太古宙的洋-陆与古地理问题*

大陆最古老的陆壳物质是沉积岩中4.4 Ga的碎屑锆石,最古老的陆壳岩石年龄为4.1-4.0 Ga,出露面积约20 km²。3.9-3.6 Ga的古老陆核出露在不同克拉通中,而大陆的生长峰期是在2.9-2.7 Ga,全球稳定的陆壳圈层形成是在~2.5 Ga,被称为克拉通化。陆壳以英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)为代表,体积占古老陆壳的~70%以上。古陆表现为高级片麻岩区-花岗绿岩带格局(穹隆-龙骨格局),与显生宙的洋-陆格局不同,暗示构造体制的差异。火山沉积组合即是围绕高级片麻岩地体以层状向斜方式存在的绿岩带,后者相对变质很浅或未变质。早期地球演化中,先有陆还是先有洋、陆核形成和生长的机制、什么时候开始有露出海面的陆地、太古宙时期的洋-陆格局等等都还没有定论。古元古代时期,全球长期处于伸展阶段,巨厚的裂谷型沉积以及伴随的大氧化事件,可能是开启古地理研究的最早地质时期。本文还以华北克拉通为例,作了陆壳演化的简单介绍。     

鄂尔多斯地块基底研究新的思考与认识

鄂尔多斯地块基底岩芯岩石组合、花岗片麻岩的锆石U-Pb年龄、Hf同位素和全岩Nd同位素组成以及航磁异常和地壳速度结构特征表明,该地块中部沿大同-华池基底断裂带存在一航磁异常梯度带,沿该带南缘发育一条2.2~2.0Ga古元古代弧岩浆活动带,并经历了1.96~1.85Ga的变质作用改造,与东缘中部带古元古代中晚期构造演化过程一样,可能代表该地块内部古元古代中晚期形成的一条构造活动带。该活动带以北为东西向展布的正航磁异常带,基底由混合岩化的变泥质和杂砂质片麻岩、片岩及大理岩和石英岩等变质表壳岩和一些花岗片麻岩类构成,记录了新太古代末~2.50Ga和古元古代中期2.2~2.0Ga两期岩浆活动及古元古代末期1.95~1.85Ga变质作用等地质事件,为一主要由新太古代陆壳物质构成的陆块。活动带南部为北东向不规则正、负相间航磁异常带,基底除少量副变质岩外,多为花岗片麻岩类,记录了古元古代中期2.2~2.0Ga岩浆热事件以及1.95~1.85Ga的变质作用改造,除新太古代物质外,还存在古、中太古代陆壳物质,是由一定规模中太古代和部分古太古代陆壳物质以及新太古代新生陆壳添加构成的古老地块。因此,鄂尔多斯地块中部沿大同-华池断裂带成为分割该地块一条重要分界带,其北部地块与其北缘孔兹岩带构成同一构造带,可能代表新太古代陆壳基底之上于古元古代晚期发育的一条大陆边缘活动带。南部则为古、中太古代陆壳与新太古新生陆壳增生而成的古老地块,代表鄂尔多斯地块古老基底陆壳的主体。     

