crograph ofm i neral i ncl u si ons i n garnet (Sp08-1,p l ane light,M engy i n);(d)-Phot om icrograph of pyroxene1 (Sp9137,p l an e li gh t,M engyi n);(e)-Ph oto m i crograph of pyroxen e2 and reacti on ri m(Sp081,p lane li gh t);(f)-Tw o k i nds of pyroxene relati on s h i p i n garnet peridotite(Sp9137,plane li gh t,M engyi n);

(g)-C arbonated m an tle peri dotite(F5092168,p l an e li ght,Fux i an);

(h)-Carbon ated m antl e peri doti te(F5092168,cross ed light,Fuxian)

保存比较完整,颗粒小,由于被包裹于石榴石中封闭条件好,蚀变较弱。薄片中的P y1,色浅,多数呈不规则状,拉长及定向排列并不十分显著。蛇纹石化强,由于蚀变过程的扩散速率不均衡,普遍形成了次生蚀变环带,可以明显见到有核心、中间带及边缘三部分(图1d)。Py2多数颗粒色深,是由于蚀变后的深色物质沿矿物边缘、解理或裂隙分布所造成与Py1不同的还有:有些Py2发育有反应边,宽窄不等,最宽可达118mm(图1e,f)。组成反应边的矿物因颗粒过细无法进行探针测试,在高倍镜下观察,初步确定是由橄榄石(绿色颗粒状)、尖晶石(褐色-不透明,粒状及长柱状)和蚀变玻璃组成,是P y2在被岩浆携带上升到地表时发生的。

蒙阴的2件品中多处可见P y1与Py2有相互交切关系,如图1f显示,Py2及其反应边切过Py1,表明他们并非同时形成。橄榄石均遭受了重结晶,具稳定的多边形平直边界,粒径约013~1mm。从岩相学的特点分析,石榴石橄榄岩中的辉石有三种类型:(1)石榴石中的自形辉石包裹体;(2)以Py1为代表的形状不规则的粗粒辉石;(3)以P y2为代表的具反应边及定向排列的辉石,初步认为,包裹体辉石形成最早,P y2则晚于前两种辉石。

复县的样品受到强的碳酸盐化及粒硅镁石化,并伴有黄铁矿化,具剪切-变形结构。镜下观察多数矿物被碳酸盐交代,所受到应力作用可能与交代作用同时发生,碳酸盐具定向排列(图1g),原岩中的少数残留的粗粒橄榄石已经被粒硅镁石所交代(图1h)。图中显示次生变化可以分为2个阶段:1具有一级红至一级橙干涉色、发育不完全[100]解理的粒硅镁石(M g

5

[S i O

4

]

2

F

2

)整体替代了粗粒橄榄石;o细粒的碳酸盐切穿粒硅镁石,表明熔/流体交代是以碳酸盐为主体并含挥发份氟。

3矿物的主元素特征

蒙阴两个样品中矿物的主元素成分见表1和表2。这些数据在应用时需要考虑的问题是:1由于岩石普遍遭受了强烈的蛇纹石化,是否还能反映未蚀变前的矿物成分特征?o主元素中哪些可以作为可信的指标和对比依据?本文认为,地幔样品的蛇纹石化作用最可能发生在它被金伯利岩岩浆捕获并携带上升和停滞的过程中。样品处于被岩浆封闭的

状态,蛇纹石(M g

6

[Si

4

O

10

](OH))是橄榄石/斜方辉石加入

H

2

O和Si O

2

后形成的,这两种组分主要来源于岩浆后期分异的流体,其他主元素的活动不显著。据蒙阴岩区橄榄岩捕虏体和金伯利岩中的蛇纹石红外光谱资料(赵磊,1996),二者均为利蛇纹石,红外光谱特征也相同。可以设想主元素的某些比值以及相对活动性弱的元素仍然能在一定程度上反映未蚀变前的矿物特征。前人在研究蛇绿岩套中的大洋橄榄岩时,尽管多数橄榄岩也遭受了强烈的蛇纹石化,但在完全找不到新鲜样品时,也只能应用这些蚀变岩石进行成分对比。例如白文吉等(1985)在研究了遭受过不同程度的变质和蛇纹石化作用的蛇绿岩块中的各类的岩石类型后,认为:除水之外,这些作用应是等化学量的,其原岩成分未发生较大的变化。同样,被金伯利岩包裹的捕虏体遭受的蛇纹石化也相当于一个除水和硅之外的等化学的变质过程。

3179

路凤香等:华北克拉通古老岩石圈地幔的多次地质事件:来自金伯利岩中橄榄岩捕虏体的启示

表1石榴石橄榄岩捕虏体中Py1的主元素成分(w t%)

T able1M a jor ele m ent co m po siti ons of Py1i n g arnet perido tite xeno lit hs(w t%)

样品号Sp9137-1Sp08-1

探针点号Sp9137-1-

o-1

Sp9137-1-

o-2

S p9137-1-

o-3

Sp9137-1-

?-1

Sp9137-1-

?-2

Sp08-1-?-2*SP08-1-112*SP08-1-113

矿物名称Py1Py1Py1Py1Py1Py1Py1Py1

S i O2411138181411214213741101401913912738183

T i O201140113012901140103012301200105

A l2O331316105410531523152312831474194

C r2O311321126

Fe O41036121610941154177410131825117 N i O01090146 M nO01120111 M g O3612033175341653712435178361243618235164 Ca O01260114011601170113012601070115 Na2O0128011301080112011200103

K2O01010105总和8513285133861588618685136841938514986168 M g#01940191019101940193019401940192备注颗粒中心中间带颗粒边部颗粒核部颗粒边部颗粒中心颗粒边部蚀变矿物名称利蛇纹石(铝)利蛇纹石利蛇纹石利蛇纹石利蛇纹石利蛇纹石利蛇纹石(铝)利蛇纹石

