五台山早元古代碰撞造山带初步认识

五台山地区分布着复杂的变质杂岩。过去人们把这些变质岩作为地层分成群组段。龙泉关剪切构造岩的发现突破了这种传统观念。野外工作中发现所谓五台群主要包含了三个蛇绿混杂带;阜平群和恒山群的主要成分是灰片麻岩,它们构成两个太古代陆块的基底。五台地区的花岗岩类由代表弧环境的双花岗岩带的I型和S型花岗岩组成,它们与变质的钙碱性火山岩代表了古代的岩浆弧。滹沱群的豆村和东冶亚群以及过去划入阜平群和五台群的某些变沉积岩是阜平陆块被动大陆边缘的沉积。滹沱群的郭家寨亚群则是前陆盆地的磨拉石沉积。因此可以认为,这是一个由恒山仰冲陆块、北台-车厂弧和阜平俯冲陆块构成的碰撞造山带,碰撞时间大致是距今2050Ma。闭合的弧前大洋和弧后盆地形成了三条蛇绿混杂带。     

滹沱群花岗质砾岩的U-Pb锆石定年:与五台花岗岩的亲缘性及对华北克拉通中部造山带构造演化的意义

位于华北克拉通中部造山带内部的五台杂岩与毗邻的阜平、恒山杂岩是最经典的前寒武纪地质研究地区。被认为该地区最年轻的地质单元滹沱群不整合覆盖于五台和阜平杂岩之上。近来的工作越来越显示出滹沱群对于该地区乃至整个中部造山带的构造演化的重要性。然而对滹沱群沉积岩物源的缺乏认识阻碍了对该区沉积环境和构造意义的进一步研究。本文利用LA-ICP-MS,从滹沱群最底部的花岗质砾岩中获取了U-Pb锆石年龄,结合前人的地层学、地质年代学、构造地质学以及变质作用研究,对该地区底砾岩的沉积物源及大地构造演化提供了新的制约。滹沱群自下而上由底砾岩和火山碎屑岩(豆村亚群)、碎屑岩、板岩、白云岩和大理岩(东冶亚群)以及砂岩和另外一套出露于顶部的砾岩(郭家寨亚群)组成。来自于滹沱群底砾岩的花岗质砾石中的锆石获得了2517~2566Ma的207Pb/206Pb权重年龄,与五台新太古代的花岗岩(2566~2515Ma)年龄一致,说明这些花岗质砾石来源于五台新太古代花岗岩。结合前人的研究,滹沱群很有可能代表了一个发育在西部陆块向东部陆块俯冲过程中与俯冲相关的弧后前陆盆地。该盆地在约1850Ma华北克拉通最终碰撞拼合事件过程中闭合。滹沱群花岗质砾岩的...     

恒山地区部分熔融地质体填图方法的尝试

五台群地层呈东西向分布在恒山东段中部,其北为高角闪岩相的恒山片麻杂岩,两者岩性呈渐变过渡关系,由此萌发出片麻杂岩是五台群地层部分熔融而来的思路。经过填图实践,总结出地层与片麻岩体之间存在着仍属地层范畴的片麻岩层这一无序岩石地层单位,并建立起它的填图标志。与地层呈渐变关系的片麻岩体外貌复杂、边界不清,不同于具有一定侵入关系、边界明显、成分均一的片麻岩体,据此划分了原地片麻岩体与异地片麻岩体两个系列。     

恒地地区部分熔融地质体填图方法的尝试

五台群地层呈东西向分布在恒山东段中部,其北为高角闪岩相的恒山片麻杂岩,两者岩性呈渐变过渡关系,由此萌发出片麻杂岩是五台群地层部分熔融而来的思路。经过填图实践,总结出地层与片麻岩体之间存在着仍属地层范围的片麻岩层这一无序岩石地层单位,,并建立起它的填图标志。     