华北克拉通构造演化

华北克拉通是中国大陆的主要构造单元,从早期到中生代以来的地质记录较完整,受到国际关注,是大陆形成和演化研究的天然实验室。华北克拉通的构造演化可以分为八个大的阶段:陆核形成阶段;陆壳巨量生长阶段;微陆块拼合与克拉通化;古元古代大氧化事件与地球环境剧变;古元古代活动带构造与高级麻粒岩相变质作用;中-新元古代多期裂谷与地球中年调整期;古生代边缘造山;中生代构造转折与去克拉通化。华北克拉通的大陆演化显示了地球的进化和不可逆过程,特别是热体制的演变。早期陆核的成因仍存在争议,但是陆壳由小到大、多阶段生长的过程是明确的。25亿年前后的克拉通化是最具显示度的地质事件,微陆块的拼合是大陆聚合和形成稳定克拉通的主要过程,已经被揭示。但是由绿岩带-高级区构成的穹隆-龙骨构造并不遵从板块构造的基本构造样式。经历了太古宙与元古宙分界时期的"静寂期"之后,华北克拉通记录了与全球休伦冰期以及大氧化事件相关的地质活动。古元古代活动带则记录了裂谷-俯冲-碰撞的过程,具有显生宙造山带的某些特征,伴有高级麻粒岩岩相的变质作用,暗示了早期板块构造的出现。从约18~8亿年长达十亿年或更长的时限里,华北克拉通一直处于伸展环境,发育多期裂谷,有多期陆内岩浆活动,是岩石圈结构和下地壳组成的关键调整期。从古生代起,华北的南、北缘都经历了现代板块构造意义的造山事件,显示了华北克拉通古陆通过古蒙古洋和古秦岭洋与相邻陆块之间的构造活动,分别称为兴蒙造山带和秦岭-大别造山带。中生代的华北克拉通出现构造体制的转折和地壳活化,表现为岩石圈减薄和大量壳熔花岗岩的出现。古太平洋板块的活动显然是重要因素之一,但周边其它陆块的作用也是重要的,克拉通破坏机制及其内涵的研究还有进一步深化的空间。华北克拉通的构造演化有其特点,也具有全球意义。      

扬子陆块古-中元古代地质演化与Columbia超大陆重建

扬子陆块在古-中元古代时期经历了较为强烈的岩浆-变质-沉积-成矿等地质事件,这些事件是理解该陆块陆壳演化和成矿效应内在联系及动力学的关键,也是探讨该陆块在Columbia超大陆中古地理重建的前提。本文以古-中元古代地质单元出露较为完整的扬子西南缘为重点研究对象,在总结已有资料的基础上,对扬子陆块古-中元古代时期地质事件进行剖析和讨论,明确了扬子陆块西南缘在古-中元古代时期经历了由Columbia超大陆初始裂解引起的陆内裂谷相关的沉积作用,岩浆侵位及矿产富集等地质过程。通过与全球陆块进行对比,发现相似的裂谷的相关沉积-岩浆-成矿事件在劳伦大陆西北部、澳大利亚北部及Siberian克拉通都有体现。本文认为扬子陆块在2. 4～2. 3 Ga通过增生拼贴到劳伦大陆Rae克拉通。在共同经历过Columbia超大陆聚合的峰期变质作用(2. 03～1. 81 Ga)之后,超大陆开始逐步裂解并形成大陆内部裂谷,最终在古元古代后期(～1. 66～1. 60 Ga)扬子陆块和Columbia超大陆主体分离。     

