华北东南缘前寒武纪下地壳的生长和变质演化

华北陆块东南缘前寒武纪下地壳岩石主要以高级变质地体或麻粒岩地体和中生代闪长斑岩中(麻粒岩)捕虏体两种形式存在,它们为研究该区前寒武纪下地壳的形成和演化提供了极好的天然实验室。变质地体主要分布于霍邱和蚌埠地区,包括原"霍邱群"(霍邱杂岩)及"五河群"和"凤阳群"(五河杂岩)等。其中,霍邱杂岩主要由白云斜长片麻岩、石英岩、云母片岩、大理岩、变质砂岩、条带状铁建造(BIF)和斜长角闪岩等组成,但地表已被第四纪覆盖;五河杂岩主要含有石榴斜长角闪岩/榴闪岩、石榴麻粒岩、异剥钙榴岩、石榴斜长角闪片麻岩、花岗片麻岩、云母片岩、大理岩和变质砂岩等变质岩。相比较,五河杂岩大多出露地表,主要由变质的镁铁质和长英质火成岩以及表壳岩系组成,并伴生有古元古代片麻状钾长花岗岩和中生代花岗岩类,构成了"蚌埠隆起"。这些不同类型的变质岩常具有类似的峰期变质矿物,如石榴子石、单斜辉石、斜长石、金红石和石英等,结合其锆石U-Pb年龄,表明它们大多数都经历了古元古代高压麻粒岩相变质作用。综合的变质岩石学、岩石地球化学、Hf同位素及锆石U-Pb年代学研究表明,该区前寒武纪下地壳经历了幕式生长以及多阶段变质演化与改造。强烈的构造-热事件和变质改造时间主要集中于2.7~2.8Ga、2.5~2.6Ga、~2.1Ga、1.8~1.9Ga、390Ma和176Ma,而前寒武纪下地壳的形成时间≥2.1Ga。在综述、分析相关成果的基础之上,作者提出了华北东南缘前寒武纪下地壳变质岩石研究方面存在的重要科学问题与展望。     

华北东南缘五河杂岩中镁铁质麻粒岩的变质演化

华北东南缘五河杂岩的变质演化过程研究有助于揭示研究区前寒武纪变质基底的形成与演化历史.基于对五河杂岩中镁铁质麻粒岩进行的详细岩相学观察、矿物电子探针及锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和微量元素分析,识别出古元古代变质演化的3个阶段,重建了峰期后近等温减压及降压冷却的顺时针P-T-t轨迹.峰期高压麻粒岩相变质阶段的代表性矿物组合为石榴子石（富Ca核部）+单斜辉石（富Al）+斜长石+石英+金红石±角闪石（富Ti）,所记录的峰期温压条件为850~900 ℃、1.5 GPa;峰期后近等温减压麻粒岩相变质阶段,富Ti角闪石分解在周围形成石榴子石+斜方辉石+斜长石±单斜辉石的矿物组合,所记录的温压条件为~900 ℃、1.1~1.2 GPa;晚期角闪岩相退变质阶段,石榴子石分解产生角闪石+斜长石±石英,所记录的温压条件为600~680 ℃、0.65~0.75 GPa.锆石U-Pb定年结果表明,高压麻粒岩相、中压麻粒岩相和角闪岩相变质时代分别为~1.90 Ga、~1.85 Ga和~1.78 Ga.因此,研究区镁铁质麻粒岩的变质演化过程与胶北地体可以对比,结合已有的2.1 Ga花岗质岩石的成因和锆石年代学等方面研究成果,进一步证明五河杂岩属于胶-辽-吉带的西延,二者共同构成了华北克拉通东部一条古元古代碰撞造山带.      

华北东南缘夹沟前寒武纪镁铁质下地壳包体的变质演化和P-T轨迹

华北东南缘中生代闪长斑岩中深源麻粒岩包体或捕掳体属于前寒武纪下地壳岩石。针对石榴斜长角闪岩和石榴麻粒岩两类镁铁质下地壳包体进行详细的野外观察、岩相学观察和矿物的电子探针分析,结果表明石榴子石呈微弱的环带结构,石榴斜长角闪岩中,由核部至边部X_(Mg)为0.25~0.32,逐渐升高;XCa为0.27~0.19,逐渐降低。而在石榴麻粒岩中,由核部至边部XMg和XCa均呈现为逐渐降低,分别为0.25~0.19和0.28~0.17。两类岩石中,以包体形式产出的单斜辉石和基质单斜辉石的核部具有较高的钠和铝含量,基质单斜辉石的边部钠和铝的含量相对较低,斜长石以中长石为主,不同产状的斜长石钙含量变化很大,以包体形式存在的斜长石钙含量较高,其成分为An27Ab70Or3(石榴斜长角闪岩)和An29Ab69Or3(石榴麻粒岩);以基质变斑晶和后成合晶产出的斜长石钙含量较低,分别为An5-36Ab62-95Or0-2和An6-48Ab50-94Or0-1(石榴斜长角闪岩),An5-51Ab48-94Or1-2和An32-79Ab21-68Or0-3(石榴麻粒岩)。不同类型角闪石的钛含量有较大差别:棕色角闪石的钛含量较高,w(TiO2)一般为0.53%~1.44%;而绿色角闪石钛含量较低,w(TiO2)一般为0.03%~0.38%。研究结果证明夹沟镁铁质下地壳包体经历了高压麻粒岩相、低压麻粒岩-高角闪岩相、角闪岩相和绿片岩相变质过程。传统地质温压计限定的前三个变质阶段的温压条件分别为824℃~844℃/1.5GPa~1.9GPa,667℃~730℃/1.0GPa~1.3GPa和609℃~646℃/0.4GPa~0.8GPa,显示近等温减压的顺时针P-T-t轨迹,指示它们形成于晚古元古代板片俯冲或弧-陆碰撞的构造环境。因此,研究区属于胶-辽-吉带的西延并共同构成了华北东部一条古元古代碰撞造山带。