华北克拉通地幔橄榄岩捕虏体的铁同位素地球化学研究

通过对华北克拉通典型地区（华北北缘的汉诺坝和集宁地区、华北内部的繁峙和鹤壁地区以及东部郯庐断裂带内的昌乐地区）的新生代玄武岩及其携带的地幔橄榄岩捕虏体的矿物学、岩石学和地球化学研究，尤其是利用近年来国际上新兴的铁同位素地球化学示踪手段，对新生代玄武岩和地幔橄榄岩捕虏体及其单矿物进行铁同位素的系统测定，查明铁同位素在华北克拉通玄武岩及其地幔橄榄岩中的基本分布特征；建立平衡状态下铁同位素在岩石圈地幔各矿物间的分馏关系；研究铁同位素分馏与部分熔融和地幔交代作用的关系，进一步揭示上述地区新生代岩石圈地幔的组成特征，力争为进一步认识华北地区新生代岩石圈地幔的演化过程提供新的制约。

本项目选取华北克拉通典型地区新生代玄武岩及其携带的地幔橄榄岩为研究对象,对这些新生代玄武岩及其携带的地幔橄榄岩进行了详细的Fe同位素地球化学研究。研究结果表明：（1）华北克拉通新生代玄武岩具有均一的Fe同位素组成，并相对地幔橄榄岩较富集Fe的重同位素，表明部分熔融过程中，Fe的重同位素优先进入熔体相。（2）不同类型地幔橄榄岩间的Fe同位素组成不均一，没有受到交代作用影响的地幔橄榄岩,Fe同位素组成比较均一，与硅酸盐全地球具有类似的Fe同位素组成。经受地幔交代作用的地幔橄榄岩，具有高的稀土含量、La/Yb 比值和重的Fe同位素组成。而由橄榄岩与熔体相互作用而生成的异剥橄榄岩具有较高的Fe同位素组成，其Fe同位素组成与新生代玄武岩的Fe同位素组成类似。部分富单斜辉石，低Mg#的地幔橄榄岩富集比较轻的Fe同位素组成，并与其Mg同位素存在负相关性，这可能是由于橄榄岩与渗透上涌的熔体之间的相互扩散引起的。（3）地幔橄榄岩不同矿物间存在Fe同位素分馏，并具有Ol < Opx ≈ Cpx < Grt <Phl <Amp的特点。地幔交代矿物金云母和角闪石明显富集Fe的重同位素，揭示地幔交代作用是导致地幔Fe同位素成分变化的重要因素。（4）上述研究结果表明， 部分熔融过程，导致玄武岩比残余地幔橄榄岩富集重的Fe同位素，而橄榄岩-熔体相互作用是导致地幔Fe同位素组成不均一的重要机制。