前寒武纪地球动力学(Ⅶ):早期大陆地壳的形成与演化

冥古宙到太古宙大陆地壳主要由花岗质片麻岩区和绿岩带构造单元组成。大量的研究表明,以花岗质岩石出现为标志的大陆地壳最早的碎屑锆石记录为约4.4Ga,最早的英云闪长质-花岗闪长质片麻岩形成于约4.03Ga,最早的绿岩带层序形成于约3.8Ga。冥古宙到始—古太古代时期的花岗质片麻岩区主要由英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质片麻岩组成(TTG片麻岩),中—新太古代,尤其是新太古代晚期TTG片麻岩仍然为花岗质片麻岩区的主要岩石组成,但是花岗质片麻岩的成分出现了明显的多样化趋势,最明显的标志就是出现了大量的花岗闪长岩-二长花岗岩-碱长花岗岩组合。绿岩带的组成较为复杂,早期科马提岩、拉斑玄武岩等铁镁质火山岩占主导地位,组合有BIF等沉积层序,尤其是科马提岩的出现标志着高温地幔岩浆作用占主导作用。而晚期绿岩带科马提岩占的比重已经明显较少,大量出现拉斑玄武质-钙碱性玄武质到英安质火山岩和副变质沉积层序,局部出现类玻安岩、埃达克岩的变质火山岩记录。地球动力学体制研究表明,冥古宙到古太古代以地幔柱构造体制占主导地位,从始太古代到古太古代(3.0Ga)地幔柱活动和地幔对流使岩石圈不断加厚。在地幔对流沉降部位,由于地幔对流的拖曳使其铁镁质地壳逆冲堆垛并不断增厚,其深部发生麻粒岩相-榴辉岩相变质、部分熔融形成初始的大陆地壳花岗质岩石,并孕育了早期高温状态的板块热俯冲。中太古代晚期和新太古代初期形成了以榴辉岩为标志的类现代板片俯冲的构造体制,新太古代末期尽管地幔柱构造体制在局部仍起重要作用,但是类现代板片俯冲构造体制已经成为这一时期主导的动力学体制。     

早前寒武纪花岗质岩石成因研究中的若干问题

在前寒武纪地块广泛分布的英云闪长岩、奥长花岗岩和花岗闪长岩质片麻岩是世界各大陆太古宙高级变质区片麻岩(灰色片麻岩)的主要岩石,也是绿岩—花岗岩地体的主要组成部分。各大陆早前寒武地体的同位素资料表明,这些岩石的形成(或变质)年龄均老于绿岩带。显然,早前寒武纪花岗质岩石的形成与地球早期历史中上地幔—地壳     

清原太古代花岗岩-绿岩地体的常量和微量元素地球化学证据

目前公认的两个太古代基本岩石组合是花岗岩-绿岩和高级片麻岩。由于绿岩带不仅在地壳的早期形成和演化上具独特意义,而且蕴藏有极为丰富的金、铜、铁和镍等矿产,因此引起我国广大地质工作者的极大注意。我国太古代变质杂岩,很可能大部分都与高级片麻岩组合类似,而     

河南中部太古代登封花岗-绿岩地体中TTG质片麻岩与绿岩带关系及其地壳演化意义

河南中部太古代登封花岗-绿岩地体中的TTG质片麻岩与绿岩带表壳岩存在以下三种关系:(1)TTG质片麻岩普遍侵入绿岩,早期黑云斜长片麻岩形成底辟穹窿构造;(2)TTG质片麻岩和绿岩带中的酸性火山岩与拉斑玄武岩构成双模式岩套,它们各自具有不同的地球化学演化趋势;(3)REE模拟计算表明,TTG质片麻岩是石英榴辉岩经10-35％的部分熔融形成,石英榴辉岩则由绿岩带中拉斑玄武岩转变而成。拉斑玄武岩和TTG质片麻岩的形成,在本区基底克拉通化进程中起了重大作用。     

内蒙大青山早前寒武纪变质岩和早期陆壳的演化

将大青山地区早前寒武纪变质岩石分成三个岩性构造组合.即(1)麻粒岩—紫苏花岗岩组合;(2)角闪片麻岩—英云闪长岩组合;(3)富铝片麻岩—钾质花岗岩组合.其中,组合(1)是区内最古老的物质组成,其形成时代至少应在晚太古代以前(>2800Ma).组合(2)是具花岗—绿岩带特征的晚太古代中、低级变质岩系.组合(3)是经早元古造山变质作用形成的岩石组合.根据重新排定的地质事件顺序,对本区早期地壳演化的有关问题进行了讨论.     