注:表1、表2中带*号的样品在北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室测试,分析人:舒桂明;其余样品在中国地质大学电子探针实验室测试,分析人:尹京汉

表2石榴石橄榄岩捕虏体中Py2,Py(包裹体)及其他矿物的主元素成分(w t%)

T able2M a jor ele m ent co m po siti ons of Py2,Py and other m i nerals i n garne t pe ri dotite xeno liths(w t%)样品号S p9137-1S p08-1

探针点号Sp9137-1-?Sp08-1-1-1Sp08-1-?-1*SP08-1-116Sp08-1-o-2Sp08-1-o-3*SP08-1-212Sp08-1-o-1*SP08-1-114*SP08-1-115

矿物名称Py2Py2Py2Py2Cpx Cpx Cpx蚀变Ga蚀变O l蚀变O l

S i O244141431124314942121561875611355128381364318441154 T i O201220110104011601270104

A l2O31191216211862165119211852100817301610132

C r2O30137111001100106

Fe O6144716961587184313931733128711741604164

N i O013801160143

M nO011201330112011801090126011301060109 M g O3410232138331623413918173191319144301723717738146 Ca O013501280137012516147161181613301260117

Na2O01050105010911822111166014801060105

K2O01060102011321101100128

总和871138617186128881429915710010899176861018716885160

M g#01904018801901890191019170191401880193601937

备注Ga中的

包裹体

G a中的

包裹体

Ga中的

包裹体

Ga中的

包裹体

3180A ct a P etrologica S inica岩石学报2010,26(11)

表3 石榴石橄榄岩捕虏体中不同产状的单斜辉石主要元素(w t %)的对比

T able 3 Co m pa rison o fm a j o r ele m ent co m pos itions of d ifferent o ccurrence cli nopyrox ene i n garnet perido tite x enoliths (w t %)

序号12345678

探针点号Sp08-1-o-2

Sp08-1-o-3

SP08-1-212

P -MY1P -MY3P -MY5P -MY7A l 2O 31192

1185

211431139115401890157C r 2O 311111511183016601901102 K2O 011321101101030108010701080122Na2O 11822111166115116114401930149Ca O 1614716118161331811171971817191852112M g c

0191

01917

01914

01931

0193

01924

01935

0195 注:1,2,3为石榴石中的透辉石包裹体(Py ,此次工作);4,5,6,7为石榴石橄榄岩捕虏体中的单斜辉石(据郑建平,1999);8为金刚石中的

透辉石包裹体(据张安棣,1991

)

图2 单斜辉石包裹体的主元素图解

(a)-单斜辉石包裹体的Na 2O-A l 2O 3图解;(b )-单斜辉石包裹体的M g #-CaO 图解

F ig 12 M ajor e l em ents diag ram for c li nopy roxene i nc l usi on

(a)-Na 2O-A l 2O 3d i agra m for cli nopyroxene i n clusions ;(b )-M g #-C a O d i agra m f or cli nopyroxene i ncl u si

ons

图3 石榴石橄榄岩捕虏体中矿物的A l 2O 3-M g #相关图1-Py1;2-Py2;3-Py ;4-石榴石;5-橄榄石

F ig 13 A l 2O 3vs 1M g #d i agra m for m i nerals in per i do tite 据主元素特征可以得出:

(1)表2中,石榴石中的包裹体辉石(P y ,以下均用该简写代表)为透辉石,蚀变不强,氧化物总合为99157%~100108%。与前人所报道的来自蒙阴橄榄岩捕虏体中及蒙阴金刚石包裹体中的透辉石相比(表3),前者的A l 2O 3(三种不同类型的平均值分别为1193%,1131%和0157%),K 2O (三种平均值分别为0178%,01065%和0122%)和N a 2O

(1185%,1137%和0149%)都高于后两种类型,而M g #

(平均

值分别为01914,0193,0195),

Cr 2O 3(平均值分别为

0137%,1123%和1102%)则低。地幔橄榄岩的熔融实验表明,在地幔环境下,单斜辉石是较早进入熔体的矿物(路凤香,1989),其中的K,N a ,A l 等易熔元素也随之脱离了固相橄榄岩,表明,Py 所赋存的橄榄岩未经历过明显的熔融作用。此外,包裹体Py 的Ca O 低于后两种(三种的平均值分别为:16133%,18166%,2112%)反映了单斜辉石形成于较高

温的环境。图2显示了石榴石中的P y 包裹体具有高N a 2O,A l 2O 3及低M g #,CaO 的特征。

(2)表1及表2中的Py1和Py2分别代表两期顽火辉石,如前所述,二者的形状有别,而且存在相互切穿关系。图3显示了P y 、P y1和P y2的M g #值及A l 2O 3(%)含量范围,

Py1和P y2相比,前者M g #值及A l 2O 3的含量均高于后者,在

图中可以明显区分。前人应用莱索托金伯利岩中的橄榄岩捕虏体所做的熔融实验中(路凤香,1989;M y sen and K ushiro ,1977),斜方辉石与单斜辉石的熔融行为不同,它需要在熔融程度>30%时才开始脱离固相。但在熔融过程

中,与橄榄石相同,都是随着熔融程度的增加M g #

值增大。

3181

路凤香等:华北克拉通古老岩石圈地幔的多次地质事件:来自金伯利岩中橄榄岩捕虏体的启示

斜方辉石中的A l

2O

3

(%)含量在熔融过程中的行为复杂,规

律性不明显,其原因是斜方辉石中的A l

2O

3

(%)含量还与所

处的温度和压力条件相关,温度高时A l

2O

3

在斜方辉石中的

溶解度增大,因此不能据此推测遭受的熔融程度,只能暗示Py1形成时地幔的温度高于Py2。若以M g#值为标准,则Py1遭受的熔融程度比P y2要强烈。此外,P y1发育环带,但经探针测定,规律性不明显,推测该环带并非原生环带。

