中生代全球构造格局发生重大转变，中国东部在燕山期岩浆-多金属成矿作用频发，并伴随岩石圈大幅减薄。燕山期岩石圈结构的重大调整以及岩浆-成矿事件，是中国东部大陆地质演化历史上的重要一幕。然而，对该时期中国东部岩浆活动的动力学背景以及伴生多金属成矿机理等还存在许多不同或不确定的认识。以往的研究，更多强调周边板块俯冲作用与中国东部燕山期大规模成岩-成矿作用的关系。事实上，在开展中国东部燕山期构造格局变化、岩浆作用和成矿机理的研究时，除了关注板缘地质作用以及浅部沉积-构造作用表征外，更应注重该时期岩石圈性质和结构、壳幔物质交换、元素迁移循环等深部演化信息，才能从根本上认识燕山期岩浆-成矿作用事件的深部动力学本质。

著名的“燕山运动”，因华北北缘的燕山板内造山带而得名，是中国东部燕山期一系列重大地质事件的缩影。华北北缘及其邻区，也因此成为破译燕山期大规模成岩-成矿作用本质的关键地带。本课题拟将岩石学、岩石化学、(微区)同位素地球化学以及矿床学、地球物理学等多学科手段有机结合，以华北北缘及其邻区的燕山期岩浆-典型矿床为主要研究对象，阐明岩浆-成矿作用的动力学背景与过程，建立成岩-成矿作用与古鄂霍茨克洋和古太平洋两大俯冲构造体系的关系，限定两大构造域俯冲转换的时限；基于深源岩石包体直接示踪和地球物理资料的大尺度间接反演，揭示研究区岩石圈年龄、组成、结构及深部改造信息，探讨燕山期重大地质事件的深部过程与浅部响应的内在联系。

以华北北缘及其邻区燕山期岩浆-成矿作用，以及岩浆捕获的各类深源岩石包体为主要研究对象，在详细野外考察和岩石学研究基础上，通过对典型岩体开展高精度定年、岩石地球化学、Sr-Nd-Pb同位素、锆石微区Hf-O同位素、火山岩斑晶氧同位素、含水量及其熔融包裹体微区化学成分分析，同时结合大尺度范围岩浆岩综合资料的必要对比，查明研究区岩浆作用的时空分布以及岩石化学、同位素组成变化规律，详细分析岩石源区性质及熔融条件、岩浆演化过程，提出典型矿集区成矿元素聚集机理，追溯构造-岩浆-成矿过程的动力学过程，分析鄂霍茨克洋与太平洋构造域叠合、转换对区内岩浆活动与成矿作用的制约，限定古洋壳俯冲、消亡到相互转换的时限；示踪研究区岩石圈年龄、组成、结构及其记录的深部岩石圈交代、改造及壳幔物质循环等信息，进而将岩浆-深源岩石包体信息有机结合、将板缘地质作用与板内岩石圈演化相结合，揭示燕山运动的深部过程与岩浆-成矿作用的关系。

华北北缘的燕山构造带及邻区中生代岩浆活动及金属成矿作用的时空分布特征，鄂霍茨克洋与太平洋构造域叠合、转换对区内岩浆-成矿作用的制约，研究区深部岩石圈的结构、性质及改造过程，是本课题拟解决的关键科学问题。为此，按照岩浆的时空分布、记录的物质演变和壳幔作用，岩浆与成矿关系、陆缘地质与陆内岩石圈演化的耦合的总体布局，开展了5个方面的研究。

中国华北北缘及邻区发育体量巨大的燕山期中-酸性岩浆岩。近年来的若干点层面上的研究，积累了很多侏罗纪—白垩纪岩浆岩数据，对其岩石成因、构造背景等方面有了初步的认识。多数研究者认为，太平洋和蒙古-鄂霍茨克洋两大构造体系的共同作用制约着华北北缘及邻区的燕山期岩浆及成矿作用。但有关蒙古-鄂霍茨克洋是否存在先南的俯冲作用(Zorin，1999)？若存在，其在何时俯冲-闭合(Tang et al., 2016)？向古缝合带东南的远程效应范围多大(Xu et al., 2013；Yang et al., 2016)？太平洋板块向东亚大陆俯冲的时间是二叠纪(Li and Li, 2007；Li et al., 2012)？三叠纪(Zhou et al., 2014)？侏罗纪(Wang et al., 2015)？还是白垩纪(Chen et al., 2008)？等很多问题还存在较大争议。鉴于此，本课题选取中国华北北缘及邻区的阴山、太行山以及东北毗邻蒙古-鄂霍茨克缝合带及太平洋增生杂岩带的主要岩浆聚集区，如海拉尔塔木察格盆地火山岩、大兴安岭中北段索伦-查巴奇侏罗纪火成岩、张广才岭中生代火成岩、佳木斯地块-那丹哈达地体侏罗纪超基性岩和火山岩，进行综合的岩石学、岩石化学、Sr-Nd同位素和基于锆石的年代学和Hf同位素等分析，探讨它们的形成时序及成因，为刻画华北北缘及邻区的岩浆-构造耦合关系及深部动力学过程提供约束。主要研究内容包括：(1) 查明研究区燕山期侵入岩和火山岩的年代学格架及时空分布规律；(2) 确定中生代不同期次岩浆作用的岩石组合及其形成的构造背景；(3) 查明研究区中生代岩浆活动与燕山运动A幕、中间幕及B幕之间的联系；(4) 揭示蒙古-鄂霍茨克和太平洋俯冲体制在燕山期的俯冲、转折历史；(5) 探讨蒙古-鄂霍茨克与太平洋板块俯冲叠合对中国东北及华北燕山期岩浆作用及岩石圈演化的影响的时空范围。