前寒武纪重大地质事件

本文概括性地阐述我国前寒武纪冥古宙、太古宙、元古宙三大地史阶段的重大地质事件,粗略勾绘前寒武纪地球演化的轨迹,期望了解我国与全球变化的异同,进一步突出我国前寒武纪三大地史阶段中新太古代超级地质事件及元古宙时期中国大陆块体对哥伦比亚及罗迪尼亚两个超大陆形成与破裂的地质响应。冥古宙是地球最早期的地史阶段,从太阳系形成的4 567 Ma至地球上最老的4 030 Ma的Acasta片麻杂岩。碎屑锆石保存最好的地点是西澳的Mt. Narryer和Jack Hills。目前在中国大陆至少有7个地点发现具有罕见的约4.0 Ga的碎屑锆石,这些地点并不位于克拉通区,而是赋存于造山系新元古代至古生代以碎屑岩为主的地层中。太古宙(4 030~2 420 Ma)定义为从最古老的岩石出现(4 030 Ma Acasta片麻岩)至冰碛层首次广泛分布的寒冷期之间的一段地史。最古老的岩石为英云闪长片麻岩,构成加拿大西北斯拉夫克拉通4.03~3.94 Ga Acasta片麻岩的一部分。西南格陵兰Isua带保存全球有最老的表壳岩,形成于3 810 Ma。太古宙最重大的地质事件莫过于2 780~2 420 Ma时期的新太古代超级事件。值得指出的是华北克拉通最古老、也是中国最古老的岩石出露在中国辽宁鞍山地区,约3.80 Ga英云闪长岩奧长花岗质片麻岩和3.30 Ga的表壳岩已被识别。华北克拉通太古宙有与世界各地太古宙相似的演化历史和特点,包括花岗岩绿岩带及高级变质片麻岩带、广泛的英云闪长岩奧长花岗岩花岗闪长岩(TTG)片麻岩、古陆壳的出露(略老于3.8 Ga)、广泛分布的BIF等。我国太古宙花岗岩绿岩带虽然在华北克拉通分布较广,但与南非、格陵兰、加拿大、西澳等地经典的花岗岩绿岩带相比,时代偏新,仅以新太古代为主,规模偏小,缺少大面积分布的科马提岩,且变质程度偏高,主要为角闪岩相麻粒岩相变质。演化到元古宙(2 420~541 Ma),则进入成熟的、较冷的、刚性程度较高的地球,以现代样式板块构造、超大陆旋回和更复杂的疑源类(eukaryotic)生命的发育为特征。这种变化大致出现在2 420 Ma左右,与哈默斯利型BIF的消失及地史中首次广泛出现的冰川沉积物年代相近。古元古代早期十分重要的“休伦冰川事件”、指示大氧化事件的古老红层在我国尚未被发现,与Lomagundi Jatuli (LJE) δ13C的同位素漂移有关的关门山组古元古代沉积地层的同位素年代学依据不足;古元古代磷矿和具有巨大石油潜力的2.01 Ga Shunga事件也未能鉴别。但中国最大特色是发育了与哥伦比亚和罗迪尼亚超大陆汇聚与裂解有关的良好地质记录,特别是华北克拉通保存了古元古代与哥伦比亚超大陆汇聚有关的超高温、高压麻粒岩等变质及岩浆事件,1 780 Ma以后的中元古代又保存了与哥伦比亚超大陆裂解有关的裂谷沉积及岩浆活动;而在扬子和塔里木陆块区则保存了与新元古代早期与罗迪尼亚超大陆汇聚有关的蛇绿岩、混杂岩、洋内弧、俯冲增生杂岩及大陆边缘弧,在约800 Ma以后则发育了与罗迪尼亚超大陆裂解有关的沉积及岩浆活动的地质记录,为中国和全球地质学者研究这一时期地球系统变化和成矿作用提供了客观的野外实验室和良好的范例。     

华北克拉通南缘太华杂岩组成及演化

太华杂岩位于华北克拉通南部,其组成复杂,记录了几乎所有早前寒武纪各阶段重要的地质事件;此外,由于其所处特殊地理位置,研究太华杂岩对于华北克拉通早前寒武纪地壳形成和演化、构造单元划分和基底拼合等都具有举足轻重的科学价值。本文综合已有的岩石学、变质作用、地球化学以及同位素年代学等诸多研究工作,得到以下阶段性结论和认识:1)将鲁山地区太华划分为以深成侵入岩为主的片麻岩系和以变质沉积-火山岩为主的表壳岩系;前者形成于中太古代晚期-新太古代早期,后者形成于古元古代晚期。而小秦岭地区太华杂岩中变质深成侵入岩形成时间跨度较大,为中太古代晚期-古元古代早期;而其上覆的火山-沉积岩可与鲁山太华杂岩的表壳岩类比,形成时间亦为古元古代晚期。2)中太古代-新太古代(2.91～2.50Ga)为华北克拉通南部大陆最主要的地壳形成时期。提出太华杂岩在太古宙经历了两期明显的地壳生长时间,一期发生在2.85～2.70Ga,以鲁山太华片麻岩系中的深成侵入岩和斜长角闪岩为代表;另一期发生在～2.50Ga,以小秦岭华山和崤山地区太华杂岩中各类花岗质岩石为代表。3)太华杂岩在所谓的全球陆壳生长"沉寂期(2.45～2.20Ga)"岩浆活动异常发育,推测这一时期的岩石形成于古元古代俯冲-汇聚环境,可能是与华北克拉通南部太古宙陆块和其他陆块汇聚-碰撞相关。4)太华杂岩在古元古代晚期普遍遭受了强烈的变质和变形,其变质程度主体为高角闪岩相,局部可达麻粒岩相,且记录了包含近等温降压退变质片段的顺时针变质作用P-T轨迹,经历了一个漫长的变质演化过程(1.97～1.80Ga),变质作用的时限跨度可达150Myr。5)提出华北克拉通南部曾经为一个统一基底,称之为"南部太古宙地块",此地块形成时间为新太古代末期(～2.5Ga)。该古老陆块经历了如下5个构造-演化阶段:(1)冥古宙-始太古代初始陆核形成;(2)中太古代-新太古代陆壳快速生长;(3)古元古代早期(～2.3Ga)岩浆活动异常活跃;(4)古元古代(2.30～1.97Ga)陆内拉伸-破裂;和(5)古元古代末期(1.97～1.80Ga)陆块最终拼合。     

