华北克拉通北缘汉诺坝地区广泛出露有新生代的玄武岩，其中携带了大量的地幔捕虏体，这些新鲜的幔源岩石在研究华北克拉通破坏与岩石圈减薄方面起到了重要作用。本文通过对汉诺坝地区新生代玄武岩携带的不同类型辉石岩捕虏体的矿物组合、结构构造、全岩主、微量元素地球化学和矿物化学成分特征及全岩Sr-Nd同位素组成进行系统研究，探讨了这些不同类型辉石岩的岩石成因和来源，并在此基础上选择具有代表性辉石岩捕虏体样品进行了全岩及其单矿物Fe同位素组成分析，以查明不同类型辉石岩捕虏体的Fe同位素组成范围及在各矿物间的分馏关系，并结合不同类型辉石岩的成因过程，探讨导致不同类型辉石岩Fe同位素组成变化和单矿物间Fe同位素分馏的可能机制。　　依据单斜辉石的颜色和不同的矿物组合关系及其成分，我们将辉石岩捕虏体分为绿色型辉石岩、黑色型辉石岩和石榴子石辉石岩。不同类型的辉石岩显示了不同的岩相学特征和地球化学特征。其中绿色型辉石岩包括二辉岩和橄榄单斜辉石岩，具有堆晶结构，二辉石温度计显示其平衡温度在884～1073℃之间(Wells，1977)。其Mg＃介于87.6～91.5，相容元素Cr(4618～7299ppm)和Ni(781～927ppm)含量变化范围较大。稀土配分具有LREE亏损、平坦及富集等几种型式，微量元素还显示了高场强元素(Nb、Zr、Hf和Ti)的负异常以及U、Sr的正异常。此外，全岩具有较大的87Sr/86Sr(0.7034～0.7060)、εNd（-0.8～8.6）同位素变化范围，其Sr同位素组成与汉诺坝橄榄岩的Sr同位素组成相近。黑色型辉石岩包括二辉岩和含金云母单斜辉石岩。两类岩石均具有堆晶结构，较低的平衡温度(888～893℃，Wells，1977)、Mg#(76.3～83.3)以及Cr含量(206～1429 ppm)。黑色型辉石岩显示了上突的倒“U”型分配曲线，具有Nb、Ta、Zr和Hf的负异常并且Rb、Ba含量低。其中，金云母单斜辉石岩(DMP09-21)具有最高的Al2O3、CaO和TiO2以及最低的Ni(45ppm)含量。相比于二辉岩，金云母辉石岩全岩的稀土元素含量高，并富集Rb、Ba、Th和U等元素。黑色型辉石岩Sr-Nd同位素(87Sr/86Sr=0.7064～0.7101，εNd=16.8～-15.1)明显不同于绿色型辉石岩，而接近该区麻粒岩的同位素组成范围，显示了富集地幔端元特征。绿色型和黑色型辉石岩均具堆晶结构，高度变化的Mg#和低的Ni、Cr含量，倒“U”型分布的稀土配分型式以及非常低的强不相容元素(Rb、Ba、Th和U)含量。这些特征与Xu(2002)、Liuetal.(2005)和Huetal.(2015)所报道的汉诺坝Cr-和Al-辉石岩特征相似，这两类辉石岩均属于高压堆晶成因。根据元素分配系数计算的堆晶岩母熔体显示绿色型辉石岩和黑色型辉石岩的REE配分型式与汉诺坝玄武岩不同。两类辉石岩的Sr-Nd同位素组成也与汉诺坝玄武岩明显不同。这些特征表明大多数辉石岩母岩浆与寄主玄武岩不同源。绿色型和黑色型辉石岩母熔体高度变化的稀土元素丰度以及全岩Sr-Nd同位素组成的明显差别表明这两类岩石并非形成于同一个结晶分异过程。绿色型辉石岩相对高的Mg#和平衡温度暗示其可能来自岩石圈地幔，而黑色型辉石岩相对低的Mg#、Cr与Ni含量、高的Al和Fe组分、较低的平衡温度以及与麻粒岩相似的Sr-Nd同位素组成表明其来自壳-幔过渡带。金云母单斜辉石岩具有明显高的稀土元素总量(∑REE=64 ppm)，明显富集轻稀土元素((La/Yb)N=4.5)和强不相容元素(Rb、Ba)的特征表明该辉石岩受到了后期地幔交代作用的影响。　　与上述两类辉石岩不同，石榴子石辉石岩矿物间缝隙较大，部分矿物具有核边结构（单斜辉石具有筛状边结构，橄榄石具有Fe-Mg环带，尖晶石环带结构）。尖晶石常被石榴子石包裹，部分样品显示了石榴子石辉石岩和二辉橄榄岩复合结构特征。Wells(1977)二辉石温度计和Nickel&Green(1985)石榴子石-斜方辉石压力计显示大部分石榴子石辉石岩的平衡温度为983～1077℃，平衡压力为16～22千帕。全岩具有较高Mg#(85.1～91.6)和Cr(2332～5436 ppm)、Ni(942～1360ppm)含量。