3328 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2018,34(11) 痕状吸收, 具有相对高的 Th/U 比值 (0 11~3 12), 暗示它们均为岩浆成因, 辉长岩中多数为岩浆成因的捕获锆石 辉长岩和辉绿岩中岩浆锆石的 206 Pb/ 238 U 加权平均年龄分别为 132±3

Transcription

1 /2018/034(11) ActaPetrologicaSinica 岩石学报 鲁西早白垩世岩石圈地幔的属性 : 大昆仑辉长岩和辉绿岩年代学 岩石地球化学和 Sr Nd Pb Hf 同位素 制约 1 杨浩田 1,2,3 杨德彬 1 师江朋 1,2 许文良 1,2 王枫 1 谌瑛 YANGHaoTian 1,YANGDeBin 1,2,3,SHIJiangPeng 1,XUWenLiang 1,2,WANGFeng 1,2 andchenying 1 1 吉林大学地球科学学院, 长春 国土资源部东北亚矿产资源评价重点实验室, 长春 东北亚生物演化与环境教育部重点实验室, 长春 ColegeofEarthSciences,JilinUniversity,Changchun130061,China 2 KeyLaboratoryofMineralResourcesEvaluationinNortheastAsia,MinistryofLandandResources,Changchun130061,China 3 KeyLaboratoryforEvolutionofPastLifeandEnvironmentinNortheastAsia,MinistryofEducation,Changchun130026,China 收稿, 改回 YangHT,YangDB,ShiJP,XuWL,WangFandChenY 2018 NatureoftheEarlyCretaceouslithosphericmantlein westernshangdong:constraintsfrom geochronology,geochemistryandsr Nd Pb HfisotopicdataofDakunlungabbrosand diabases ActaPetrologicaSinica,34(11): Abstract TheLA ICP MSzirconU Pbdating,Hfisotope,whole rockgeochemicalandsr Nd Pbdataarereportedforthe DakunlungabbrosanddiabasesinwesternShandongtounderstandtheirnatureoftheEarlyCretaceouslithosphericmantle Fewzircons fromdakunlungabbrosandthezirconsfromdiabasesaldisplaystripedabsorptionincathodoluminescenceimages Italsoindicatesa magmaticoriginthatthehighth/uratio(0 11~3 12) Moreover,mostofzirconsinthegabbrosarecapturedandmagmaticorigin Theweightedmean 206 Pb/ 238 Uagesofthemagmaticzirconsare132±3Maand112±1Mainthegabbrosanddiabases,respectively, implyinganearlycretaceousinage Theconcordiaagesofthecapturedzirconsrangefrom 2469Mato1752Ma,suggestingthe existenceofancientcrustalmaterial Geochemicaly,theDakunlungabbrosanddiabasesarecharacterizedbylowSiO 2 (49 08% ~ 52 61%),highMgO(4 52% ~9 67%),Na 2 O(2 58% ~3 49%)andhighMg # (45~65) Moreover,theyareenrichedinlight rareearthelementsandlargeionlithophileelements(e g,rb,ba,th),andaredepletedinheavyrareearthelementsandhigh fieldstrengthelements(e g,nb,ta,zr,andhf) Theyhave(La/Yb) N =8 98~10 2andweaknegativeEuanomaly(δEu= 0 83~0 93) The( 87 Sr/ 86 Sr) i ratiosvarybetween0 7046and0 7060andtheε Nd (t)varybetween and inthe gabbros Whole rockinitial 206 Pb/ 204 Pb, 207 Pb/ 204 Pband 208 Pb/ 204 Pbratiosofthegabbrosrangefrom16 596to16 776,15 255to and36 328to36 648,respectively Theε Hf (t)valuesrangefrom -12 0to-2 5inthemagmaticzirconsfromdiabases TheabovedatashowthattheEarlyCretaceousDakunlungabbrosanddiabasesareconsistentwiththeperiodoflithosphericthinning beneaththeeasternnorthchinacraton Theprimarymagmawasderivedbypartialmeltingoftheenrichedlithosphericmantlemodified bytheancientlowercrustalmaterial Theywereformedinanextensionaltectonicenvironmentrelatedtothelithosphericthinning Keywords Gabbro;Diabase;Lithosphericmantle;Petrogenesis;EarlyCretaceous;WesternShandongProvince 摘要大昆仑辉长岩和辉绿岩锆石 LA ICP MSU Pb 年代学 锆石 Hf 同位素和全岩地球化学及全岩 Sr Nd Pb 同位素的研究为探讨鲁西地区早白垩世岩石圈地幔的属性提供了制约 结果表明, 大昆仑辉长岩中少量锆石和辉绿岩中锆石发育条 本文受国家重点研发计划 深地资源勘查开采 重点专项 (2016YFC ) 国家自然科学基金项目 ( ) 中央高校基本科研业务费和吉林大学研究生创新基金资助项目联合资助. 第一作者简介 : 杨浩田, 男,1990 年生, 博士生, 矿物学 岩石学 矿床学专业,E mail: @qq.com 通讯作者 : 杨德彬, 男,1979 年生, 教授, 岩石学专业,E mail:yangdb@jlu.edu.cn