燕山期中国东北-华北北缘受蒙古-鄂霍茨克洋闭合和古太平洋板块俯冲的双重影响，发育大规模的构造事件-岩浆活动。其中，燕山期的火山岩产出规模宏大，分布延伸到蒙古和俄罗斯境内，是东亚大陆边缘巨型火山岩带的重要组成部分(Meng，2003；Xu et al., 2013；Zhang，2014)。东北地区中生代火山岩广泛分布在西部的大兴安岭、南部的辽西-冀北、东部的小兴安岭-张广才岭地区和中部松辽盆地深层，岩石类型包括玄武岩、玄武安山岩、粗面岩、流纹岩、火山碎屑岩和火山凝灰岩。对这些火山岩喷发动力学机制的认识，有地幔柱作用、板块俯冲和岩石圈拆沉等(Gao et al., 2008；Guo et al., 2001)不同观点。起源于地幔的镁铁质岩浆的组成，受控于地幔源区组成、部分熔融程度、地幔潜能温度及压力(岩石圈厚度)。研究镁铁质岩浆的性质、来源、源区性质及演化历史，对探讨鄂霍茨克洋与太平洋构造域叠合对地幔源区的改造和岩浆性质的制约有关键意义。课题将以辽宁四合屯、兴隆沟和满洲里、塔河等地代表性的燕山期镁铁质火山岩为对象，着重开展熔体包裹体的原位元素和同位素组成研究，限定原生岩浆的化学组成，示踪岩浆源区的组成和性质，查找华北北缘及其邻区燕山期镁铁质岩浆岩在组成上的时空变化规律，揭示鄂霍茨克洋与太平洋构造域叠合和转换对岩浆性质的影响。

从显生宙周边板块聚合历史看，华北北缘(如燕山构造带)及其邻区大量燕山期岩浆-金属成矿作用的发育，与古鄂霍次克洋和太平洋板块的俯冲、叠合、转换以及大洋消减-闭合后的伸展等动力学过程可能有密切联系，但这尚需一系列的具体研究予以证实。燕山运动具有多幕次活动的特点，表现为不同时期的岩浆作用和间歇的沉积事件。在包括燕山地区在内的华北北缘及邻区，晚二叠-早中侏罗世，岩浆物质有近于南北向分布的特点，而中晚侏罗-早白垩世，岩浆活动显著增强，显示出面状分布的特征(Zhang，2014)。该区主要断裂等大型构造行迹，也具有从东西向-北北东向转换的特点(Ma et al., 2015)。而不同期次岩浆作用可能对应着不同的俯冲体系，记录了古洋壳俯冲的转折及其动力学过程信息。为此，需要开展一定时空尺度岩浆作用的综合对比研究。因此，课题将在对冀北、辽西、京西和内蒙、太行山、胶东-鲁西等地区燕山期典型岩浆开展年代学、岩石化学-同位素和源区示踪研究基础上，以点带面，着重实施同一地区不同期次岩浆、不同地区不同期次岩浆作用在东西走向、南北走向2个空间尺度的对比，查明岩浆作用在不同时空尺度是否存在岩性、岩石化学、同位素组成以及源区性质上的差异，特别是查找这些性质方面的某些可能的极性规律性变化，揭示岩浆源区的性质演变，以期有力阐明燕山期岩浆作用与两大古洋壳俯冲体系的确切联系，厘定古洋壳俯冲的转换时限。