4矿物的微量元素特征

微量元素成分测定结果列于表4、表5、表6。辉石的REE配分曲线见图4。从中可以看出:

(1)Py1和Py2的配分曲线特征相似(图4a,c),都属于富集LREE的右倾型,除个别样品出现G d的正异常外,其余的曲线都比较平滑;

(2)Py1和P y2相比,还存在差别,后者的R EE总量除了1个样品外,整体上高于前者;

(3)包裹体P y的曲线形式比较复杂(图4d),共7件代表性的测试曲线中最下部的3条与P y1相似,图形中最上部的2条和Py2特征相似。这些石榴石中的包裹体在某一阶段因封闭条件差,交代熔/流体沿微裂隙与其发生作用,富集了LREE,有可能作用的时间与P y1和P y2遭受交代事件的时间同步。

(4)图4d中的另外2个样品(图的中部),也富集LREE,

表4蒙阴石榴石橄榄岩捕虏体中Py1的微量元素(@10-6)成分

T able4T race e l em ent concentrations o f m inera l s from theM engy in ga rnet pe ri dotite xeno li ths(@10-6)样品号Sp9137*Sp081探针点号9137-1-59137-1-69137-1-79137-1-89137-1-99137-1-109137-1-119137-1-129137-1-139137-1-149137-1-15SP081-11 Cr8869918189375209826083939466950394408349831866913

C o2361322719225111691822514213132321719717205122031911417513

N i343447504747361227062054314340604322410036901942 Rb118221941761179011011101162169115720191215 S r510761145196143319581555108111241012771518154142 Y01370152018401570130152013331393151166218118136 Zr41055173515871535166818441899171018719310137407 Nb0182313551752176018611560193131671518810161410618136

B a01881132115601940173110201711148113321241168285

La919311178111512187812110101101212016322133151551918545172

C e1510418149181120161212915111151083010932165231592913479156

Pr019711251129114101811070199213321511782137175 Nd2167317541024106213831522186811481765185812324163 Sm01290142015201420127015301291133115601941143412 Eu010801130118011201080109010801570161013601560191 Gd01210130138013701250136012211341134017811277174 Tb010201030104010301020104010201190118010901150171 Dy01080112012011401070115010601930193014601683133

H o010101020103010201010102010101160115010701110169

Er010201040107010301030104010301340132011401211192 Tm0001010<01010101001030103010201030143 Yb01030103010301030102<0101010101180118010801132128 Lu010*********<01010101<01010101010201020101010101402

H f0113011801190124012901530121014101450129014411177

Ta0104010801080110105010501050116012101170121118

备注核心边缘边缘边缘核心核心核心中间带

(深色)

中间带

(深色)

边缘边缘

注:表4、表5、表6中带*号的样品在中国科学院地质与地球物理研究所/多通道等离子质谱(M C-I CP M S)实验室0测试,分析人:张志超;

其余样品在中国地质大学等离子质谱实验室测试,分析人:苏黎,韩以贵

3182A ct a P etrologica S inica岩石学报2010,26(11)

表5 蒙阴石榴石橄榄岩捕虏体中矿物的微量元素成分(@10-6)

T able 5 T race e l em ent concentrations o f m inera l s from theM engy in ga rnet pe ri dotite xeno li ths (@10-6)

样品号SP081

矿物名称Py2

O l

Ga

探针点号

SP081-13SP081-14SP081-15SP081-16SP081-17*Sp081-?SP081-18SP081-19SP081-11SP081-12Cr 19261874725141344149967043

57217551112985928274C o 1411115218101176317567173268978115861351581715213N i 29893771176890216906142358233213270150678314Rb 1134511563571136152613339114013550151361376169S r 1918724106221219199261563291515161181033815446137Y 110461105881540136501317161590154701777919322Zr 1516618189431521114310111131916113161995915982186Nb 1104621493013611681129141290167911651115501382B a 2131416669316813310138621871152131813934176La 2919129111471712195121032221726129261226613190131C e 49167461941721920105191542151941161391858110597165Pr 3139311513194112781124211112162216251215189Nd 101029165441643183315678116718271711512216158Sm 1112018386148013180134313167016680168821012171Eu 01297012721360109801077217801175011740183911317Gd 0171017054154012420118330156014420147511752191Tb 010440106101440101201014113601027010410128501558Dy 0118201234210601077010636148010820114111814107H o 01020103501306010080101017701012010190139801901Er 01038010720164301014<010011141010290103711142151Tm 01007010040106401002<01001011801002010020115901363Yb 01049011270133101018010211050101701029111462151Lu 01007010110103501004<0100101201004010070116501365H f 01399014850191101280124851880137501461114892111Ta

01172

01897

2187

01198

01115

0118

01126

01463

01017

0102

表6 蒙阴石榴石橄榄岩捕虏体中石榴石内包裹体矿物的微量元素成分(@10-6)

T able 6 T race e l em ent concentrations o f m inera l inc l usions i nsi de the g arnets fro m M engy i n garne t per i dotite xeno liths (@10-6)

探针点号SP081-01SP081-02SP081-03SP081-04SP081-05SP081-06SP081-07SP081-08SP081-09SP081-10*Sp9137-3-I -*89137-3-II Cr 6852678570646997

