太行山山西段中生代侵入岩时代、成因及其对华北克拉通破坏的响应

The North China Craton destruction remains to be a hotly debated issue in China's solid earth science. However, the mechanism, especially the spatial-temporal distributions of lithosphere thinning, is still controversial. Extensive Mesozoic intrusive rocks in the Taihang Mountain of the Trans-North China Orogen are important for understanding the dynamic mechanism and westernmost margin of the North China lithosphere destruction. Pioneer works were mainly focused on Mesozoic intrusions in parts of Henan and Hebei Provinces of eastern Taihang area; however, systematic precise geochronology and petrogenesis investigation for the Mesozoic intrusive rocks in the Shanxi Provinces are relatively limited. Based on detail field work and petrography studies, this project will conduct comprehensive whole rock geochemistry, zircon in-situ U-Pb dating and Hf-O isotopes on the representative Mesozoic intrusions from Shanxi Province, Taihang region, so as to identify their assemblages, emplacement ages, petrogenesis and reservoirs characteristics. Compare the spatial-temporal distributions and geochemical compositions for the Mesozoic igneous rocks in the Shanxi Province, eastern North China, eastern margin of Taihang and Dabie-Xiaoqinling areas, this project will discuss the geodynamic settings for the Mesozoic Shanxi intrusions, and further investigate the crust-mantle interaction processes underneath the central Taihang region. Our work will provide new constraints for better understanding of the spatial-temporal distributions, mechanism and geodynamics of the North China lithosphere destruction and modification.

华北克拉通破坏是我国固体地球科学研究的热点，但对克拉通破坏的机制，特别是破坏的时空分布，尚未圆满解决。华北内部山带太行山广泛发育的中生代侵入岩对约束克拉通破坏的机制及西部边界有重要意义。除对太行山东麓冀西、豫北部分地区中生代岩体研究外，对山西段发育较多的侵入岩精细年代学和成因研究还很有限。项目拟以太行山山西段中生代典型侵入岩为主要研究对象，在详细野外观察和岩石学研究基础上，基于系统的岩石地球化学和锆石原位U-Pb 定年、Hf-O 同位素分析，理清侵入岩的岩石组合、侵位时代，判定其成因并反演地幔-地壳性质。通过与华北克拉通东部及太行山东麓、大别-小秦岭构造带同时代岩浆岩时空分布及地球化学组成的广泛对比，探讨山西地区中生代侵入岩的成岩动力学背景，深入解析华北东、中部差异破坏的背景下，太行山山西段陆下壳幔相互作用的方式和规模，为认识克拉通破坏的时空分布、岩石圈演化的机制和动力学诱因提供新约束。

对华北克拉通破坏的时空分布，特别是太行山是否存在岩石圈减薄，以及减薄的西部边界，尚不清楚。太行山地区各类中生代侵入岩是揭示壳幔作用，探究克拉通破坏与否、约束破坏边界的重要对象。项目以山西中生代偏碱性以及中酸性侵入岩为对象，厘定侵入岩的类型和年龄，开展代表性岩体岩石化学、Sr-Nd-Hf同位素测试，分析岩石的岩浆演化、成因及源区特点。同时开展与太行山南缘及克拉通破坏显著的胶东晚中生代侵入岩对比研究。在此基础上，揭示太行山山西段及其南缘晚中生代侵入岩的源区演变和形成背景，反演岩石圈演化过程，对华北克拉通破坏的时空分布及岩石圈减薄诱因进行探讨。主要认识有：（1）厘定晋北天镇朱家沟碱性石英正长岩形成于164Ma的中侏罗世，以往认为是中生代的阳原响水沟和东城千家营碱性侵入岩则分别给出1881Ma和2407Ma的元古代年龄。山西中-南部中生代侵入岩浆作用（135-117Ma）以偏碱性和正常钙碱性花岗岩、少量偏碱性中基性侵入岩为主。（2）山西平顺-陵川偏碱性中基性侵入岩（133-130Ma）具有与济南辉长岩较一致的岛弧型微量元素和EMI型Sr-Nd同位素，来自与济南辉长岩源区相似的华北富集岩石圈地幔，且地幔富集可能与1.8Ga左右华北东西块体拼合中俯冲作用引起的交代有关。平顺-陵川碱性侵入岩是软流圈上涌、华北克拉通破坏下的产物，指示早白垩世太行山东麓克拉通破坏的发生。（3）太行山南段西部运城和万荣中酸性侵入岩形成于132-139Ma的早白垩世早期，来自华北加厚古老下地壳熔融，表明此时该区厚岩石圈依然存在，太行山早白垩世岩石圈减薄边界至少位于陕西蓝田-运城-万荣以东。太行山南缘早白垩世晚期（125-117Ma）岩体具有壳幔混合或正常厚度地壳来源特征，形成于软流圈上涌、岩石圈伸展背景，表明太行山南段岩石圈减薄至少发生在125Ma后。（4）胶东晚中生代岩浆揭示的地壳加厚向岩石圈伸展转变始于晚侏罗世末，双峰式岩浆作用贯穿早白垩世，表现为交代富集地幔熔融、玄武质岩浆向下地壳持续底侵、壳幔岩浆不同程度混合形成中酸性花岗岩等复杂多阶段壳幔作用，且这些事件对深部地壳有改造。太行山南段晚中生代岩石圈构造体制转换较胶东有“滞后”，可能与太平洋板块向欧亚大陆渐进式俯冲有关。因此，太行山山西段各类中生代侵入岩为约束岩石圈性质及其动力学演化，制约华北克拉通破坏的时空分布，揭示克拉通破坏诱因提供了重要信息。