山东北岩新生代玄武岩中含碳酸盐的地幔橄榄岩捕虏体的研究及其地质意义

项目以产于郯庐断裂带中段山东北岩新生代碱性玄武岩中含碳酸盐的二辉橄榄岩和异剥橄榄岩为研究对象，在对其进行详细的矿物学、岩石学和地球化学研究的基础上，综合国内外异剥橄榄岩的研究成果，明确异剥橄榄岩的成因及其与二辉橄榄岩的关系，示踪橄榄岩-熔体相互作用。结合已有的郯庐断裂带内(山旺)及以东地区（莒南和青岛）的地幔橄榄岩研究成果，建立郯庐断裂带以内和断裂带以东的岩石圈结构剖面图，探讨自显生宙以来新增生的岩石圈地幔的演化过程以及郯庐断裂带在岩石圈地幔演化过程中的重要作用，进一步了解中国东部岩石圈地幔在空间上的不均一性。

项目采用常规的元素和同位素分析，结合铂族元素和Re-Os同位素分析，并运用新兴的Mg同位素分析手段对位于郯-庐断裂带中段山东北岩新生代玄武岩所携带的橄榄岩捕虏体进行了系统的岩相学、矿物学和地球化学研究，并与晚中生代莒南和青岛橄榄岩作对比，获得以下主要认识：. 北岩地区地幔橄榄岩捕虏体可分为三类：二辉橄榄岩，富单斜辉石的二辉橄榄岩以及异剥橄榄岩。二辉橄榄岩橄榄石的Fo较低（91.0 ~ 88.8），大多数二辉橄榄岩全岩具有“上凸”型轻稀土配分模式，仅有一个具最高Fo（91.0）的二辉橄榄岩具有“勺”型轻稀土配分模式，所有二辉橄榄岩的 Sr-Nd 组成与MORB相似，这些特征与晚中生代青岛和莒南低Mg#橄榄岩以及华北东部大多数新生代玄武岩中的二辉橄榄岩相似，说明北岩二辉橄榄岩代表着新增生岩石圈地幔。而富单斜辉石的二辉橄榄岩和异剥橄榄岩的Fo（87.6 ~ 81.0）较二辉橄榄岩偏低，轻稀土富集，暗示着这两种低Fo值的橄榄岩是由二辉橄榄岩与熔体反应所形成的。这些特征表明了本区新增生的岩石圈地幔也遭受到了强烈的橄榄岩与熔体相互作用的改造。由于北岩玄武岩处于郯-庐断裂带内部，晚白垩-早第三纪软流圈的上涌及郯-庐断裂带的剪切作用为熔-岩反应提供了熔体的来源及其上升的通道。另外，交代非常强烈的橄榄岩Os含量异常低，这在全球的地幔橄榄岩中都是比较少见的，可能说明这些橄榄岩在部分熔融后又有其它作用（橄榄岩与熔体的反应）造成Os元素的活化迁移降低了残余地幔中的丰度。. 事实上，橄榄岩与熔体的反应在华北东部的岩石圈地幔中是广泛存在的，这种反应不仅会造成矿物百分含量的变化，还会引起矿物组成的变异。为了进一步制约交代熔体的性质，我们分析了北岩不同类型橄榄岩的Mg同位素组成。北岩二辉橄榄岩具有与地幔相似的Mg同位素组成，然而交代形成的富单斜辉石的二辉橄榄岩和异剥橄榄岩的Mg同位素变化却很大，其中异剥橄榄岩具有较轻的Mg同位素组成，表明华北克拉通的岩石圈地幔的Mg同位素是不均一的。这一发现不仅证明了橄榄岩-熔体相互作用在岩石圈地幔中的确存在，更重要的是证明了地幔深部存在轻Mg同位素的储库，很可能是碳酸盐熔体。