2 3328 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2018,34(11) 痕状吸收, 具有相对高的 Th/U 比值 (0 11~3 12), 暗示它们均为岩浆成因, 辉长岩中多数为岩浆成因的捕获锆石 辉长岩和辉绿岩中岩浆锆石的 206 Pb/ 238 U 加权平均年龄分别为 132±3Ma 和 112±1Ma; 辉长岩中捕获锆石的谐和年龄主要介于 2469~ 1752Ma 之间, 暗示古老地壳物质的存在 辉长岩和辉绿岩整体具有低 SiO 2 (49 08% ~52 61%) 高 MgO(4 52% ~9 67%) Na 2 O 含量 (2 58% ~3 49%) 以及高 Mg # 值 (45~65) 特征 ; 富集轻稀土元素和大离子亲石元素 (Rb Ba Th) 贫重稀土元素和高场强元素 (Nb Ta Zr 和 Hf), 其 (La/Yb) N =8 98~10 2,Eu 负异常不明显 (δeu=0 83~0 93) 辉长岩的初始 87 Sr/ 86 Sr 比值变化于 ~ 之间,ε Nd (t) 值介于 ~ 之间, 206 Pb/ 204 Pb 207 Pb/ 204 Pb 和 208 Pb/ 204 Pb 初始比值分别为 ~ ~ 和 ~ 辉绿岩中岩浆锆石的 ε Hf (t) 值介于 -12 0~-2 5 之间 上述结果表明, 大昆仑辉长岩和辉绿岩形成于早白垩世, 与华北克拉通东部早白垩世岩石圈减薄的峰期时间一致 ; 起源于受华北克拉通古老下地壳物质改造的富集岩石圈地幔的部分熔融, 形成于岩石圈减薄的伸展构造背景 关键词辉长岩 ; 辉绿岩 ; 岩石圈地幔 ; 岩石成因 ; 早白垩世 ; 鲁西中图法分类号 P ;P597 3 鲁西地区位于华北克拉通东部, 东与郯庐断裂带和苏鲁造山带相邻, 该区发育有丰富的晚中生代镁铁质岩浆岩及其携带的地幔橄榄岩包体, 成为研究华北克拉通东部中生代岩石圈地幔的性质以及揭示华北克拉通岩石圈地幔减薄过程和机制的天然实验室 (Zhangetal,2004;Xuetal,2004, 2008,2013; 裴福萍等,2004; 杨承海等,2005;Yangetal, 2005,2008,2010,2012;Huangetal,2012; 钟军伟和黄小龙,2012;LiandLi,2016) 近年来, 鲁西地区晚中生代辉长岩 辉长闪长岩 玄武岩的研究已经取得了丰富的成果, 如 Yangetal (2012) 基于对鲁西地区典型镁铁质岩石的全岩 Sr Nd Pb 同位素和锆石 Hf 同位素的空间变异研究认为, 靠近郯庐断裂带一侧的鲁西岩石圈地幔 ( 方城 费县玄武岩 ) 主要受到了俯冲扬子板片部分熔融形成的熔体的改造, 而远离郯庐断裂带一侧的鲁西西北部的岩石圈地幔 ( 济南 邹平辉长岩 ) 主要为华北克拉通古老下地壳物质的改造, 进而提出扬子克拉通深俯冲对华北克拉通东南缘岩石圈地幔改造的空间范围约 200km 此外,Zhangetal (2004) 认为鲁西地区中生代岩石圈地幔具高度不均一性, 济南 邹平和莱芜等地区的岩石圈地幔表现出 EMⅠ 特征, 继承了古老岩石圈地幔的属性并且很少受到富硅质流体的交代 而 Huangetal (2012) 认为济南和邹平地区的岩石圈地幔不能用简单的地壳混染进行解释, 鲁西西北部的岩石圈地幔在古元古代时期可能已经受到了拆沉陆壳物质的影响, 鲁西地区的早白垩世基性岩浆起源于混合的地幔源区 由此可见, 关于鲁西地区早白垩世岩石圈地幔的属性和改造过程仍存在较大争议 鉴于此, 本文选择研究程度较低的鲁西大昆仑辉长岩和辉绿岩进行锆石 LA ICP MSU Pb 年代学 岩石地球化学和全岩 Sr Nd Pb 同位素以及锆石 Hf 同位素研究, 探讨它们的源区性质和岩石成因及其形成的构造背景, 进而为揭示鲁西地区早白垩世岩石圈地幔的属性和深部作用过程提供依据 1 地质背景与样品描述 华北克拉通由东部陆块 西部陆块和中部造山带组成 (Zhaoetal,2001) 鲁西地区位于华北克拉通东部陆块的 东部, 郯庐断裂带以西, 东南与苏鲁造山带相邻 ( 图 1a) 该区地层发育良好, 属典型华北地层区, 基底主要由新太古代泰山群组成, 其上依次为元古界济宁群和土门群, 古生界寒武系 中 下奥陶统 石炭系 二叠系 ( 山东省地质矿产局, 2003) 中生界主要为断陷盆地沉积, 发育三叠系刘家沟组 侏罗系坊子组和三台组以及白垩系汶南组, 新生界主要为河湖相沉积 (Yangetal,2013) 鲁西地区除广泛分布有前寒武纪岩浆岩外, 中生代侵入岩和火山岩也较为发育 (Yanget al,2012) 本文研究的大昆仑辉长岩以及侵入辉长岩中的辉绿岩是其典型代表之一 大昆仑辉长岩位于淄博市大昆仑镇宋家坊村附近 ( 图 1b), 出露面积约 3km 2, 岩体侵入三叠系刘家沟组和侏罗系坊子组及三台组砂岩中, 与围岩接触处多发育冷凝边 ( 图 2a), 辉长岩和侏罗系砂岩中发育较多北西向展布的晚期辉绿岩脉 大昆仑辉长岩 ( 样号 ZB K), 风化面呈土黄色, 新鲜面呈灰黑色, 辉绿辉长结构, 块状构造 主要矿物为斜长石 (~60%) 普通辉石 (~38%) 和少量的普通角闪石 (~2%), 粒度介于 0 5~2mm 之间 ( 图 2b), 斜长石牌号为 55~58, 属于拉长石, 副矿物主要为磁铁矿 斜长石发育聚片双晶, 少量绢云母化, 普通辉石具二级中部干涉色, 普通角闪石发生少量的绿泥石化, 岩石中不含橄榄石 大昆仑辉绿岩 ( 样号 SK1) 侵入大昆仑辉长岩中, 新鲜面呈灰黑色, 辉绿结构, 块状构造 主要由斜长石 (~60%) 普通辉石 (~38%) 和少量的石英 (~2%) 组成, 粒度为 0 5~1 5mm ( 图 2c) 斜长石呈自形长板状, 斜长石牌号为 53~55, 属于拉长石, 粒间被他形普通辉石充填构成辉绿结构, 部分斜长石发育绢云母化, 普通辉石存在少量的绿泥石化, 副矿物主要为磁铁矿 2 分析方法 锆石分选在河北省廊坊市区域地质矿产调查研究所实验室完成 野外采集样品 10kg 左右, 首先将岩石进行粉碎, 然后采用淘选与电磁选方法进行锆石分选 在双目镜下挑选出没有包体和裂隙, 透明度与晶形较好的锆石颗粒, 将其

3 杨浩田等 : 鲁西早白垩世岩石圈地幔的属性 : 大昆仑辉长岩和辉绿岩年代学 岩石地球化学和 Sr Nd Pb Hf 同位素制约 3329 图 1 华北克拉通构造简图 (a) 和鲁西大昆仑辉长岩地质图及采样位置 (b) Fig 1 TectonicsketchmapofNorthChinaCraton(a)and geologicalmapshowingthelocationsofthesamplesfromthe DakunlungabbrosinwesternShandong(b) 用双面胶粘在载玻片上并套上靶环 注入环氧树脂后, 冷却和打磨并露出锆石表面, 在此基础上对锆石进行透射光 反 射光和阴极发光 (CL) 图像的采集 锆石 U Pb 定年在中国地质大学 ( 武汉 ) 地质过程与矿产资源国家重点实验室利用 GeoLas2005 型激光剥蚀系统和 Agilent7500a 型电感耦合等离子体质谱仪 (ICP MS) 分析完成 激光剥蚀过程中采用氦气作为载气, 氩气作为补偿气以调节灵敏度 U Pb 定年中采用国际锆石标样 作为外标进行同位素分馏校正, 锆石微量元素采用 NIST610 作为外标 Si 作为内标的方法进行定量计算 样品的 U Th Pb 同位素比值和年龄以及元素含量处理均采用 ICPMSDataCal 软件完成 详细的实验条件和数据处理方法见 Liuetal (2010) 主量元素 微量元素以及 Sr Nd Pb 同位素分析均在中国地质大学 ( 武汉 ) 地质过程与矿产资源国家重点实验室完成 主量元素采用 X 射线荧光光谱法 (XRF) 分析, 在 XRF 上运用外标法测定样品中氧化物的含量, 分析过程中运用 BCR 2 标样进行校正, 分析精确度和准确度优于 5% 微量元素采用 Agilent7500a 型 ICP MS 完成, 分析精确度和准确度优于 10% Sr Nd 同位素分析采用 HF+HNO 3 混合酸液解, 用阳离子交换技术进行分离, 分析精度优于 0 002% 国际标样 LaJola 和 BCR 2 的 143 Nd/ 144 Nd 测定平均值分别为 ±6(2σ,n=20) 和 ±3(2σ,n=12),NBS 987 给出的 87 Sr/ 86 Sr 值为 ±15(2σ,n=9) Pb 同位素采用 AG50W X12, mesh 离子交换树脂在超净实验室内进行化学分离, 在测定样品之前, 用 NBS981 标准校定仪器, 测试过程中采用 NBS997Tl 作为内标进行质量分馏校正, 随时测定 NBS981 来监测仪器 分析过程中 NBS981 标准测定值的平均值为 : 206 Pb/ 204 Pb= Pb/ 204 Pb= 和 208 Pb/ 204 Pb= 锆石 Hf 同位素在中国科学院地质与地球物理研究所配备 193nm 激光取样系统的 NeptuneMC ICP MS 上进行 测定时锆石标样 作为外标, 所用的激光脉冲速率为 6~8Hz, 能量为 100mJ 仪器的运行条件和分析流程见 Wuetal (2006) 对 176 Yb 的干扰校正采用 TIMS 测定值 176 Yb/ 172 Yb=0 5886, 而对每个分析点的 β Yb 和 β Hf 则利用对该分析点实测得出的平均值进行校正, 锆石标样 的 176 Hf/ 177 Hf= ±24(2σ,n=35) 图 2 大昆仑辉长岩野外产状 (a) 和辉长岩 (b) 辉绿岩 (c) 的矿物组成 Aug 普通辉石 ;Pl 斜长石 ;Hb 普通角闪石 ;Q 石英 Fig 2 Fieldphoto(a)fortheDakunlungabbroandmicrographsfortheDakunlungabbro(b)anddiabase(c)

