中国东部晚中生代富碱侵入岩年代学与同位素地球化学研究及其地质意义

以分布在中国东部NNE向三条深大断裂带（由东往西依次为郯庐断裂带、大兴安岭-太行山构造岩浆带、汾河裂堑带）及其两侧构造薄弱带的三条晚中生代富碱侵入岩带为研究对象，通过系统性地开展高精度同位素年代学与Hf、Nd、Sr、Pb同位素体系综合研究，厘定研究区富碱侵入岩的年代学格架，查明其源区性质和形成的构造背景。结合前人的研究成果，通过开展不同富碱侵入岩带之间、同一富碱侵入岩带内不同大地构造单元中分布的富碱侵入岩的综合对比研究，获得关于中国东部晚中生代富碱侵入岩浆活动的系统性新认识。通过上述晚中生代富碱侵入岩带所记录的地球深部信息，反演晚中生代时中国东部岩石圈地幔的组成、性质和演化特征。通过分析中国东部晚中生代富碱侵入岩浆活动与中国东部岩石圈地幔性质、岩石圈减薄作用之间的内在联系，为探讨中国东部岩石圈减薄、岩石圈地幔性质转型等热点问题提供富碱侵入岩方面的新启示和新认识。

对中国东部郯庐、大兴安岭-太行山、汾河三条NNE向晚中生代富碱侵入岩带的近20个代表性岩体开展了高精度的同位素年代学研究，精确厘定中国东部晚中生代富碱侵入岩浆活动的年代学格架，其形成时间为138-112 Ma。按照不同大地构造单元划分，兴蒙-吉黑造山带和华北克拉通北缘的富碱侵入岩普遍形成较晚（126-112Ma），而华北克拉通其它地区、扬子克拉通和苏鲁-大别造山带中的岩石形成较早（138-122Ma）。东西方向上，最东的郯庐岩带最年轻，形成于120-130Ma，早于130Ma的岩体十分罕见；大兴安岭-太行山岩带次之，其中40%的岩体年龄＞130 Ma；汾河岩带相对较古老，其岩体年龄基本上≥130Ma。通过同位素地球化学及岩石地球化学研究，认识到不同大地构造单元中产出岩石的岩浆源区深浅不同、性质各异，兴蒙-吉黑造山带和扬子克拉通岩石的源区较浅；而大别-苏鲁造山带和华北克拉通的相对较深，尤以华北克拉通中南部最深。兴蒙-吉黑造山带富碱侵入岩可能源于与弱亏损地幔有成因联系的年轻地壳；而其他三个大地构造单元岩石的物质来源与富集地幔关系密切，并遭受壳源物质不同程度的混染。郯庐和大兴安岭-太行山富碱侵入岩主要形成于造山期后伸展环境，汾河富碱侵入岩则主要形成于板内环境。通过不同岩带、不同大地构造单元岩石的地球化学和同位素地球化学特征对比，系统认识晚中生代中国东部不同大地构造单元岩石圈地幔的组成特征。吉黑-兴蒙造山带岩石圈地幔具亏损性；其它三个大地构造单元的均为富集地幔，其富集程度有差别，其中大别-苏鲁造山带地幔富集程度最高，华北克拉通的富集程度较高且具不均一性，扬子克拉通地幔富集程度最低。富碱侵入岩来源深但形成深度不大，产于地壳伸展背景之下，通常呈带状分布于岩石圈的薄弱带。富碱侵入岩的形成与岩石圈地幔有密不可分的关系，在富碱侵入岩的形成过程中，岩石圈地幔不仅提供了热源也有可能提供物源。通过探讨富碱侵入岩独特的物质来源、构造背景及成因，认为中国东部早白垩世如此大规模的富碱侵入岩浆活动可能正是华北克拉通破坏和岩石圈减薄的一种响应。作为中国东部晚中生代大规模岩浆事件的重要组成部分，郯庐、大兴安岭-太行山、汾河三条富碱侵入岩浆带的形成时间和成因机制可以为探讨中国东部岩石圈减薄、华北克拉通破坏及华北岩石圈地幔转型的时限、过程和动力学背景等提供科学依据。