摘要
华北克拉通是中国最古老、面积最广、保留地质信息最全的克拉通之一。其中,新太古代-古元古代华北克拉通岩石的地球化学特征对于认识地球早期的地幔演化和板块俯冲启动时间具有十分重要的意义,然而前人却少有研究。为此,本学位论文以华北克拉通东南部鲁西地区新太古代玄武岩和豫北地区古元古代的玄武安山岩为研究对象,进行了详细的岩石学和地球化学分析,主要包括如下工作:对鲁西地区新太古代泰山岩群柳杭岩组(>2.7 Ga)枕状玄武岩进行了全岩主微量元素和Li同位素分析。新太古代枕状玄武岩的主量元素显示其为拉斑玄武岩;微量元素蛛网图呈平坦型,各元素含量为原始地幔的十倍;稀土元素配分模式也呈现平坦型,各元素为球粒陨石的十倍。全岩Li含量变化范围在4.7-15.8 ppm,平均值为8.4 ppm,δ7Li值变化范围为+1.8‰~+4.2‰,平均值为+3.0‰,表明Li同位素组成未受到后期围岩同化混染、部分熔融和结晶分异作用影响,可以代表当时的华北克拉通下部的未经混染的地幔组成(约为+3‰),略低于现代地幔值的Li同位素组成(+4‰),反映当时板块俯冲未启动。对豫北地区古元古代熊耳群许山组1.80 Ga玄武安山岩进行了全岩主微量元素和Li同位素研究。古元古代玄武安山岩具有富集大离子亲石元素和轻稀土元素的特征,指示了它们源于富集地幔。Li含量变化范围在13.9-23.9 ppm,平均值为20.6 ppm,δ7Li值变化范围为+4.5‰~+6.1‰,平均值为+5.2‰,总体表现高于新太古代和现代地幔值的Li同位素组成(+3‰vs.+4‰)。在排除了围岩同化混染、部分熔融和结晶分异作用对Li同位素组成影响后,可以认为其相对于正常地幔偏高的Li同位素组成指示了地幔源区有壳源的地壳物质加入,反映当时板块俯冲已经启动。