7631672112479176666608288462119331165C o 3215732151331483318920518201163681440115215181811255113N i 54218540145561454911335132791062201859214569171321955026Rb 010840119301069011033193189015760112401231810824141S r 157151541815814155111910718188510511768215866114018549174Y 21612158216421580159401679110070115901749331451618814112Zr 712471167157716761326146103113692183137177414467158Nb 01222011940119601209010110110801095010450106301787 10104B a 119511489115761183110671120211041012141132632133013210196La 313431413149315781679146196015587196119130106858192C e 91629154919391961116912195914401757818412612014285131Pr 113971139711454114330164601746016070104801594814601115175Nd 71377132714971451174821022109011462133261931119717157Sm 117581175611768117950116201274014<0100101522415201961193Eu 015610155701595015660107801095010660100701058216901410185Gd 11289112031127211331011550119801281<01001013694157116311118Tb 01168011560115801174010230102501038<01001010520188601390137Dy 01752017140177101728010840113701206010401211611921772122H o 0111201111011090111901019010220103701008010371131701620143Er 011910120401227012230106101066010970102701055315611821139Tm 0102201020102101019010050100901012<01001010140152701280116Yb 010730110201137011280107010680109401026010743165115971113Lu 01015010120101301010101010101017010070101401492012970118H f 0138201409014630139201169011850128701055012312511651171

3183

路凤香等:华北克拉通古老岩石圈地幔的多次地质事件:来自金伯利岩中橄榄岩捕虏体的启示

图4 蒙阴石榴石橄榄岩捕虏体中辉石的REE 配分图解

(a)-Py1REE 配分型式,1~11:Sp9137-05~Sp9137-15,12:Sp081-11(分析数据见表4);(b )-具环带的Py1REE 配分型式,核心:Sp9137-11,中间带:Sp9137-13,边缘:Sp9137-14(分析数据见表4,分析点位置见图3);(c)-Py2REE 配分型式,1~5:Sp081-13~Sp081-17,6:Sp081-?(分析数据见表5);(d)-包裹体Py 的REE 配分型式,1~7:S p081-01,Sp081-03,Sp081-06,Sp081-07,Sp081-09,Sp081-10,9137-3-I ,9137-3-II ,(分析数据见表6)

F ig 14 Chondr ite -no rrma li zed REE patterns for pyxenes from ga rnet pe ri dotite xeno lit

hs

图5 石榴石橄榄岩中辉石的微量元素图解

1-Py1,2-Py2,3-Py(包裹体),(a)石榴石橄榄岩捕虏体中辉石的N-iC r 相关图;(a)N i vs 1C r d i agra m for pyroxenes fro m garn et peri doti te xenoliths ;(b )石榴石橄榄岩捕虏体中辉石的Nb -S r 相关图;(b )Nb vs 1Sr d i agra m for m i nerals fro m garne peridotite xenoli ths

F ig 15 T race -e le m en t diag ram s f o r ga rnet pe ri dotite

但曲线不呈平滑的右倾,而形成LREE 部分略具/上凸0的形状。这两个样品受后期交代作用比较弱,封闭条件较好,可以代表早期未受明显地幔交代影响的单斜辉石REE 配分特征。

(5)虽然P y1显示了环带结构(图1d),但在REE 特征方面并没有显示出成分变化的规律性,中间带REE 含量高于核心和边缘(图4b),相当于图1d 中的暗色部分(图1d 中的点12,13)。Py2不同部位的REE 也有些差别,其高值位于

边缘的暗色部分(图1e 中的点15)。看来这些差异均与后期富含LREE 的流体交代扩散作用的特点有关。

以C r ,N i 为代表的相容元素相关图解见图5a 。图中Py1和P y2投点的分区比较明显,前者的C r ,N i 均高于后者,暗示Py1形成及存留时的地幔遭受的熔融程度高。

高场强元素Nb 和不相容元素S r ,对地幔交代具有指示作用,图5b 显示,P y1和Py2的投点区有小部分重叠,但总体上后者较前者的Nb ,S r 含量要高一些。

3184A ct a P etrologica S inica 岩石学报2010,26(11)

5讨论与结论

511华北克拉通的古老地幔

太古宙末期(215~216G a)的阜平运动使华北地区普遍经历了强烈的变质-变形作用,其主体部分形成了一些小的古陆核,古元古代末(117~118G a),克拉通周边与内部的活动带褶皱成山,并与古陆核焊接镶嵌形成了完整的华北克拉通。

据粗略估计,华北克拉通(包括阿拉善地区)的面积约为170@104k m2,与世界其他克拉通相比,在规模上大为逊色:它的面积仅是北美克拉通的1/12,东欧克拉通的1/5,南非K appvaal克拉通的1/13,而且固结年龄也晚于世界其他大克拉通,易受周边活动带的影响,因此华北克拉通的稳定性较低。

从成分上看,如前所述,地幔的贫瘠程度偏低,特别在克拉通边部(如辽宁复县地区)地幔内二辉橄榄岩多于低钙的方辉橄榄岩,而陆核内部(如蒙阴地区)地幔中的低钙的方辉橄榄岩多于陆核边部的地幔,但也低于南非K appv aa l克拉通,其原因可能与华北早期地幔萃取科马提岩岩浆的规模较小,贫瘠程度偏低有关,其结果则影响了岩石圈底部热界面的稳定性,削弱了阻挡软流圈对流上涌的/热坝0作用,这是华北克拉通稳定性较低的成分因素。

地幔橄榄岩的成分还与地幔的密度紧密相关,含20%斜方辉石的橄榄岩(方辉橄榄岩)的密度为3130g#cm-3,而正常的二辉橄榄岩为3133g#c m-3,表明贫瘠程度高的方辉橄榄岩比重小于二辉橄榄岩,前者的浮力强于后者,岩石圈中方辉橄榄岩的含量愈多,则可以更稳定地浮于软流圈之上,华北克拉通二辉橄榄岩含量高于K appvaa l克拉通,也是其稳定性差的因素之一。