华北克拉通中部造山带早前寒武纪变质演化历史评述

根据变质作用程度不同,华北中部造山带早前寒武纪基底可以进一步分为高级区和花岗-绿岩带。前者变质程度可达高角闪岩相-麻粒岩相,包括太华、吕梁、阜平、恒山、怀安、宣化等杂岩,花岗-绿岩带的变质程度较低,多为绿片岩相-角闪岩相,包括登封、赞皇、五台等杂岩。已有变质演化研究表明,高级区恒山、怀安和宣化杂岩中的麻粒岩和(或)退变榴辉岩记录的峰期变质压力最高,恒山杂岩、阜平杂岩和宣化杂岩中的麻粒岩记录的峰期变质温度最高;花岗-绿岩带中的赞皇杂岩和五台杂岩出露高压斜长角闪岩和高压变泥质岩。中部带各变质杂岩中可识别出早期进变质、峰期、峰后快速降压和晚期冷却等变质阶段,拥有顺时针近等温降压型的变质作用P-T轨迹,与华北克拉通中部的俯冲碰撞有关。大量变质年代学数据显示,中部带各变质杂岩中至少记录了~1.85Ga、~1.95Ga和~2.5Ga三组变质年龄,其中,~1.85Ga的变质年龄占据了主导地位,大致与区域片麻理形成的时间一致,代表变质高峰期时代;~1.95Ga的变质年龄代表了峰期前的某个进变质片段;~2.5Ga的变质年龄则指示了更早一期的变质事件,推测与古老陆块~2.5Ga所遭受的大量幔源岩浆的侵入和底垫作用有关。然而,变质年龄与变质阶段的对应关系尚不明确。     

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。     

中国太古宙地质体组成、阶段划分和演化

我国太古宇陆壳主要见于华北克拉通区内，由高级变质的麻粒岩相带、角闪宕相区和低、中级变质的绿岩－花岗岩区组成。按地质时序可划分为始、古、中、新太古４个阶段。麻粒岩相带的组成主要由英云闪长质片麻岩为主和少量表壳岩或主要由表壳岩含一些花岗质岩石。绿岩－花岗岩区时代主要属新太古代，绿岩属基性火山－沉积建造，基性岩的原岩物质来自相对亏损的上地幔，形成于大陆边缘的裂谷环境。太古宙末，板块体制已经形成，麻粒岩相带是板块体制的俯冲碰撞机制的产物。对克拉通古陆块能长期成为大陆的解释，应认为是下地壳的挤压环境，促使陆壳以板底垫托叠置、垂直增生所致。     

辽东半岛太古宙地壳演化

辽东半岛较大面积出露太古宙变质深成岩和变质表壳岩,富含铁、铜、金等矿产资源。历经3.8 Ga始太古代最古老的奥长花岗岩就位,3.3~3.77 Ga古太古代多期变质深成杂岩就位和3 376~3 357 Ma表壳岩基性火山岩-陆源碎屑岩建造沉积,其后为中太古代2 962~3 142 Ma两期花岗杂岩侵位和3.0 Ga表壳岩陆源碎屑岩建造沉积,构成了太古宙早期古陆核,此时构造造演化特点主要以垂直增生为主,并出现原始古洋盆;进入新太古代,原始陆壳裂解为3个古陆块。即:建平—龙岗微古陆块、绥中—鞍山—本溪微古陆块、城子坦微古陆块。3个古陆块于新太古代末—古元古代早期(2 500~2 400 Ma)碰撞拼合,形成早期太古宙克拉通基底。     

