华北克拉通钾镁煌斑岩成因的元素和多元同位素制约

The lamproite outcropped in Datong, Shanxi province is the only lamproite that has ever been found on the North China Craton. Previous studies mainly focused on their mineralogy and potential for diamond deposit. No detailed high precision geochronologic, and systematic isotopic data are available to date, which seriously hindered our understanding of its petrogenesis and geodynamic processes. In this project, we 'll perform high precision geochronology, and multi-isotopic (Sr-Nd-Pb-Hf-Os-Mg) studies, along with noble gas isotopic tracing to constrain its mantle source characteristics, petrogeneisis, and source lithology, to reveal when and how the crustal materials were recycled back into the mantle through subduction. This study will, from a geochemical view probably provide evidence for the Paleo-subduction events during the early evolution era of the North China craton.

山西大同钾镁煌斑岩是华北克拉通上目前发现的唯一一处钾镁煌斑岩，前人曾在金刚石找矿过程中对其含矿性开展过研究，然而其精确的年代，系统的地球化学，特别是同位素地球化学工作仍属空白，这严重制约了对其成因的了解。本项目拟选择该钾镁煌斑岩为研究对象，通过详细的年代学、系统的地球化学，包括Sr-Nd-Pb-Hf-Os-Mg等同位素，以及稀有气体同位素示踪研究，确定该区钾镁煌斑岩的活动时代，揭示其地幔源区的地球化学特征和物质组成，确定岩石成因、地幔演化过程以及岩浆的起源深度。揭示陆壳物质重循环进入地幔源区的时间尺度（什么时候）和空间尺度（陆壳物质能进入地幔多深），从地幔演化角度为华北克拉通早期演化过程中的古俯冲地质事件提供地球化学证据。

山西大同钾镁煌斑岩是华北克拉通上迄今发现的唯一一处钾镁煌斑岩，前人曾在金刚石找矿过程中对其含矿性开展过研究，然而其精确的年代，系统的地球化学，特别是同位素地球化学工作仍属空白，这严重制约了对其成因的了解。针对上述问题，我们对其开展了详细的年代学、系统的地球化学研究，并在此基础上探讨了其成因、地幔源区特征以及地球动力学意义。对钾镁煌斑岩中金云母的Ar-Ar定年和锆石U-Pb定年结果显示，岩体形成于229Ma，为三叠纪,并非前人所认为的古元古代。岩石以高Mg、K和Ti为特征，是典型的的钾镁煌斑岩。在微量元素上，富集轻稀土元素和大离子亲石元素，高场强元素弱亏损。岩石具有中等放射成因Sr同位素、极低的Nd、Pb同位素组成，上述地球化学特征均表明其来源于EM1富集地幔的部分熔融。1.8-2.1Ga 的Nd同位素模式年龄和Pb同位素两阶段演化模式计算均表明其地幔源区经历了古俯冲作用所导致的地幔交代作用，该古俯冲很可能对应的是华北克拉通东、西部块体在1.85 Ga碰撞拼合，即钾镁煌斑岩的源区源于被俯冲的陆壳物质交代的地幔。钾镁煌斑岩的形成时代上与华北北缘分布广泛的三叠纪碱性岩一致，暗示它们形成于相同的构造背景，即古亚洲洋闭合后的伸展背景。我们还开展了与美国怀俄明克拉通Leucite Hills钾镁煌斑岩的对比研究，结果显示该钾镁煌斑岩的地幔源区同样经历了古俯冲作用所导致的地幔交代作用。总之，本项目的研究结果表明，在克拉通型钾镁煌斑岩的形成过程中，与古俯冲作用密切相关的地幔交代作用起着关键作用。