一般来说,岩石圈地幔与上覆的下地壳年龄应该是耦合的,华北克拉通东部>310G a的太古宙地壳年龄已有多处报道(L i u et al1,1992;Zheng et al1,2004;周红英等,2007),但岩石类型主要为TTG、石英闪长岩和中酸性麻粒岩,目前尚无确切的科马提岩侵位年龄资料,因此研究区地幔最早发生熔融的时间还难以确定,但推测这一事件不会晚于318G a。

512蒙阴地区多次地质事件的证据

前人在研究地幔岩结构时都提出了地幔存在多次演化旋回(M erc i e r and N ico las,1975;N ico las et al1,1987),由于采集地幔样品的局限性,导致揭示某个地区地幔的演化旋回并不容易。此次工作发现最早的辉石是作为包裹体赋存于粗粒石榴石中的单斜辉石(Py,图1c),图中的测试点1,3都显示了很好的自形程度,不仅可见发育的柱面,而且连(111)晶面都保存完整,这与M erc i er and N ico las(1975)认为最早的原生旋回中具原生粒状结构的单斜辉石大部分是顽火辉石的出溶物,多数呈细粒水泡状或蠕虫状者不同。Py的主元素分析结果也表明,当时的地幔橄榄岩尚未遭受明显的熔融事件扰动。微量元素显示了LREE的富集程度较低,Nb含量

低,S r含量有一定的变化范围(图5),这可能与未遭受强烈的交代作用有关。据上述资料推测,Py为早期阶段/岩浆海0结晶形成地幔时被石榴石包裹的高温地幔结晶的矿物。

Py1颗粒粗,形状不规则,主元素的结果显示,为顽火辉石,且具有高M g#高A l

2

O

3

的特征,而Py2颗粒粗具有不规则

柱状的拉长外形,多数显示了定向排列,M g#及A l

2

O

3

(%)含量较P y1低。之后,他们又都遭受了以流体为主的地幔交代作用。相比之下,Py2的E REE、S r和N b高,而Cr、N i及M g#低,暗示其遭受的交代作用比P y1强。不少Py2发育了反应边(图1e),这是二者的重要区别。对地幔橄榄岩中顽火辉石反应边的描述和成因讨论已得到普遍共识,一般认为,反应边主要由橄榄石与熔体组成,是顽火辉石在低压下与寄主岩浆发生不一致熔融的结果(路凤香,1989),近年来的岩石地球化学及实验研究进一步论证了这一过程(Shaw et al1, 2006;Shaw and D i ngwe l,l2008),认为可以分为两个阶段,1斜方辉石与寄主岩浆反应发生不一致熔融,形成橄榄石和富S i、富碱的熔体,o该熔体沿颗粒边界移动,导致单斜辉石和/或尖晶石发生溶解,之后结晶出第二世代的Cpx/Sp,整体组成具筛状结构的反应边。本文所见到的反应边与实验结果所描述的特征比较类似。P y2的这一特征说明P y1与Py2不是同一阶段形成的,Py2是金伯利岩岩浆携带地幔橄榄岩上升到浅部岩浆房并与寄主岩发生过反应,是蒙阴地区橄榄岩捕虏体样品中最晚期形成的辉石,而P y1则形成于P y和Py2之间。

根据P y1与Py2在岩石学及地球化学方面的明显差异,说明这种粗粒与剪切结构并存并不是通常所说的粗粒~碎斑结构的过渡类型,本文认为它们形成于两个阶段,P y1是粗粒结构橄榄岩中顽火辉石的残留。

513有关华北克拉通地幔事件发生时间的推测

表7中列出了近年来发表的应用同位素定年及金刚石中氮含量与集合状态所确定的地幔内重要地质事件发生的时间,这些测定结果代表该区古老地幔多次地质事件发生的年龄。如表中所列,他们是金刚石生长阶段、不同产状硫化物的结晶,铬铁矿结晶、辉石岩形成,以及橄榄岩遭受熔融后残留物的形成、交代或成分改造/重组的时间,这些年龄是该区地幔岩石圈所保留的最后发生该事件的年龄纪录,其中有些可以与地壳构造活动的事件大体相对应。

1215G a?是克拉通内古陆核形成的时间,这一时期地幔橄榄岩经历过成分改造/重组等事件。

o117G a?是华北克拉通最后固结形成的时间,也是一期金刚石结晶以及地幔橄榄岩经历成分改造/重组的时间。

?114~113G a中元古时期是地幔熔融作用比较活跃的时期,金刚石发生过明显的被熔体熔蚀的现象;并有辉石岩的结晶形成,推测华北克拉通地幔在中元古时期发生过比较大的升温和熔融作用,并形成了地幔高压下/夭折0的辉石

3185

路凤香等:华北克拉通古老岩石圈地幔的多次地质事件:来自金伯利岩中橄榄岩捕虏体的启示

表7华北克拉通古老地幔地质事件发生时间

T able7T he ag es f o r i m po rtant m an tle even ts beneath N o rt h Ch i na craton

年龄(Ga)太古代古元古代中元古代新元古代文献

据金刚石N获得的生长阶段年龄3101116911471130019017~016Lu et al1,2001;

Chen et a l1,2000

地幔橄榄岩中矿物的同位素年龄硫化物311~312212~211115~113019~017郑建平等2007铬铁矿

2183,

2.69

Zhang et a.l,2008

W u et a.l,2003

地幔辉石岩的同位素年龄1132Zhang et a l1,2008

地幔橄榄岩的同位素年龄

2168,217

212~21711642

116

1146

112

Gao et a l1,2002

Deng et a l1,1992

支霞臣等,2001

Zhang e t al1,2008

华北克拉通古陆核形成时间215

华北克拉通最后固结时间117~118

地壳基性岩墙侵位11885*邵济安元古代地壳伸展事件118~117113~112018~017*邵济安

本文推测的事件发生时间Py形成

>318

Py1形成

(?)

