华北北缘西段地体与捕虏体麻粒岩磁性对比研究及其深部地质意义

Magnetic properties of the continental lower crust is important physical properties of deep continental lithosphere, their formation and evolution will be affected by various deep geological processes, and magnetic minerals link them together. Magnetic mineralogy studies of the continental lower crustal terranes and xenoliths of different types, including the relationship between the mineral type, content, composition, grain size, microstructure and occurrence between magnetic minerals and silicates, are important way to knowledge the deep geological information, and to understand the mechanism of formation of the magnetic structure of continental lower crust. In this project, the Precambrian outcropping granulites in Zhangjiakou-Huai’an region and lower crustal granulite xenoliths in Hannuoba Cenozoic basalts in the northwest margin of the North China Craton are selected, and the aim is to study the magnetic signature of the continental lower crust. On the basis of detailed rock magnetic analysis, we focused on the magnetic differences of the two types of lower crustal rocks. By combining with the geological and geophysical velocity researches, the relationships and response between the magnetic properties of the continental lower crust and deep geological processes are discussed.

大陆下地壳的岩石磁性特征是大陆深部岩石圈的重要物理属性之一，下地壳磁性形成机制、结构和演变与大陆岩石圈深部地质过程密切相关，磁性矿物是联系两者的纽带。通过对地体麻粒岩和麻粒岩捕虏体两类大陆下地壳代表性岩石的岩石磁学、磁性矿物学及地球化学特征研究，获取岩石磁化强度与磁性矿物特征（包括种类、成分、含量、粒度、结构及与硅酸盐产出关系等），提取其记录的深部岩石圈地质过程信息，是系统认识大陆地壳磁性结构形成与演化机制的重要途径。项目以华北克拉通北缘西段张家口-怀安地区出露的早前寒武纪地体麻粒岩与汉诺坝新生代玄武岩中的下地壳麻粒岩捕虏体为研究对象，在系统岩石磁学分析基础上，重点研究两类下地壳岩石的磁性矿物学特征及其差异，并结合相关岩石学、地球化学与区域地球物理速度结构资料，综合探讨两类下地壳岩石磁性差异成因及相关地质作用，为深入认识大陆下地壳磁性结构、特征及其与深部地质过程的联系与响应奠定基础。

地球深部岩石的物质组成与物理化学性质研究对认识地球内部动力学过程与演化具有重要意义。大陆下地壳的磁性特征是深部岩石圈性质的重要研究内容。我国华北克拉通北缘下地壳存在很强的磁性差异，具有磁性分层结构。下地壳捕虏体整体弱磁性，明显不同与强磁性的麻粒岩地体。项目研究发现华北北缘汉诺坝新生代玄武岩中下地壳镁铁质麻粒岩捕虏体中缺乏磁铁矿，铁钛氧化物以金红石和钛铁矿为主。钛铁矿具有很高的MgO含量（达11.6 wt%），但缺乏Fe2O3端元组分，所以磁性贡献微弱。同时，钛铁矿交代金红石呈环边结构，其外围的单斜辉石发生分解，成分相对贫铁，并被硅酸盐玻璃填隙。这些现象表明钛铁矿是由金红石与富镁、铁的流体/熔体发生交代反应形成的，其中辉石分解可能是镁和铁的重要来源。此外，矿物粒间的填隙硅酸盐玻璃十分富K2O（达13.1 wt%），可能有外来富钾相矿物的贡献（如云母）。.地幔橄榄岩的蛇纹石化作用在洋中脊与俯冲带普遍存在，并会引起岩石在组成与物理性质上的很多变化，如密度、磁性等。已有对蛇纹石化磁性特征的研究很多来自高度蛇纹石化的深海橄榄岩。相对而言，蛇绿岩作为古大洋岩石圈的残留，其中可以见到从最新鲜到完全蚀变的不同程度蛇纹石化的橄榄岩，但许多蛇绿岩的磁性特征研究还比较缺乏。项目对西藏雅鲁藏布江缝合带西段东波蛇绿岩体不同程度蛇纹石化橄榄岩开展了磁性特征研究，发现磁铁矿是方辉橄榄岩中的主要磁性载体。不同粒度的磁铁矿在所有蛇纹石化阶段均能产生。蛇纹石化方辉橄榄岩中的磁铁矿含量在蛇纹石化程度~25%时达到峰值（0.6 wt%），可能指示了东波蛇绿岩局部发生过短期流体富集事件。纯橄榄岩磁化率极低，可能经历了低温蛇纹石化，不利于磁铁矿产生，但其中Fe-Cr尖晶石可以携带高剩磁。研究发现蛇纹石化程度在20-30%和大于60%的方辉橄榄岩的磁化强度最高（1-10 A/m），很可能对雅鲁藏布江缝合带西段区域航磁异常有主要贡献。