华北克拉通阜平杂岩中~2.7GaTTG片麻岩的厘定及其地质意义

通过详细的地质工作,本文从阜平杂岩中厘定出一套~2.7Ga的条带状TTG片麻岩系,其原岩主要为英云闪长岩,经历了强烈的变形和深熔改造。该片麻岩可分为岩石主体和条带,按条带形态和成分可分为三种:细小的暗色条带、深熔浅色条带和后期注入的长英质脉体。用LA-MC-ICPMS法对英云闪长岩中锆石进行了原位U-Pb年龄测试,其形成年龄为2669.2±9.7Ma。该片麻岩SiO2=64.32%~70.02%,具有高铝(Al2O3=14.00%~15.87%)富钠(Na2O=3.85%~4.22%)贫钾(K2O=1.13%~2.42%)及低K/Na比值的特点,Mg#指数为39.5~49.6。该片麻岩具有中等-强烈程度的稀土元素分异[(La/Yb)N=3.67~51.38],Eu异常不明显。其富集Sr(303×10-6~431×10-6)、Ba(191×10-6~696×10-6)等大离子亲石元素,亏损Nb(4.70×10-6~9.78×10-6)、Ta(0.19×10-6~0.75×10-6)、Ti(1378×10-6~3259×10-6)、P(174.6×10-6~960.6×10-6)等高场强元素,Cr(5.87×10-6~119.4×10-6)、Ni(6.72×10-6~45.75×10-6)等相容元素含量也较低。Yb(0.31×10-6~1.75×10-6)和Y(3.61×10-6~18.88×10-6)含量低,Sr/Y比值高(16.0~119.1),属于高铝的TTG,与高硅埃达克岩特征相似。推断是热的太古宙新生洋壳部分熔融而成。阜平地区~2.7Ga TTG片麻岩的厘定,进一步证实了华北克拉通在新太古代早期经历了强烈的陆壳增生,并为华北克拉通早期岩浆事件与世界范围的岩浆事件的对比提供了新的依据,为华北克拉通早期陆块及绿岩带的划分提供了新的限定。     

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。     

胶北~2.5Ga岩浆热事件的锆石Hf同位素特征及其对地壳演化的指示意义

位于华北克拉通东缘的胶北地体,被普遍认为是胶-辽-吉带的西南组成部分,经历了多期岩浆-变质热事件,而晚太古宙末期约2.5Ga的岩浆事件是该区最强的岩浆事件;为了确定该期岩浆热事件的性质,本文选取2件形成于约2.5Ga的英云闪长质片麻岩及花岗质片麻岩开展锆石Hf同位素测试分析;总计69个锆石Hf同位素分析点的结果显示,它们均具有正的εHf(t)值,在10.71到3.0之间,平均为6.02,两阶段锆石Hf模式年龄主要分布于2.6～2.9Ga之间,平均为2747Ma,明显大于锆石的207Pb/206Pb年龄,表明约2.5Ga的TTG及花岗质片麻岩主要源于2.6～2.9Ga新生地壳的重熔或再造;另外,一些锆石具有极正的εHf(t)值,它们的锆石Hf模式年龄与U-Pb年龄相近,这暗示在约2.5Ga有亏损地幔物质加入地壳,并发生了即时重熔;根据本次研究获得的锆石Hf同位素数据,结合前人的Nd同位素结果,我们认为胶北地体内约2.5Ga的岩浆活动可能主要表现为与地幔岩浆低侵作用有关的新生地壳的重熔或再造,约2.9Ga和2.7～2.8Ga是胶北地体地壳生长的两个时期,并且与华北克拉通大部分地区一样,2.7～2.8Ga是胶北地体新生地壳形成最重要的时期。     