4 3330 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2018,34(11) 图 3 大昆仑辉长岩 (a) 和辉绿岩 (b) 中典型锆石阴极发光图像 Fig 3 Cathodoluminescenceimagesofselectedzirconsfrom thedakunlungabbro(a)anddiabase(b) 3 分析结果 3 1 锆石 U Pb 年代学鲁西地区大昆仑辉长岩和辉绿岩中典型锆石 CL 图像如图 3 所示 辉长岩中锆石主要分为两种类型 ( 图 3a), 一种为自形 半自形晶, 数量少且粒径小, 大小为 30~50μm, 不发育核边结构,CL 图像呈均匀的条痕状吸收, 与基性岩中锆石的特征相一致, 暗示其为岩浆锆石 (Koschek,1993), 这与它们高的 Th/U 比值 (0 73~1 64)( 表 1) 吻合 ; 另一种锆石呈浑圆状, 粒径为 80~100μm, 发育核边结构, 具有岩浆生长环带, 结合相对高的 Th/U 比值 (0 11~1 99)( 表 1), 表明其为具岩浆成因的捕获锆石 辉绿岩中锆石较单一, 均为自形 半自形晶 ( 图 3b), 内部结构均匀, 发育条痕状吸收, 粒径 50 ~100μm, 其 Th/U 比值较高为 0 83~3 12, 暗示它们为岩浆锆石 大昆仑辉长岩和辉绿岩锆石 LA ICP MSU Pb 定年结果见表 1 和图 4 对辉长岩中锆石 U Pb 同位素分析结果, 较老的锆石 (>1000Ma) 采用 207 Pb/ 206 Pb 年龄, 而对于年轻锆石 (<1000Ma) 采用 206 Pb/ 238 U 年龄, 结果显示, 岩浆锆石的年龄介于 129~137Ma 之间, 206 Pb/ 238 U 加权平均年龄为 132± 3Ma(MSWD=0 6,n=5), 该年龄代表了大昆仑辉长岩的形成时代 ( 图 4a) 捕获锆石的年龄主要介于 2669~1432Ma 之间, 少量锆石发生 Pb 丢失, 但它们均沿不一致线分布, 下交点均位于岩体形成时代附近, 说明最晚期岩浆事件可能是造成 Pb 丢失的主要原因, 其中谐和年龄可分为 4 个主要年龄段 :2469~2386Ma 2263~2232Ma 2147~1997Ma 和 1908 ~1752Ma, 其加权平均年龄分别为 2411Ma(n=7) 2252Ma (n=4) 2039Ma(n=6) 和 1844Ma(n=10) 辉绿岩中岩浆锆石的年龄比较均一, 不存在捕获锆石, 其年龄介于 109~ 114Ma 之间, 加权平均年龄为 112±1Ma(MSWD=1 7,n= 18), 代表了辉绿岩的形成时代 ( 图 4b) 3 2 岩石地球化学 主量元素大昆仑辉长岩 3 个样品和辉绿岩 2 个样品的主量元素和微量元素分析结果见表 2 辉长岩和辉绿岩具有类似的主量元素组成, 整体具低硅和富镁特征, 它们的 SiO 2 介于 49 08% ~52 61% 之间,TiO 2 变化于 0 92% ~1 65% 之间, Al 2 O 3 为 12 90% ~14 83%,MgO 为 4 52% ~9 67%,Mg # [Mg # =Mg/(Mg+Fe 2+ ) 100] 值为 45~65,CaO 为 7 59% ~9 27%,Na 2 O 为 2 58% ~3 49%,K 2 O 为 0 85% ~ 2 11% 在 TAS 图上 ( 图 5), 辉长岩样品投影在辉长岩和二长辉长岩区域, 辉绿岩样品分布在辉长闪长岩及其与辉长岩分界线附近, 除 ZB K1 样品外, 其它样品均位于亚碱性系列范围内 在主量元素组成上, 大昆仑辉长岩和辉绿岩与济南辉长岩相类似 (Yangetal,2012), 而与同时代的鲁西地区 图 4 大昆仑辉长岩 (a) 和辉绿岩 (b) 锆石 LA ICP MSU Pb 年龄谐和图 Fig 4 ConcordiadiagramsshowingLA ICP MSzirconU PbdatingfortheDakunlungabbro(a)anddiabase(b)

5 杨浩田等 : 鲁西早白垩世岩石圈地幔的属性 : 大昆仑辉长岩和辉绿岩年代学 岩石地球化学和 Sr Nd Pb Hf 同位素制约 3331 表 1 大昆仑辉长岩和辉绿岩锆石 LA ICP MSU Pb 定年结果 Table1 LA ICP MSzirconU PbdatingdatafromtheDakunlungabbrosanddiabases 测点号 ZB K 辉长岩 Th U ( 10-6 ) Th/U 同位素比值年龄 (Ma) 207 Pb/ 206 Pb 1σ 207 Pb/ 235 U 1σ 206 Pb/ 238 U 1σ 207 Pb/ 206 Pb1σ 207 Pb/ 235 U 1σ 206 Pb/ 238 U 1σ B B B B B B B B B B B B B B B B B B SK1 辉绿岩 1B B

6 3332 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2018,34(11) 续表 1 ContinuedTable1 测点号 Th U ( 10-6 ) Th/U 同位素比值年龄 (Ma) 207 Pb/ 206 Pb 1σ 207 Pb/ 235 U 1σ 206 Pb/ 238 U 1σ 207 Pb/ 206 Pb1σ 207 Pb/ 235 U 1σ 206 Pb/ 238 U 1σ 1B B B B B B B B B B B B B B B B 表 2 大昆仑辉长岩和辉绿岩主量元素 (wt%) 和微量元素 ( 10-6 ) 分析结果 Table2 Major(wt%)andtrace( 10-6 )elementdataofthedakunlungabbrosanddiabases 样品号 ZB K1 ZB K2 ZB K3 SK1 1 SK1 2 样品号 ZB K1 ZB K2 ZB K3 SK1 1 SK1 2 岩性 辉长岩 辉绿岩 岩性 辉长岩 辉绿岩 SiO Hf TiO Ta Al 2 O Pb Fe 2 O3 T Th FeO T U MnO La MgO Ce CaO Pr Na 2 O Nd K 2 O Sm P 2 O Eu LOI Gd Total Tb Mg # Dy Na 2 O+K 2 O Ho Be Er Sc Tm V Yb Cr Lu Co Rb/Sr Ni Ba/Rb Cu Nb/Ta Zn Zr/Hf Ga Dy/Yb Rb REE Sr LREE Y HREE Zr LREE/HREE Nb (La/Yb) N Cs δeu Ba

7 杨浩田等 : 鲁西早白垩世岩石圈地幔的属性 : 大昆仑辉长岩和辉绿岩年代学 岩石地球化学和 Sr Nd Pb Hf 同位素制约 3333 图 5 大昆仑辉长岩和辉绿岩 TAS 图解数据来源 : 铁铜沟辉石闪长岩据 Yangetal (2005); 上峪辉长闪长岩据 Yangetal (2008); 济南辉长岩据 Yangetal (2012); 鲁西辉绿岩墙据 Liuetal (2016); 图 6 图 9 图 12 同 Fig 5 Totalalkalivs SiO 2 variationdiagramfordakunlun gabbrosanddiabases 辉绿岩墙相比 (Liuetal,2016), 具有相对低的碱含量 在 Harker 图解上 ( 图 6), 大昆仑辉长岩和辉绿岩的 SiO 2 总体上与 Fe 2 O T 3 MgO P 2 O 5 和 CaO 呈负相关性, 而与 Na 2 O 呈正相关性,Al 2 O 3 含量的变化趋势不明显, 其演化趋势整体与济南辉长岩相类似 (Yangetal,2012) 微量元素大昆仑辉长岩和辉绿岩具有类似的球粒陨石标准化稀 土元素配分型式和原始地幔标准化微量元素蛛网图 ( 图 7) 它们整体具轻稀土元素 (LREE) 中等程度富集 重稀土元素 (HREE) 亏损的特征 ( 图 7a), 轻 重稀土元素分异明显 [LREE/HREE=7 52~8 72,(La/Yb) N =8 98~10 2],Eu 负异常不明显,δEu 值介于 0 83~0 93 之间 类似于同时代的鲁西地区辉绿岩墙的 REE 丰度 (Liuetal,2016), 而与鲁西地区方城 费县玄武岩相比 (Zhangetal,2002;Yanget al,2012), 大昆仑辉长岩和辉绿岩具有相对偏低的 LREE 丰度, 但它们整体高于济南辉长岩的 REE 丰度 (Yangetal, 2012) 原始地幔标准化微量元素蛛网图显示, 大昆仑辉长岩与辉绿岩富集大离子亲石元素 (LILE, 如 Cs Rb Ba), 明显亏损高场强元素 (HFSE, 如 Nb Ta Zr Hf), 具有明显的 Ti 负异常和 Pb 正异常 ( 图 7b) 整体与鲁西地区同时代的济南辉长岩特征相类似 (Yangetal,2012), 而与方城和费县玄武岩以及鲁西辉绿岩墙相比 (Zhangetal,2002;Yangetal, 2012;Liuetal,2016), 大昆仑辉长岩与辉绿岩具有相对低的 Th U 和 Pb 丰度, 它们的分布模式与大陆弧钙碱性玄武岩相类似, 而不同于碱性洋岛玄武岩和板内玄武岩的特征 此外, 大昆仑辉长岩与辉绿岩的微量元素组成与 MORB 相比 (Pearce,1982), 具有相对高的 Rb Ba Th 含量 ( ~ ~ ~ ) 和相对低的 Nb 和 Ta 含量 ( ~ 和 ~ ) 3 3 全岩 Sr Nd Pb 同位素大昆仑辉长岩的 Sr Nd Pb 同位素组成列于表 3 从表 3 图 6 大昆仑辉长岩和辉绿岩 Harker 图解 Fig 6 HarkerdiagramsforDakunlungabbrosanddiabases

