湾子表壳岩中碎屑锆石的U-Pb年龄和Hf同位素研究:对华北克拉通中部造山带阜平杂岩的构造与演化的制约

位于华北克拉通中部造山带的阜平杂岩是研究华北克拉通演化历史的理想对象之一。阜平杂岩由一系列高角闪岩相至麻粒岩相变质和多期强烈变形的岩石组成,包括灰色片麻岩、麻粒岩、角闪岩、细粒片麻岩和大理岩,可以分为四个岩性单元:阜平灰色片麻岩、龙泉关眼球状片麻岩、湾子表壳岩和南营花岗片麻。本研究分析了大约200颗来自湾子表壳岩中碎屑锆石的U-Pb年龄和Hf同位素组成。其中锆石变质增生边给出1.82~1.84Ga,对应华北克拉通的最终拼合事件。除了小部分继承锆石具有2.5Ga到2.9Ga的继承年龄外,大部分岩浆锆石给出2.10Ga和2.51Ga两组年龄。这些结果表明湾子表壳岩来源于2.5Ga的阜平TTG片麻岩和2.0~2.1Ga的南营花岗片麻岩,沉积年龄在1.84~2.10Ga之间。所有年龄在2.51Ga的锆石都具有正的εHf初始值( 1.4~ 10.9),指示了一个重要的地壳增生事件发生在2.5Ga,大量的新生岩浆从亏损地幔涌入地壳中。Hf同位素数据还表明年龄在2.8Ga岩石是源区下地壳的重要组成部分,这跟东部陆块的Nd同位素组成相一致。年龄在2.1Ga的岩石εHf初始值为-4.9到 6.1,本文解释为其形成于先成地壳的再...     

华北克拉通阜平杂岩新太古代-古元古代多期地质事件及其构造性质

本文收集了阜平杂岩新太古代早期-古元古代晚期基底岩石的岩石地球化学、锆石U-Pb年代学、同位素地球化学和变质作用资料,以期对阜平杂岩早寒武纪演化历史进行初步总结.阜平新太古代早期~2.7 Ga片麻岩原岩为英云闪长岩,具有TTG质片麻岩的地球化学特征;其锆石ε_Hf（t）具有较高的正值（+5.44~+7.50）,单阶段模式年龄为2 745~2 824 Ma,表明新太古代早期为阜平杂岩强烈的地壳生长时期.新太古代晚期片麻岩的时代集中于2 543~2 484 Ma,主要岩石类型为英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩（TTG）,同时区域内还存在二长花岗岩.TTG质片麻岩的ε_Nd（t）值为-1.64~+0.96,单阶段模式年龄为2.76~3.04 Ga;锆石ε_Hf（t）值为-1.9~+7.91,单阶段和两阶段模式年龄分别为2 546~2 888 Ma和2 548~3 119 Ma.这些TTG岩石主要为新太古代早期岩石的部分熔融,并有少量中太古代地壳物质参与.近于同期具有岛弧性质的辉长岩和变质作用暗示阜平杂岩新太古代晚期可能经历了俯冲和弧-陆或陆-陆碰撞.古元古代中期（2.1~2.0 Ga）阜平地区花岗质岩浆活动强烈.该阶段花岗岩具有A型花岗岩特征,与同期的火山-沉积岩系形成于华北克拉通古元古代中期伸展的陆内裂谷环境中.阜平杂岩中基性麻粒岩包体记录的变质作用时代为1.89~1.85 Ga,并具有顺时针演化的P-T轨迹,其代表了古元古代晚期裂谷闭合的陆内造山过程,表明华北最终克拉通化.      