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。     

冀西北晚太古代岩石单元的地质关系: 对早期陆壳形成的指示

冀西北地区出露晚太古代桑干杂岩和崇礼杂岩构成的灰色片麻岩(TTG片麻岩)-麻粒岩地体和红旗营子群角闪岩相变质火山沉积岩系.本文对尚义地区红旗营子群中变质火山岩中的变玄武安山岩(角闪斜长片麻岩)进行了锆石LAMC-ICPMS定年,获得207 Pb/206Pb加权平均年龄2528±12Ma(2σ,MSWD=0.1,n=34),这一年龄代表了该岩石的形成时代.虽然这一年龄非常接近灰色片麻岩的形成时代,野外地质关系指示红旗营子群的形成早于灰色片麻岩及其中的闪长质侵入体.在灰色片麻岩分布区,红旗营子群和一些变质辉长质岩石呈岩片、透镜体或者“岩墙”状分布.变质辉长质透镜体或者“岩墙”状岩片以周边发育串珠状小透镜体,以及不见细粒边部和岩墙“手指”可以与该区分布的早元古代变质基性岩墙相区别.这些变辉长质岩石可能是红旗营子群火山岩系根部或者岩浆房的残留体,也可能部分是更早期地壳的残片.红旗营子群火山岩系的岩石化学特征可以和灰色片麻岩及闪长质片麻岩岩体分别进行对比.地(桑干杂岩和崇礼杂岩)组成了该地区晚太古代大陆二维地壳结构.认识这种地壳结构在空间上的延续性,并识别相关地质单元在时代和物质上的演化关系,可以揭示华北克拉通晚太古代大陆地壳的形成机制.     

关于五台群上、下限年龄的讨论

根据三条Pb-Pb等时线和三个锆石的U-Pb年龄,参考已有年代学数据,结合最新的区测成果,认为五台群内部不存在不整合,只经受一次构造-岩浆-变质作用。绿片岩和角闪岩是区域变质横向不均一造成的,它们之间为构造推覆接触。五台群上限年龄2500Ma,下限根据阜平群变质年龄推定约2800Ma。     

华北中部造山带五台-恒山地区古元古代变质作用与构造演化

华北克拉通古元古代造山带的时空分布与构造属性尚有很大争论,一种观点认为华北克拉通从新太古代至古元古代受大洋俯冲闭合控制,在1.85~1.95 Ga之间先后发生3次陆-陆碰撞形成3条造山带,即孔兹岩带、胶-辽-吉带和中部造山带;另一种观点强调华北克拉通这3条元古代造山带在1.80~1.98 Ga之间经历了相同的漫长演化过程,指示当时特有的热俯冲和碰撞环境.通过总结中部造山带中的五台-恒山地区变质作用研究进展,阐述该区古元古代造山时代与构造属性.五台-恒山地区的主要变质岩石-构造单元包括恒山杂岩、五台杂岩和滹沱群.恒山杂岩和五台杂岩主体为新太古代TTG片麻岩和表壳岩,它们在古元古代晚期经历了两期变质作用改造.第一期变质作用为中压型,是由于陆-陆碰撞导致弧后伸展盆地闭合、地壳加厚造山所致,从南向北形成一个递增序列:包括五台群下部和南恒山杂岩南部的低角闪岩相、南恒山杂岩北部高角闪岩相和北恒山杂岩的高压麻粒岩相,其压力峰期所对应的地热梯度为~15 ℃/km.变质锆石所记录的年龄峰值随着变质程度增高而降低,依次为~1.95 Ga、~1.92 Ga和~1.85 Ga,这是因为在变质过程中锆石生长受流体和熔体行为控制:在亚固相线下,变质锆石可记录峰期变质年龄,而在超固相线条件下记录伴随熔体结晶的退变质年龄.由此确定该区中压相系变质作用压力峰期时间为~1.95 Ga,对应地壳加厚造山的峰期.加厚地壳由于重力均衡导致变质岩从深部地壳折返至中部地壳,在P-T轨迹上表现为压力峰期之后发生等温减压（ITD）至0.5~0.7 GPa,岩相学上表现为峰期石榴石分解形成斜长石"白眼圈"等,指示缺流体条件.南恒山北部高角闪岩相岩石中的变质锆石记录的折返时间为~1.92 Ga,指示第一次造山结束.第二期变质作用为中-低压型,系为板内变形所致,表现为折返至中地壳的岩石伴随挤压型剪切变形和流体注入形成平衡矿物组合.朱家坊韧性剪切带就是这次板内变形的强构造域,其中也记录了顺时针型P-T轨迹,但所反映的地壳加厚程度有限,第二期变质-变形峰期时间为~1.85 Ga.由于朱家坊韧性剪切带左行走滑,导致北恒山麻粒岩地体抬升.五台-恒山地区在1.80~1.96 Ga之间经历两期变质-变形事件,这一认识或对讨论华北克拉通其他地区的古元古代造山带演化有一定启示意义.      