8 3334 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2018,34(11) 表 3 大昆仑辉长岩 Sr Nd Pb 同位素组成 Table3 Sr Nd PbisotopiccompositionoftheDakunlungabbros 样品号 Rb( 10-6 ) Sr( 10-6 ) 87 Rb/ 86 Sr 87 Sr/ 86 Sr 2σ ( 87 Sr/ 86 Sr) i Sm( 10-6 ) Nd( 10-6 ) 147 Sm/ 144 Nd ZB K ZB K ZB K 样品号 143 Nd/ 144 Nd 2σ ε Nd (0) ε Nd (t) f Sm/Nd t DM1 (Ma) t DM2 (Ma) 206 Pb/ 204 Pb ±2σ ZB K ZB K ZB K 样品号 207 Pb/ 204 Pb ±2σ 208 Pb/ 204 Pb ±2σ ( 206 Pb/ 204 Pb) t ( 207 Pb/ 204 Pb) t ( 208 Pb/ 204 Pb) t 7/4 8/4 ZB K ZB K ZB K 注 :( 87 Sr/ 86 Sr) 0 CHUR =0 7045,( 87 Rb/ 86 Sr) 0 CHUR =0 0827,( 147 Sm/ 144 Nd) 0 CHUR =0 1967,( 143 Nd/ 144 Nd) 0 CHUR = ;λ Rb = / a,λ Sm = /a,t=132ma 图 7 大昆仑辉长岩和辉绿岩球粒陨石标准化稀土元素配分型式 (a, 标准化值据 Boynton,1984) 和原始地幔标准化微量元素蛛网图 (b, 标准化值据 SunandMcDonough,1989) 数据来源 : 方城 费县玄武岩据 Zhangetal (2002) 和 Yangetal (2012), 图 8 同 Fig 7 Chondrite normalizedreepaterns(a,normalizationvaluesafterboynton,1984)andprimitivemantle normalizedtrace elementspiderdiagrams(b,normalizationvaluesaftersunandmcdonough,1989)forthedakunlungabbrosanddiabases 和图 8 中可以看出, 大昆仑辉长岩 3 个样品整体具有相对低的初始 87 Sr/ 86 Sr 比值和 ε Nd (t) 值, 它们分别变化于 ~ 之间和 ~ 之间, 其中样品 ZB K2 具有相对较低的初始 87 Sr/ 86 Sr 比值, 而样品 ZB K1 和 ZB K3 的 Sr Nd 同位素组成相接近 与亏损地幔相比 (Sunand McDonough,1989), 大昆仑辉长岩表现出相对较高的初始 87 Sr/ 86 Sr 比值和较低的 ε Nd (t) 值 与同时代的鲁西地区济南辉长岩和金岭黑云母闪长岩及铁铜沟辉石闪长岩相比 (Yangetal,2008,2012), 大昆仑辉长岩的 ε Nd (t) 值较低, 而与方城和费县玄武岩 鲁西辉绿岩墙以及上峪辉长闪长岩 相比 (Zhangetal,2002;Yangetal,2008,2012;Liuet al,2016), 大昆仑辉长岩的初始 87 Sr/ 86 Sr 比值明显偏低, 而 ε Nd (t) 值相近 ( 图 8) 大昆仑辉长岩的 ( 206 Pb/ 204 Pb) t ( 207 Pb/ 204 Pb) t 和 ( 208 Pb/ 204 Pb) t 比值分别变化于 ~ ~ 和 ~ 之间 在 Pb 同位素组成图解上 ( 图 9), 大昆仑辉长岩整体具有较低的 Pb 同位素组成, 均位于北半球参考线之上, 与鲁西地区金岭黑云母闪长岩和济南辉长岩 (Yangetal,2012) 相类似, 但低于铁铜沟辉石闪长

9 杨浩田等 : 鲁西早白垩世岩石圈地幔的属性 : 大昆仑辉长岩和辉绿岩年代学 岩石地球化学和 Sr Nd Pb Hf 同位素制约 3335 图 8 大昆仑辉长岩 ( 87 Sr/ 86 Sr) i ε Nd (t) 变异图华北克拉通下地壳和大陆上地壳据 Jahnetal (1999); 金岭黑云母闪长岩据 Yangetal (2005), 图 9 同 Fig 8 Initial( 87 Sr/ 86 Sr) i vs ε Nd (t) diagram forthe Dakunlungabbros 岩和上峪辉长闪长岩 (Yangetal,2008,2012) 鲁西地区多数样品的初始 Pb 同位素组成投影于华北克拉通中生代镁铁质岩浆岩 Pb 同位素组成范围内 ( 图 9), 而明显低于徐淮地区高镁闪长岩的 Pb 同位素组成 ( 杨德彬等,2008), 后者均投影在扬子克拉通中生代镁铁质岩浆岩 Pb 同位素组成范围内 ( 图 9) 3 4 锆石原位 Hf 同位素在锆石 U Pb 年代学分析的基础上, 对大昆仑辉长岩和辉绿岩进行了锆石原位 Hf 同位素分析, 因辉长岩中代表岩浆形成时代的岩浆锆石粒度较小, 在锆石定年过程中已全部消耗掉, 因此仅对辉长岩中少量捕获锆石进行了 Hf 同位素分析, 结果见表 4 和图 10 从表 4 中可以看出, 辉长岩中 1752Ma 1755Ma 锆石的 176 Hf/ 177 Hf 值是 , 其 ε Hf (t) 值分别为 , 而 2147Ma 2248Ma 锆石的 176 Hf/ 177 Hf 值是 和 , 其 ε Hf (t) 值分别为 辉绿岩中岩浆锆石的 176 Hf/ 177 Hf 值介于 ~ 之间, 其 ε Hf (t) 值介于 -12 0~-2 5 之间 在 ε Hf (t) 对 U Pb 年龄图中 ( 图 10), 辉绿岩锆石的 Hf 同位素组成均投影于球粒陨石之下, 而明显低于亏损地幔组成 4 讨论 4 1 大昆仑辉长岩和辉绿岩的形成时代山东省区域地质志 ( 山东省地质矿产局,2003) 基于岩体与围岩的接触关系, 即大昆仑辉长岩侵入三叠系刘家沟组和侏罗系三台组 ( 图 2), 将该辉长岩的时代定为早白垩世, 图 9 大昆仑辉长岩 Pb 同位素组成 ( 据 Yangetal, 2012 修改 ) 数据来源 : 华北克拉通中生代镁铁质岩据 LiandYang(2003); 扬子克拉通中生代铁镁质据 LiandYang(2003) 和闫峻等 (2003); 北半球参考线据 Hart(1984); 地球等时线据 Zindlerand Hart(1986); 徐淮高镁闪长岩据杨德彬等 (2008) Fig 9 PbisotopiccompositionsoftheDakunlungabbros (modifiedafteryangetal,2012) 但长期以来缺乏精确同位素年代学的制约 大昆仑辉长岩中少量锆石为自形 半自形晶, 呈条痕状均匀吸收, 与典型基性岩中锆石的特征相一致, 结合较高的 Th/U 比值 (0 73~ 1 64), 表明它们为岩浆锆石, 其 206 Pb/ 238 U 年龄介于 129~ 137Ma 之间, 加权平均年龄为 132±3Ma, 这表明辉长岩的结晶年龄为早白垩世, 这与辉长岩侵入侏罗系三台组的地质事实相一致 ( 山东省地质矿产局,2003) 此外, 对侵入辉长岩中辉绿岩脉的锆石 U Pb 定年结果表明, 辉绿岩中锆石均呈条痕状吸收, 暗示它们为岩浆成因 岩浆锆石的定年结果介于 109~114Ma 之间, 其 206 Pb/ 238 U 加权平均年龄为 112± 1Ma, 即形成于早白垩世晚期, 稍晚于辉长岩的结晶时代, 并与野外的侵入接触关系相吻合 ( 图 1) 上述定年结果表明, 大昆仑辉长岩和辉绿岩均形成于早白垩世, 这与济南辉长岩的时代相一致 (127~131Ma; 杨承海等,2005), 同时与鲁西地区辉绿岩墙的锆石 U Pb 定年结果相类似 (122~124Ma; Liuetal,2016), 也与鲁西地区金岭黑云母闪长岩和铁铜沟

