华北东部中、新生代岩石圈地幔的不均一性：来自橄榄石的组成填图结果

表 !"华北东部中!新生代玄武质岩石携带的橄榄岩捕虏体或捕虏晶的橄榄石组成 # $ %& ’ !"( & ) * ) +’, . /0 ) 1 ) +0 2 3 .4 ’ +, 3 5 0 1 0 3 4 ’ +& ) 1 60 ’ +1 3 $ +) +’ 7) +1 6’8 ’ 0 9 ) ,$ +7 : ’ +9 ) ,%$ 0 $ & 1 ) ,3 , ;0 ) +1 6’’ $ 0 1 ’ 3 +< 3 1 6: 6) +$: 3 $ 1 +
寄主岩年龄 !>?@ AB !@ C8 $ !!A@ !B >@ K8 $ CF@ IB !@ F8 $ EK@ JB I@ K8 $ 晚白垩世末 CE@ ?D CF@ A A> AI@ J A!@ J AK A!@ J A!@ J 橄榄石已全部滑石化 A>@ J A> A!@ E A>@ K A>@ K AK AI AI@ C A> A! A! AI AI AI@ > A>@ > 橄榄岩捕虏体 AK@ E AI@ CD CA@ J A> D CA@ J A! D CK A! D CK AI D CK AI D CK AI@ >D C>@ > A>@ >D CC@ K AK@ ED CC@ K CA@ J CA@ J CF CK CK CF C>@ > CC@ K CC@ K AK D CC A>@ KD C?@ J A>@ KD CJ@ > A!@ ED CF CF CJ@ > C?@ J CC A> D CA@ J CA@ J A>@ JD CA@ ? CA@ ? A!@ JD CA CA A!@ JD CF@ ? CF@ ? AK P CA CA 王冬艳等$ >II> 郑常青等$ !AAA % 郑建平等$ >IIF G 6$ +H ! " #$ @ $ >IIK % 本次研究 Q N! " #$ @ $ >IIK 鄂莫岚和赵大升$ !ACE % 刘若新$ !AA> = $ +$ +7 R /’ 3 $ !ACA % O+H $ +7 = 3 ’ 5 $ !ACA % S N7+) , ;! " #$ @ $ >II? = $ +! " #$ @ $ >III % # $ +H ! " #$ @ $ N+/N%& ) 0 6’ 7 7$ 1 $ 汤艳杰等$ >II? 汤艳杰等$ >II? G 6’ +H ! " #$ @ $ >II! % 本次研究 陈道公和彭子成$ !ACJ % 高知云和章濂澄$ !AA? 陈道公和彭子成$ !ACJ % = $ +! " #$ @ $ >III S N7+) , ;! " #$ @ $ >II? 本次研究 王方正等$ !ACE % G 6’ +H ! " #$ @ $ !AAC 王萍和李国昌$ !AAF % T ) $ ! " #$ @ $ N+/N%& ) 0 6’ 7 7$ 1 $ 本次研究 T N! " #$ @ $ !AAC 鄂莫岚和赵大升$ !ACE % 刘若新$ !AA> A!@ JD CA CA AI@ JD EJ@ F EJ@ F A> D CC CC M ) +H ! " #$ @ $ >IIF G 6N ! " #$ @ $ >II?%% O6$ ! " #$ @ $ >IIJ 许文良等$ !AAA % G 6$ +H ! " #$ @ $ >IIK % G 6N ! " #$ @ $ >II?$ FF@ CB !@ J8 $ !>>@ E8 $ !IJ@ J8 $ A>@ !B >@ !8 $ C?@ CB !@ F8 $ !IE@ K B!