夹持于华北和西伯利亚板块之间的中国东北地区，经历了从晚侏罗世到早白垩世蒙古-鄂霍茨克洋闭合、中亚造山带岩石圈伸展和太平洋俯冲的共同影响，发育了大规模岩浆活动(邵济安等，1999；刘建明等，2004；陈衍景等，2012)。该时期的中酸性岩浆作用，在额尔古纳地块、兴安地块和环松辽盆地形成了以岔路口(1.34×10⁶ t)、鹿鸣(0.80×10⁶ t)和大黑山(1.09×10⁶ t)为代表的3个超大型斑岩钼矿床为代表的钼矿化地带(葛文春等，2007；陈衍景等，2012)，构成了典型的斑岩钼矿省。东北地区钼矿床硫同位素具有深源或陨石硫的特征，而Sr-Nd-Pb同位素则显示其赋矿岩石的成岩物质来源于下地壳和上地幔(陈志广等，2008；孙景贵等，2012)。孙景贵等(2012)认为东北地区内生钼矿床主要形成在195~165 Ma和115~110 Ma 2个时段，成矿过程分别受古太平洋板块俯冲和伊泽奈崎板块与欧亚大陆板块聚合的制约，而陈志广等(2008)和陈衍景等(2012)则分别认为额尔古纳地块和兴安地块斑岩钼矿床的形成主要受蒙古-鄂霍茨克洋闭合的控制和影响。因此，蒙古-鄂霍茨克洋俯冲及后俯冲过程对东北地区岩浆活动及钼成矿作用的影响范围和程度引起了人们高度关注。本课题拟对额尔古纳、大兴安岭地块和环松辽盆地中生代代表性斑岩及相关大型Mo-Cu斑岩矿床进行系统的岩石学、矿床学和地球化学综合研究，揭示成矿流体演化及成矿元素运移富集的机制。通过流体包裹体原位化学组成的系统研究，精细刻画成矿流体演化过程，探讨岩浆热液析出机制。结合寄主岩石的形成过程和背景，以及成矿流体迁移富集机制，探讨岩浆活动与金属成矿作用的内在联系。在此基础上，揭示蒙古-鄂霍次克洋俯冲和闭合过程对东北大规模岩浆活动和Mo-Cu矿化的控制作用。

位于华北北缘的燕山造山带是中国东部燕山运动的重要产物，对该区一系列构造、岩浆、沉积、成矿事件的综合研究，是揭示燕山运动本质的最理想场所。燕山构造带被誉为像谜一样的大陆板内造山带。因而，破译燕山造山带的形成乃至燕山运动的本质，除了关注周边块体俯冲对华北的影响外，更需要重视造山带本身的内部岩石圈的结构、属性及演化等问题。岩浆岩携带的各类深源岩石包体是认识岩石圈地幔和下地壳演化的最可靠样品，可直接限定深部岩石圈的属性，揭示岩石圈改造及熔融作用等深部过程。另一方面，深源包体的物理性质可为岩石圈几何结构的重建提供重要约束。将深源岩石包体的岩石化学与岩石物理资料有机结合，是深度揭示岩石圈性状的有利手段。尽管如此，以往在华北及邻区的一些深源包体研究，更多侧重于探讨华北克拉通破坏这一大的岩石圈结构调整中地幔的转换和下地壳的增生-再造过程(Gao et al., 2002；Zheng et al., 2007, 2012)，对深部岩石圈的几何结构、深部岩石圈演化与周边古大洋板块，特别是鄂霍茨克洋和太平洋板块俯冲作用的关系、以及与燕山运动的深部岩石圈响应等重要科学问题尚缺乏针对性的探讨。

因此，课题将选取燕山-阴山-大兴安岭地区的赤峰、宁城、阜新、平泉、南高崖、清原、辉南、汉诺坝和阿尔山等地燕山期岩浆岩中的地幔橄榄岩和下地壳麻粒岩-辉石岩-角闪岩包体，在详细岩相学研究基础上开展系统的岩石化学、矿物学和微区年代学、同位素地球化学研究，通过深源岩石包体的定性、定年和定深等复位工作，反演燕山带及其邻区深部岩石圈的年龄特征、物质组成和地球化学性质，查找包体记录的俯冲洋壳和沉积物对深部岩石圈交代改造的直接证据。对比不同时期岩石圈性质的演变，辨明洋壳俯冲转换在岩石圈尺度的记录。同时，对相关深源包体开展适度的波速、密度和磁学性质研究，结合区域深源地震的地球物理资料，约束燕山期华北北缘及邻区深部岩石圈的物理性质，重建岩石圈结构组成演化的几何模型。综合深源包体的直接示踪和地球物理资料的宏观反演，并结合前述岩浆岩研究提供的大量面上资料，探讨岩石圈物理-化学结构的演变过程，刻画壳幔体系的增生、再造和交代改造历史，揭示华北北缘及其邻区燕山期岩石圈的深部动力学演化过程，阐明燕山运动的深部岩石圈响应。