稀土元素方面，单斜辉石富集LREE，而石榴子石亏损LREE，全岩REE具有近平坦、略微亏损和富集多种配分型式。微量元素方面均富集强不相容元素(Th、U和LREE等)，并显示了极明显的Sr正异常和Ti负异常。Sr-Nd同位素具有解耦特征，εNd变化很小(4.7～8.6)，而87Sr/86Sr变化范围大(0.7037～0.7076)。石榴子石辉石岩中矿物具有明显的反应结构，与汉诺坝二辉橄榄岩相近的平衡温度(945～1040℃)和Ni(1949～2509ppm)含量(Rudnicketal.，2004)，表明这些辉石岩是橄榄岩与硅酸质熔体相互作用形成。　　绿色型辉石岩和黑色型辉石岩除一个受交代作用影响的绿色型二辉岩(JSB09-15)外，其余样品的Fe同位素组成变化范围很小(δ57Fe=-0.014～0.089‰)，平均值为0.036±0.084‰(2SD，n=6)，与饱满的上地幔组成相近(0.03±0.03‰，Weyer and Ionov,2007)，其矿物间存在较小的Fe同位素分馏，δ57Fe总体表现为橄榄石(-0.016～0.038‰)≈斜方辉石(-0.042～0.069‰)＜单斜辉石(0.035～0.113‰)＜尖晶石(0.186‰)，与配位键理论计算的这些矿物间的平衡分馏趋势相同，表明矿物间Fe同位素分馏达到平衡。汉诺坝绿色型辉石岩和黑色型辉石岩的Fe同位素组成变化范围小，Fe同位素组成相对均一，单矿物间Fe同位素分馏较小并且达到平衡，表明高压堆晶过程Fe同位素组成变化较小。而一个绿色型辉石岩(JSB09-15)具有同类样品中最高的Al2O3和K2O组成、(La/Yb)N(3.2)、强不相容元素含量(Rb、Ba等)以及87Sr/86Sr(0.7061)，表明该辉石岩受到了后期地幔交代作用的影响，而这个样品明显富集重的Fe同位素(δ57Fe=0.231±0.056‰)。此外，黑色型金云母单斜辉石岩显示了最重的Fe同位素组成(δ57Fe=0.993‰)和极轻的Mg同位素组成(δ26Mg=-1.501‰)以及明显高的Al2O3、K2O和微量元素含量。这些受到明显地幔交代作用影响的辉石岩，相对未受交代作用影响的绿色型和黑色型辉石岩明显富集重的Fe同位素。　　汉诺坝石榴子石辉石岩是橄榄岩与硅酸质熔体相互作用的产物，其Fe同位素组成变化相对较大(δ57Fe=0.115～0.245‰)，平均值δ57Fe为0.186±0.092‰(2SD，n=7)，与该区玄武岩的Fe同位素组成(δ57Fe=0.179±0.028‰)相近(Zhao etal.，2012)。石榴子石辉石岩中单矿物的δ57Fe总体表现为橄榄石(-0.246～0.075‰)＜斜方辉石(-0.041～0.245‰)＜单斜辉石(-0.066～0.310‰)＜尖晶石(0.073～0.478‰)＜石榴子石(0.303～0.416‰)。配位数理论表明石榴子石中8次配位的Fe-O键应当具有硅酸盐矿物中最轻的Fe同位素组成，而石榴子石辉石岩中石榴子石却明显比其它单矿物富集重的Fe同位素，与配位键理论计算的结果明显不同，表明矿物间Fe同位素分馏未完全达到平衡。此外，我们分析了其中一个石榴子石辉石岩(JSB09-05)及其单矿物的Mg同位素组成，其δ26Mg(-0.428‰)明显比正常地幔的Mg同位素组成偏轻(δ26Mg=-0.27±0.05‰，Tengetal.，2010)，矿物间δ26Mg表现为石榴子石(-0.655‰)＜橄榄石(-0.348‰)≈斜方辉石(-0.345‰)≈单斜辉石(-0.337‰)＜尖晶石(0.040‰)。石榴子石和橄榄石以及辉石间的Mg同位素分馏与配位键理论计算的Mg同位素平衡分馏范围也不一致，这与Huetal.(2015)所研究的汉诺坝石榴子石辉石岩的Mg同位素结果一致。汉诺坝金云母单斜辉石岩及石榴子石辉石岩全岩及其单矿物具有重的Fe同位素和轻的Mg同位素组成，这可能是由于熔体-橄榄岩相互作用过程中Fe-Mg元素的化学扩散引起的动力学同位素分馏所致。因此，地幔交代作用或者熔体-橄榄岩反应是导致汉诺坝地区陆下岩石圈地幔Fe同位素不均一、矿物间同位素分馏不平衡的主要原因。