华北克拉通北部古-中元古代富碱侵入岩的Nd、Sr、Pb同位素地球化学:岩石圈地幔富集的证据

摘要

华北克拉通北部古-中元古代富碱侵入岩主要分布在燕辽三叉裂堑系和辽吉拗拉谷中及附近,为一套高碱高钾的基性-中性岩,以正长岩类为主.本文通过开展系统的Nd、Sr、Pb同位素研究,发现所有岩体岩石均以高负εNd(t)为特征,εNd(t)=-3.4～-7.5,平均值为-4.8,这与研究区古-中元古代基性-超基性岩石的Nd同位素特征(εNd(t)=-4～-8)一致,与燕辽裂堑系发育的偏碱性火山岩Nd同位素特征(εNd(t)=-4.3～-8.9)也比较相似,表明它们的物质来源相似,都与富集地幔有关.Sr同位素初始比值(87 Sr/86 Sr)i比较低,主要变化在0.7028～0.7053之间,平均值为0.704l.钾长石铅同位素组成普遍较低,206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208 Pb/204 Pb比值变化范围(梁屯-矿洞沟岩体除外)分别为14.500～15.701、14.887～15.150和34.178～36.537,平均值分别为14.968、14.984和35.057.在εNd(t)-εSr(t)图解上,所有岩体的投影点均在地幔演化趋势线附近,比较接近EMI型富集地幔端员,暗示它们的物质来源与EMI型富集地幔有关;钾长石Pb同位素模式图也说明这些岩体物质来源与地幔和下地壳有关.通过两端员混合模拟,揭示了岩浆演化过程中存在少量的下地壳物质混染,平均约14%左右.从2.5 Ga左右开始华北克拉通岩石圈地幔的亏损程度逐渐变小,在2.2 Ga左右局部呈现富集性特征,1.85 Ga时整个岩石圈地幔已经完全转变为富集性,之后富集程度越来越高.推测早期俯冲携带的壳源物质以及后期地幔流体的交代作用可能是岩石圈地幔逐渐转变为富集性的原因.