额尔古纳地块基底地质构造

额尔古纳地块是额尔古纳-马门-加格达奇拼合地块中的典型代表.研究表明,其基底由前中元古代绿岩及与之伴生的花岗质杂岩组成,它们具有地壳早期演化的地质构造特征.绿岩带为典型的变质基性-酸性火山岩及部分变质沉积岩系构成的火山-沉积建造,火山岩以拉斑玄武岩为主,向上过渡为钙碱性火山岩系列,表现为双峰态型特点.花岗岩类为TTG岩系及石英二长岩-花岗岩组合.花岗岩-绿岩地体内各岩石类型的岩石地球化学特征与国外太古宙及我国华北陆台花岗岩-绿岩带内同类岩石极为相似.双峰态型火山岩及绿岩建造组合,以及类似于TH2、FII型的变质基性火山岩和长英质火山岩特征,结合高铝型英云闪长岩-奥长花岗岩组合,指示了研究区绿岩带的形成环境类似于大陆边缘弧后裂谷型火山-沉积盆地.     

江西庐山─星子地区早前寒武纪片麻岩基底的初步研究

庐山-星子地区原称的混合花岗岩和混合岩实为以奥长花岗质片麻岩为主体的灰色片麻岩（TTG岩套）和花岗质片麻岩．后者是前者经钾质成分改造交代的结果。其常量元素和微量元素特征与早前寒武纪低铝型灰色片麻岩一致,构成扬子克拉通的晚太古代基底。其上的星子群属表壳岩,与赣北片麻岩一起构成花岗-绿岩地体,因燕山运动和新构造而出露地表。     

鞍山地区营城子古太古代片麻岩杂岩的识别与锆石U-Pb年代学研究

鞍山地区分布有始太古代-新太古代花岗岩杂岩,是研究早期地壳物质组成及其演化的经典地区之一.通过大比例尺岩性调查工作,新近在营城子识别出一套片麻岩杂岩和奥长花岗岩组合,为本区古老岩系的对比、构造格局恢复、太古代地壳形成与演化研究提供了新的依据和线索.片麻岩杂岩主要由条带状黑云斜长片麻岩、(脉状)奥长花岗质片麻岩以及黑云母片岩组成,呈不同规模的包体产出于细粒、均匀块状的奥长花岗岩之中.片麻岩杂岩的岩石组合以及复杂多变、明显不均一的岩石组构特征表明具有深熔混合岩的成因特点.SIMS锆石U-Pb定年表明,片麻岩杂岩中条带状黑云斜长片麻岩和黑云母片岩形成年龄分别为3312±14Ma、3304±7Ma和3324±7Ma～3235±14Ma,明确反映古太古代热事件,此外个别样品中存在3.68～3.60Ga和～3.47Ga继承锆石.细粒黑云奥长花岗岩的年龄为3.14～ 3.13Ga,与全区中太古代岩浆热事件一致.区域对比分析表明:营城子片麻岩杂岩的岩石组合、产状关系和年代学特征与东山杂岩和深沟寺杂岩十分相似,为古大古代(3.33 ～3.24Ga)深熔作用的产物.营城子片麻岩杂岩是鞍山地区另一个保留有古老锆石信息和太古宙早期地壳岩石的地质体.     

辽东鞍山地区太古代构造样式及其数值模拟

太古宙地壳的构造样式一直是地学界研究的热点问题之一,存在着垂向构造和水平构造两大不同的构造演化认识。位于华北克拉通东缘的辽东鞍山地区广泛出露太古宙TTG岩系、绿片岩相变质的基性-中酸性火山碎屑岩、硅铁质沉积建造构成了典型的太古宙花岗-绿岩带。此外,花岗-绿岩带内丰富的构造变形记录,为探讨早期地壳构造演化提供了重要的线索。详细的野外宏观构造解析表明,鞍山东部白家坟、齐大山地区TTG岩系与(含铁)绿岩接触部位发育了陡倾滑韧性剪切带,代表了新太古宙地壳的垂向"穹脊构造"样式。基于I2VIS有限元差分方法模拟结果表明,鞍山地区花岗-绿岩带垂向构造成因应受控于新太古代末期大规模的岩浆活动造成的TTG上地壳岩石活化,粘度降低,密度变小,(含铁)绿岩建造与TTG岩石的密度差引起的拗沉作用。同时数值模拟结果显示太古代垂向拗沉构造体制很可能是地球演化早期的一种壳-幔物质交换循环的重要机制。     

