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地幔对流和壳幔作用过程是地壳形成与演化的原驱动力。目前华北克拉通形成与演化模式存在激烈争论，进行前寒武纪岩石圈地幔演化和壳幔作用研究是解决这些争论的关键。辽西-冀东北地区是华北克拉通最大的变质基底出露地区之一，同时保存了古元古代末期和中元古代晚期大量的幔源岩浆和壳幔混合源相关的岩浆作用记录，是研究晚太古代到中元古代晚期的前寒武纪壳幔演化和地壳生长过程的关键地区。作者选取辽西变质地块的晚太古代阜新-义县花岗绿岩带和建平高级片麻岩地体、古元古代末期建平闪长岩-二长岩-正长岩侵入岩套(JDMSS)和平谷钾质火山岩以及1230 Ma基性岩墙为研究对象，开展了系统的地质学、岩石学、锆石U-Pb同位素定年和Lu-Hf同位素以及全岩地球化学等研究，目的在于确定不同时期岩浆作用的岩石组合、源区性质及其壳幔作用过程，建立前寒武纪地质事件序列和地壳演化历史，构建前寒武纪岩石圈地幔演化和壳幔动力学演化模型，选题具有重要的科学意义，并获得了如下创新研究成果: (1)辽西变质地块阜新-义县绿岩带的变质火山岩主要由斜长角闪岩和角闪斜长片麻岩组成。岩石地球化学分析表明它们的变质原岩为MORB型拉斑玄武岩、岛弧拉斑玄武岩-钙碱性玄武岩、埃达克岩和高镁安山岩的火山岩组合，其化学成分连续演化。岩石成因研究表明MORB类玄武岩岩浆形成于洋中脊软流圈地幔部分熔融，岛弧拉斑-钙碱性玄武岩形成于受到俯冲流体交代的地幔楔部分熔融，而埃达克质和高镁安山质岩浆源自俯冲洋壳的部分熔融及其与地幔楔相互作用形成的熔体。结合MORB型玄武岩和钙碱性火山岩的空间分布，说明阜新-义县绿岩带起源于太古宙末期(2640-2534 Ma)洋壳自西北向东南的俯冲增生构造体制，并记录了明显的地壳侧向生长的动力学过程。 (2)辽西地区在2532-2506 Ma期间发育大规模闪长质-英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质片麻岩(DTTG)。根据全岩地球化学特征可将其分为高镁组和低镁组两个花岗质片麻岩组合，岩石成因研究表明它们分别源自俯冲板片和岛弧根部变质玄武岩的部分熔融，并形成于洋壳俯冲相关挤压构造体制。 (3)辽西地区少量～2495 Ma富钾花岗闪长质-二长花岗质片麻岩以弱变形-块状构造产出。岩石成因研究表明它们源自伸展环境下岛弧根部变质长英质岩石/沉积岩的部分熔融，且侵位时代与区域麻粒岩相变质作用基本同期，标志着太古宙末期构造热事件的结束。 (4)辽西建平地区1721-1696 Ma JDMSS岩套主要由磁铁矿闪长岩、单斜辉石二长岩和（石英）正长岩组成。岩石成因研究表明它们的母岩浆起源于后碰撞环境下富集岩石圈地幔的部分熔融，并伴有强烈的同化混染分离结晶作用，晚于古元古代末期东、西部陆块的碰撞造山事件。平谷地区长城群团山子组和大红峪组地层中1671-1625 Ma的火山岩主要由橄榄玄武岩、粗面玄武岩、粗面安山岩和粗面岩以及少量角闪石玄武岩组成。这些火山岩形成于后造山伸展拉张构造体制下亏损软流圈地幔的部分熔融，并有少量岩石圈地幔物质的参与。 (5)研究区出露大量～1230 Ma基性岩墙群，它们主要由碱性辉长岩和少量钙碱性辉长岩组成。前者主要起源于亏损软流圈地幔的部分熔融，而后者源于富集岩石圈地幔的部分熔融。它们与全球Columbia超大陆最终裂解阶段的地幔柱岩浆活动有关。 (6)前寒武纪岩石圈地幔演化过程为:①晚太古宙亏损的岩石圈地幔形成于华北北缘长期的俯冲增生构造体制下，并在古元古代时期逐渐演化为富集地幔;②该富集地幔进一步受古元古代末期中部造山带的洋壳向东俯冲过程中流体-熔体的交代改造而转化为富钾质和大离子亲石元素的富集岩石圈地幔，它们在1670-1625 Ma和1230 Ma经历了两期“垂向”增生事件，分别与岩石圈拆沉以及地幔柱活动导致的软流圈地幔上涌和部分熔融有关。 (7)前寒武纪壳幔作用过程为:①2640-2506 Ma期间洋中脊软流圈地幔部分熔融形成MORB类玄武岩以及更加亏损的大洋岩石圈地幔，亏损的大洋岩石圈地幔受俯冲洋壳流体和板片熔体交代改造并发生部分熔融形成岛弧拉斑-钙碱性玄武岩、钙碱性安山岩和高镁组花岗质片麻岩。幔源岩浆底侵导致岛弧根部变质玄武岩部分熔融形成低镁组TTG片麻岩。②～2495 Ma幔源岩浆底侵导致变质长英质岩石/沉积岩部分熔融形成富钾花岗质片麻岩，并伴有区域麻粒岩相变质作用。③晚太古宙亏损的地幔演化到古元古代末期，其Nd-Hf同位素体系转化为富集特征，进一步受古元古代末期中部造山带洋壳向东俯冲和流体-熔体交代作用改造，并在1780-1680Ma俯冲板片断离扰动下发生部分熔融，形成了包括JDMSS岩套在内的大规模侵入体。④1670-1625 Ma岩石圈拆沉导致软流圈地幔上涌部分熔融，形成了平谷钾质火山岩并伴有燕辽裂谷的发育。⑤中元古代早、中期为构造稳定阶段，1230Ma地幔柱上涌使得软流圈地幔部分熔融并与岩石圈地幔相互作用，形成了大规模基性岩墙群。