Py1形成

(?)

Py2形成,伴

随地幔交代,剪切变形

注:*邵济安,未发表资料

岩岩浆,他们没有上升到地壳深度,而是在地幔的高压条件下冷却结晶。

?019~017G a是金刚石重要的生长时期(L u et al1, 2001;Chen et al1,2000),暗示有熔/流体的活动(路凤香等, 1999),推测这一时期地慢的交代作用比较活跃,使得部分岩石圈地幔富集不相容元素,形成含金云母的地幔,为熔融金伯利岩岩浆提供了源区的物质条件。同时伴随发生了上地幔剪切变形,465M a含矿金伯利岩在华北克拉通蒙阴和复县两地区侵位,当时正处于华北地区大规模的抬升造陆的阶段。

?有关蒙阴地区P y1与Py2形成时间目前还较难确定,比较合理的解释是,Py1形成于215G a或114~113G a地幔熔融作用比较活跃的时期,其M g#(0192~0194)高,C r、N i含量也偏高,推测是萃取岩浆后地幔耐难熔残余中的顽火辉石。Py2形成较晚,并伴随一次以塑性流变/剪切变形为主的变质变形作用及交代事件,Py2形成定向排列的碎斑,基质则主要为重结晶的橄榄石。形成时间应该在新元古末-显生宙初期,推测复县的具变质变形结构的黄铁矿化粒硅鎂石-碳酸盐化橄榄岩也形成于这一阶段。

514地幔组成的/逆向演化0

古老地幔形成后,如果多次经历部分熔融事件,那么其主元素组成会不断的贫瘠化,耐熔程度不断加强,这种成分演化趋势是简单的,正向的,是由单一的玄武岩岩浆萃取事件造成的,Boyd(1989)称之为/大洋趋势0,实际上就是地幔组成的/正向演化0。然而此次工作提供的事实却与此相反,晚期的P y2所含的耐熔元素低于Py1,表明地幔橄榄岩主元素组成不仅仅受熔融作用控制,P y2也不是地幔在Py1形成后继续熔融的产物,Py2赋存的地幔主元素成分比之前的饱满程度增强,即出现了相反的成分演化趋势,本文称为/逆向演化0。其原因可能是受软流圈来源的熔体与已经贫瘠化的橄榄岩反应的结果(Zhang,2005;Zhang et al1,2008)。可以认为,地幔橄榄岩与熔体的反应不仅发生在中、新生代,而且可能贯穿于地幔演化的整个地质历史时期,但不同时期反应的规模以及影响的范围会有差异,需要进行更系统的研究后,再作全面的评价。

致谢杨岳衡,张志超,苏黎,韩以贵等在进行矿物微量元素原位分析时给予了帮助,邵济安教授提供了未发表的资料,周新华研究员对本文提出了宝贵的意见,在此一并表示感谢!

References

An t h i L,Leander F,D ieter G et al120041The ti m i ng of m an tle and crustal even ts i n South Na m i b i a,as defined by SHR I M P-dati ng of z ircon do m ai ns fro m a garnet p eri doti te xen olit h of t h e G i b eon K i m berli te Prov i nce1Jou r n al of African E arth Sciences,39:147 -157

BaiW J,L iH and Le B elL119851Petrograph ical study of t he oph iolitic co mp lex of H egenshan i n Inn er M ongoli a Ch i na1In:S ci en tific Papers on Geo l ogy f or Internati on al E xc h ange31Inter n ati on al Geol ogy Congress,M osco w119841Beiji ng:Geological Pub li shing

H ouse,41-64(i n C h i nese w it h E nglis h abs tract)

3186A ct a P etrologica S inica岩石学报2010,26(11)

Boyd FR119891C o m pos iti onal d isti n cti on bet w een ocean ic and crat on ic lit hosph ere1Eart h P l anet1Sci1Lett1,96:15-26

C hen MH,Lu FX,

D i J R e t al120001CL and FTI R anal ysis on t h e

d i a m onds i n W afangd i an,L iaon i nng P rovi n ce1Ch i nes

e S ci ence

Bull eti n,45(21):986-1989

Deng FL and M c Dougall J D119921Proterozoic deletion of t h e lithosphere recorded i n mantl e xeno lit hs fro m InnerM ongoli a1Nat u re,360:333 -336

Deng J F,M o XX,Zhao HL e ta l119941L i thosphere root/de-rooti ng and acti vati on of the east Ch i na con ti nent1Geosci en ce,8(3):349-356

(i n Ch i nese w ith Engli sh abstract)

Fan WM and M enz i es MA119921D estru cti on of aged l o w er lithosphere and accretion of asthenos phere m antl e b eneat h eastern C h i na1 Geotecton icM et all ogen i a,16(3-4):171-180

Gao S,Rudn i ck RL,Carls on R W e t a l120021Re-Os evi den ce for rep l ace m ent of an ci en t m antl e lit hosph ere ben eat h t he Nort h Ch i n a craton1Eart h Pl anet1Sci1Lett1,198:307-322

Gao S,Rudn ick RL,R ichard W C et a l120031Re m oval of lit hosph eric m antl e in the Nort h Ch i na craton:Re-O s isotop ic ev i dence for coupled crust-m an tle gro w th1Eart h Science Fron tiers,10(3):61-67(i n C h i nese w it h Eng lis h abstract)

G riffi n W L,Zhang AD,O.Reill y SY et a l119981Evol uti on of t h e

Phan erozoic lithosphere beneath the S i no-K orean craton1In:F l o w er M FJ,C hung SL,Lo CH,and Lee TY(eds1)1M antl e Dyna m ics and P l ate Interacti ons i n E ast A sia1W as h i ngton,DC:Am erican Geophys i calUn i on,G eodyna m ics S eries,27:107-126

