摘要
兴蒙造山带位于中国东部，是中亚造山带在中国境内的统称。在不同的地质历史时期，兴蒙造山带地区经历了不同构造体系叠加演化的影响，尤其是自中生代以来受古太平洋板片俯冲作用的影响，幔源岩浆活动剧烈，且携带有种类丰富、数量众多的地幔捕虏体，因而是研究岩石圈地幔组成与演化的绝佳场所。本文以兴蒙造山带东南缘后团村地区新生代玄武岩携带的大量地幔捕虏体为研究对象，通过详细的岩石学、矿物学、岩相学、全岩主量元素组成、单矿物主量元素组成、单斜辉石微量元素和Sr-Nd同位素组成以及单矿物Fe同位素组成等方面的研究，对后团村地区岩石圈地幔的组成与演化特征进行探讨，以期对该地区岩石圈地幔所经历的深部地质过程进行制约。 根据岩相学和矿物学组成特征，兴蒙造山带东南缘后团村地区的地幔捕虏体可划分为二辉橄榄岩(Mg#=89.5～91.9，平均值91.1;Mg#=100*Mg2+/(Mg2++Fe2+))、方辉橄榄岩(Mg#=91.4～91.9，平均值91.7)、纯橄岩（Mg#=91.8）、异剥橄榄岩（Mg#=88.4）以及辉石岩（Mg#=87.5～91.2，平均值89.3）。其中，二辉橄榄岩和方辉橄榄岩具有原生粒状、残碎斑、板状变晶和糜棱等类型丰富的岩相学结构。此外，后团村地区二辉橄榄岩和方辉橄榄岩的全岩主量元素MgO(35.1 wt ％～44.5wt％)含量与其Al2O3(1.13 wt％ ～3.73 wt％)和CaO（0.41 wt ％～3.93 wt％）含量具有负相关性，单斜辉石具有轻稀土亏损型、勺型、平坦型以及富集型四种稀土配分形式，表明这些橄榄岩是原始地幔经部分熔融抽取的岩石圈地幔残留，后期经历了地幔熔体/流体交代作用的影响。依据全岩主量元素、尖晶石Cr#(Cr#=100*Cr3+/ (Cr3++Al3+))以及单斜辉石微量元素对后团村地区二辉橄榄岩和方辉橄榄岩的部分熔融程度进行估算可知，其部分熔融程度约为2％～20％。后团村地区大部分的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩单斜辉石具有较高的Ti/Eu(2129～8590)比值和较低的(La/Yb)N (N:球粒陨石标准化结果，球粒陨石标准化值来自Anders and Grevesse，1989) (0.11～1.80)比值，落在硅酸盐熔体交代区域内。但有少数二辉橄榄岩样品的单斜辉石具有低的Ti/Eu (562～1369)比值和高的(La/Yb)N(4.24～11.71)比值呈现出碳酸盐熔体交代的特征。在Sr-Nd同位素组成上，后团村地区的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩中单斜辉石Sr-Nd同位素组成(87Sr/86Sr=0.7027～0.7041，εNd=2.7～18.1)较为亏损，位于亏损地幔(DM)和大洋中脊玄武岩(MORB)的混合区域内。在Fe同位素组成方面，大部分二辉橄榄岩和方辉橄榄岩的Fe同位素组成具有较小的变化范围(δ57/54Fe=-0.05‰～0.13‰)，其平均值（δ57/54Fe=0.04±0.11‰，2SD，N=9）与上地幔Fe同位素组成的平均值（δ57/54Fe=0.04±0.04‰，2SD; Weyer and Ionov, 2007）相接近，并且共生矿物之间Fe同位素分馏(Δ57/54FeCpx-Ol=0.03‰～0.14‰，Δ57/54FeOpx-Ol=-0.06‰～0.10‰, Δ57/54FeCpx-Opx=0.09‰～0.14‰, Δ57/54FeSp-Ol=0.09‰～0.17‰,Δ57/54FeSp-Opx=0.04‰～0.17‰，Δ57/54FeSp-Cpx=-0.08‰～0.10‰）具有尖晶石＞单斜辉石＞斜方辉石＞橄榄石的特点，表明这些矿物之间Fe同位素分馏达到平衡。少数二辉橄榄岩的共生矿物之间存在较大的Fe同位素分馏（Δ57/54FeCpx-Ol=0.02‰～0.23‰,Δ57/54FeOpx-Ol=-0.02‰～0.03‰,Δ57/54FeCpx-Opx=0.11‰～0.21‰,Δ57/54FeSp-Ol=0.13‰～0.22‰, Δ57/54FeSp-Opx=0.13‰～0.24‰, Δ57/54FeSp-Cpx=-0.07‰～0.13‰)，矿物间的Fe同位素没有完全达到平衡，并且呈现出相对较重的Fe同位素组成（δ57/54Fe=0.10±0.11‰，2SD）。