华北克拉通~2.5Ga地壳再造事件：来自中条山TTG质片麻岩的证据

华北克拉通中部中条山区涑水杂岩是华北克拉通新太古代TTG质片麻岩地体之一。为了探讨华北克拉通新太古代构造-岩浆事件的性质及早前寒武纪地壳的形成和演化,选择涑水杂岩中TTG质岩石进行研究。研究表明这套TTG质岩石富Na、高Al、Sr,低Y、Cr、Ni含量。稀土元素配分曲线右倾,富Rb、Ba等大离子亲石元素,强烈亏损Nb、Ta等高场强元素。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,这套TTG质片麻岩形成于2553～2561Ma,属新太古代晚期产物。锆石Lu-Hf同位素分析结果显示εHf(t)为正值,两阶段模式年龄集中在2.7～2.8Ga。结合涑水杂岩中TTG质片麻岩的岩石地球化学特征,认为这套TTG片麻岩可能主要来自2.7～2.8Ga的下地壳镁铁质岩石在新太古代晚期的部分熔融,可能有少量的地幔物质加入。考虑同期发育大量花岗质岩石的事实,说明新太古代晚期在华北克拉通中部并不存在大规模的俯冲作用,华北克拉通在新太古代晚期已经基本成型。结合前人研究成果和本文锆石Lu-Hf同位素分析结果,提出中条山区～2.5Ga岩浆事件代表一期重要的陆壳再造事件。     

华北克拉通五台群LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征

通过对五台群石咀亚群金刚库组4个典型样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和Hf同位素研究,对五台群的形成时代及华北克拉通新太古代—古元古代期间的地壳演化进行了探讨。锆石U-Pb同位素测定结果表明,侵入金刚库组中的片麻状花岗岩锆石的U-Pb年龄为2548Ma,因此五台群的上限年龄约为2.5Ga;金刚库组黑云母石英片岩和片麻状石英闪长岩的原岩锆石U-Pb年龄分别为2663Ma和2636Ma,因此五台群的下限年龄约为2.7Ga。五台群的地质年龄为2.5~2.7Ga,属于新太古代。锆石Hf同位素研究结果表明,黑云母石英片岩和片麻状石英闪长岩的二阶段Hf模式年龄(tDM2)均为2.8Ga左右,指示2.8Ga左右是五台山区乃至整个华北克拉通地壳生长的重要时期;片麻状花岗岩tDM2平均为2.57Ga,与锆石结晶年龄非常接近,表明2.5Ga左右也是华北克拉通地壳的主要增生期。地壳的增长是幕式的,2.8Ga和2.5Ga都是华北克拉通地壳生长时期。     

中条山涑水杂岩中TTG片麻岩的锆石Hf同位素特征及其形成环境

中条山前寒武纪涑水杂岩主要由西姚和寨子英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质(TTG)片麻岩、横岭关和北峪钙碱性花岗质岩石组成。SHRIMP锆石U-Pb年代学研究表明,西姚石英闪长质片麻岩~(207)Pb/~(206)Pb加权平均年龄为2536±8Ma,是新太古代的产物;西姚和寨子TTG片麻岩及横岭关和北峪钙碱性花岗质岩石岩浆锆石Hf同位素组成ε_(Hf)(t)全为正值,且在t-ε_(Hf)(t)图解上,落在2.6～3.1Ga地壳演化线范围内。北峪钙碱性花岗质岩石中三个继承锆石核的~(207)Pb/~(206)Pb加权平均年龄为2633±84Ma,其锆石ε_(Hf)(t)值为-2.0～ 5.6。前寒武纪涑水杂岩中花岗质岩石的SHRIMP锆石U-Pb年代学和锆石Hf同位素特征揭示它们最可能形成于新太古代到古元古代,岩浆主要来源于约2650Ma初生地壳的部分熔融,并有更古老的地壳物质的加入。     