大别山南部宿松杂岩的U-Pb锆石和Ar-Ar角闪石年龄及其地质意义

大别造山带南部宿松杂岩中花岗片麻岩和斜长角闪岩的U-Pb锆石年龄和Ar/Ar角闪石年龄测定结果表明,二长花岗片麻岩的形成年龄为2018±73Ma和2010±38Ma,白云斜长片麻岩的形成年龄为741±7Ma,宿松杂岩经过228Ma左右的变质作用。这些结果表明大别山南缘存在较大规模的古元古代花岗质结晶基底,广泛分布在宿松杂岩中的花岗片麻岩和由花岗片麻岩强烈剪切变形而成的白云斜长片麻岩、白云钠长石英片岩形成于新元古代,不整合覆于二长花岗片麻岩之上并被新元古代花岗片麻岩侵入的变质沉积岩形成于中元古代晚期-新元古代早期。由此得出,宿松杂岩主要由古元古代二长花岗片麻岩、中新元古代变质沉积岩和新元古代变质花岗岩和变质基性岩组成,因而也是扬子板块的俯冲陆壳基底的一部分。     

太行山太古代阜平群中的刚玉、矽线石型矿床的成因

太行山太古代阜平群中刚玉矽线石型矿床,产于太古界阜平群地层中,矿体顶板围岩是长英质片麻岩.长英质片麻岩系流纹岩的变质岩.刚玉矽线石矿体系沉积变质而成.局部地段刚玉产出,除与原岩铝过饱和程度有关外,并与混合岩过程中钾交代作用有明显关系.含矿岩系的变质强度达到了矽线石角闪岩亚相.     

U-Pb Zircon Dating of the Granitic Conglomerates of the Hutuo Group： Affinities to the Wutai Granitoids and Significance to the Tectonic Evolution of the Trans-North China Orogen

1 Introduction The North China Craton (NCC) is considered to be the oldest and largest cratonic block in China. Recent studies to gain understanding of basement architecture of the NCC has led to its division into the Western and Eastern Blocks, separated by a N-S trending Paleoproterozoic Trans-North China Orogen (TNCO) (Fig. 1; Zhao et al., 1998, 1999a, 2000a, 2001a; Wilde et al., 2002). Although there is now abroad consensus that the final assembly of the NCC was completed by th…     

龙泉关剪切带眼球状花岗质片麻岩锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素特征及其地质意义

恒山五台阜平地区地处华北克拉通中部造山带的中段,早前寒武纪地体出露较好,是解析华北克拉通早前寒武纪演化过程的最佳地段。龙泉关剪切带位于五台杂岩和阜平杂岩的交接部位,其主要岩石类型为眼球状花岗质片麻岩、变粒岩和斜长角闪岩。本文利用LA-ICP-MS方法对龙泉关剪切带中的眼球状花岗质片麻岩进行了锆石U-Pb年龄和Lu-Hf同位素的测试。结果显示,龙泉关眼球状花岗质片麻岩原岩结晶年龄为(2 547±7) Ma,其εHf(t)值介于+2.7~+9.2,表明其源区主要为相对年轻的地壳物质,与五台地区新太古代花岗岩非常相似。龙泉关花岗质眼球状片麻岩中锆石两阶段Hf模式年龄(TDM2)为2 477~2 872 Ma,具有2.58 Ga、2.71 Ga和2.81 Ga三个峰值,记录了华北克拉通新太古代初始地壳生长事件。     

