华北南缘小秦岭-熊耳山地区中生代侵入岩浆作用:壳幔过程与动力学背景

Regions of plate convergence are important areas for the investigation of crust–mantle interaction, lithosphere destruction and evolution. The Xiaoqinling-Xiong’ershan area locates between the southern Trans-North China Orogen and Qinling orogenic belt, and also belongs to the Pacific tectonic domain. Frequently occurred Mesozoic magmatism and metallogenesis events in this region record important information on the crust-mantle interaction, architecture and geodynamic evolution of the lithosphere. Based on detailed field work and petrography studies, this project will conduct integrate whole rock geochemistry, Sr-Nd-Pb isotopes, zircon in-situ U-Pb dating and Hf-O isotopes on some representative Mesozoic intrusions from the Xiaoqinling and Xiong’er districts, so as to provide further detailed temporal and spatial distribution of these Mesozoic intrusive rocks, decipher the evolution, petrogenesis and reservoirs characteristics of the magma, trace the diversities of the reservoirs and nature of the lithosphere, determine the contribution and geochemical records in the emplacement of the magmatism that related to the subducted blocks. Meanwhile, we will also discuss the reworking of the crust and crust-mantle interaction that recorded during the formation of the magma, establish the geodynamic processes of the magmatism, and the relationship between the magmatism and the subduction. All these above work will enable us to reveal the evolution of the regional magmatism, and hence to better understand the temporal and spatial distribution of the lithospheric thinning.

块体结合部位往往是岩石圈破坏、改造最明显的地区。小秦岭-熊耳山地区在构造位置上扮演着衔接华北中部带南缘和秦岭造山带的特殊角色，也是太平洋构造体制作用域，区内频发的中生代岩浆-成矿事件，记录着该区活跃的圈层物质交换、岩石圈结构和演化动力学过程的重要信息。项目拟以小秦岭-熊耳山地区典型中生代侵入岩为主要研究对象，在详细野外观察和岩石学研究基础上，基于系统的锆石原位U-Pb定年和配套的岩石地球化学、Sr-Nd-Pb以及锆石微区Hf-O同位素分析，进一步完善研究区中生代侵入岩浆作用的时空分布格架，解译典型岩体的岩浆过程、岩石成因和源区性质，示踪岩浆源区的多样性及其反映的岩石圈不均一性，查明不同时期板片俯冲对岩浆作用的贡献和地球化学记录，探讨地壳再造、壳幔物质交换等深部过程，阐明岩浆作用的深部动力学背景及与块体俯冲的关系；结合岩浆活动的时空演化规律及形成背景，约束区域岩石圈减薄的时空分布特点。

对小秦岭-熊耳山地区中生代侵入岩成因、源区的复杂多样性认识尚不深入，对岩浆产生的深部岩石圈背景、特别是岩浆作用与多块体俯冲、岩石圈减薄的关系认识尚不清楚。项目以小秦岭-熊耳山地区典型中生代侵入岩为对象，在野外考察和岩石学研究基础上，综合年代学、岩石化学和Sr-Nd-Pb-锆石Hf同位素并结合区域资料，完善了小秦岭-熊耳山地区中生代侵入岩浆作用的时空格架，解译了典型岩体成因和源区性质，分析了岩浆源区多样性，揭示了不同时期俯冲板片对岩浆作用的贡献，并开展鲁西-胶东晚中生代岩浆岩对比研究，探讨了小秦岭-熊耳山晚中生代岩浆作用的动力学背景，反演了区域晚中生代深部岩石圈演化及壳幔作用、地壳再造过程，阐释了岩浆作用与多块体俯冲、岩石圈减薄的关系。主要认识有：（1）小秦岭-熊耳山及邻区中生代岩浆活动可分为晚三叠世（220~210Ma）、晚侏罗-早白垩世早期（158~128Ma）、早白垩世晚期（126~112Ma）三个阶段。晚侏罗-早白垩世早期主要为广泛分布的以大型岩基和斑岩/岩脉侵位的高钾钙碱性准铝质I型花岗岩，早白垩世晚期主要为分布在伏牛山和外方山地区的以中型岩基和斑岩侵位的高分异I型或A型花岗岩。（2）晚侏罗-早白垩世早期如东部170Ma五丈山及花山早期138Ma侵位单元、西部150Ma蓝田岩体多有似埃达克质岩特点，源区主体为华北中部带南缘基底太华群，可能不同程度叠加秦岭群组分；紧邻的北秦岭150Ma牧护关岩体可能主要来自华北南缘熊耳群及北秦岭宽坪群共同熔融的混合源区；北秦岭早白垩世晚期120Ma老君山花岗岩来自俯冲扬子大陆新元古代岩浆物质残片的熔融，并叠加少量幔源组分。（3）晚侏罗-早白垩世早期岩体形成于陆壳偏厚的相对挤压环境，早白垩世晚期岩浆产于岩石圈强烈伸展、壳幔交换活跃的背景；这些岩浆活动与古太平洋板块向欧亚大陆俯冲引起的软流圈渐进上涌、幔源岩浆底侵、地壳再造和岩石圈不断伸展减薄有关。（4）鲁西-胶东早白垩世幔源火山岩均来自被不同性质再循环地壳物质改造的富集地幔源区，源区富集程度有从西北到东南逐渐增强趋势。交代岩石圈地幔来源的熔体底侵并诱导下地壳熔融，产生胶东具有壳幔双重性质的早白垩世花岗岩类。小秦岭-熊耳山及邻区与胶东类似，晚中生代侵入岩来自多块体物质参与的复杂熔融源区，形成于古太平洋板块俯冲的体制，见证了深部岩石圈由挤压向强烈伸展转换并伴随岩石圈明显减薄的过程。