中条山同善地区虎坪杂岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及地质意义

中条山地区是华北克拉通中部造山带的重要组成部分,区内前寒武纪地层广泛出露,新太古代地质体主要分布在北东走向的中条山主山脉和近东西向王屋山"同善天窗"内。"同善天窗"中主要出露虎坪花岗质片麻杂岩及宋家山群。虎坪杂岩中黑云斜长片麻岩的锆石U-Pb上交点年龄为(2 530±13)Ma,εHf(2 530Ma)为3.89～7.12;英云闪长岩207 Pb/206 Pb加权平均年龄为(2 551.4±2.7)Ma,εHf(t)为5.49～9.67。结合近年来华北克拉通新太古代晚期中部造山带镁铁质火山岩Nd同位素及遵化二辉橄榄岩的Hf同位素特征,推测华北克拉通中部造山带新太古代晚期地幔εHf(t)与εNd(t)具有一定的线性关系,中条山新太古代晚期地幔εHf(2.55Ga)为8.2～9.5,显示华北克拉通地幔在2.55Ga之前即发生过大规模的分异。虎坪变英云闪长岩幔源Hf同位素的特征需要新生玄武质地壳俯冲熔融,类似特征的花岗岩往往存在于洋内俯冲带或是洋脊俯冲的特殊构造环境;因此,虎坪英云闪长岩的产出可能代表了中条山2.55Ga的洋脊俯冲或是年轻洋壳的壳内俯冲事件。     

华北克拉通新太古代早期构造热事件的响应:来自左权地区ca.2.7Ga TTG片麻岩的证据

新太古代早期是全球地质历史上一个重要的地壳生长时期,世界众多克拉通中广泛存在2. 7Ga左右的岩浆年龄记录。华北克拉通最主要的岩浆事件发生在新太古代晚期,这与世界其他克拉通广泛存在～2. 7Ga的构造热事件明显不同。但全岩Nd和锆石Hf同位素研究表明,华北克拉通～2. 5Ga的岩石主体来自于中太古代晚期-新太古代早期大陆物质的重熔或再造。因此,厘定～2. 7Ga地质事件在华北克拉通的空间分布对深入理解新太古代地壳形成与演化具有重要科学意义。华北克拉通已识别出的～2. 7Ga的花岗质岩石主要分布在胶东、鲁西、武川、赞皇和太华等少数杂岩区,中部带的恒山、阜平和中条杂岩中亦有零星出露。左权变质杂岩位于中部带中南段,赞皇杂岩西南,初步地球化学和锆石年代学研究表明,该地区有多种岩石类型记录了～2. 7Ga的年龄信息,包括副片麻岩、长英质浅色体、磁铁矿角闪片麻岩和TTG片麻岩。其中,TTG片麻岩的原岩为英云闪长岩,锆石发育明显的核边结构,核部具有清晰的岩浆环带,两个不同LA-ICP-MS实验室获得的不一致线上交点年龄分别为2727±14Ma和2731±12Ma,代表了TTG岩浆岩的结晶年龄。同时,左权变质岩石中较好地保存了新太古代晚期的岩浆和变质年龄记录,推测其所代表的构造热事件与华北克拉通～2. 5Ga所经历的大规模幔源岩浆的底侵作用有关。     

甘肃敦煌水峡口地区前寒武纪岩石的锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及其地质意义

敦煌杂岩位于塔里木克拉通的东部,探寻和研究其中的早前寒武纪地质体对于探讨敦煌地块早前寒武纪地壳的形成和演化及其构造归属等问题具有重要的意义.甘肃敦煌水峡口地区的敦煌杂岩主要由英云闪长质片麻岩、花岗闪长质片麻岩以及表壳岩石组成.利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法测得水峡口英云闪长片麻岩和花岗片麻岩原岩的形成年龄分别为2561±16Ma和2510±22Ma,确证了在敦煌杂岩中存在太古宙岩石.此外,还获得斜长角闪岩的变质年龄为1806±14Ma,推测其原岩岩浆可能来自古老岩石圈地幔的部分熔融.根据已有的资料提出在古元古代晚期(1.80 ～ 1.85Ga)敦煌杂岩经历了一期较广泛的变质作用.锆石Hf同位素显示～2.5Ga的岩石年龄在敦煌地块代表新太古代晚期重要地壳生长时期,而～1.8Ga的构造-热事件则是以古老地壳物质循环再造为主.这些资料显示敦煌地块和华北克拉通在早前寒武纪经历了类似的地壳形成和演化过程,且共同记录了全球性的Columbia碰撞造山事件信息.     

