岩石圈地幔是地球深部最重要的物质传输和能量交换的场所,是连接浅层地壳和深部地幔的关键纽带,在壳幔相互作用、地壳生长分异以及矿产资源形成等诸多方面起着重要作用。地质体中的地幔橄榄岩以及地幔交代岩是记录俯冲带深部地幔信息的重要载体。本文选取了大别造山带的代表性岩体——毛屋超镁铁质岩体作为研究对象,为探索俯冲带岩石圈地幔复杂壳幔相互作用提供突破口,通过岩石学、地球化学和年代学的手段,旨在:（1）察明华北克拉通南缘地幔属性与岩石成因;（2）揭示活动大陆边缘的地幔楔的含水性与传输过程。（3）探讨地幔楔中不同时期、不同深度复杂的交代作用。具体内容如下:（1）毛屋方辉橄榄岩经历复杂的地幔过程:来自岩相学证据。毛屋方辉橄榄岩在岩相学上划分为4个期次（M1-M4）:M1为地幔浅部尖晶石相矿物组合,斜方辉石（Opx1）、尖晶石（Spl）和橄榄石（Ol1）以细粒包裹体形式赋存于斜方辉石斑晶（Opx2）中;M2代表峰期矿物组合,粗粒Ol2和Opx2变斑晶,平衡于石榴石斑晶,且Opx2内部含有残余Ol1包裹体;M3为退变质阶段,斜方辉石变斑晶中出溶大量的单斜辉石和铬尖晶石（Cr-Spl）,石榴石变斑的边缘发育Opx+Cpx+Cr-Spl的放射状后成合晶;M4为晚期含水矿物,包括钛斜硅镁石、金云母以及沿着基质裂缝生长的白云石细脉。（2）方辉橄榄岩和纯橄岩:来自华北克拉通地幔楔残余。方辉橄榄岩和纯橄岩全岩具有高Mg#值（高达92.4）和Ni O含量（0.253～0.323 wt.%）,较低的Al2O3（0.08～0.76 wt.%）,Ca O（0.05～0.32 wt.%）含量,具有难熔地幔的特征。毛屋橄榄岩与大别-苏鲁造山带中M型橄榄岩相似,明显区别于C型橄榄岩。橄榄石Fo值（0.92～0.93）、Ni O（0.316～0.493 wt.%）和Mn O（0.028～0.191 wt.%）含量高,明显区别于堆晶成因和交代成因的橄榄岩,是华北克拉通陆下岩石圈地幔楔经历了～20-30%部分熔融的残余。（3）石榴辉石岩脉:难熔地幔橄榄岩与富硅熔体反应的产物。石榴辉石岩的石榴石变斑晶中有残留的橄榄石包裹体,且全岩具有较高的Mg#值（83～91）和Ni（963～2353 ppm）含量,在PGE含量和分配模式上继承了方辉橄榄岩的特征,并富集LREE和LILE等不相容元素,记录了俯冲板片携带的壳源成分熔/流体交代作用。因此,毛屋石榴辉石岩是地幔楔橄榄岩与低于30%壳源富Si熔体反应的产物。（4）橄榄岩中锆石揭示古特提斯洋携带沉积物对地幔楔的长期改造。方辉橄榄岩和辉石岩中存在原位锆石,并具有复杂的U-Pb年龄分布（1892±23 Ma至99±4 Ma）。残余岩浆锆石显示出核-幔-边结构,内部含有石英和斜长石包裹体,具有元古代复杂的年龄分布特征。交代锆石具有早古生代到三叠纪之前的U-Pb年龄,由于受熔/流体溶解和改造作用,核部被溶蚀,幔部和边部包裹有石榴石、斜方辉石、橄榄石和白云石等矿物。变质锆石内部无明显结构特征,年龄集中在227±6 Ma。这些复杂的U-Pb年龄说明在早古生代（～450Ma）,强烈的硅酸盐熔体交代作用将壳源沉积物中元古代的碎屑锆石带入了克拉通地幔楔。方辉橄榄岩和辉石岩中交代锆石年龄范围在421±8 Ma到256±6 Ma,具有高的Th、U和HREE含量,Ce和Eu异常,以及正的εHf（t）（+0.6～+8.2）。