10 3336 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2018,34(11) 表 4 大昆仑辉长岩和辉绿岩锆石 Hf 同位素分析结果 Table4 ZirconHfisotopicdatafortheDakunlungabbrosanddiabases 测点号 176 Yb/ 177 Hf 176 Lu/ 177 Hf 176 Hf/ 177 Hf 2σ t(ma) ε Hf (0) ε Hf (t) 2σ t DM1 (Ma) t DM2 (Ma) f Lu/Hf ZB K ZB K ZB K ZB K SK1 1B SK1 1B SK1 1B SK1 1B SK1 1B SK1 1B SK1 1B SK1 1B SK1 1B SK1 1B SK1 1B SK1 1B SK1 1B SK1 1B 注 : 176 Lu 衰变常数 λ= (S derlundetal,2004); 球粒陨石和亏损地幔的 176 Lu/ 177 Hf, 176 Hf/ 177 Hf 分别为 / , / (Bizaroetal,2002;Grifinetal,2000); 镁铁质下地壳的 f Lu/Hf =-0 34(Amelinetal,2000) 华北克拉通东部辉长质和花岗质岩石的形成时代主要为早白垩世, 这与华北克拉通最强烈的一次岩浆活动相吻合 (Xu etal,2004;yangetal,2004,2005,2008,2010,2017; Wuetal,2005;Lietal,2017) 图 10 大昆仑辉长岩和辉绿岩锆石 Hf 同位素组成 Fig 10 ZirconHfisotopiccompositionsoftheDakunlun gabbrosanddiabases 辉石闪长岩的锆石 U Pb 定年结果 (131~135Ma;Yanget al,2005) 和上峪辉长闪长岩锆石 U Pb 定年结果相类似 (129~134Ma;Yangetal,2008), 并与华北克拉通东部 ( 蚌埠 徐淮 胶东和辽东地区 ) 早白垩世侵入岩 ( 辉长岩和花岗质岩石 ) 中锆石 LA ICP MS 和 SHRIMPU Pb 定年结果相一致 (Xuetal,2004;Yangetal,2004,2010;Wuetal, 2005) 鲁西地区大昆仑辉长岩和辉绿岩以及鲁西地区乃至 4 2 源区性质和岩石成因鲁西早白垩世大昆仑辉长岩和辉绿岩具有低硅 (SiO 2 = 49 08% ~52 61%) 高镁 (MgO=4 52% ~9 67%) 和高的 Mg # 值 (45~65) 以及富钠 (Na 2 O=2 58% ~3 49%) 的特征, 结合相对高的 Sc Co Ni 含量 ( ~ ~ 和 ~ ), 表明它们具有地幔的源区性质 (RappandWatson,1995) 大昆仑辉长岩相对高的 87 Sr/ 86 Sr 初始比值 (0 7046~0 7060) 低的 ε Nd (t) 值 (-16 71~-15 54), 暗示大昆仑辉长岩应起源于富集岩石圈地幔的部分熔融, 而非软流圈地幔, 因为后者通常具有亏损的 Nd 同位素组成 (ε Nd (t) 值 >0) 和低的 87 Sr/ 86 Sr 初始比值 此外, 大昆仑辉长岩富集 LREE 和 LILE, 与类似 MORB 具有亏损 LREE LILE 特征的软流圈地幔明显不同也证明了这一点 (SunandMcDonough,1989) 锆石 Hf 同位素组成很少受到后期地质事件的影响, 是探讨岩浆源区属性的重要工具 (Grifinetal,2002) 早白垩世大昆仑辉绿岩中岩浆锆石的 ε Hf (t) 值介于 -12 0~-2 5 之间, 这与大昆仑辉长岩全岩的 ε Nd (t) 值 (-16 71~-15 54)

