华北克拉通北缘大同地区三叠纪煌斑岩的岩石学和Os-Pb-Nd-Sr同位素地球化学研究及地质意义

The subduction of Paleo-Asian Ocean beneath the North China Craton (NCC) might be related to the magmatism in early Mesozoic in this area. The nature and origin of the Triassic sub-continental lithospheric mantle (SCLM) beneath the northern margin of NCC is the key to understand their relationships. In this project, Triassic lamprophyres dike swarms in Datong area will be studied to constrain the mantle conditions. We will (1), date the phenocryst (phlogopite) and the matrix of the lamprophyres to reveal their emplacement ages and evolution processes; (2), analyze the Os isotopes of the lamprophyres to distinguish the uncontaminated and contaminated samples by crustal materials and choose the uncontaminated ones to reveal their mantle source characteristics; (3), measure the geochemical data (major and trace elements, Pb, Nd and Sr isotopes) of the lamprophyres to investigate their nature and origin, indicating the temperatures, pressures, compositions of their mantle source. All these information can verify whether the SCLM beneath the NCC was metasomatized by the subduction of Paleo-Asian Oceanic slabs, which is of great significance in understanding the Mesozoic magmatic-tectonic affinities and the destruction process of the NCC.

华北克拉通北缘三叠纪下覆岩石圈地幔的性质及成因是正确理解古生代古亚洲洋板片俯冲与克拉通早中生代岩浆作用关系的关键。本项目在已有研究的基础上，选择最能够揭示源区地幔信息的大同地区三叠纪煌斑岩岩墙群作为研究对象，拟通过：（1）对斑晶（金云母）和基质进行激光Ar-Ar定年，精确限定煌斑岩的侵位时代和演化历史；（2）Re-Os同位素研究，鉴别煌斑岩在侵位过程中是否以及多大程度上受到了地壳物质混染，以选择未受混染或混染微弱的样品来反演源区地幔性质；（3）岩石学、矿物学及全岩主量、微量和Pb-Nd-Sr同位素地球化学精细研究，查明煌斑岩岩浆体系性质及成因，进而反演其源区地幔的温度、流体组成、元素和同位素组成等特征，追踪地幔富集过程，识别是否有来自古亚洲洋俯冲物质对克拉通北缘岩石圈地幔的改造。该研究将有助于进一步理解华北克拉通北缘中生代的岩浆-构造体系和克拉通破坏作用。

项目以华北克拉通北缘大同地区煌斑岩为研究对象，围绕（1）煌斑岩的侵位时代；（2）煌斑岩岩浆体系的物理化学性质及成因；（3）地壳混染与否及程度和（4）源区地幔特征及成因等关键科学问题开展工作，以期揭示克拉通北缘岩石圈地幔的性质，识别是否有来自古亚洲洋俯冲物质对克拉通北缘岩石圈地幔的改造，为克拉通北缘中生代岩浆作用成因提供解释。通过系统的年代学、岩石学、矿物学、元素和同位素地球化学的研究，针对以上问题，取得以下成果和认识：1. 确定了大同地区煌斑岩侵位于晚三叠世（234–221 Ma）；2. 确定了大同地区煌斑岩为煌斑岩大类中的云煌岩，发育典型斑状结构，斑晶为金云母，基质由金云母、钾长石和方解石组成；且属于典型过钾质碱性岩，高温，高氧逸度，富H2O和CO2等流体，以高MgO和K2O、高K2O/Na2O比值、低SiO2和高CaO为特征；3. 查明了大同地区煌斑岩并未受到明显的地壳混染作用的改造，基本保留了原始地幔来源熔体的组分，表现为呈岩墙形式产出，高Mg#、高相容元素含量和远高于地壳的不相容元素含量；4. 确定了大同煌斑岩形成于石榴石相富集岩石圈地幔低程度部分熔融，源区含大量金云母、单斜辉石和碳酸盐矿物；5. 大同煌斑岩源区地幔发生过地幔交代作用，交代介质为富碳酸盐、富K流体，流体来源于古亚洲洋俯冲带下来的碳酸盐化沉积物，揭示了古亚洲洋的俯冲对华北克拉通北缘下覆岩石圈地幔进行了成分改造，导致易熔矿物金云母、单斜辉石和方解石的形成。此外，尝试性的获得了煌斑岩的Mg同位素组成，δ26Mg = –0.50‰~–0.24‰，δ25Mg = –0.25‰~–0.13‰。