华北中部造山带左权变质杂岩ca. 2.5Ga和ca. 1.9Ga变质年龄记录及其地质意义

华北克拉通早前寒武纪基底由多个微陆块组成,其主期拼合时代是困扰地质学家的一个重大课题。华北中部造山带作为新太古代-古元古代一条重要的碰撞型造山带已得到广泛共识。大量高精度年代学资料显示,华北中部造山带至少记录了大约1. 85Ga、1. 95Ga和2. 5Ga的三组变质年龄信息。但目前,2. 5Ga左右的变质年龄仅在华北中部造山带中部的阜平和赞皇等少数杂岩区有零星报道。左权变质杂岩位于华北中部造山带中南段东侧、阜平杂岩以南,向东紧邻赞皇杂岩,是洞悉早前寒武纪时期华北克拉通基底形成及演化过程的一个重要窗口。杂岩区出露多种早寒武纪变质岩石,其中长英质黑云斜长片麻岩分布范围最广,局部暗色矿物富集;斜长角闪岩或角闪片麻岩多以透镜状或似层状方式产出于长英质片麻岩中;杂岩区南部发育多个小型磁铁矿矿床。本文对研究区多种类型岩石样品进行了细致的岩相学、锆石U-Pb年代学和锆石稀土元素研究,发现多数样品中发育变质成因锆石,记录至少两组变质年龄信息。第一组年龄(1903Ma)仅被个别角闪片麻岩样品保存,反映了杂岩区所经历的变质峰期或近峰期阶段的时代;第二组年龄(2483～2507Ma)分布广泛,所代表的变质事件发生在区域片麻理之前,与华北克拉通约25亿年时发生的大规模构造热事件有关。     

华北克拉通东北部新太古代晚期岩浆作用和地壳增生:锆石U-Pb-Hf同位素、微量元素和地球化学制约

辽西-辽南地区新太古代花岗质岩石的锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和微量元素及全岩地球化学和锆石Hf同位素研究为探讨华北克拉通东北部前寒武纪地壳生长和演化提供了制约。结果表明,辽西地区钓鱼台二长花岗岩和辽南地区城子坦片麻状石英闪长岩、安波花岗质片麻岩中锆石均发育岩浆生长环带,结合相对高的Th/U比值(0.24~1.75)和锆石稀土元素特征,暗示它们均为岩浆锆石。定年结果显示,钓鱼台二长花岗岩、城子坦片麻状石英闪长岩和安波花岗质片麻岩的原岩分别形成于2519±9Ma、2505±10Ma和2519±11Ma,即它们均形成于新太古代晚期。辽西-辽南地区新太古代花岗质岩石均具有高SiO2(61.85%~73.38%)、低MgO(0.36%~2.83%)、富Na2O+K2O(7.64%~10.86%)的特征,为准铝质-弱过铝质的高钾钙碱性系列岩石;富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损重稀土元素和高场强元素,发育弱的Eu负异常和Sr、P、Ti的亏损。岩浆锆石均具有正的εHf(t)值,介于0.4~5.9之间,tDM1变化于2595~2798Ma之间,峰值年龄为2740Ma,与华北克拉通最重要的一次地壳增生事件相一致。辽西-辽南地区新太古代花岗质岩石形成于板块俯冲的弧构造环境下新增生下地壳物质的部分熔融。     

U-Pb Age and Hf Isotope Study of Detrital Zircons from the Wanzi Supracrustals： Constraints on the Tectonic Setting and Evolution of the Fuping Complex, Trans-North China Orogen