此外，后团村地区的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩中单斜辉石MgO、Ca/Al与其Fe同位素组成具有一定的正相关性，表明后期地幔交代作用是导致其Fe同位素组成变化以及矿物间同位素分馏的主要原因。 后团村地区的纯橄岩（Mg#=91.8）具有残碎斑结构。相比于二辉橄榄岩和方辉橄榄岩，后团村地区的纯橄岩全岩具有相对高的MgO(48.1 wt％)，低的Al2O3（0.48 wt％）和CaO (0.40 wt％)含量，单斜辉石富集轻稀土，并且具有高的Ti/Eu (8181)比值和低的(La/Yb)N(1.17)比值，落在硅酸盐熔体交代的区域范围内。在Sr-Nd同位素组成上，后团村地区纯橄岩中单斜辉石呈现出高Sr同位素(87Sr/86Sr=0.7047)和低Nd同位素(￡Nd=5.5)的组成特征。在Fe同位素组成上，后团村地区的纯橄岩Fe同位素组成（δ57/54Fe=0.13±0.11‰，2SD）比正常上地幔的Fe同位素组成（δ57/54Fe=0.04±0.04‰，2SD; Weyer and Ionov, 2007）偏重。上述特征表明，后团村地区的纯橄岩是熔体-橄榄岩相互作用的结果，其较重的Fe同位素组成可能是DM与含有重Fe同位素组成的硅酸盐熔体反应所导致的。 后团村地区的异剥橄榄岩（Mg#=88.4）具有残碎斑结构。与二辉橄榄岩和方辉橄榄岩相比，后团村地区的异剥橄榄岩全岩具有较高的Al2O3 (1.83 wt％)、CaO（2.78 wt％）以及最高的Na2O (0.52 wt％)和TFeO (9.36wt％)含量，其单斜辉石富集轻稀土，具有与华北富Fe橄榄岩中单斜辉石相似的稀土配分形式，且具有低的Ti/Eu (430)比值和较高的(La/Yb)N(3.11)比值，落在硅酸盐熔体与碳酸盐熔体混合交代的区域范围内。在Sr-Nd同位素组成上，后团村地区异剥橄榄岩单斜辉石呈现出亏损的Sr-Nd同位素组成（87Sr/86Sr=0.7039，εNd=5.0）特征。在Fe同位素组成上，后团村地区异剥橄榄岩的Fe同位素组成（δ57/54Fe=-0.04±0.11‰，2SD）相比正常上地幔的Fe同位素组成（δ57/54Fe=0.04±0.04‰，2SD;Weyer and Ionov, 2007）偏轻。上述特征表明，后团村地区的异剥橄榄岩是熔体-橄榄岩反应所形成的，其具有较轻Fe同位素组成的原因可能是熔体-橄榄岩反应过程中，熔体与橄榄岩发生Fe-Mg元素交换反应引起的动力学同位素分馏。 后团村地区的辉石岩（Mg#=87.5～91.2，平均值89.3）具有残碎斑结构。与后团村地区的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩相比，该地区的辉石岩全岩具有低的MgO（20.6 wt％～24.8wt％）含量、高的Al2O3 (5.76 wt～7.34 wt％)和CaO（10.8 wt％～12.6wt％）以及Cr (3079～7049ppm)、Ni (783～943ppm)含量，与汉诺坝堆晶成因的Al-Cr辉石岩特征相似。此外，后团村地区辉石岩中的单斜辉石呈现出近似平坦型的稀土配分形式，且具有高的Ti/Eu (5952～8379)比值和低的(La/Yb)N (0.62～1.00)比值，落在硅酸盐熔体交代的区域范围内。在单斜辉石Sr-Nd同位素组成上，后团村地区辉石岩的Sr-Nd同位素组成变化范围较小(87Sr/86Sr=0.7036～0.7049，εNd=2.4～4.4)。在Fe同位素组成方面，后团村地区的辉石岩(δ57/54Fe=0.29‰～0.31‰，平均值:δ57/54Fe=0.30±0.11‰，2SD)具有比正常上地幔（δ57/54Fe=0.04±0.04‰，2SD; Weyer and Ionov, 2007）更重的Fe同位素组成。这些特征表明后团村地区的辉石岩是堆晶成因，后期经历了地幔交代作用的影响。 综上所述，兴蒙造山带东南缘后团村地区不同类型的地幔捕虏体记录了该地区岩石圈地幔的组成信息以及演化特征。从岩石学、矿物学、地球化学以及Fe同位素的组成特征来看，后团村地区的岩石圈地幔具有不均一的矿物和地球化学以及Fe同位素组成。结合相关的地质背景，我们认为:古太平洋板片的俯冲作用是造成这一现象的主要动力学来源，而熔体-橄榄岩的相互作用是引起这一现象的关键因素，郯庐断裂带的剪切作用则加剧了深部岩石圈地幔的演化进程，为来自软流圈地幔的熔体上涌提供了最接的上升通道。
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