前人工作表明,华北地块东部新生代玄武岩中地幔橄榄岩捕虏体的187Os/188Os比值有较大的变化范围(0.117~0.130),汉诺坝样品的Re-Os同位素等时线年龄和苏皖地区样品的代理等时线Os模式年龄为太古代,而其Nd同位素组成为亏损的,揭示了这些地区岩石圈地幔具有"新生"的性质,Nd和Os同位素存在解耦的现象,但目前缺乏Nd和Os同位素的配套数据,难以得到清晰结论。本项目拟选择三个典型地区地幔橄榄岩捕虏体进行Nd、Os同位素和微量元素的配套综合研究,结合平衡温压的估算,细致辨析解耦或耦合的程度,解析解耦的机制,建立典型地区岩石圈地幔纵向剖面的年龄结构,示踪新生代岩石圈地幔的物质来源和形成方式,进而探索岩石圈减薄的方式。
华北岩石圈减薄是近十年来国内外研究的热门课题,但关于岩石圈减薄的方式(拆沉,侵蚀?)和空间分布范围等还不清晰。本项目通过对华北东部新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体的地球化学研究,揭示了岩石圈地幔以尖晶石二辉橄榄岩为主,平衡温压为980~1100℃和15~30 kb,对应的深度为50~100 km。女山和方山橄榄岩捕虏体有3种类型LREE富集型、LREE亏损型和REE平坦型;盘石山和汉诺坝橄榄岩捕虏体有2种类型LREE亏损型和LREE轻微富集型,这些地区的橄榄岩捕虏体都表现为亏损的Sr-Nd同位素组成和轻微亏损的187Os/188Os组成(0.1205~0.1274),对应的TRD为-0.05~0.97 Ga,表明这些地区新生代岩石圈地幔主体上是新生的,其形成方式为上涌的软流圈物质对古老岩石圈地幔的强烈改造。通过对中亚造山代东部以及扬子地块北缘的中新生代基性岩的地球化学研究,确定了这两个大地构造单元从晚中生代至新生代同样发生了岩石圈地幔的置换,其过程和时间类似于华北地块东部,表明整个中国东部晚中生代以来的大陆岩石圈演化处于相同的动力学背景之下,最有可能是古太平洋板块向东亚大陆之下的俯冲。