前寒武纪大陆地壳地质构造演化研究进展与问题

前寒武纪地质构造是地球系统科学研究的一个承前启后的重要组成部分,现存最古老的固体地球物质是38亿年前的大陆长英质岩石。以地质构造热事件为标志确认早中太古代已有30亿年年龄值的大陆克拉通化,而新太古代末大陆地壳已出现普遍的克拉通化。由深变质作用岩石测得的p-t值推断当时地温梯度与现今大陆稳定区相似,大规模的陆壳区断块已具基本刚性特征,使板块构造运动模式基本适用于太古宙地壳演化。古元古代末陆壳普遍隆升和遭剥蚀,陆壳生长作用导致形成大陆区块上的裂谷型坳拉槽系。中元古代起,世界约于18亿年前近乎同时出现不变质的沉积盖层,使前寒武纪明显必需划分为早、晚前寒武纪两大阶段。华北克拉通区是世界大陆克拉通地壳的组成部分,与世界各大陆克拉通演化有很好的可对比性,在前寒武纪超级大陆重建中有一定位置。在现今阶段研究基础上,对华北克拉通区提出了几个前瞻性的基础研究课题,应予深入探索。     

Continental recycling and true continental growth

Continental crust is very important for evolution of life because most bioessential elements are supplied from continent to ocean. In addition, the distribution of continent affects climate because continents have much higher albedo than ocean, equivalent to cloud. Conventional views suggest that continental crust is gradually growing through the geologic time and that most continental crust was formed in the Phanerozoic and late Proterozoic. However, the thermal evolution of the Earth implies that much amounts of continental crust should be formed in the early Earth. This is “Continental crust paradox”.Continental crust comprises granitoid, accretionary complex, and sedimentary and metamorphic rocks. The latter three components originate from erosion of continental crust because the accretionary and metamorphic complexes mainly consist of clastic materials. Granitoid has two components: a juvenile component through slab-melting and a recycling component by remelting of continental materials. Namely, only the juvenile component contributes to net continental growth. The remains originate from recycling of continental crust. Continental recycling has three components: intracrustal recycling, crustal reworking, and crust–mantle recycling, respectively. The estimate of continental growth is highly varied. Thermal history implied the rapid growth in the early Earth, whereas the present distribution of continental crust suggests the slow growth. The former regards continental recycling as important whereas the latter regarded as insignificant, suggesting that the variation of estimate for the continental growth is due to involvement of continental recycling.We estimated erosion rate of continental crust and calculated secular changes of continental formation and destruction to fit four conditions: present distribution of continental crust (no continental recycling), geochronology of zircons (intracontinental recycling), Hf isotope ratios of zircons (crustal reworking) and secular change of mantle temperature. The calculation suggests some important insights. (1) The distribution of continental crust around at 2.7 Ga is equivalent to the modern amounts. (2) Especially, the distribution of continental crust from 2.7 to 1.6 Ga was much larger than at present, and the sizes of the total continental crust around 2.4, 1.7, and 0.8 Ga became maximum. The distribution of continental crust has been decreasing since then. More amounts of continental crust were formed at higher mantle temperatures at 2.7, 1.9, and 0.9 Ga, and more amounts were destructed after then. As a result, the mantle overturns led to both the abrupt continental formation and destruction, and extinguished older continental crust. The timing of large distribution of continental crust apparently corresponds to the timing of icehouse periods in Precambrian.     

中朝陆台北侧褶皱带构造发展的几个问题

中朝与西伯利亚陆台之间的乌拉尔—蒙古—鄂霍茨克褶皱系是古亚洲洋演化的结果。其发展分为两个大的阶段:早期阶段从中元古代起在北部形成蒙古—鄂霍茨克洋,到寒武纪初封闭,形成兴凯褶皱带;晚期阶段从震旦—寒武纪初起在南部形成乌拉尔—蒙古洋,到泥盆纪大洋封闭,形成早及中古生代褶皱带。这就是中朝与西伯利亚陆台边缘褶皱带发育不对称的原因。 乌拉尔—蒙古洋最后封闭的缝合带在内蒙古中部形成中古生代褶皱带。它包括贺根山蛇绿岩带,二道井—查干诺尔混杂体带和它们之间的锡林浩特花岗岩—变质岩带。后者是造山碰撞的中心,上泥盆统法门阶的磨拉石堆积主要沿此带分布。 石炭—二叠纪时,本区广泛兴起裂谷活动。这些裂谷发育在不同的基底之上,多数发生于不同时期构造带的界线上。它们在新增生的年青陆壳上形成,其特征不同于红海或东非型裂谷;其岩浆活动和变形、变质作用使年青陆壳增厚并更加稳固。     