11 杨浩田等 : 鲁西早白垩世岩石圈地幔的属性 : 大昆仑辉长岩和辉绿岩年代学 岩石地球化学和 Sr Nd Pb Hf 同位素制约 3337 相类似, 总体上也显示出富集的锆石 Hf 同位素组成 结合大昆仑辉长岩和辉绿岩具有相同的产出位置和相类似的主量和微量元素组成, 暗示它们应具有相类似的源区性质, 即起源于富集岩石圈地幔的部分熔融 大昆仑辉长岩和辉绿岩明显亏损高场强元素 Nb Ta Zr 和 Hf 以及具有 Pb 的正异常, 暗示它们的地幔源区存在陆壳物质的改造, 这与辉长岩中古元古代 (2421~1837Ma) 捕获锆石的存在相一致 ( 图 4a) 那么, 改造富集岩石圈地幔源区属性的壳源物质是来自于大陆上地壳还是下部大陆地壳 首先, 大昆仑辉长岩的 87 Sr/ 86 Sr 初始比值介于 ~ 之间, 整体表现出 EMⅠ 的演化特征, 与受下地壳物质改造的济南辉长岩的 Sr Nd 同位素组成相接近 (Yangetal,2012), 而与受上地壳物质影响的方城和费县玄武岩的同位素组成明显不同 ( 图 8); 其次, 大昆仑辉长岩全岩 Pb 同位素初始比值 [( 206 Pb/ 204 Pb) t =16 596~ ( 207 Pb/ 204 Pb) t =15 255~15 290] 与全球麻粒岩相下地壳岩石 Pb 同位素组成相接近 ( 西格陵兰和北美拉布拉多地区 206 Pb/ 204 Pb=12~ Pb/ 204 Pb=13 5~ 15 0; 苏格兰 Lewisian 麻粒岩 206 Pb/ 204 Pb=13 3~ Pb/ 204 Pb=14 5~15 3; 南印度麻粒岩 206 Pb/ 204 Pb=14 2~ Pb/ 204 Pb=15 2~15 6), 并且介于华北麻粒岩相下地壳物质 Pb 同位素组成范围内 ( 206 Pb/ 204 Pb=14 3~ Pb/ 204 Pb=14 8~15 5)( 涂湘林等,1993); 最后, 大昆仑辉长岩中存在大量的古元古代捕获锆石 ( 图 3), 也暗示了古老下部大陆地壳物质的参与 综上所述, 我们认为改造大昆仑辉长岩和辉绿岩地幔源区的陆壳物质主要来自于下部大陆地壳 然而, 对于地幔源区部分熔融形成的岩石, 被下地壳物质改造的机制主要有两种, 即拆沉陆壳物质对岩浆源区的直接改造和岩浆上升侵位过程中被陆壳物质的同化混染 这两种岩浆演化过程的本质区别在于, 前者对岩浆源区的改造是地幔物质与地壳物质发生熔融并最终形成均一的元素 同位素地球化学体系, 而后者是幔源岩浆上升侵位到地壳深度过程中同化混染了地壳物质, 并导致岩浆的元素 同位素组成发生明显的变化 (Yangetal,2008) 在 ε Nd (t) 值 SiO 2 和 ( 87 Sr/ 86 Sr) i SiO 2 图中 ( 图 11), 大昆仑辉长岩样品没有显示明显的线性关系, 而与分离结晶的演化趋势相一致, 表明岩浆演化过程中同化混染作用不明显, 因此, 下地壳物质对幔源源区的改造应主要发生在岩浆源区, 而辉长岩中古元古代锆石被捕获的过程应主要发生在岩浆房内, 而非岩浆上升过程中捕获浅部陆壳物质的 鲁西地区铁铜沟高镁闪长岩中地幔橄榄岩包体 (Xuetal,2008) 和费县玄武岩中幔源捕掳体和捕虏晶的岩相学 矿物化学和矿物原位 Sr O 同位素研究表明 ( 裴福萍等,2004;Xuetal,2013), 鲁西地区早白垩世岩石圈地幔受到了拆沉大陆下地壳物质的强烈改造 因此, 改造鲁西地区大昆仑辉长岩和辉绿岩富集岩石圈地幔源区的壳源熔体主要来自于拆沉的古老下地壳物质的部分熔融 图 11 大昆仑辉长岩的 ( 87 Sr/ 86 Sr) i SiO 2 (a) 和 ε Nd (t) SiO 2 (b) 变异图 Fig 11 ( 87 Sr/ 86 Sr) i vs SiO 2 (a)andε Nd (t)vs SiO 2 (b)forthedakunlungabbros 那么, 改造富集岩石圈地幔源区属性的大陆下地壳物质是拆沉的华北古老下地壳还是俯冲断离的扬子陆壳物质, 这可以通过 Pb 同位素的示踪得到回答 (Yangetal,2012) 中国东部几个重要构造块体之间 Pb 同位素组成具有明显的差异,LiandYang(2003) 根据中国东部中生代镁铁质岩浆岩的 Pb 同位素研究表明, 华北克拉通的镁铁质岩浆岩具有较低的放射性 Pb 同位素初始比值, 通常 206 Pb/ 204 Pb< Pb/ 204 Pb<15 50 和 208 Pb/ 204 Pb<38 00, 而扬子克拉通镁铁质岩浆岩则以高的放射成因 Pb 同位素初始比值为特征, 其中 206 Pb/ 204 Pb> Pb/ 204 Pb>15 50 和 208 Pb/ 204 Pb> 38 00, 并以此作为区别扬子克拉通基底和华北克拉通基底物质的重要标志 ( 杨德彬等,2008;Yangetal,2010,2012, 2016) 鲁西早白垩世大昆仑辉长岩具有低的全岩 Pb 同位素初始比值 [( 206 Pb/ 204 Pb) t =16 596~ ( 207 Pb/ 204 Pb) t = ~ ( 208 Pb/ 204 Pb) t = ~ ], 介于华北克拉通麻粒岩相带 Pb 同位素组成范围内 ( 206 Pb/ 204 Pb=14 3~ Pb/ 204 Pb=14 8~ Pb/ 204 Pb=33 4~37 8, 涂湘林等,1993), 它们均投影在华北克拉通中生代镁铁质岩的 Pb 同位素组成范围内 ( 图 9), 与济南辉长岩的 Pb 同位素组成相类似, 但低于具有扬子和华北克拉通基底混合源区特征的上峪和铁铜沟辉长闪长质岩石的 Pb 同位素组成 (Yangetal,2012), 而与徐淮地区具有高放射性 Pb 同位素组成的早白垩世高镁闪长岩明显不同, 后者具有扬子克拉通中生代镁铁质岩浆的属性 ( 杨德彬等,2008) 因此, 上述结果进一步表明, 改造鲁西地区早白垩世大昆仑辉长岩和辉绿岩岩浆源区的壳源熔体主要来源

12 3338 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2018,34(11) 图 12 大昆仑辉长岩和辉绿岩的 Ba/Rb Rb/Sr(a) 和 K/Yb Dy/Yb(b) 图解 ( 据 Maetal,2014 修改 ) Fig 12 Ba/Rbvs Rb/Sr(a)andK/Ybvs Dy/Yb(b)forDakunlungabbrosanddiabases(modifiedafterMaetal,2014) 于拆沉的华北克拉通下地壳物质的部分熔融, 这与岩石中大量古元古代捕获锆石的存在相吻合 实验岩石学研究证明含水矿物金云母和角闪岩只能稳定存在于岩石圈地幔 (OlafsonandEggler,1983) Rb 和 Ba 元素在金云母中为不相容元素, 而 Rb Sr 和 Ba 在角闪石中为中等相容性 (LaToureteetal,1995), 因此, 含金云母源区的熔体具有低的 Ba 和 Ba/Rb 比值 (<20), 而含角闪石源区的熔体具有较低的 Rb/Sr(<0 1) 和高的 Ba/Rb 比值 (>20)(FurmanandGraham,1999) 大昆仑辉长岩和辉绿岩的 Rb/Sr 比值为 0 03~0 07,Ba/Rb 比值为 18 6~32 5, 在图 12a 中可以看出, 大昆仑辉长岩和辉绿岩样品均位于源区为含交代成因角闪石的岩石圈地幔区域, 角闪石为难熔的古老岩石圈地幔提供了绝大多数不相容元素, 这与鲁西地区上峪辉石闪长岩和济南辉长岩的源区性质相似 (Yangetal, 2008,2012) 此外,K/Yb 和 Dy/Yb 比值可用于区分含金云母石榴石相或含角闪石尖晶石相二辉橄榄岩部分熔融的源区 (Duggenetal,2005) 大昆仑辉长岩和辉绿岩轻稀土元素中等程度富集 [LREE/HREE=7 52~8 72;(La/Yb) N = 8 98~10 2], 表明它们经历了较高程度的部分熔融, 大昆仑辉长岩和辉绿岩的 K/Yb 1000=4 37~6 92,Dy/Yb=2 11 ~2 37, 在图 12b 中投影于源区深度在尖晶石和石榴石转换带附近, 暗示它们的源区深度可能在 60~80km 左右 (LambertandWylie,1968) 大昆仑辉长岩和辉绿岩中具有 Ti 的负异常, 表明岩浆演化过程中存在钛铁矿的分离结晶, 而弱的 Eu 负异常暗示, 斜长石不是源区主要的残留相矿物 在 Harker 图解上 ( 图 6), 大昆仑辉长岩和辉绿岩的 SiO 2 含量总体上与 Fe 2 O T 3 MgO P 2 O 5 和 CaO 含量呈负相关性 ( 图 6), 也说明了存在钛铁矿和橄榄石以及辉石等矿物的分离结晶 4 3 构造背景大昆仑辉长岩和辉绿岩形成于早白垩世 (112~ 132Ma), 这与华北克拉通东部广泛发育的早白垩世岩浆活动相一致, 暗示它们具有一个共同的形成环境 鲁西地区早白垩世岩浆活动广泛而强烈, 形成了大量的侵入岩和火山岩, 这包括济南辉长岩 ( 杨承海等,2005) 鲁西辉绿岩墙 (Liuetal,2016) 和金岭黑云母闪长岩 铁铜沟辉石闪长岩 (Yangetal,2005) 以及上峪辉长闪长岩 (Yangetal, 2008) 和早白垩世方城和费县玄武岩等 (Zhangetal,2002; 裴福萍等,2004) 此外, 形成于早白垩世的蚌埠隆起区花岗岩 (Yangetal,2010) 徐淮高镁闪长岩 (Xuetal, 2004) 胶东花岗岩 (Yangetal,2004) 以及辽东地区大面积的早白垩世花岗岩 (Wuetal,2005) 均为中国东部早白垩世时期最重要的一次岩浆事件 早白垩世的岩浆事件在华北克拉通东部乃至中国东部主要表现为双峰式的火成岩组合 ( 许文良等,2004), 表明它们形成于伸展的构造背景, 这与华北克拉通东部变质核杂岩和大型伸展构造以及拉分盆地的形成时间相吻合 (Wuetal,2007), 同时与华北克拉通东部岩石圈强烈减薄的峰期时间相对应 ( 许文良等,2004) 综上所述, 鲁西地区大昆仑辉长岩和辉绿岩形成于华北克拉通东部早白垩世时期岩石圈强烈伸展的构造背景, 而这一时期与古太平洋板块向欧亚大陆东缘之下的斜向俯冲时间相一致, 包括大昆仑辉长岩和辉绿岩在内的鲁西地区大量早白垩世辉长质和花岗质岩石均应形成于这一共同的构造背景之下 5 结论 (1) 鲁西大昆仑辉长岩和辉绿岩中岩浆锆石的 206 Pb/ 238 U 加权平均年龄分别为 132Ma 和 112Ma, 即它们均形成于早白垩世 (2) 大昆仑辉长岩和辉绿岩整体具有低 SiO 2 高 MgO Na 2 O 含量以及高 Mg # 值特征, 富集轻稀土元素和大离子亲