太行山—五台山区前寒武纪变质岩系同位素地质年代学研究

<正> 中国北方河北、山西两省交界地带的太行—五台山区,早前寒武纪变质岩系十分发育,分布面积达20,000平方公里,为华北地块的重要组成部分。在这一地区内,保留了早前寒武纪不同发展阶段的种种地质作用的记录。深入研究其地质历史,将对阐明华北地块的形成和演化具有重要的典型意义。作者正是基于这一目的,在该区进行了同位素地质年代学的研究。     

滇西高黎贡山群变质岩的锆石年龄及其构造意义

被认为是腾冲-梁河地块前寒武纪结晶基底的滇西高黎贡山群变质岩系,其原岩及变质时代长期争论不休。岩相学和地球化学表明,组成高黎贡山群的黑云二长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩和变粒岩的原岩均为岩浆岩。首次对这些变质岩进行原位锆石U-Pb定年,分别获得497.8±7.2Ma～500±14Ma、83.5±0.9Ma的岩浆结晶年龄和459±5Ma、55.2±1.1Ma的变质年龄。结合相邻区碎屑锆石年龄及其区域对比分析,认为腾冲-梁河地块高黎贡山群中以石英片岩、石英岩为主体的原始沉积岩系可能形成于新元古代,应与拉萨地块有密切的亲缘关系。在早古生代环冈瓦纳大陆周缘造山过程中被寒武纪花岗岩侵入并发生变质作用;在新特提斯俯冲过程中,经历了晚中生代的安第斯型造弧作用;在印度与欧亚大陆碰撞过程中,又经历了新生代的岩浆作用、变质作用以及走滑剪切形成糜棱岩化作用。     

晋北早前寒武纪变质岩区构造相研究

晋北地区出露有不同层次的地壳,是研究构造相最理想的地区之一。本文以构造分析为主线,结合当前地壳流变学研究进展,对该区早前寒武纪构造特征进行了分析,初步建立了早前寒武纪地质事件序列。提出了该区北部（大同-集宁）麻粒岩相变质岩代表下地壳的物质组成,中部（恒山）中深变质岩代表典型的中下地壳过渡带的特征（早前寒武纪一个重要的软...     

五台地区高凡群形成时代新证据:锆石SHRIMP U-Pb定年

五台地区高凡群对于华北克拉通早前寒武纪变质地层层序建立具有重要意义。本文对高凡群磨河组开展了地球化学和锆石年代学研究。变质沉积岩稀土总量为(132.78~231.84)×10^-6(样品W1927的稀土总量为1016.55×10^-6),轻重稀土分离弱((La/Yb)_N=4.5~12.5),具明显负铕异常(δEu=0.37~0.62),稀土模式与太古宙后泥砂质碎屑沉积岩十分类似。一个白云石英片岩样品(D004)的变质原岩中存在大量2.7 Ga、2.54~2.5 Ga、2.3 Ga和2.18 Ga碎屑锆石,最年轻锆石可能来自同时代火山岩。一个含黄铁矿白云片岩样品(W1927)的最年轻锆石年龄为2194 Ma,被认为代表了岩石形成时代。结合前人研究,可把高凡群形成时代限定在<2176 Ma和2350 Ma之间,碎屑物质主要来自恒山、五台、阜平、云中山、吕梁地区新太古代—古元古代变质基底或更远的地区。     

Archean geodynamics in the Central Zone, North China Craton: constraints from geochemistry of two contrasting series of granitoids in the Fuping and Wutai complexes