华北克拉通的变质沉积岩及其克拉通的构造划分

早前寒武纪花岗质岩年龄统计结果显示,华北克拉通经历了3.8,3.3,2.9,2.5和1.8~1.9 Ga等多个旋回才从陆核成长为陆台,与之对应沉积岩也由少变多,大约以500 Ma为一周期。由于沉积作用出现在成陆间歇期,所以二者在时间上相间互补,其状如同显生宙超大陆裂解和拼合的周期交替。这一现象不但是地壳演化的普遍规律,而且也可反过来用沉积岩反映陆壳的演化。然而,早前寒武纪尤其是太古宙的沉积岩毕竟太少,无法用来恢复当时古陆块的面貌,但古元古代的特别是陆缘沉积的孔兹岩,尽管已进入下地壳并成为克拉通基底的组成,则以保存甚多、分布延续,使其重塑克拉通的拼合成为可能。已有的华北克拉通的构造划分方案多种多样,但以陆缘沉积的古元古代孔兹岩作为地块的边界,理当最能反映当时古陆块的面貌。因此,以孔兹岩为主要依据,并综合考虑岩石组合、构造环境、变质p-T轨迹、同位素年龄、以及不变质的沉积盖层等地质特征,将华北克拉通主体从西往东划分为：鄂尔多斯地块 / 晋蒙弧形拼合带 / 冀鲁豫地块 /（郯庐断裂）/ 胶辽地块群等构造单元,所得到的不同于以往的构造轮廓,显示华北陆台并非一统的太古宙克拉通,而是吕梁运动拼合成的古元古代大陆。     

塔里木地块东南缘新太古代安南坝石英闪长片麻岩的成因及其对地壳演化的启示

目前塔里木地块东南缘早前寒武纪岩石形成时代和成因机制研究较为薄弱,制约了人们对塔里木大陆地壳形成和早期演化的认识.岩石地球化学及锆石Hf同位素组成表明塔里木地块东南缘安南坝石英闪长片麻岩原岩岩浆为下地壳变玄武岩部分熔融形成,并有少量幔源物质的加入.LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示石英闪长片麻岩成岩年龄为2 662±12 Ma、2 676±15 Ma,结合已有资料综合说明塔里木东南缘太古宙岩石形成时代主要集中在2.55~2.70 Ga,变质年龄分别为1 980±30 Ma、1 828±20 Ma~2 087±29 Ma,是古元古代中晚期与造山作用有关的岩浆-变质事件的地质记录.石英闪长片麻岩中锆石两阶段模式年龄T_DM2为2 954~3 742 Ma,峰值为~3.24 Ga,据此认为~3.2 Ga是塔里木东南缘大陆地壳生长的主要时期,并于2.55~2.70 Ga发生地壳再造,古老地壳再循环可能是该地区新太古代中晚期大陆地壳演化的重要方式.      

