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_张宏福

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1、2009年第54卷第14期:2008~2026《中国科学》杂志社专题:华北克拉通破坏评述www.scichina.comcsb.scichina.comSCIENCEINCHINAPRESS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张宏福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,北京100029E-mail:hfzhang@mail.igcas.ac.cn2009-01-21收稿,2009-03-26接受国家自然科学基金重点项目(批准号:40534022)、国家自然科学基金重大研究计划(批准号:90714008)和中国科学院知识创新工程重要

2、方向性项目(编号:KZCX2-YW-103)资助摘要对近年来华北克拉通不同时代地幔橄榄岩捕虏体和捕虏晶的研究结果进行了系关键词统的归纳和总结,旨在为华北克拉通破坏过程的进一步研究提供新的思路.Re-Os同位华北克拉通素研究结果证明华北岩石圈减薄前岩石圈地幔的确形成于太古代.这种密度低、难熔程岩石圈地幔橄榄岩-熔体相互作用度高的古老岩石圈地幔能够被破坏和减薄的关键是由橄榄岩与多来源熔体的相互作用熔体来源造成岩石圈地幔的组成和物理性质的改变引起的.华北克拉通周边板块的俯冲-碰撞作克拉通破坏用不仅提供了克拉通破坏的动力来源,而且俯冲下去的大陆壳或大洋壳物质熔融还为岩石圈地幔组

3、成的改变提供了源源不断的熔体.120Ma左右的区域性热异常的存在导致已经被改造的岩石圈地幔熔融,此时或随后岩石圈的伸展作用以及软流圈上涌进一步加剧了地幔的熔融和岩石圈的减薄.因此,华北岩石圈的破坏和减薄是橄榄岩-熔体相互作用(加挥发分)、区域热异常的升高(增温)和岩石圈伸展(减压)联合作用的结果.这一复杂的地质过程最终形成了华北中生代、新生代高度化学不均一的“混合”岩石圈地幔,并导致了不同地区不同时代地幔橄榄岩捕虏体组成的巨大差异.根据地球早期分异理论,古老的大陆地壳最初种岩石圈地幔应该是古老的、难熔的,并由尖晶石是通过原始地幔经过高程度部分熔融产生的岩浆喷相、石榴石相

4、到金刚石相的橄榄岩组成;(3)岩浆活出地表后形成的,而其残留的难熔部分就构成了大动不发育,仅出现零星分布的金伯利岩.这是因为相[1~6]陆岩石圈地幔.因此,古老克拉通应该具有3大对较轻的岩石圈地幔阻止了软流圈热对流的影响,特征:(1)岩石圈地幔比下伏的软流圈轻.这是因为从而形成低的地温梯度和厚达200多公里的岩石圈.岩石圈形成过程中的岩浆抽取事件导致了岩石圈地南非Kaapvaal克拉通内部金伯利岩携带的地幔橄榄幔相对亏损Fe,Ca,Al和碱金属元素、但却富Mg,造岩捕虏体的矿物、元素和Re-Os同位素研究提供了一3[7~11]成岩石圈地幔密度(约3.0g/cm)比下伏的

5、软流圈(约个很好的例证.33.35g/cm)低.这一密度的差异解释了为什么大多数全球主要太古代克拉通下的岩石圈地幔自其形克拉通型岩石圈自其形成以后能够保持长期稳定、为成以后的确是稳定的,例如南非Kaapvaal克拉通和[3,6,9,10,12,13]什么克拉通型岩石圈能够在全球板块构造体系中作俄罗斯西伯利亚克拉通.然而,我国华北为致密块体;(2)岩石圈地幔与其上覆下地壳的形成太古代克拉通却并非如此.华北古生代金伯利岩和年龄是耦合的,显然,在古老克拉通地区,太古代地新生代玄武岩携带的地幔橄榄岩捕虏体和矿物捕虏壳之下应该存在相应的太古代岩石圈地幔,并且这晶的研究表明古生代华

6、北的确曾经存在古老的、厚引用格式:张宏福.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.科学通报,2009,54:2008~2026ZhangHF.Peridotite-meltinteraction:akeypointforthedestructionofcratoniclithosphericmantle.ChineseSciBull,2009,54,doi:10.1007/s11434-009-0084-8评述的、冷的克拉通型岩石圈地幔,但现已转变成“年轻”和黏滞度的变化,才是克拉通型岩石圈地幔能够被[14~25]的、薄的、热的类似“大洋型”的岩石圈地

7、幔.这大规模减薄和破坏之关键.本文旨在总结近年来我就意味着华北克拉通下岩石圈地幔的物理和化学性国在这方面的研究成果,包括新发现的一些橄榄岩-[26~42]质在中生代发生了巨大的变化.华北克拉通的熔体相互作用的证据及其反映的地球动力学意义,这种演化过程完全不同于全球其他太古代克拉通,以期为进一步的深入研究提供基础资料和借鉴.[43,44]但却类似于美国西部和南极半岛,这与人们以1减薄前华北岩石圈地幔状态:来自金伯前理解的岩石圈演化过程相矛盾.也就是说,古老克利岩及其相关捕虏体的证据拉通所具有的3大典型特征在华北克拉通均遭到了破坏.因此,正确