13 杨浩田等 : 鲁西早白垩世岩石圈地幔的属性 : 大昆仑辉长岩和辉绿岩年代学 岩石地球化学和 Sr Nd Pb Hf 同位素制约 3339 石元素 贫重稀土元素和高场强元素, 具有相对高的初始 87 Sr/ 86 Sr 比值和低的 ε Nd (t) 值 ε Hf (t) 值, 暗示它们起源于含交代成因角闪石的富集岩石圈地幔源区的部分熔融, 同时岩浆源区受到了拆沉华北克拉通古老下地壳物质的强烈改造 (3) 大昆仑辉长岩和辉绿岩形成于华北克拉通东部早白垩世时期岩石圈强烈伸展的构造背景 致谢样品分析得到了中国地质大学 ( 武汉 ) 地质过程与矿产资源国家重点实验室和中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室的大力支持 ; 两位匿名审稿专家和编辑提供了建设性修改意见 ; 谨此一并表示感谢 References AmelinY,LeeDC andhalidayan 2000 Early MiddleArchaean crustalevolutiondeducedfrom Lu HfandU Pbisotopicstudiesof singlezircongrains GeochimicaetCosmochimicaActa,64(24): BizaroM,SimonetiA,StevensonRKandDavidJ 2002 Hfisotope evidenceforahiddenmantlereservoir Geology,30(9): BoyntonWV 1984 Geochemistryoftherareearthelements:Meteorite studies In: Henderson P (ed ) Rare Earth Element Geochemistry Amsterdam:Elsevier, BureauofGeologyandMineralResourcesofShandongProvince 2003 RegionalGeologyofShandongProvince Ji nan:shandongmapping Pres,1-350(inChinese) DuggenS,HoernleK,VanDenBogaardPandGarbe Sch nbergd 2005 Post colisionaltransitionfrom subduction tointraplate type magmatism in the westernmost Mediteranean: Evidence for continental edgedelaminationofsubcontinentallithosphere Journal ofpetrology,46(6): FurmanTandGrahamD 1999 Erosionoflithosphericmantlebeneath theeastafricanriftsystem:geochemicalevidencefrom thekivu volcanicprovince DevelopmentsinGeotectonics,24: GrifinWL,PearsonNJ,BelousovaE,JacksonSE,VanAchterberghE, O ReilySY andsheesr 2000 TheHfisotopecompositionof cratonicmantle:lam MC ICPMSanalysisofzirconmegacrystsin kimberlites GeochimicaetCosmochimicaActa,64(1): GrifinWL,WangX,JacksonSE,PearsonNJ,O ReilySY,XuXS andzhouxm 2002 Zirconchemistryandmagmamixing,SE China:In situanalysisofhfisotopes,tongluandpingtanigneous complexes Lithos,61(3-4): HartSR A large scale isotope anomaly in the Southern Hemispheremantle.Nature,309: HuangXL,ZhongJW andxuyg 2012 Twotalesofthecontinental lithosphericmantlepriortothedestruction ofthenorth China Craton:Insightsfrom EarlyCretaceousmaficintrusionsinwestern Shandong,EastChina GeochimicaetCosmochimicaActa,96: JahnBM,WuFY,LoCHandTsaiCH 1999 Crust mantleinteraction inducedbydeepsubductionofthecontinentalcrust:geochemical andsr Ndisotopicevidencefrom post colisionalmafic ultramafic intrusionsofthenortherndabiecomplex,centralchina Chemical Geology,157(1-2): Koschek G 1993 Origin and significance of the SEM cathodoluminescencefrom zircon JournalofMicroscopy,171(3): LambertIBandWyliePJ 1968 Stabilityofhornblendeandamodelfor thelowvelocityzone Nature,219(5160): LaToureteT, HervigRL and HolowayJR 1995 Traceelement partitioningbetween amphibole, phlogopite, and basanitemelt EarthandPlanetaryScienceLeters,135(1-4):13-30 LiFLandLiWS 2016 Controlingfactorsfordawsonitediagenesis:A casestudyofthebinnanregionindongyingsag,bohaibaybasin, China AustralianJournalofEarthSciences,63(2): LiFL,LiWS,YuZC,LiuN,YangHDandLiuL 2017 Dawsonite occurencesrelatedtotheageandoriginofco 2 influxinsandstone reservoirs: A case study in the Songliao Basin, NE China Geochemistry,Geophysics,Geosystems,18(1): LiSGandYangW 2003 Decouplingofsurfaceandsubsurfacesutures inthedabieorogenandacontinent colisionallithospheric wedging model:sr Nd PbisotopicevidencesofMesozoicigneousrocksin easternchina ChineseScienceBuletin,48(8): LiuS,FengCX,ZhaiMG,HuRZ,LaiSC,Chen JandYanJ 2016 ZirconU Pbage,geochemical,andSr Nd Hfisotopicconstraintson theoriginofearlycretaceousmaficdykesfrom westernshandong Province,eastern North ChinaCraton, China ActaPetrologica Sinica,32(3): (inEnglishwithChineseabstract) LiuYS,GaoS,HuZC,GaoCG,ZongKQ andwangdb 2010 Continentaland oceanic crustrecycling induced melt peridotite interactionsin thetrans north ChinaOrogen: U Pb dating, Hf isotopesandtraceelementsinzirconsfrommantlexenoliths Journal ofpetrology,51(1-2): MaL,JiangSY,HofmannAW,DaiBZ,HouML,ZhaoKD,ChenLH, LiJW andjiangyh 2014 Lithosphericandasthenosphericsources oflamprophyresinthejiaodongpeninsula:aconsequenceofrapid lithosphericthinningbeneaththenorthchinacraton?geochimicaet CosmochimicaActa,124: OlafsonM and EgglerDH 1983 Phase relationsofamphibole, amphibole carbonate,andphlogopite carbonateperidotite:petrologic constraintson the asthenosphere Earth and Planetary Science Leters,64(2): PearceJA 1982 Traceelementcharacteristicsoflavasfrom destructive plateboundaries In:ThorpeRS (ed ) Andesites:Orogenic AndesitesandRelatedRocks NewYork:JohnWileyandSons, PeiFP,XuWL,WangQH,WangDY andlinjq 2004 Mesozoic basaltandmineralchemistryofthemantle derivedxenocrystsin Feixian, western Shandong, China: Constraints on nature of Mesozoic lithospheric mantle Geological Journal of China Universities,10(1):88-97(inChinesewithEnglishabstract) RappRPandWatsonEB 1995 Dehydrationmeltingofmetabasaltat8 ~32kbar: Implicationsforcontinentalgrowth and crust mantle recycling JournalofPetrology,36(4): S derlundu,patchetpj,vervoortjd andisachsence 2004 The 176 Lu decay constantdetermined by Lu Hfand U Pb isotope systematicsofprecambrianmaficintrusions EarthandPlanetary ScienceLeters,219(3-4): SunSSandMcDonoughWF 1989 Chemicalandisotopicsystematicsof oceanicbasalts:implicationsformantlecompositionandproceses In:SaundersADandNoryMJ(eds ) Magmatism intheocean Basins GeologicalSociety,London,SpecialPublications,42(1): TuXL,ZhuBQ,FanSKandHuAQ 1993 Pbisotopiccompositionsof granuliteinnorthchinaandglobalcomparison ScienceinChina (SeriesB),23(5): (inChinese) WuFY,LinJQ,WildeSA,ZhangXOandYangJH 2005 Natureand significanceoftheearlycretaceousgiantigneouseventineastern China EarthandPlanetaryScienceLeters,233(1-2): WuFY,YangYH,XieLW,YangJH andxup 2006 Hfisotopic compositionsofthestandardzirconsandbaddeleyitesusedinu Pb geochronology ChemicalGeology,234(1-2): WuFY,HanRH,YangJH,WildeSA,ZhaiMGandParkSC 2007 InitialconstraintsonthetimingofgraniticmagmatisminNorthKorea usingu Pbzircongeochronology ChemicalGeology,238(3-4): XuWL,WangQH,LiuXC,WangDYandGuoJH 2004 Chronology andsourcesofmesozoicintrusivecomplexesinthexuzhou Huainan region, centralchina: Constraints from SHRIMP zircon U Pb