冀西北怀安杂岩的年代学、地球化学、Nd-Hf-O同位素组成及其地质意义

冀西北地区怀安杂岩由变质表壳岩和变质深成岩组成,其中变质表壳岩的形成时代、怀安杂岩的构造背景以及其与孔兹岩带间的关系一直存在较大争议.本文对怀安杂岩的几处代表性露头进行了详细野外考察,对4件样品进行了岩石学、锆石SHRIMP U-Pb定年、同位素和元素地球化学分析.所有样品都给出了1.86~1.81 Ga的变质锆石年龄,进一步支持怀安杂岩广泛遭受到古元古代晚期变质作用改造的认识.侵入/包裹含BIF表壳岩组合的变质辉长岩（HB1425）和片麻状英云闪长岩（HB1426）分别给出了~2.5 Ga和2.55 Ga的形成年龄,限制表壳岩形成时代老于2.55 Ga,推测为新太古代表壳岩.浅粒岩（HB1431）和紫苏石榴黑云斜长片麻岩（HB1435）中最老的碎屑锆石分别为2.46 Ga和2.51 Ga,可能还存在古元古代的碎屑锆石,表明它们都为古元古代表壳岩.上述结果进一步确定了怀安杂岩中发育两期表壳岩组合.变质辉长岩和片麻状英云闪长岩的全岩ε_Nd（t）、T_DM1和T_DM2分别为+2.19~+3.06、2.67~2.75 Ga和2.67~2.69 Ga,表明其物源区不存在较大规模的古老陆壳物质,新太古代是怀安地区主要陆壳生长期.变质辉长岩中~1.82 Ga变质锆石中较多具有正的ε_Hf（t）值,最高可达11.1,最可能的解释是古元古代变质过程存在地幔添加作用.锆石的O同位素分析显示区域上可能存在低δ18O的岩石,在古元古代变质过程中,可能存在低δ18O流体对锆石的改造.怀安杂岩和西部孔兹岩带中不同类型岩石的比例明显不同,但两者都同样发育新太古代和古元古代的双层地壳结构,怀安杂岩或许代表孔兹岩带剥蚀更深而出露的深部地壳部分.      

An alternative model for the Damara Mobile Belt: Ocean crust subduction and continental convergence

The Pan-African Damara Mobile Belt has previously been described as ensialic, possibly resulting from a modified aulacogen.Three features of the Damara Mobile Belt are difficult to reconcile with ensialic models. Firstly, the complex asymmetrical structural pattern of linear zones, with up to 80% shortening across the belt. Secondly, the markedly asymmetric metamorphic pattern broadly follows the structural pattern forming two distinct, parallel metamorphic belts of relatively high (northern belt) and low (southern belt) geothermal gradients, respectively. Abundant granitic intrusions occur in the high-grade metamorphic belt. Thirdly, the evolution of the Damara igneous rocks; the early (Nosib) igneous rocks are alkali; mid-Damara (Matchless Member) amphibolites resemble oceanic-floor basalts. Depleted upper-mantle material representing oceanic lithosphere was tectonically emplaced into the Damara metasediments during early tectonism. An extensive calc-alkali suite (the Salem Suite) intruded the high-grade metamorphic belt during a long period spanning most of the Damara tectonism.A model invoking the formation of alkali rocks, followed by the development of oceanic crust, initiation of northwestward subduction and ocean closure terminating in continental collision is considered to explain the major features.     

冀东地区始太古代早期—冥古宙锆石发现

最古老大陆地壳的形成、组成和演化是阐释地球壳幔物质分异、构造演化的逻辑起点。由于长期地质作用改造,地球上保存的古老陆壳物质十分稀少,寻找和研究都极具挑战性。在冀东卢龙喇叭山地区,早期研究发现含有大量3.4~3.8 Ga碎屑锆石的铬云母石英岩,岩石特征和碎屑锆石年龄分布与迁安黄柏峪地区的铬云母石英岩十分类似。本文对喇叭山地区与铬云母石英岩共生的变质碎屑沉积岩进行了锆石定年。黑云斜长片麻岩(J2006)94个数据点分析,碎屑锆石普遍显示强烈铅丢失,数据点主要沿上交点年龄为~3.8 Ga和~3.45 Ga的两条不一致线分布。获得3084±6 Ma的变质锆石年龄。长石石英岩(J2009)68个数据点分析,除大量3.4~3.8 Ga碎屑锆石外,还发现3.92~4.0 Ga碎屑锆石(6颗)。始太古代早期—冥古宙碎屑锆石的发现表明华北克拉通无疑存在4.0 Ga以上的形成演化历史。本文新定义的曹庄-喇叭山岩系形成于3.1~3.4 Ga之间,主要由变质碎屑沉积岩和变质基性-超基性岩组成,可能代表了地幔柱与大陆壳相互作用的构造环境。根据碎屑锆石形态特征和不同样品碎屑锆石年龄分布存在差异,物源区具有近源和规模大的特征,存在3.92~4.0 Ga、3.8 Ga、3.6~3.7 Ga和3.4~3.45 Ga等不同期次花岗质岩浆作用。