The Archean to Paleoproterozoic Central Zone of the North China Craton is situated between the Eastern and Western Archean continental blocks and contains two contrasting series of Neoarchean granitoids: the 2523–2486 Ma tonalite−trondhjemite–granodiorite (TTG) gneisses in the Fuping Complex, and the 2555–2525 Ma calc-alkaline granitoids (tonalite, granodiorite, granite and monzogranite) in the Wutai Complex. The Fuping TTG gneisses most likely formed from partial melting of 2.7 Ga basalts at >50 km, with an involvement of 3.0 Ga crustal material. The Wutai granitoids have higher K₂O, LILE and Rb/Sr, but lower Sr/Y and La_N/Yb_N than the Fuping TTG gneisses, are characterized by Nd T_DM from 2.5 to 2.8 Ga and _Nd(t) from 0.49 to 3.34, and are derived from partial melting of a juvenile source at <37 km.The geochemistry of these two contrasting series of Neoarchean granitoids provides further evidence that the Wutai Complex originated and evolved separately from the Fuping Complex. The Wutai Complex most likely formed as an oceanic island arc with volcanism and synvolcanic granitoid intrusions at 2555–2525 Ma. The Wutai Complex was subsequently accreted onto the Eastern Archean Continental Block, and was probably responsible for crustal thickening and TTG magmatism at 2523–2486 Ma in the Fuping Complex (as part of the Taihangshan–Hengshan block), at the western margin of the Eastern Archean Continental Block.     

Deformation history of the Hengshan–Wutai–Fuping Complexes: Implications for the evolution of the Trans-North China Orogen

The Trans-North China Orogen separates the North China Craton into two small continental blocks: the Eastern and Western Blocks. As one of the largest exposure in the central part of the orogen, the Hengshan–Wutai–Fuping Complexes consist of four lithotectonic units: the Wutai, Hengshan and Fuping Complexes and the Hutuo Group. The Hengshan Complex contains high pressure mafic granulites and retrograded eclogites. Structural analysis indicates that most of the rocks in these complexes underwent three distinct episodes of folding (D₁ to D₃) and two stages of ductile thrust shearing (STZ₁ between D₁ and D₂ and STZ₂ after D₃). The D₁ deformation formed penetrative axial planar foliations (S₁), mineral stretching lineations (L₁), and rarely-preserved small isoclinal folds (F₁) in the Hengshan and Fuping Complexes. In the Wutai Complex, however, large-scale F₁ recumbent folds with SW-vergence are displayed by sedimentary compositional layers. Penetrative transposition resulted in stacking of thrust sheets which are separated by ductile shear zones (STZ₁). The kinematic indicators of STZ₁ in the Hengshan and Wutai Complexes show top-to-the-S230°W thrusting likely related to northeastward, oblique pre-collisional subduction. D₁ resulted in crustal thickening with resultant prograde peak metamorphism. The Hutuo Group did not undergo the D₁ deformation, either because sedimentation was coeval with the D₁ deformation or because it was at a high structural level and was not influenced directly by the early deformation. The D₂ deformation produced NW-verging asymmetric and recumbent folds. The D₂ deformation is interpreted to have resulted from collision between the Eastern and Western Blocks of the North China Craton. In the Hutuo Group and the Fuping Complex, the development of ESE-verging asymmetric tight folds is associated with D₂. The structural pattern resulting from superimposition of D₁ and D₂ is a composite synform in the Hengshan–Wutai–Fuping Complexes. All four lithotectonic units were superposed during the later D₃ deformation. The D₃ deformation developed NW-trending open upright folds. Ongoing collision led to development of transpressional ductile shearing (STZ₂), forming the transpressional Zhujiafang dextral ductile shear zone between the northern Hengshan Complex and the southern Hengshan Complex, and generating the sinistral Longquanguan ductile shear zone between the Fuping Complex and the Wutai Complex, respectively. The STZ₁ and D₂ deformation were possibly responsible for fast syn-collisional exhumation of the high pressure mafic granulites and retrograded eclogites. The structural patterns and elucidation of the deformation history of the Hengshan–Wutai–Fuping Complexes places important constraints on the tectonic model suggesting that an oceanic lithosphere between the Eastern and Western Blocks underwent northeastward-directed oblique subduction beneath the western margin of the Eastern Block, and that the final closure of this ocean led to collision between the two blocks to form the coherent basement of the North China Craton.