L i u DY,Nu t m an AP,Composton W et al119921Re m nan ts of≧3800 M a crus t i n C h i nese part of S i no-Korean craton1G eol ogy,14:83 -86

Lu FX119891M an tle Petro l ogy1W uhan:Ch i na Un i versity of Geosciences Press,162(i n Ch i n ese)

Lu F X,H an ZG,Zheng J P e t al119911Palaeozoi c nat u re of lit hosph eric m antl e ben eat h Fux i an,L i aon i ng Provi nce1I n for m ati on of Geosciences and G eot echn i que,10(Supp l1):1-20(i n Ch i nes e) Lu FX and Zheng JP119961The nat u re and d eep proces ses of Pal aeozoic lit hosph ericm an tle beneat h Nort h Ch i na p l atef or m1In:Ch i J S and Lu F X(eds1)1K i m b erlites and Palaeozoi c M antl e beneat h North

C h i na P l atfor m1Beiji ng:S ci en ce Pres s,215-274(i n Ch i n ese)

Lu FX,Zh eng JP and C hen MH119991Th e Relati on s h i p bet w een

d i a m ond f or m ati on and fl u i d s1I n:Pei RF,Zhai YS and Zhang BR

(eds1)1Tecton i s m and M i neraliz ati on i n Deep Level1Beijing: Geol og i calPub li sh i ng H ouse,115-121(i n Ch i n ese)

Lu FX,Chen M H,Di J R et a l120011N itrogen d istri buti on i n d i a m onds fro m t h e k i m berlite p i pe No150at Fux i an i n Eastern Ch i n a:A CL and FTI R Study1Phys1Che m1Eart h(A),26(9-10):773-780 M en zies M A119901A rchaean,P rot eroz o i c and Ph anerozoic L it hosph eres1In:M enz i esM A(ed1)1C on ti nentalM antl e1Ox f ord M onographs on Geology and Geophys i cs,16:67-86

M en zies M A,Fan WM,Zhang M et al119931Pa l aeozoic and C enozoic lit hoprob es and l oss of>120km of A rchaean lit hos phere,S i no-Korean craton,C h i na1In:P ri chard HM,A l ab aster T,H arris NB W et a l1(eds1)1M ag m ati c Processes and P l ateT ect on i cs1Spec1Pub1 Geol1Soc1Lond1,76:71-81

M ercier J CC and N icol as A119751Textures and f ab ri cs of upper m an tle peri dotites as ill u strated by xenolit h s fro m basalts1J1Petrol1,16: 454-487

M ysen BO and Ku s h iro I119771Co m positional vari ation of coexisti ng phas es w it h degree ofm elti ng of p eri doti te i n t h e upperm an tle1Am1 M i ner1,62:843-865

N icol as A,Lu caz eau F and B ayer R119871Peri dotit e xenolit h s i n M ass i f

C en tral bas alts:T ext u ral and geophysical ev i dence f or ast henosph eric

d i ap iri s m1In:N ixon(ed1)1M antl

e Xenolit h s1John W il ey&Sons

L t d1,563-574

Sha w CS J,H ei del b ach F and D i ngw ellDB120061The ori gi n of reaction

t ex t ure i n m an tle peri dotite xenoliths from S al Island,C ape Varde: The cas e for/m etaso m atis m0by t h e host l ava1C on tri b1M i n eral Petro l1,151:681-697

Sha w CS J and D i ngw ellDB120081E xperi m ental peri dotit e-m elt reaction at one at m os phere:A textural and che m i cal st udy1Con tri b1M i n eral Petro l1,155:199-214

W u FY,W al ker RJ,Ren X W e t a l120031O s m i um i sot opic constrai nts on t h e age of lit hos phericm antl e beneath nort heastern Ch i na1Che m1 Geol1,196:107-129

W u F Y,W al ker RJ,Yang YH et a l120061The che m ical te m poral evol u tion of lithospheri c m an tle underl ying t h e Nort h Ch i n a craton1 Geoch i m1Cos m och i m1A cta,70:5013-5034

Zhang AD119911Ind icat or M i nerals for Dia m onds and t he Data B ase1 Beiji ng:S ci en ce and Technol ogy Press of Beiji ng,162(i n Ch i n ese) ZhangH F,M enz i es M A,Zhou X H et a l119991Text u re and che m i cal zon i ng i n garn ets rel ated to m an tle m et aso m atis m and defor m ation processes1Ch i nese S ci en ce Bull eti n,45(2):174-180

ZhangH F,M enz i es MA,Lu FX et a l120001M ajor and trace ele m ent s t ud i es on garnets fro m Pa l aezoi c k i m berlite-bone m antl e xeno lit hs and m egacrysts fro m t he nort h Ch i na craton1Science i n C hina (Seri es D),43(2):423-430

Zhang H F120051Transfor mati on of lit hosph eric m antl e through peri dotite-m el t reacti on:A case of S i no-Korean craton1Earth and Planet ary S ci ence Letters,237:768–780

Zhang H F,Gol ds t e i n SL,Zhou X H et a l120081E vol u tion of subcon tinental li thos pheri c m an tle b eneat h eastern Ch i na:Re-Os is otop i c evi den ce fro m m an tle xenoliths i n Paleoz o i c k i m berlites and M es ozoic basalts1C ontri b1M i n eral Petrol1,155:271-293

Zhang H F120091Peri dotite-m elt i nteracti on:A k ey poi n t f or the destruction of craton ic lithospheri c m an tle1Ch i nese S ci en ce Bu ll eti n,54(14):2008-2026(i n Ch i n ese)

Zhao L119961M i neral ogy for k i m berli tes i n Nort h Ch i na p l atfor m1In:

C h i J S and Lu F X(eds1)1K i m berlit es and Palaeozoi c M an tle

beneat h North Ch i na Platf or m1Be iji ng:Science Press,215-274

(i n Ch i n ese)