锆石中碳酸岩矿物包裹体与橄榄岩基质中豆荚状和细脉状的白云石和菱镁矿,都表明伴随着长期的古特斯洋板片俯冲,在含有辉石岩脉的地幔楔中存在长期的碳酸盐熔体交代氧化作用。另外,变质锆石具有三叠纪年龄（～227±6 Ma）,亏损HREE和负的εHf（t）（-13.4～-2.9）,记录了华北克拉通与扬子板块陆-陆碰撞的超高压变质事件。这些证据揭示了从大洋俯冲到大陆碰撞的过程中,克拉通地幔楔存在长期的交代作用,并且克拉通边缘的地幔楔是重要的储库和过滤器,调节了金属和挥发性元素在俯冲带中的循环。（5）石榴辉石岩水含量对地幔楔水的传输及水分布不均一性的影响。毛屋石榴辉石岩由于不同的熔/岩比划分为贫石榴石辉石岩（石榴石含量<20wt.%）和富石榴石辉石岩（>60 wt.%）。贫石榴石辉石岩形成于低熔/岩比,具有较高的Mg#值（高达91）和Ni（高达2353 ppm）含量;富石榴石辉石岩中石榴石富集LREE、LILE等不相容元素,代表了熔体具有壳源组分。贫石榴石辉石岩的水含量为89～142 ppm,H2O/Ce比值为7～506,与MORB源区相似;富石榴石辉石岩的水含量为266～609 ppm,H2O/Ce比值为84～648,高于EM和OIB源区,与推测的HIMU和弧岩浆地幔源区下缘相似。因此,具有高水含量和H2O/Ce比值的富石榴石辉石岩更接近反应熔体的水含量,而具有最低水含量和高Mg#值的贫石榴石辉石岩由于受到橄榄岩围岩的缓冲作用,存储了较少的水。不同辉石岩水含量的对比表明,在辉石岩形成过程中携带了不同程度的水进入地幔楔。因此,传输的水含量不同使得俯冲带地幔楔中的水产生了不均一分布。俯冲板片产生的壳源流体与上覆大陆岩石圈地幔楔橄榄岩在板片-地幔界面反应生成辉石岩,大量水储存在这些地幔交代岩中。最终地幔楔的水化促进了水向深部地幔的迁移,对地球的水循环产生了影响。（6）纯橄岩记录多期碳酸盐交代作用。纯橄岩中发现有不同产状的碳酸盐矿物:第一种为纯橄岩捕获的碳酸盐熔体形成的菱镁矿巨晶,内部发生不混溶现象形成方解石和透辉石等包裹体;第二种是在>2.5 GPa条件下,白云质熔体与斜方辉石反应形成菱镁矿和单斜辉石;第三种是方解石细脉与菱镁矿反应,在脉体边缘产生白云石。毛屋纯橄岩中单斜辉石的Ca O含量和Mg#值极高,Al2O3和Ti O2含量较低,具有高（La/Yb）N和低Ti/Eu的碳酸盐交代特征,且富集Th、U、Sr（高达2273 ppm）和LREE,以及高的87Sr/86Sr比值（0.7079～0.7097）,说明纯橄岩中单斜辉石是受碳酸盐交代作用形成的。碳酸盐矿物具有较低的δ13CV-PDB（-19.7～-15.6‰）和较高的δ18OV-SMOW（18.1～28.1‰）,表明交代介质主要来源于沉积碳酸盐和有机碳组分。因此,毛屋纯橄岩中的碳酸盐矿物是在大陆板块俯冲碰撞之前,大洋板片携带沉积碳酸盐和沉积有机碳进入到地幔楔中,发生氧化分解后形成碳酸盐熔体交代地幔楔橄榄岩而形成的。从洋壳俯冲过程中产生的碳酸盐熔体交代了地幔楔橄榄岩,并裹挟了碳酸盐沉积物形成熔体囊,白云质熔体与斜方辉石反应形成菱镁矿。最后大陆板片俯冲脱水熔融形成富CO2流体,碳以多种形式在俯冲带中迁移。地表的沉积碳酸盐和有机碳经俯冲板片运移到深部地幔楔,并以碳酸盐矿物的形式赋存于橄榄岩中,最终折返回地表,实现了沉积碳库与地幔楔之间复杂的碳循环过程。