华北克拉通是显生宙以来全球古老克拉通破坏最为剧烈的地区，克拉通的破坏过程不仅导致了岩石圈厚度的剧烈减薄，而且造成了岩石圈的结构和物质组成的巨大转变。尽管国内外学者对华北克拉通破坏的研究已取得了许多重要进展，然而，目前对克拉通破坏过程的认识仍然存在一些争议。华北中部地区（汉诺坝、繁峙和鹤壁）的新生代玄武岩所携带的橄榄岩捕虏体为上述问题的研究提供了宝贵的样品。

地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室汤艳杰副研究员及其合作者对华北中部地区的尖晶石相的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩进行了研究，结果发现：橄榄岩的组成矿物之间存在明显的Li、Sr、Nd同位素不平衡现象，揭示了岩石圈地幔中存在的熔体/流体-岩石相互作用。

地幔橄榄岩中的橄榄石（ol）和斜方辉石（opx）具有相对较低的Li含量（< 4 ppm），而共存的单斜辉石（cpx）则高度富集Li（最高含量可达24 ppm），这表明该区的地幔橄榄岩经历了铁镁质硅酸盐熔体的交代作用；橄榄岩中不同矿物之间的Li同位素组成也具有明显的变化规律，在大多数样品中，橄榄石的δ⁷Li较高（+0.7‰ ～ +5.4‰），而共存的斜方辉石（-4.4‰ ~ -25.9‰）和单斜辉石（-3.3‰ ~ -21.4‰）较低。两种辉石的δ⁷Li值明显低于正常地幔（+3‰ ~ +5‰）的范围，而且δ⁷Li与Li含量之间存在明显的负相关关系（图1），这种现象反映了辉石的低δ⁷Li值很可能与近期的Li输入过程中发生的Li同位素扩算分馏作用有关。有两个例外的样品，其橄榄石的δ⁷Li（-3.0‰和-7.9‰）明显低于正常地幔，暗示了地幔中存在低δ⁷Li的端元或组分（domain），据推测，地幔中的低δ⁷Li组分是由于橄榄岩-熔体/流体相互作用过程中Li同位素的扩散分馏作用造成的。

橄榄岩捕虏体中辉石的¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd（0.5123-0.5139）和⁸⁷Sr/⁸⁶Sr（0.7018-0.7062）也显示了较大的变化范围（图2），同共存的斜方辉石相比，单斜辉石的Sr、Nd同位素组成更加亏损（低⁸⁷Sr/⁸⁶Sr、高¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd），表明这些橄榄岩样品的矿物之间存在Sr、Nd同位素组成的不平衡现象；而且，这种现象在同位素亏损的样品中表现得更加明显，暗示了本区的岩石圈地幔经过早期的交代作用之后（Sr、Nd同位素组成变得富集），在近期又受到了来源于软流圈的熔体的交代作用。

图2  华北中部地幔橄榄岩中矿物的Sr、Nd同位素组成特征

上述过程最终将古老、具有难熔的矿物组成（以方辉橄榄岩为主）和放射性成因的Sr、Nd同位素组成特征的岩石圈地幔转变成为具有饱满的矿物组成（以二辉橄榄岩为主）、具有亏损的Sr、Nd同位素组成特征的岩石圈地幔。因此，这些橄榄岩所代表的岩石圈地幔经历了多个阶段、不同程度的熔体/流体的改造过程。

该研究成果近期发表在国际地学权威期刊Contributions to Mineralogy and Petrology（Tang et al. Multistage melt/fluid-peridotite interactions in the refertilized lithospheric mantle beneath the North China Craton: constraints from the Li-Sr-Nd isotopic disequilibrium between minerals of peridotite xenoliths. Contributions to Mineralogy and Petrology, 2011, 161: 845-861）。

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