苏鲁造山带晚中生代地壳隆升与剥蚀作用

岩石圈深部动力学过程引发的地壳物质和结构变化可以直接体现在地壳再造、岩浆作用、地壳隆升和剥蚀、盆地形成和沉积物质充填等浅部地壳过程。华北陆块东部在前寒武纪演化基础上经历了显生宙中亚造山作用、大别-苏鲁造山作用和太平洋板块俯冲作用的多期叠加，岩石圈在中生代发生了减簿作用，导致强烈的浅部地壳隆升和沉降与大量的岩浆作用。相对于稳定地块内部，陆块边缘造山带是研究岩石圈深部过程的浅部地壳地质-构造响应的理想地区。申请项目计划在胶东地区通过中生代壳源岩浆岩和变质基底岩石年代学和中生代盆地沉积岩物源特征变化研究，重点厘定造山带基底在中生代华北陆块岩石圈变革过程中的地壳隆升和沉降历史，了解胶东地区浅部圈层地壳物质和结构特征变化。对比研究华北陆块内部浅部地壳演化的差异，探讨地壳浅部在方式和程度上响应岩石圈深部演化动力学过程的异同。

胶东超高压变质地体和鲁西地体记录了晚侏罗世-早白垩世热事件，暗示区域性的地壳热-物质结构的变化，可能是岩石圈深部动力学过程的地壳响应的表现。项目设计通过三个方面的研究，即：与地壳再造相关的晚中生代岩浆岩的形成时代系列、岩浆侵位温度和深度、冷却历史；基底岩石中生代热事件的时间记录、冷却历史；中生代地壳隆升-剥蚀过程和速度、盆地沉积充填物质特征演变规律，探讨造山带地壳再造岩浆作用与岩石圈性质变革的时间关系，基底冷却过程与浅部地壳隆升历史和相关的盆地充填物质特征和来源演变。利用单颗粒矿物同位素年代学、元素地球化学、同位素地球化学等分析方法，较系统地对胶东地区超高压地体变质岩、鲁西地区基性岩浆岩、郯庐断裂北段晚中生代沉积岩等地质单元进行野外观察和实验测试研究，项目取得了三个主要研究进展：(1) 通过锆石U-Pb和单颗粒黑云母Rb-Sr年龄差异，结合岩浆结晶温度估算，计算得到鲁西地区中生代基性岩的冷却速率为62.5 °C/Ma，对应的隆升速率为1.25-2.5 km/Ma。全岩Sr-Nd-Pb同位素组成特征显示，这些基性岩的岩浆源区来自于富集的岩石圈地幔，即在128 Ma左右富集岩石圈地幔部分熔融产生的辉长质基性岩浆上涌，沿薄弱带上侵定位。(2) 根据郯庐断裂带北段晚中生代登娄库组和泉头组碎屑锆石年龄分布特征观察到，两组的年龄峰期完全不同，登娄库组年龄主要集中在中-晚侏罗世和晚二叠世-早三叠世，而泉头组则集中在早-中元古代和新太古代，说明剥蚀中心的转移。登娄库组沉积作用晚期，松辽盆地东南部普遍抬升，古老的华北地壳物质大量地剥蚀成为泉头组的沉积物源，沉积中心由盆地北部转移到盆地东南，暗示110 Ma左右太平洋构造作用对东部影响显著增强；(3) 超高压榴辉岩和片麻岩的单矿物云母Rb-Sr同位素定年结果暗示，苏鲁地区超高压地体在中生代经历多期次热事件，早期与大陆俯冲折返过程密切相关，而130 Ma左右的热事件与白垩纪胶东地区大规模岩浆活动存在密切的联系。在项目执行期间，已发表项目标注的国际SCI论文7篇，多篇论文正发表或撰写中，项目成员先后13人次参加国际和国内学术会议交流，邀请德国和越南合作者多人次来访和学术交流，培养多名博士和硕士研究生，充实了依托单位在相关研究领域的科研后备力量。