廣州地化所在華北克拉通中生代玄武巖成因研究中獲進展

　　克拉通是地球表層重要組成部分，約占陸地面積的50%。其作為地球上相對穩定的構造單元，主要形成于前寒武紀。克拉通具有厚度較大、密度和熱流值較低的特點，因而“漂浮”于軟流圈地幔之上而不易遭受破壞。華北克拉通自18億年前形成后至中生代一直保持相對穩定，然而自中生代以來其發生了大規模的構造變形和巖漿活動，致使克拉通遭受了強烈的破壞。這是對有關古老克拉通巖石圈穩定性的經典理論提出了挑戰。因而，揭示克拉通破壞的原因-深部動力學機制，是地學界的一個重大科學問題。華北克拉通廣泛發育中生代玄武巖。盡管前人對這些玄武巖做了大量的研究，但對其地幔源區性質及其成因、深部動力學機制仍存在激烈爭論。目前對上述核心問題的認識主要來自全巖地球化學方面的制約，然而巖漿巖的全巖成分只是代表巖漿經過一系列巖漿過程后的最終產物，致使原生巖漿成分及其演化方面的信息變得模糊或消失。與全巖不同，橄欖石中的熔體包裹體能較好地記錄原生巖漿、巖漿演化方面的詳細信息。

　　中國科學院廣州地球化學研究所同位素實驗室研究員任鐘元課題組對華北克拉通東南緣地區中生代玄武巖中橄欖石捕獲的熔體包裹體和輝石斑晶進行原位化學成分和Pb同位素分析研究。研究結果發現：1）華北克拉通早白堊世火山巖總體屬于亞堿性系列，而橄欖石中熔體包裹體同時存在堿性玄武質和拉斑玄武質成分；2）EM1組分是巖漿混染下地殼過程中獲得的，而不是之前普遍認為的源區存在拆沉或俯沖的下地殼組分；3）玄武巖來源于碳酸鹽熔體交代富集的克拉通巖石圈地幔部分熔融；4）克拉通破壞是多因素影響的綜合產物，前期的多期次俯沖交代提供了克拉通破壞的基礎，早白堊世時期遭受深部地幔柱的巨量熱上涌和古太平洋板塊俯沖的雙重影響，加速巖石圈地幔的移除。

　　該研究的意義在于：1.證實了地殼混染作用在堿性玄武質巖漿向拉斑玄武質巖漿連續轉化中的重要角色，對研究玄武巖的成因具有舉足輕重的意義；2.應用全巖同位素組成示蹤源區特征，需要以查明巖漿演化過程為前提；3.提出新的模型-熱的地幔柱物質上涌和板塊俯沖作用的雙重作用是華北克拉通減薄與破壞的關鍵。

　　該研究成果近期發表在《地球物理研究雜志：固體地球》（Journal of Geophysical Research: Solid Earth）上，第一作者為廣州地化所任鐘元課題組的博士生錢生平。該研究成果受NSFC“重大研究計劃-華北克拉通中－新生代鎂鐵質火山巖的熔體包裹體研究（91214202）”和“國家重點研發計劃‘深地資源勘查開采’‘重點專項（2016YFC0600403）’”等項目資助。

　　論文信息：Sheng‐Ping Qian, Zhong‐Yuan Ren, Wysoczanski Richard, Le Zhang, Yin‐Hui Zhang, Lu‐Bing Hong, Xiang‐Li Ding, Ya‐Dong Wu. Petrogenesis of Early Cretaceous basaltic lavas from the North China Craton: Implications for cratonic destruction. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2017: doi: 10.1002/2016JB013548.