@ F8 $ !EC@ K BK@ C8 $ 第三纪 第三纪 晚第三纪 E@ C8 $ 晚第三纪 晚第三纪 I@ EK8 $ J@ FD J@ E8 $ 晚第三纪 晚第三纪 晚第三纪 晚第三纪 晚第三纪 I@ JJ D I@ E>8 $ 晚第三纪 橄榄岩捕虏体 橄榄岩捕虏体 石榴石二辉橄榄岩 尖晶石二辉橄榄岩 橄榄岩捕虏体 橄榄岩捕虏体 橄榄岩捕虏体 橄榄岩捕虏体 橄榄岩捕虏体 橄榄岩捕虏体 橄榄石捕虏晶 橄榄石捕虏晶 橄榄岩捕虏体 橄榄岩捕虏体 橄榄岩捕虏体 橄榄岩捕虏体 橄榄岩捕虏体 橄榄岩捕虏体 橄榄岩捕虏体 橄榄岩捕虏体 橄榄石捕虏晶 橄榄岩捕虏体 橄榄岩捕虏体 韩宗珠和付强$ !AAK 橄榄岩捕虏体 CA CA D CF CF 橄榄岩捕虏体 A>@ > A>@ >D CC CC
中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室，北京! ;<<<=> !"#"$ %$& ’#()*#")*& )+ ’,"-)./-$*,0 12)34",)5，65.","4"$ )+ 7$)3)8& #59 7$)/-&.,0.，:-,5$.$ ;0#9$<& )+ !0,$50$.，=$,>,58 ;<<<=> ，:-,5# =<<? ?<= ?=< 收稿， =<<? ?<@ ?;A 改回@
、 杰出青年科学基金项目（ 批准号：Z<==Y<<> ）和创新群体 ! 本工作是国家自然科学基金委大陆动力学重点项目（ 批准号：Z<Y\Z<== ） 项目（ 批准号： Z<Z=;=<= ）联合资助成果 第一作者简介：张宏福，男， ;>?= 年生，研究员，地幔岩石学、 地球化学专业，WUE2/G：MIRM2()] E2/GS /)F2CS 2FS F(
A A 华北中生代含地幔橄榄岩捕虏体和 ) 或橄榄石捕虏晶 的基性 火 山 岩 主 要 分 布 在 鲁 西 #胶 东 和 华 北 北 缘 地 区， 新生代含地幔橄 榄 岩 捕 虏 体 和 ) 或 橄 榄 石 捕 虏 晶 的 碱 性 玄武岩 主 要 分 布 在 太 行 山、 冀北地区和郯庐断裂沿线 （ 表 & 和图 & ） 。 &, &A 中生代鲁西#胶东地区 该区中生代含地幔橄榄岩捕虏体和 ) 或橄榄石捕虏晶的 玄武岩和基性火山岩主要分布在鲁西的临沂#蒙阴地区和胶 东的苏鲁高压#超高压变质带内。其分布层位主要是早白垩 世 （ &:B C &:+$7） 青山组火山岩、 晚白垩世王氏群火山岩及 其同时代的 （ 1+ C DB$7 ） 基性脉岩和火山角砾岩 （ 韩宗珠和 付强， &11- ； EF75% "# $%, ， :++: ； G75 "# $%, ， :++- ； G45% "# $%, ，
a华北中新生代含橄榄岩捕虏体或捕虏晶的基性火山岩分布aa华北中生代含地幔橄榄岩捕虏体和或橄榄石捕虏晶的基性火山岩主要分布在鲁西胶东和华北北缘地区新生代含地幔橄榄岩捕虏体和或橄榄石捕虏晶的碱性玄武岩主要分布在太行山冀北地区和郯庐断裂沿线表amp
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&’#$ ("#)*%*+,’$ -,.,’$A 岩石学报 :++D ， :: （1）