Located in the middle segment of the Trans-North China Orogen, the Fuping Complex is considered as a critical area in understanding the evolution history of the North China Craton （NCC）. The complex is composed of various high-grade and multiply deformed rocks, including gray gneiss, basic granulite, amphibolite, fine-grained gneiss and marble, metamorphosed to upper amphibolite or granulite facies. It can be divided into four rock units： the Fuping TTG gneisses, Longquanguan augen gneisses, Wanzi supracrustals, and Nanying granitic gneisses. U-Pb age and Hf isotope compositions of about 200 detrital zircons from the Wanzi supracrustals of the Fuping Complex have been analyzed. The data on metamorphic zircon rims give ages of 1.82-1.84 Ga, corresponding to the final amalgamation event of the NCC, whereas the data for igneous zircon cores yield two age populations at -2.10 and -2.51 Ga, with some inherited ages scattering between 2.5 and 2.9 Ga. These results suggest that the Wanzi supracrustals were derived from the Fuping TTG gneisses （-2.5 Ga） and the Nanying granitic gneisses （2.0-2.1 Ga） and deposited between 2.10 and 1.84 Ga. All zircons with -2.51 Ga age have positive initial εHf values from ＋1.4 to ＋10.9, suggesting an important crustal growth event at -2.5 Ga through the addition of juvenile materials from the mantle. The Hf isotope data for the detrital zircons further imply that the 2.8 Ga rocks are important components in the lower crust, which is consistent with a suggestion from Nd isotope data for the Eastern Block. The zircons of 2.10 Ga population have initial εHf values of-4.9 to ＋6.1, interpreted as mixing of crustal re-melt with minor juvenile material contribution at 2.1 Ga. These results are distinct from that for the Western Block, supporting that the Fuping Complex was emplaced in a tectonic active environment at the western margin of the Eastern Block.     

Early Paleoproterozoic magmatism in the Quanji Massif, northeastern margin of the Qinghai-Tibet Plateau and its tectonic significance: LA-ICPMS U-Pb zircon geochronology and geochemistry

The Quanji Massif is located on the north side of the Qaidam Block and is interpreted as an ancient cratonic remnant that was detached from the Tarim Craton. There are regionally exposed granitic gneisses in the basement of the Quanji Massif whose protoliths were granitic intrusive rocks. Previous studies obtained intrusion ages for some of these granitic gneiss protoliths. The intrusion ages span a wide range from ~ 2.2 Ga to ~ 2.47 Ga. This study has determined the U-Pb zircon age of four granitic gneiss samples from the eastern, central and western parts of the Quanji Massif. CL images and trace elements show that the zircons from these four granitic gneisses have typical magmatic origins, and experienced different degrees of Pb loss due to strong metamorphism and deformation. LA-ICPMS zircon dating yields an upper intercept age of 2381 ± 41 (2σ) Ma from monzo-granitic gneiss in the Hudesheng area and 2392 ± 25 (2σ) Ma from granodioritic gneiss in the Mohe area, eastern Quanji Massif, and 2367 ± 12 (2σ) Ma from monzo-granitic gneiss in the Delingha area, central Quanji Massif, and 2372 ± 22 (2σ) Ma from monzo-granitic gneiss in the Quanjishan area, western Quanji Massif. These results reveal that the intrusive age of the protoliths of the widespread granitic gneisses in the Quanji Massif basement was restricted between 2.37 and 2.39 Ga, indicating regional granitic magmatism in the early Paleoproterozoic, perhaps related to the fragmentation stage of the Kenorland supercontinent. Geochemical results from the granodioritic gneiss from the Mohe area indicate that the protolith of this gneiss is characterized by adakitic rocks derived from partial melting of garnet-amphibolite beneath a thickened lower crust in a rifting regime after continent-continent collision and crustal thickening, genetically similar to the TTG gneisses in the North China Craton. This suggests that the Quanji Massif had a tectonic history similar to the Archean Central Orogenic Belt of North China Craton during the early Paleoproterozoic. We tentatively suggest that the Quanji Massif and the parental Tarim Craton and the North China Craton experienced rifting in the early Paleoproterozoic, after amalgamation at the end of the Archean. The Tarim Craton and North China Craton might have had close interaction from the late Neoarchean to the early Paleoproterozoic.     

