华北克拉通岩石圈地幔氧化态时-空演化特征研究

华北克拉通是世界上最大的克拉通之一，经历了漫长的地质演化历史，其中生代以来的克拉通破坏事件构成全球地学领域的重大科学问题之一，但对其下面地幔氧化态（fO2）及其时-空演化规律的研究却寥寥无几。氧化态是制约地幔源区和地表之间物理-化学反应方式的重要参数，影响着金属的活动性、气（液）相组成和熔体的性质，对岩浆起源、岩浆脱气、交代作用以及成矿过程起着重要的作用。因此，对克拉通不同构造单元、不同时代地幔氧化态的研究将有助于我们从一个新的视角去了解和破译华北克拉通地幔的形成、演化以及破坏过程，进而评价克拉通内许多重要自然资源（如：金刚石、大型金-铜矿床、油气储层）的形成环境条件。我们将根据岩石矿物组合和通过精确测定岩石、矿物化学成分来计算华北克拉通不同构造单元中不同时代侵入岩和喷出岩中地幔包体氧化态，讨论不同构造环境（陆-陆碰撞带、大洋俯冲带）中地质过程（如：部分熔融和交代作用）对地幔氧化态的制约。

地幔氧化-还原状态（fO2）是破译地球起源、演化以及地幔过程 (部分熔融和交代作用) 的重要参数，通过对地幔fO2数据和分布规律的研究，可以从一个新的视角来了解华北克拉通地幔的性质以及演化历史，为评价重大的构造热事件发生和一些重要自然资源的形成条件提供理论依据。与其他克拉通不同的是华北克拉通东部的陆下岩石圈在中生代以来遭受了严重的破损，古老的陆下岩石圈地幔被新生的软流圈地幔（或大洋型地幔）所取代，现在的克拉通由不同时代的构造单元组成，与这些构造单元相对应的是不同时代和不同性质的地幔类型，它们表现出的氧化态（fO2）和平衡温度（T）截然不同，在“时间”和“空间”维度上表现出明显规律性。...稳定的（未改造）古老地幔，以山西繁峙新生代玄武岩中的方辉橄榄岩地幔包体为代表，表现为中等平衡温度（T= 910 oC～960oC）和相对还原的氧化态（△log (fO2) FMQ = -2.57 ～ -1.02），与南非的Kaapvaal、加拿大的slave和俄罗斯的Siberia等古老克拉通的陆下岩石圈地幔的还原程度相当。被改造的古老岩石圈地幔，以鲁西莱芜铁铜沟和淄博金岭的晚中生代高镁闪长岩中的方辉橄榄岩地幔包体为代表，这些橄榄岩虽然还保留着古老地幔的一些痕迹，但却表现出较低的平衡温度（T= 670 oC～810oC）和强氧化的属性（△log (fO2) FMQ = +1.39 ～ +2.39），我们认为高fO2值是早中生代扬子和华北克拉通之间的古特提斯洋闭合过程中，伴随着古特提斯洋壳持续向北俯冲，先是板片之上的陆源沉积物、继而是扬子板块的硅铝质陆壳俯冲到华北克拉通南缘地幔楔之下，俯冲板片及其上覆陆源沉积物的脱水、部分熔融和对上覆地幔楔的广泛交代导致了华北克拉通南缘地幔楔的强氧化。新生地幔，以华北克拉通东北缘和兴蒙造山带的第四纪玄武质火山岩群中的地幔包体为代表，表现为较宽的温度范围（T= 740 oC～1140 oC）和强还原的地幔环境（△log (fO2) FMQ = -2.64 ～ +0.39），与软流圈和大洋型地幔相当。. .我们的研究结果表明，地幔氧化态的高低受温度、压力、部分熔融程度和交代作用的综合影响，但从根本上说，这些因素最终受其所处的构造环境制约。本项研究为一些重要的矿产资源（如：大型斑岩型铜矿、金刚石矿、铀矿以及大型油气田）的形成条件和勘查评价提供了理论依据