吉林省夹皮沟花岗岩—绿岩带成因模式探讨

通过对夹皮沟绿岩带层序、岩石成因以及叠加其上的变质变形作用特征的研究,认为绿岩带形成于硅铝壳的扩张环境;英云闪长岩—奥长花岗岩成分的花岗质片麻岩是在大陆或大陆边缘的挤压环境下,由变质镁铁质火山岩经部分熔融侵位的深成花岗质岩石。由此,提出夹皮沟花岗岩—绿岩带的裂谷成因模式。     

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.      

阿尔泰造山带早古生代TTG侵入岩石组合的确定及构造意义

利用标准矿物分类系统进行TTG岩石组合鉴别,认为中阿尔泰地区存在早古生代中晚期(416～462 Ma)侵位的英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩组合(T1T2G1)及英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗岩组合(T1T2G2)。岩石具富镁、钙而贫碱特点,Rb,Th,La,Ce,Nd,Zr,Hf相对富集,Ba,Sr,P,Nb强烈亏损。(La/Yb)N比为4.61～5.69,轻稀土分馏程度较高,为板块碰撞前(俯冲期)花岗岩,并与外蒙古地区早古生代GG侵入岩浆构造带组合,构成指示洋壳俯冲方向的TTG-GG岩石组合岩浆带。     

太古宙TTG的Nb/Ta变化特征:对“Nb-Ta悖论”的启示

英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)是地球早期大陆地壳最重要的组成部分。TTG的Nb/Ta比值变化不仅与它的成因相关,而且与早期构造环境和地壳分异过程关系紧密。本文选择阴山地块出露的TTG片麻岩及下地壳斜长角闪岩/麻粒岩包体作为研究对象,开展了寄主花岗闪长岩和同源镁铁质包体中的角闪石和黑云母的原位微区矿物的微量元素分析工作,以及TTG与非同源斜长角闪岩包体的全岩主微量元素分析工作。矿物化学研究结果表明,花岗闪长岩和同源镁铁质包体的角闪石具有相似的Mg^#值,但是两者具有明显不同的Nb/Ta比值。镁铁质包体中的角闪石更富Cr、Ta,Nb/Ta比值为30~50;TTG岩石中的角闪石Cr和Ta含量偏低,但具有更高的Nb/Ta比值(38~70)。TTG和镁铁质包体中的角闪石Cr含量与Nb/Ta具有较好的负相关关系。全岩地球化学分析结果揭示,TTG片麻岩的具有高Nb/Ta比值(13~65,平均值31),斜长角闪岩和麻粒岩包体具有变化的Nb/Ta比值(10~56)。太古宙绿岩带中玄武质岩石的Nb/Ta平均值为~15,阴山地块斜长角闪岩和麻粒岩包体具有高的Nb/Ta比值,反映了这些代表基性下地壳的岩石经历了部分熔融作用或后期的交代作用,使其Nb/Ta比值发生改变。研究区具有高Nb/Ta比值的TTG可能来源于高Nb/Ta比值基性下地壳部分熔融,并继承了源区高Nb/Ta比值的特征。通过本文研究揭示,高Nb/Ta比值的TTG并非一定形成于俯冲带洋壳榴辉岩相部分熔融,下地壳富角闪石和黑云母的岩石部分熔融是形成高Nb/Ta比值TTG的一种重要途径。     

扬子与华北太宙基底差异的 Sm-Nd 同位素和 REE 新证据

本文通过对扬子崆岭杂岩和华北太华群和阜平群新太古代和古元古代斜长角闪岩、TTG片麻岩 Sm-Nd同位素和REE对比研究，讨论了同时代岩石对地壳主体增生时代、地幔性质和演化规律的揭示，表明两克拉通属不同大陆岩石圈陆块。     