14 3340 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2018,34(11) dating ActaGeologicaSinica,78(1): XuWL,WangQH,WangDY,PeiFPandGaoS 2004 Procesesand mechanismofmesozoiclithosphericthinningineasternnorthchina Craton:Evidencefrom Mesozoicigneousrocksand deep seated xenoliths EarthScienceFrontiers,11(3): (inChinese withenglishabstract) XuWL,HergtJA,GaoS,PeiFP,WangW andyangdb 2008 Interactionofadakiticmelt peridotite:implicationsforthehigh Mg # signatureofmesozoicadakiticrocksin theeasternnorth China Craton EarthandPlanetaryScienceLeters,265(1-2): XuWL,ZhouQJ,PeiFP,YangDB,GaoS,LiQLandYangYH 2013 Destruction ofthenorth ChinaCraton: Delamination or thermal/chemicalerosion? Mineralchemistryand oxygen isotope insightsfromwebsteritexenoliths GondwanaResearch,23(1): YanJ,ChenJF,YuG,QianH andzhoutx 2003 Pbisotopic characteristicsoflatemesozoicmaficrocksfromtheloweryangtze Region:Evidenceforenrichedmantle GeologicalJournalofChina Universities,9(2): (inChinesewithEnglishabstract) YangCH,XuWL,YangDB,LiuCC,LiuXM andhuzc 2005 PetrogenesisofMesozoichigh mgdioritesin western Shandong: Evidencefromchronologyandpetro geochemistry JournalofChina UniversityofGeosciences,16(4): YangCH,XuWL,YangDB,LiuCC,LiuXM andhuzc 2005 ChronologyoftheJinangabbroinwesternShandong:Evidencefrom LA ICP MSzirconU Pbdating ActaGeoscienticaSinica,26(4): (inChinesewithEnglishabstract) YangCH,XuWL,YangDB,WangW,WangWDandLiuJM 2008 Petrogenesis ofshangyu gabbro diorites in western Shandong: Geochronologicaland geochemicalevidence Science in China (SeriesD),51(4): YangDB,XuWL,PeiFP,WangQHandGaoS 2008 Chronologyand Pb isotope compositionsofearly Cretaceousadakitic rocks in Xuzhou Huaibeiarea,centralChina:Constraintsonmagmasources andtectonicevolutionintheeastern NorthChinaCraton Acta PetrologicaSinica,24(8): (inChinesewithEnglish abstract) YangDB,XuWL,WangQH andpeifp 2010 Chronologyand geochemistryofmesozoicgranitoidsinthebengbuarea, central China:ConstraintsonthetectonicevolutionoftheeasternNorth ChinaCraton Lithos,114(1-2): YangDB,XuWL,PeiFP,YangCH andwangqh 2012 Spatial extentoftheinfluenceofthedeeplysubductedsouthchinablockon thesoutheastern North ChinaBlock: Constraintsfrom Sr Nd Pb isotopesinmesozoicmaficigneousrocks Lithos, : YangDB,XuWL,XuYG,PeiFPandWangF 2013 Provenanceof sedimentsfrom MesozoicbasinsinwesternShandong:Implications fortheevolutionoftheeasternnorthchinablock JournalofAsian EarthSciences,76:12-29 YangDB,XuWL,ZhaoGC,HuoTF,ShiJPandYangHT 2016 TectonicimplicationsofEarlyCretaceouslow Mgadakiticrocks generatedbypartialmeltingofthickenedlowercontinentalcrustat thesouthernmarginofthecentralnorthchinacraton Gondwana Research,38: YangDB,YangHT,ShiJP,XuWLandWangF 2017 Sedimentary responsetothepaleogeographicandtectonicevolutionofthesouthern North China Craton during the Late Paleozoic and Mesozoic GondwanaResearch,49: YangJH,ChungSL,ZhaiMGandZhouXH 2004 Geochemicaland Sr Nd Pbisotopiccompositionsofmaficdikesfrom thejiaodong Peninsula,China:Evidenceforvein plus peridotitemeltinginthe lithosphericmantle Lithos,73(3-4): ZhangHF,SunM,ZhouXH,FanWM,ZhaiMGandYinJF 2002 MesozoiclithospheredestructionbeneaththeNorthChinaCraton: Evidencefrommajor,trace elementandsr Nd Pbisotopestudiesof Fangchengbasalts ContributionstoMineralogyandPetrology,144 (2): ZhangHF,SunM,ZhouMF,FanWM,ZhouXHandZhaiMG 2004 HighlyheterogeneousLateMesozoiclithosphericmantlebeneaththe NorthChinaCraton:EvidencefromSr Nd Pbisotopicsystematicsof maficigneousrocks GeologicalMagazine,141(1):55-62 ZhaoGC,WildeSA,CawoodPAandSunM 2001 Archeanblocksand their boundaries in the North China Craton: Lithological, geochemical, structuraland P T path constraints and tectonic evolution PrecambrianResearch,107(1-2):45-73 ZhongJW andhuangxl 2012 SpatialvariationofzirconHfisotopesfor theearlycretaceousmaficintrusionsinwesternshandongandits genesis GeotectonicaetMetalogenia,36(4): (in ChinesewithEnglishabstract) ZindlerAandHartS 1986 Chemicalgeodynamics AnnualReviewof EarthandPlanetarySciences,14: 附中文参考文献 刘遷, 冯彩霞, 翟明国, 胡瑞忠, 赖绍聪, 陈俊瑾, 颜军 华北克拉通东部鲁西早白垩世基性岩墙成因 : 来自锆石年龄 地球化学和 Sr Nd Hf 同位素的证据 岩石学报,32(3): 裴福萍, 许文良, 王清海, 王冬艳, 林景仟 2004 鲁西费县中生代玄武岩及幔源捕掳晶的矿物化学 : 对岩石圈地幔性质的制约 高校地质学报,10(1):88-97 山东省地质矿产局 2003 山东省区域地质志 济南 : 山东省地图出版社,1-350 涂湘林, 朱炳泉, 范嗣昆, 胡霭琴 1993 华北麻粒岩相带铅同位素组成特征及其与全球对比 中国科学 (B 辑 ),23(5): 许文良, 王清海, 王冬艳, 裴福萍, 高山 2004 华北克拉通东部中生代岩石圈减薄的过程与机制 : 中生代火成岩和深源捕虏体证据 地学前缘,11(3): 闫峻, 陈江峰, 喻钢, 钱卉, 周泰禧 2003 长江中下游晚中生代中基性岩的铅同位素特征 : 富集地幔的证据 高校地质学报,9 (2): 杨承海, 许文良, 杨德彬, 刘长春, 柳小明, 胡兆初 2005 鲁西济南辉长岩的形成时代 : 锆石 LA ICP MSU Pb 定年证据 地球学报,26(4): 杨德彬, 许文良, 裴福萍, 王清海, 高山 2008 徐淮地区早白垩世 adakitic 岩石的年代学和 Pb 同位素组成 : 对岩浆源区与华北克拉通东部构造演化的制约 岩石学报,24(8): 钟军伟, 黄小龙 2012 鲁西早白垩世基性侵入岩的锆石 Hf 同位素组成变化及其成因 大地构造与成矿学,36(4):