Zh eng J P119991M esoz oic-C enoz oic M an tle Replace m ent and L it h ospheric Thinn i ng beneath t he E astern Ch i n a1W uh an:C hina Un i versity ofG eos ciences Press,126(i n C h i nese)

Zh eng J P and Lu FX119991Petro l og i cal c h aracters ofm an tle xeno lit hs fro m k i m berli te i n Ji ao-L i ao penins u la heterogeneit y1Acta Petro l og i ca S i n ica,15(1):65-74(i n C h i nese w it h Eng lis h ab stract)

Zh eng J P,Lu FX,O.Reilly SY et a l120001M an tle m odifi cati on and rep l ace m en t ben eat h t he east ern Nort h C h i na b l ock:The st udy of l aser-p robe f or cli nopyroxene1S ci en ce i n Ch i n a(S eries D),30

(4):373-382(i n Ch i nes e)

Zh eng J P,O.Reilly SY,Griffi n W L e t a l120011Reli cs of the A rch ean m antl e beneath eastern part of t h e Nort h Ch i na b l ock and i ts s i gn ifi can ce i n lit hos ph eric evo l uti on1L it hos,57:43-66

Zh eng J P,Lu FX,O.Reill y SY et a l120011Co m pari son of t he trace ele m ent of cli nopyroxen es and xenolit h s w it h coarse-grai n ed and shear peri dotites1Acta Petrologica S i n i ca,17(2):263-268(i n

C h i nese w it h E nglis h abs tract)

Zh eng J P,Griffi n W L,O.Reill y SY et al120041316Ga lo w er crust i n centralCh i n a:Ne w ev i dence on t he asse mb ly of t h e North C hina craton1Geology,32(3):229-232

Zh eng J P,Yu C M and Lu FX120071Age and co m pos i ti on of conti nen tal m antl e peridotit es and i m p li cati on s f or the lit hosph eric th i nn i ng, eastern North Ch i na1Earth S ci en ce Fron tiers,11(2):87-97(i n

C h i nese w it h E nglis h abs tract)

Zh iXC,Peng ZC,Chen DG e t a l120011The Re is otop ic co m positi on, m odel age and t h ei r s i gn ifican ce of m an tle-deri ved peri dotite xenolit h1A cta Petrologica S i n ica,17(1):11-18(i n Ch i n ese w i th

E nglis h ab stract)

3187

路凤香等:华北克拉通古老岩石圈地幔的多次地质事件:来自金伯利岩中橄榄岩捕虏体的启示

Zhou HY,L i u DY,W an YS e t al120071H otm ag m a even t of313G a i n Anshan area:N e w evi d ence on the SHR I M P age and geoche m i s try1 Acta Petrologica et M i neral ogica,26(2):123-131(i n Ch i nese w i th Eng li sh abstract)

附中文参考文献

白文吉,李行,Le BelL.1985.中国内蒙古贺根山地区蛇绿岩的岩石学研究.见:国际交流地质学术论文集3.二十七届国际地质大会,莫斯科.1984.北京:地质出版社,41-64

邓晋福,莫宣学,赵海玲等.1994.中国东部岩石圈根/去根作用与大陆/活化0.现代地质,8(3):340-356

高山,Roberta L,Rudn ick R W等120031华北克拉通岩石圈地幔置换作用和壳幔耦合:Re-O同位素证据1地学前缘,10

(3):61-67

路凤香119891地幔岩石学1武汉:中国地质大学出版社,213

路凤香,韩柱国,郑建平等119911辽宁复县地区古生代岩石圈地幔特征)))50号金伯利岩管所提供的信息1地质科技情报,10 (增刊):2-19

路凤香,郑建平119961华北地台古生代岩石圈地幔特征及深部过程1见:池际尚,路凤香主编1华北地台金伯利岩及古生代岩石圈地幔特征1北京:科学出版社,215-274

路凤香,郑建平,陈美华等119991金刚石的形成与流体的关系1见:裴荣富,翟裕生,张本仁主编1深部构造作用与成矿1北京:地质出版社,115-121张安棣.1991.金刚石找矿指示矿物研究及数据库1北京:北京科技出版社,162

张宏福120091橄榄岩-熔体相互作用:克拉通型岩石圈地幔能够被破坏之关键1科学通报,54(19):2008-2026

赵磊119961华北地台金伯利岩矿物学1见:池际尚,路凤香主编1华北地台金伯利岩及古生代岩石圈地幔特征1北京:科学出版社,55-127

郑建平119991中国东部地幔置换作用与中新生代岩石圈减薄1武汉:中国地质大学出版社,126

郑建平,路凤香119991胶辽半岛金伯利岩中地幔捕虏体岩石学特征:古生代岩石圈地幔及其不均一性1岩石学报,15(1):65-74郑建平,路凤香,O p Reilly SY等120001华北地块东部地幔的改造和地幔置换作用:单斜辉石激光探针研究1中国科学(D辑),30

(4):373-382

郑建平,路凤香,O p Reilly SY等120011粗粒与剪切结构橄榄岩捕虏体及其单斜辉石微量元素对比1岩石学报,17(2):263-268

郑建平,余淳梅,路凤香等120071华北东部大陆地幔橄榄岩组成、年龄、与岩石圈减薄,地学前缘,11(2):87-97

支霞臣,彭子成,陈道公等120011苏皖地区幔源橄榄岩捕虏体的锇同位素组成、模式年龄及其意义1岩石学报,17(1):11-18

周红英,刘敦一,万渝生等120071鞍山地区313Ga岩浆热事件))) SHRI M P年代和地球化学新证据1岩石矿物学杂志,26(2):123 -131

3188A ct a P etrologica S inica岩石学报2010,26(11)