冀北太古代花岗质片麻岩的成因

冀北是华北克拉通早前寒武纪变质基底的主要出露地区之一。分布于承德-滦平和赤城-张家口地区的新太古代花岗质片麻岩主要由英云闪长岩、奥长花岗岩、花岗闪长岩和二长花岗岩(TTGM)组成,构成了低钾、中钾和高钾钙碱性三个岩石化学系列。二长花岗质片麻岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb和Lu-Hf同位素特征揭示其岩浆结晶年龄为2509±10Ma。全岩岩石化学、Sm-Nd同位素和锆石Lu-Hf同位素研究表明:(1)低钾钙碱性系列的岩石形成于拉班玄武质岩石的低度部分熔融;(2)中钾钙碱性系列岩石主要形成于玄武质岩石和杂砂岩的部分熔融,局部存在英云闪长质片麻岩的部分熔融;(3)高钾钙碱性系列的岩石形成于以高钾中酸性火山岩为主要成分的杂砂岩的部分熔融。结合近年来冀北早前寒武纪地质研究成果,这些太古代花岗质片麻岩全岩Sm-Nd同位素和锆石Lu-Hf同位素特征揭示~2.7Ga是本区太古代地壳的主要生长期。在新太古代发生了大规模的火山喷发,火山物质形成后不久发生部分熔融形成花岗质岩浆,接着发生变质、变形作用。这些花岗质片麻岩的形成与南美洲西海岸的构造-岩浆活动特征有类似之处,可能反映了太古代末期冀北地区从活动大陆边缘地壳增生、加厚到弧后伸展转化的动力学背景。     

鞍山地区太古宙早期地壳生长及重熔——来自始-古太古代片麻岩杂岩的岩石学及年代学证据

本文报道了鞍山地区新厘定的一套始—古太古代片麻岩杂岩的岩石学特征及锆石U-Pb年代学数据,以探讨太古宙早期地壳的形成及演化过程。杂岩在全区广泛分布,野外以包体形式产于约3.1Ga细粒奥长花岗岩之中。主要包括始太古代奥长花岗岩/石英闪长岩和古太古代片麻岩杂岩两个岩石单元,前者呈透镜体产出于后者之中。始太古代奥长花岗岩/石英闪长岩部分遭受变质作用改造,但整体较好地保留了岩浆结构及构造,其年龄为3.77~3.81Ga,锆石εHf(t)值大于0,表明其为玄武质岩石经部分熔融形成的新生地壳。古太古代片麻岩杂岩由条带状片麻岩、浅色奥长花岗质片麻岩、黑云母片岩及少量斜长角闪岩等组成,岩石类型多样且组构复杂、不均一,受到塑性流变变形作用的改造,为地壳深部层次下变质-深熔作用的产物,各岩石锆石U-Pb年龄相近,为3.29~3.36Ga,锆石εHf(t)值小于0,表明其来源于始太古代古老地壳的重熔。杂岩记录了~3.8Ga、3.7~3.4Ga以及~3.3Ga等多期岩浆-构造热事件,其中~3.8Ga和~3.3Ga分别代表本区主要的两期地壳生长和地壳重熔事件。多期次地壳生长和重熔可能是早期地壳演化的主要机制及过程,这与全球多个太古宙地体类似。     

医巫闾山变质核杂岩南段韧性变形与流变特征

医巫闾山变质核杂岩南段张家堡地区出露两套花岗质岩石:太古代花岗质片麻岩,含有黑云斜长片麻岩包体,以及晚期侵位钾长花岗片麻岩与花岗岩脉。详细宏微观构造分析发现,花岗质岩石遭受了两期变形事件:晚侏罗世高温韧性剪切和早白垩世低温韧性剪切变形。早期韧性变形温度约550~600℃,高绿片岩相-低角闪岩相,此次韧性变形以单剪作用为主,岩石为L=S和LS构造岩,具有右行剪切特征。晚期韧性变形温度约400~450℃,绿片岩相,变形以纯剪切为主的一般剪切,岩石以L=S构造岩为主,具有左行剪切特征。利用动态重结晶及亚颗粒粒径估算岩石流变学参数,结果表明高温剪切带具有较低差异应力,较高应变速率,低温剪切带恰好相反。早期晚侏罗世韧性伸展变形与伊泽那崎板块和法拉隆板块NNW向俯冲共同作用于欧亚大陆东缘相关,进入早白垩世伊泽纳崎板块向欧亚大陆俯冲深部板块后撤(Roll-back),导致华北岩石圈发生大规模减薄,医巫闾山地区发生晚期低温韧性伸展变形。     