华北克拉通南缘小秦岭地区新太古代晚期-古元古代晚期岩浆构造热事件:锆石U-Pb-Hf同位素和地球化学证据

为了探讨华北克拉通南缘早前寒武纪形成演化,对华北克拉通南缘小秦岭地区早前寒武纪变质基底花岗质片麻岩开展了SHRIMP U-Pb锆石定年、Hf同位素组成及地球化学组成研究,获得了2个TTG片麻岩样品~2.50 Ga的岩浆锆石年龄和时代相近的变质锆石年龄,岩浆锆石ε_Hf（t）值为0.71~4.37;1个花岗质片麻岩样品的岩浆锆石年龄为~2.30 Ga,ε_Hf（t）值为－1.21~0.11.它们也记录了古元古代晚期变质锆石年龄或显示古元古代晚期构造热事件影响的存在.岩石以轻重稀土强烈分异为特征,大离子亲石元素相对富集,Nb、P、Ti相对亏损.在小秦岭地区首次发现新太古代晚期TTG岩石,并识别出新太古代晚期构造热事件.现有资料支持华北克拉通南缘与华北克拉通其他地区具有类似的早前寒武纪形成演化历史的认识.但是,华北克拉通南缘以2.3 Ga左右岩浆作用十分发育而显示出独特性.      

Structures of Syn-deformational Granites in the Longquanguan Shear Zone and Their Monazite Electronic Microprobe Dating

The Longquanguan shear zone is an important structural belt in the North China Craton, separating the underlying Fuping complex from the overlying Wutai complex. This shear zone has experienced three episodes of deformation： the first and main episode is a ductile top-to-ESE shear along the gently northwest-west dipping foliations, while the other two episodes are later collapse sliding. Prolonged granites parallel to the shear foliations make one of the main compositions of the Longquanguan shear zone. These granites experienced deformation to form mylonitic rocks when they emplaced during the first episode of deformation. Structural characters of the granites and their contacts to the country rocks indicate that these granites possibly resulted from in-situ partial remelting by shearing, i.e., they are syn-deformational granites. Monazites in these mylonitic granites are magmatic minerals and their crystallization ages may represent ages of the magmatic events, and also the ages for the main deformation of the Longquanguan shear zone. Monazite electronic microprobe dating were carried on two samples of granite, which gives multiple peak ages, among which 1,846 Ma and 1,877 Ma are the main peak ages for the two samples. These ages represent the main deformation of the Longquanguan shear zone, which is consistent with the main regional geological event at about 1,850 Ma caused by the collision between the Eastern and Western Blocks in North China. The good match between the monazite ages and the corresponding regional tectono-thermal events shows the feasibility and reliability of monazite electronic microprobe dating.     

小秦岭太华杂岩副片麻岩碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素及其地质意义

小秦岭地区是华北克拉通南缘早前寒武纪基底重要分布区,可见大量构造抬升剥露的基底结晶杂岩带。太华杂岩是小秦岭出露最古老的地质体,对于探讨华北克拉通南缘早期地壳形成和演化及其构造归属等问题具有重要意义。在小秦岭地区,太华杂岩被划分为正片麻岩系和以孔兹岩系为主的表壳岩。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法测得小秦岭地区太华杂岩表壳岩中黑云斜长片麻岩碎屑锆石的源区物质主要形成于2.40～2.11 Ga,经历了两期的古元古代晚期变质事件（～2.04 Ga和～1.91 Ga）,限定该套表壳岩的沉积时代介于2.11～1.91 Ga。结合锆石Hf同位素特征,我们认为该表壳岩的碎屑物质可能主要来自中条山的涑水杂岩体及绛县杂岩体、熊耳花岗岩体、小秦岭古元古代花岗岩体等,其初始的源区物质可能为太华杂岩的新太古代正片麻岩系。此外,本研究揭示华北中部造山带可能记录了一个长达约250 Ma（～2.05～1.8 Ga）持续的俯冲-碰撞过程。     