绝对多数的橄榄石组成发生了重大改变， 那么地幔橄榄岩的 性质和组成必将发生重大变化。从而导致岩石圈地幔的力 学性质和流变学特征随之改变， 进而诱发地震、 火山等自然 灾害。 橄榄 石 的 !"#$% 在 矿 物#熔 体 间 的 分 配 系 数 小 于 & （ （ ! !" ’( ) ! !" $ ） ) （ ! $% ’( ) ! $% $ ） * +, （ +, +- ， !./0 "# $%, ， &12- ） ， 在地幔橄榄岩部分熔融过程中铁优先进入熔体中， 造 成难熔的残余地幔橄榄岩富镁。因此， 橄榄石的镁橄榄石分 子即 !. 值是地幔橄榄岩亏损程度的重要指标。因 34 的地 球化学性质与 $% 相近， 在地幔部分熔融过程中大多残留在 橄榄岩中， 故橄榄石的 34 含量亦是地幔橄榄岩亏损程度的 重要指标。相反， 橄榄石的微量组分 $5 和 67 在部分熔融过 程中很快进入熔体相， 故残余地幔橄榄岩中橄榄石的 $5 和 67 含量很低（ 通常 67’ 8 +, &9 ，$5’ 8 +, :9 ） 。但如果地 幔橄榄岩遭受过交代作用或橄榄岩#熔体相互作用的影响， 橄榄石的 $5 和 67 含量会快速增加。因此， 橄榄石的 $5 和 67 含量是指示地幔橄榄岩是否遭受过交代作用的重要指 标。由此可见， 研究地幔橄榄岩中橄榄石的化学组成及其 变化规律是探讨岩石圈地幔的形成 （ 如部分熔融） 和演化 （ 如橄榄岩#熔体相互作用） 过程的重要途径。 本文试图通过对华北东部已发表的中、 新生代玄武质火 山岩和基性脉岩携带的地幔橄榄岩捕虏体中橄榄石和 ) 或
!"#$% &’，()$% *’，+#$% (*，!"#$% *，!"#, -.，/)0 1’，-)#, ( #$2 30 4-5 67785 &9:9;,%9$9):< ,= .9>,?,)@ #$2 A9$,?,)@ B):",>C"9;)@ D#$:B9 E9$9#:" :"9 9#>:9;$ /,;:" A")$# A;#:,$： 9F)29$@9 =;,D ,B)F)$9 @,DC,>):),$#B D#CC)$%5 !"#$ %&#’()(*+"$ ,+-+"$， 66 （G） ： 66HG I 66JJ KE>:;#@:! ! 9BCD0E2D/F2G F’EH’C/D/’(2G E2HH/() ’I ’G/J/(0C IK’E E2(DG0 H0K/8’D/D/F L0(’G/DMC 2(8 N ’K L0(’FKBCDC 0(DK2/(08 /( O2C2GD/F K’FPC 2(8 E2I/F 8BP0C IK’E 02CD0K( %’KDM QM/(2 QK2D’( 80E’(CDK2D0C DM2D 2( 2HH2K0(DGB D0EH’K2G 2(8 CH2D/2G 8/CDK/O+D/’( 2(8 M0D0K’)0(0/DB 0L/CD /( DM0 50C’R’/F 2(8 Q0(’R’/F G/DM’CHM0K/F E2(DG0S 1M/C /C 0(D/K0GB F’(C/CD0(D T/DM DM0 D0EH’K2G 2(8 CH2D/2G M0D0K’)0(0/DB 2(8 OG’FP I02D+K0 ’I 50C’R’/F G/DM’CHM0K/F E2(DG0 O0(02DM DM0 02CD0K( %’KDM QM/(2 QK2D’( 2C K0J02G08 OB DM0 )0’FM0E/CDKB ’I DM0 G/DM’CHM0K/F E2(DG0U80K/J08 E2I/F K’FPCS V/II0K0(D 0J’G+D/’( ’I DM0 Q0(’R’/F G/DM’CHM0K/F E2(DG0 O0DT00( DM0 12/M2() 5’+(D2/(C 2(8 9M2(8’()U$(M+/ K0)/’(C E2/(GB K0IG0FDC DM0 8/II0K0(F0 /( DM0 (2D+K0 2(8 F’EH’C/D/’( ’I DM0 E0GD /(J’GJ08 /( DM0 /(D0K2FD/’( O0DT00( DM0 ’G8 K0IK2FD’KB G/DM’CHM0K/F E2(DG0 2(8 DM0 /(I/GDK2D08 E0GDS 9/E+GD2(0’+CGB，’G/J/(0 *’ E2HH/() 2GC’ K0J02GC DM2D DM0 12(U7+ *2+GD HG2B08 2( /EH’KD2(D K’G0 /( O’DM DM0 50C’R’/F 2(8 Q0(’R’/F E2I/F E2)E2D/CE 2(8 DM0 G/DM’CHM0K/F 0J’G+D/’( /( DM0 02CD0K( %’KDM QM/(2 ’G/J/(0 F’EH’C/D/’( /(8/F2D0C DM2D DM0K0 CD/GG 0L/CD C’E0 ’G8 G/DM’CHM0K/F E2(DG0 K0E(2(DC O0(02DM DM0 02CD0K( %’KDM QK2D’(S *+KDM0KE’K0， QM/(2 QK2D’( 2ID0K DM0 G/DM’CHM0K/F DM/((/()S 1M+C，DM0 TM’G0C2G0 80G2E/(2D/’( E’80G I’K DM0 G/DM’CHM0K/F DM/((/() /( DM0 02CD0K( %’KDM QM/(2 QK2D’( /C 8/II/F+GD D’ K0F’(F/G0 DM0 2J2/G2OG0 82D2S L9< M,;2>! ! 50C’R’/F，Q0(’R’/F，3G/J/(0，Q’EH’C/D/’(2G E2HH/()，7/DM’CHM0K/F E2(DG0，W2CD0K( %’KDM QM/(2 QK2D’( 摘! 要! ! 华北中、 新生代玄武质火山岩和基性脉岩携带的地幔橄榄岩捕虏体中橄榄石和 N 或橄榄石捕虏晶系统的组成填图 显示华北东部中、 新生代岩石圈地幔存在明显的时空分布规律和不均一性。这与通过岩石圈地幔源基性岩石的地球化学反 演获得的华北中生代岩石圈地幔的时空不均一性及其块体特征完全一致。太行山和鲁皖地区新生代岩石圈地幔的差异演化 主要反映古老地幔橄榄岩与熔体相互作用时熔体性质和来源的不同。同时，橄榄石 *’ 填图还揭示了郯庐断裂对华北东部 中、 新生代基性岩浆活动及其岩石圈地幔演化的重要制约作用。而且，华北东部中生代岩石圈减薄后尚存古老岩石圈地幔 残留。因此，华北东部岩石圈减薄的整体拆沉模式很难成立。 关键词! ! 中生代；新生代；橄榄石；组成填图；岩石圈地幔；华北东部 中图法分类号! ! XYAAS ;=Y ! ! 橄榄石（ （ 5)， *0， %/， 5(， Q2） = 9/3Z ）是地幔中的主要 矿物相， 其含量超过 ?<[ 。因此， 橄榄石的性质和组成研究 是反演地幔， 尤其是岩石圈地幔性质和组成特征的重要手 段。橄榄石物理性质的变化， 如变形诱发的晶格定向和相的 转变被认 为 是 许 多 深 源 地 震 的 诱 因 （ 7/82P2 2(8 9+0DC+)+， ;>>= ；$(8’ $" #3S ，=<<; ；70O080J $" #3S ，=<<= ；5/R+P2E/ $" #3S ， =<<Z ） 。橄榄石化学性质的变化如组成的改变很可能也 是某些大陆板内深源地震的重要诱因。因为如果占橄榄岩
!4%, &A J4?@/4KL@4.5 .M $"?.N.4<（ .>"5 ?OL7/"）750 6"5.N.4<（ .>"5 <4/<("）=75@(" >"/40.@4@4< P"5.(4@F# ./ .(4;45" P"5.</Q?@#K"7/45% K7?7(@? ./ K7?7(@4< /.<R?,