鲁西地块早前寒武纪构造-岩浆活动区划及演化的新认识

以野外区域地质调查为基础,结合前人的岩石学和年代学成果,根据地壳构造层次划分、构造作用及岩浆活动特征,探讨了鲁西地块的前寒武纪构造演化格局。鲁西地块的构造-岩浆岩区可以划分为：西部的TTG类岩区和东部的片麻状二长花岗岩区。TTG类岩石是鲁西地块新太古代陆壳岩浆活动的产物,片麻状二长花岗岩是TTC类陆壳岩浆活动之后在新太古代晚期发生的大规模陆壳增生活动形成的。贯穿两个构造-岩浆岩区之间的多条北西向韧性剪切带表明鲁西地块在新太古代末发生的地壳加厚是两个岩区通过多条韧性剪切带挤压叠置实现的陆壳加厚作用所致。TTG岩区和片麻状二长花岗岩区内广泛发育的元古代未变形未变质的酸性岩脉和基性岩墙群表明鲁西地块在新太古代末两个岩区已经焊接在一起,进入元古代以后,鲁西地块完全克拉通化,具有刚性板块的特征。     

长乐-南澳构造带燕山期(J-K)TTG岩石组合及其地质意义

长乐-南澳构造带火成岩类多年来备受国内外地学界关注和瞩目,但对其构造环境的认识却存在较大分歧.本文通过分析构造带燕山期(J-K)火成岩类的时空分布、岩石学特征及其TTG岩石组合等,讨论厘定构造带的构造性质与岩浆源区.据构造带花岗岩类岩石结构构造特征、锆石SHRIMP U-Pb与LA-ICP-MS U-Pb同位素定年,测年结果集中分布于200~191Ma、155~97Ma与84~69Ma三个区间,暗示构造带燕山期(J-K)岩浆活动可以划分为三个阶段:(1)早侏罗世(J₁),以片麻岩类与糜棱岩类为主;(2)晚侏罗世-早白垩世(J₃-K₁),片麻状花岗岩类占优势;(3)晚白垩世(K₂),出现大量的晶洞花岗岩类与脉岩类.采用O'Connor An-Ab-Or标准矿物分类方案识别TTG岩石组合获知,早侏罗世(J₁)与晚侏罗世-早白垩世(J₃-K₁)时,构造带存在TTG岩石组合;晚白垩世(K₂)时,构造带TTG岩石组合消失,发育典型的双峰式火成岩.TTG岩石组合以钙性(C)和中钾钙碱性(MKCA)为主,显示奥长花岗岩演化趋势(Tdj),具大陆边缘弧花岗岩(CAG)的特征,由此可推断长乐-南澳构造带燕山期(J-K)构造性质为主动大陆边缘弧.构造带发育两类成因机制的TTG岩石组合,分别来自不同的岩浆源区:具镁安山质(MA)性质的TTG岩浆来源于玄武质洋壳的脱水融熔,具正常安山质(A)性质的TTG岩浆来源于陆壳底部玄武质岩石的局部熔融.     

岩浆弧火成岩构造组合与洋陆转换

本文从岩浆弧的火成岩构造组合、主要地质特征和弧地壳成熟度几个方面,讨论洋陆转换作用及其过程。表征洋俯冲环境的火成岩构造组合主要有英云闪长岩—奥长花岗岩—花岗闪长岩(TTG)组合,高镁安山岩组合,镁安山岩组合,Adakite组合(即高锶低钇中酸性岩)与富铌弧玄武岩组合等。基于火成岩构造组合的配置,讨论了4种可能的洋俯冲壳的壳幔结构:(1)热的年轻的俯冲洋壳与上覆冷的幔楔岩石圈;(2)冷的老的俯冲洋壳与冷的幔楔岩石圈;(3)冷的老的洋壳与热的幔楔软流圈;(4)热的年轻的俯冲洋壳与上覆幔楔软流圈。讨论了弧岩浆前锋作为结构标志以及空间组成极性的构造意义;讨论了弧火山作用的时间极性与弧成熟度及其地壳厚度之间的正相关关系,提出岩浆弧地壳双层结构的模型,下地壳主要为玄武质的基性麻粒岩和角闪岩,上地壳为长英质的TTG片麻岩,相当于大陆壳形成的第一阶段,即新生陆壳。岩浆弧及其洋—陆过渡性的弧地壳是洋俯冲作用形成的洋陆转换带(或增生造山带)的最重要的记录。