吕梁-五台地区晚太古宙—古元古代花岗质岩石锆石U-Pb年代学和Hf同位素性质及其地质意义

报道了五台地区一个晚太古代片麻状富钾花岗岩的锆石U-Pb年龄为2509±7.4Ma.该年龄与前人获得的年代学数据一起,进一步限定了晚太古期间五台-吕梁地区与俯冲有关的弧岩浆活动的年代框架.为了探讨晚太古宙-古元古代不同类型的花岗岩的源区性质和演化,特别是当时的陆壳增生机制和古老陆壳性质,本文在锆石U-Pb年代学的基础上对相应的锆石进行了细致的Hf同位素原位测量.结果表明,晚太古代片麻状花岗岩可能代表发育在古老克拉通(东部陆块?)上的弧岩浆作用产物.碰撞后(1.8 Ga)花岗岩的形成与加厚的造山带发生垮塌性伸展有关,后者导致幔源物质底侵,并引起下地壳物质的部分熔融而形成花岗质岩石.这些壳源花岗质岩浆再以不同比例与幔源岩浆混合而形成吕梁-五台地区成分复杂的碰撞后岩浆岩(花岗质为主).锆石Hf同位素还表明,吕梁-五台地区可能存在老于2.7Ga的古老克拉通物质(2.9Ga?),虽然目前还没有发现这么老的碎屑锆石.     

华北克拉通燕辽裂谷长城纪碱性岩锆石U-Pb年代厘定和Hf-O同位素特征

基性的碱性岩通常形成于伸展环境,具有富碱和不相容元素富集等地球化学特征,它们来源于深部富集地幔,是探索地幔交代和深部地球动力学的"岩石探针"。华北克拉通北缘燕辽裂谷内发育团山子组和大红峪组钾质火山岩以及侵入串岭沟组的钠质岩脉,它们共同组成了长城纪碱性岩系列。本文利用SHRIMP锆石U-Pb同位素方法对平谷-蓟县地区钾质火山岩进行年代学测试,获得误差范围内一致的年龄:1613±11Ma、1634±18Ma(团山子组)和1605±19Ma、1630±10Ma(大红峪组),说明钾质火山岩喷发的持续时间短,且与侵入串岭沟组的钠质岩脉同期(~1625Ma)。钾质火山岩和钠质岩脉的锆石Hf-O同位素组成相似:εHf(t)=-2~+4(正态分布峰值+0.6),δ^18O=4.5‰~7.7‰明显高于正常地幔锆石的值,钾质火山岩和钠质岩脉的母岩浆源自相同的富集地幔,源区受到高δ^18O物质的交代作用而富含钾质矿物,如角闪石或金云母。华北克拉通中-新元古代岩浆事件是伸展环境的产物,其锆石Hf同位素组成在~1.32Ga发生突变,由富集到亏损,暗示岩石圈地幔经历强烈的交代改造作用,可能成为检验地幔柱或者板块深俯冲驱动超大陆裂解机制的窗口。     

吕梁地区2.2~2.1Ga岩浆事件及其构造意义

吕梁地区古元古代岩浆作用非常强烈,其成因与构造环境对客观恢复华北克拉通早期地质演化具有重要意义。本文选择了杜家沟长石斑岩、吕梁群近周峪组中基性火山岩和恶虎滩片麻岩进行了较系统研究。2个杜家沟长石斑岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄分别为2189±6Ma和2186±3Ma,恶虎滩闪长质片麻岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为2182±5Ma。杜家沟长石斑岩为A型花岗岩,具有造山后花岗岩特征;吕梁群近周峪组中基性火山岩具有岛弧火山岩的地球化学特征;恶虎滩片麻岩也具有岛弧岩浆岩特征。综合分析华北克拉通2.2～2.0Ga的岩浆岩构造性质认为,吕梁地区岩浆性质的复杂性可能与所处的构造位置有关。古元古代吕梁地区可能位于华北克拉通古陆块边缘,其2.2～2.1Ga的岩浆岩可能经历岛弧和裂谷两种体制的共同制约。