中国东部典型地区大陆壳-幔区域多相变岩石磁响应研究

The continental lower crust-lithospheric mantle is important space of The fractional crystallization and crust-mantle interaction. It record a lot of information of early evolution of crust. Researchers claim that the crust-mantle interaction leads to change of assemblage and texture of Fe-Ti oxides minerals in deep crustal rocks and influence magnetic characteristes of rock. It is origin of MAGASAT and aeromagnetic anomalies with long-wavelength and provides the basis for using modern high precise magnetic measurement and petrology, mineralogy and geochemical analysis technologies to study relations between variation of rock magnetic and its geological processes. In this project, we will use Archean granulite-phase terrains and lower crust and upper mantle xenoliths rocks from east China as study aim. As experiment rock magnetism, petrolography, mineralogy, geochemistry and regional deep structure geology are as the basis; study for multi-phase change processes in continental lower crust-lithospheric mantle as principal line; detailed mineral analyses for multi-phase rocks as a bridge. The relationships between magnetic characteristics and deep geological information with multi-phase rocks are studied. Reconstruction of material assemblage and geological processes in the continental lower crust-lithospheric mantle provide foundation.

大陆下地壳-岩石圈地幔区域是壳幔分异和物质交换的重要场所，它记录了地壳早期演化与后期过程的大量信息。已有研究表明，壳幔区域交换过程普遍导致岩石中重要铁磁性矿物铁-钛氧化矿物与硫化矿物的组成与结构变化，从而影响岩石磁性分布特征，它是导致磁卫星及航磁长波长异常变化的根源，也为应用现代磁性测量技术与岩矿化分析结果相结合，综合研究岩石磁性的变异特征与其经历的地质过程关系提供了科学依据。本项目将利用我国东部几个典型地区深地壳-岩石圈地幔岩石出露区太古代麻粒岩相地质体与新生代深地壳与上地幔包体岩石为研究目标；以配套样品的实验岩石磁学、岩相学、矿物学、地球化学及区域深部地质构造信息综合分析数据为基础；以深地壳-岩石圈地幔区域岩石多相变过程研究为主线；以多相变岩石精细矿物组成与结构分析为桥梁，研究多相变岩石的磁性结构特征与其携带的深部地质信息相互关系，为重建研究区深部物质组成与地质过程关系奠定基础。

本项目至今完成研究区域与成果为：1、位于华北克拉通北部的河北蓟县前寒武纪地体剖面是研究前寒武纪大陆下地壳演化的理想目标，也是研究深地壳岩石变质过程对岩石磁性控制的重要对象。我们选择了自东秦皇岛的青龙至西边北京密云的剖面岩石样品47件，系统配套分析样品的密度、磁性、矿物及地球化学成分。综合区域地质背景，提出了研究剖面内变质过程与岩石磁性之间对应关系：自剖面东部至剖面西部，随着变质级的增加，岩石的密度和磁性系统增加。麻粒岩相岩石中主要的磁性矿物为伪单畴和多畴磁铁矿与少量钛磁铁矿，成果为利用深地壳岩石磁性特征研究地壳相变提供了基础。代表性成果发表在国际地球物理权威刊物GJI, 2015；2、华北克拉通北部汉诺坝下地壳辉石岩包体的磁性矿物学研究提出，岩石中主要的磁性矿物为磁铁矿、磁黄铁矿和富铁尖晶石，它们是岩石磁性的主要贡献者。成果发表在国际地球物理权威刊物JGR., 2014；3、通过对比华北克拉通北部下地壳包体和出露太古代地体岩石的密度、磁性，结合地球化学及铁-钛氧化矿物分析，提出了研究区域下地壳岩石磁性分层的创新认识，成果发表在Tectonophysics, 2015；4、位于中国东部重要的深俯冲构造区域-苏鲁高压-超高压变质带分布一对大尺度的区域高磁与低重力异常，其场源成因与赋存模式研究对于重现超高压变质岩的深俯冲与折返的地球动力学过程具有十分重要的科学意义。我们以研究区出露的蛇纹石化橄榄岩与榴辉岩的岩石物理参量（磁性、密度、电性与波速）为依据，采用正演模拟方法，获得了这对“高磁低重力”异常的场源的二维深度结构模型，综合区域构造地质，提出了蛇纹石化地幔橄榄岩的形成过程及其与超高压变质岩的折返过程之间关系。成果发表在构造地质学国际权威刊物Journal of Structural Geology, 2015; 5、为了深入探讨岩石圈顶部岩石磁性特征与变质相关系及其在大陆俯冲带区域磁异常解释中的意义，我们选择了位于西藏西南部的东波地区蛇纹石化橄榄岩为研究对象，结果发现，依据蛇纹石含量与磁性关系，可以将岩石分成两大类：其中强磁性岩石主要位于蛇纹石含量大于60%和20-30%岩石，并认为它们应该是该区航磁异常的场源。成果发表在JGR.2017。6、依据河南信阳地区出露的四个年龄为3291 - 3684 Ma的早太古代下地壳包体的系统磁性与年代学及矿物化学综合研究，提出该区可