本课题将在针对华北北缘及其邻区的阴山、太行山、鲁西-胶东以及东北地区燕山期岩浆岩(基性火山、中酸性火山岩和侵入岩)、深源岩石包体和东北额尔古纳和大兴安岭地块内燕山期代表性的斑岩及相关大型Mo-Cu斑岩矿床开展系统野外考察、大比例尺填图基础上，着重开展：

对相关岩浆岩及其捕获的深部地壳麻粒岩-辉石岩-角闪岩、地幔橄榄岩等岩石包体进行细致的岩相学和矿物学研究，确定岩浆作用产物类型和深部岩石圈的岩石组成。开展针对岩浆物质的主、微量元素分析，揭示岩石的基本化学性质，限定其形成的构造背景。对橄榄石、磷灰石和锆石等典型矿物进行原位主、微量元素含量分析，揭示寄主岩形成的物理化学条件和源区特征，以限定岩石成因。在矿相学观察基础上，对与矿化有关的铁氧化物、硫化物和石英进行原位微区微量元素含量分析，确定其元素地球化学特征，限定矿床形成的物理化学条件和成因。开展橄榄石等矿物内熔体包裹体的原位主、微量元素含量及同位素分析，用以约束原生岩浆组成及示踪岩石的源区特征。探索性开展单个流体包裹体化学组成分析，揭示成矿流体的性质及演化过程。

在全岩Sr-Nd-Pb-O-S等传统同位素研究基础上，开展必要的锆石U-Pb年代学和配套的Hf-O同位素研究，并结合岩石化学资料，揭示岩石和矿床成岩成矿物质来源，限定岩石和矿床成因。通过对深源岩石包体的系统的年代学和Sr-Nd-Hf同位素地球化学研究，并结合区域大尺度的地球物理探测资料，反演深部岩石圈的年龄结构、物质组成和地球化学性质、岩石圈增生再造历史。

课题将宏观地质描述、微区地球化学分析以及地球物理反演等手段有机结合，通过重点攻关，开展华北北缘以及太行山、中国东北燕山期岩浆-成矿作用特点及时空分布规律研究，查明岩浆的化学、同位素组成的时空演变规律，解析岩浆形成演化过程，限定洋壳俯冲、转换的时限。通过典型矿床成矿过程还原，完善成矿机理，探讨岩浆-成矿作用的关系及二者与古鄂霍茨克洋和太平洋俯冲叠合的内在联系。同时，结合深源岩石包体和地球物理资料，反演陆下岩石圈年龄、性质及组成结构。课题实施后，有望在华北北缘及邻区燕山期成岩成矿作用的时空分布特点、形成动力学背景，古鄂霍茨克洋和太平洋两大构造域叠合转换对燕山期岩浆成矿的制约以及两大构造域转换的时限，研究区岩石圈组成、结构及详细深部改造和演化过程等关键科学问题方面取得进展或突破，并发表一批能反应研究成果和学术思想的高质量论文，回答几点该区长期存在的基础地质科学问题，为中国东部燕山运动的深部动力学本质提供重要约束。项目还将岩浆作用与成矿过程相结合，聚焦典型矿床形成机理解析，为区域资源矿产评价勘探指引方向，为国家资源开发储备及地方经济发展提供智力支持。课题实施亦将为地质、地球化学、矿床学、地球物理等学科交叉和融合提供范例，培育在华北北缘燕山期岩浆-成矿作用与古洋壳俯冲叠合研究领域有国际影响的团队。

在关注周边块体俯冲对华北燕山运动制约的同时，更加注重将华北内部的深部过程与浅部响应相结合，强调将岩浆作用与成矿过程相联系，将岩石基本的年龄、化学组成与必要的岩石物理参数相结合，在岩石学、岩石化学、(微区)同位素地球化学以及矿床学、地球物理学等多学科手段的联合攻关下，查明华北北缘及其邻区燕山期岩浆-成矿作用的时空分布规律、成岩-成矿性质及形成背景，认识燕山及其邻区深部岩石圈的组成、结构，建立圈层相互作用、及其岩浆-成矿效应与两大古洋壳俯冲体系叠合的内在联系，限定两大构造域转换的关键时限及其深部过程，在燕山造山带形成的深部动力学本质方面有新发现。

致谢: 感谢张国伟、许志琴、金振民、李曙光、郑永飞、吴福元等院士，赵振华、范蔚茗、徐义刚、孙卫东等研究员，许文良、赵国春等教授对课题设计和实施提出的宝贵意见。