汪清新生代玄武岩中辉石岩包体成因：对地幔深部过程的制约

Pyroxenites, the second most important component after peridotites of the upper mantle, are key samples for studying deep geological processes such as mantle evolution and recycling of subducted oceanic materials. This project focuses on pyroxenite xenoliths in Cenozoic basalts from Wangqing area, NE China. A systematic research on the petrology and geochemistry, especially the in situ mineral element and isotopic compositions, will be carried out to constrain the petrogenesis of these pyroxenites. These results, compared with pyroxenite xenoliths from Shuangliao and Jiaohe, will be used to reveal the deep processes of the mantle beneath NE China. Together with previous studies on the host basalts and geophysical data, we will finally constrain the relationship between deep processes of mantle beneath NE China and recycling of subducted Pacific oceanic materials. This project is of important implication for the deep processes of big mantle wedge beneath eastern China.

辉石岩是上地幔中仅次于橄榄岩的重要物质组成部分，是研究地幔演化和俯冲洋壳物质再循环等深部地质过程的关键样品。本项目选择中国东北汪清地区新生代玄武岩中的辉石岩包体进行系统的岩石学和地球化学研究，尤其是矿物原位微区元素与同位素的系统研究，确定这些辉石岩包体的类型和成因，并与蛟河和双辽新生代玄武岩中同类型包体对比，揭示东北地区地幔深部作用过程及其空间变异，最后结合东北地区新生代玄武岩和地球物理等研究成果，探讨太平洋板块俯冲洋壳物质再循环与地幔深部作用过程之间的成因联系。该项研究对揭示中国东部大地幔楔深部作用过程具有重要意义。

中国东北地区地幔深部作用过程及其与太平洋板块俯冲之间的关联仍不明确。鉴于此，本项目对东北新生代玄武岩以及汪清玄武岩中地幔包体进行了详细研究。机器学习结果显示，中国东北新生代玄武岩源区性质存在空间差异，其中西部玄武岩源区岩性以橄榄岩为主，而东部玄武岩源区岩性以辉石岩为主。岩石学和地球化学结果显示，汪清地幔包体可分为异剥橄榄岩、橄榄单斜辉石岩、二辉石岩和斜方辉石岩，这些包体普遍具有交代反应结构和低的Mg#值，为交代成因。根据包体单斜辉石微量元素和Sr同位素特征以及稀土元素封闭温度结果，我们进一步揭示交代熔体为再循环洋壳来源的富硅质熔体和源自软流圈地幔的富CO2熔体。结合蛟河和双辽等地区地幔包体研究结果，我们发现中国东北东部地幔交代强度存在空间变异，受控于到太平洋俯冲板片前缘的距离。综合玄武岩和地幔包体研究成果，我们建立了太平洋板块俯冲-地幔深部过程-玄武岩形成之间的联系。