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岩石圈地幔记录了深部地质过程的重要信息,在岩石圈演化过程中扮演着关键的角色。因此,研究岩石圈地幔的性质和演化过程对于理解地球大陆的形成与发展至关重要。为了进一步探索华北克拉通西北部岩石圈地幔属性及演化过程,本文选取内蒙古四子王旗地区新生代玄武岩中携带的橄榄岩和辉石岩捕虏体,对其进行系统的岩相学、单矿物主量元素、单矿物微量元素和原位Sr同位素等分析测试,以期揭示该区橄榄岩和辉石岩捕虏体的岩石成因,进而探讨华北克拉通西北缘地区岩石圈地幔的组成和属性特征、地幔再富集作用过程、以及地幔交代作用的熔体性质与来源。根据岩石结构和橄榄石Fo值,四子王旗橄榄岩可以划分为:高Mg#橄榄岩（Fo≥91）和低Mg#橄榄岩（Fo<91）两类。高Mg#橄榄岩主要为方辉橄榄岩,中-粗粒粒状结构,橄榄石的Fo值较高（91.0～91.8）,主要落在元古代岩石圈地幔橄榄岩范围内。高Mg#橄榄岩具有较高的全岩Mg#（91.0～91.8）、较低的CaO（0.41～1.17 wt%）和Al2O3（0.62～2.03 wt%）含量,具有典型的克拉通橄榄岩特征,暗示该区很可能存在古老的岩石圈地幔。然而,部分样品中橄榄石的Fo值从核部至边部逐渐降低,核部具有典型高Mg#橄榄岩的Fo值,边部的Fo值则类似低Mg#橄榄岩;部分单斜辉石显示轻稀土元素富集和“U”型的稀土配分模式;样品具有富集的Sr同位素组成(87Sr/86Sr=0.7031～0.7053),个别单斜辉石的Sr同位素组成也出现了由核部至边部降低的现象。这些特征说明高Mg#橄榄岩代表着该区受到软流圈熔体轻微改造的古老难熔的岩石圈地幔残留。低Mg#橄榄岩主要为二辉橄榄岩,方辉橄榄岩少,中-细粒粒状结构,具有饱满的矿物和主量元素组成。橄榄石具有较低的Fo值（88.2～90.8）,主要落入显生宙岩石圈地幔橄榄岩范围内。部分样品橄榄石Fo值出现由核部至边部逐渐降低的现象,熔体囊结构中含新生成Fo较低的橄榄石和Mg#较低的单斜辉石。低Mg#橄榄岩具有相对较低的全岩Mg#（89.2～90.9）、较高的Ca O（0.98～3.53 wt%）和Al2O3（1.38～3.85 wt%）含量,部分单斜辉石显示轻稀土富集型配分模式,样品整体具有较低的Sr同位素比值(87Sr/86Sr=0.7021～0.7045)。低Mg#橄榄岩代表该区受地幔再富集作用形成的相对饱满的岩石圈地幔,是软流圈来源的熔体与高Mg#橄榄岩反应的产物。辉石岩捕虏体主要为二辉岩,少量橄榄二辉岩,中-粗粒粒状结构,局部出现反应结构,其中可见新生的橄榄石、单斜辉石、斜长石和尖晶石。反应结构中出现的橄榄石具有更低的Fo值和更低的Ni含量,单斜辉石因为继承了橄榄石中的Ni元素而具有升高的Ni含量。辉石岩中橄榄石（86.089.7）、斜方辉石（82.9～91.0）和单斜辉石（83.6～92.0）都具有较高的Mg#,与四子王旗橄榄岩捕虏体中的单矿物具有相似的主量元素组成,单斜辉石的稀土含量、稀土配分模式和微量元素特征也与该区橄榄岩类似。辉石岩的全岩主、微量元素与高Mg#橄榄岩、低Mg#橄榄岩落入了相同的地幔再富集作用的变化趋势内。辉石岩中单斜辉石不同程度亏损高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf和Ti,亏损Rb、Ba,相对富集Th、U和Sr,具有较低的（La/Yb）N比值（0.2～1.5）、Ca/Al比值（2.9～9.1）和较高的Ti/Eu比值（2243～12170）,以及从亏损-富集的Sr同位素组成(87Sr/86Sr=0.7032～0.7054)。辉石岩全岩Mg#随着87Sr/86Sr升高而降低,全岩Al2O3、Na2O、Ti O2、Sr和Eu含量随着87Sr/86Sr升高而升高。同时,单斜辉石的87Sr/86Sr与Ti/Eu和Ti/Nb显示正相关性,与Ca/Al和Sm/Hf显示负相关性,部分单斜辉石Sr同位素组成由核部至边部逐渐升高。以上特征指示,四子王旗的辉石岩很可能是该区橄榄岩与古亚洲洋蚀变俯冲洋壳产生的熔体反应形成的。综上所述,四子王旗古老的岩石圈地幔经历了多期地幔交代作用的改造。高Mg#橄榄岩中单斜辉石记录了部分高的Sr同位素比值（最高0.7053）,暗示该区早期的交代熔体来源可能与古亚洲洋俯冲物质有关;四子王旗橄榄岩中的单斜辉石亏损Rb、Ba、Pb、Nb和Ta,相对富集Th和U,具有低的（La/Yb）N（0.1～3.9）,较高的Ti/Eu（1704～5911）,Mg#和Ca/Al随着87Sr/86Sr的降低而降低,Al2O3、Na2O、Ti O2、Σ（MREEs+HREEs）和Ti/Eu随着87Sr/86Sr的降低而逐渐升高,并且出现了87Sr/86Sr由核部至边部逐渐降低的现象。这些特征暗示,该区岩石圈地幔在近期经历了多期次软流圈熔体的地幔再富集作用的改造,该作用很可能引起了橄榄岩中Li元素的富集。综合对比华北克拉通其他地区幔源捕虏体的研究,发现这种广泛存在的岩石圈地幔再富集作用对华北克拉通古老岩石圈地幔的转变做出了重要贡献。