华北克拉通新太古代地壳增生:来自山西云中山地区TTG片麻岩和二长花岗片麻岩的证据

通过详细的野外地质工作,本文在山西云中山地区识别出一套岩石组合完整的TTG片麻岩岩系,与TTG片麻岩共生的还有后期发育的二长花岗片麻岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,花岗闪长质片麻岩的形成时间为2486±9Ma,二长花岗片麻岩的形成时间为2448±11Ma。地球化学特征显示研究区TTG片麻岩为高铝TTG。奥长花岗质片麻岩总体表现为高SiO_2(69.82%~73.54%)、富Na_2O(4.19%~5.16%)、高CaO(1.45%~3.03%)的特征,Al_2O_3含量为14.31%~15.74%,铝饱和指数(A/CNK)为1.00~1.03,属富钠过铝质系列岩石;英云闪长质片麻岩的特征与奥长花岗片麻岩基本相似,但K_2O含量更低,CaO含量更高;花岗闪长质片麻岩SiO_2(61.23%~61.97%)含量相对偏低,Na_2O/K_2O为1.00~1.32,Al2O3含量为15.03%~15.73%,铝饱和指数(A/CNK)为0.96~1.05,为准铝质或过铝质系列岩石。与上述TTG片麻岩不同的是,本区出露的二长花岗片麻岩表现为富钾(K_2O/Na_2O=1.22~1.44)、贫Al_2O_3(12.81%~14.27%)的特征。岩石稀土总量较低(∑REE=52.71×10~(-6)~262.0×10~(-6)),轻稀土富集,重稀土亏损,轻、重稀土强烈分馏。微量元素具有富集K、Rb、Th等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti等元素的特点,Cr、Ni等相容元素含量也较低,表现出岛弧岩浆的特征。花岗闪长片麻岩和二长花岗片麻岩εHf(t)值均为正值,前者成岩年龄与二阶段模式年龄较为接近,暗示其来源为2.5~2.6Ga的新生地壳,而后者成岩年龄与二阶段模式年龄则相差较多,其测点大都落在2.7~2.8Ga地壳演化线的区域内,表明二长花岗片麻岩来自于2.7~2.8Ga的古老地壳。根据上述地球化学特征,并结合区域地质特征,推测研究区高Al的TTG片麻岩是"平俯冲"状态下洋壳部分熔融的产物,而二长花岗片麻岩为底侵古老地壳部分熔融的产物,形成于大陆边缘弧的构造环境,代表云中山地区一次重要的以水平增生为主的地壳生长事件,同时也表明在新太古代末期,云中山地区已完成克拉通化,进入陆内演化阶段。     

夹皮沟片麻杂岩对吉林南部地区太古宙地壳演化的制约——来自岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学方面的证据

吉林南部地区是华北克拉通北缘重要的太古宇出露区。为探讨华北克拉通新太古代构造-岩浆热事件的性质及早前寒武地壳的形成与演化,选择吉林南部夹皮沟TTG片麻杂岩进行研究。研究表明这套岩石高Al(Al2O3=14.97%~16.28%),富Na(Na2O=3.73%~4.54%)、低Mg(MgO=1.96%~2.56%)且平均镁指数为43;富集LREE,亏损HREE,Eu异常并不明显;富集Sr(358×10~(-6)~1114×10~(-6))、Ba(613×10~(-6)~1200×10~(-6))等大离子亲石元素,亏损Nb(6.39×10~(-6)~11.2×10~(-6))、Ta(0.384×10~(-6)~0.679×10~(-6))等高场强元素;Yb(1.17×10~(-6)~1.89×10~(-6))和Y(9.93×10~(-6)~19.3×10~(-6))含量也很低,Sr/Y比值很高(36.0~57.7),以上地球化学特征表明其残留相主要为石榴子石、角闪石和含Ti矿物,没有斜长石,属于高压型TTG岩类。LA-ICPMS锆石U-Pb结果表明其形成于~2509Ma,属于新太古代晚期的产物。结合以往TTG片麻岩类的地球化学研究及Nd模式年龄,这期岩浆事件可能代表古老地壳(~2.8Ga)的重熔。岩相学和锆石形态学研究表明研究区经历了多期变质作用,其中~2509Ma的高级变质事件与岩浆事件几乎同时,可能与地幔柱环境下的岩浆底侵作用有关。     

河北赞皇杂岩中2.7Ga TTG片麻岩的厘定及其地质意义

本文对赞皇杂岩中的条带状TTG片麻岩样品进行了岩石化学、锆石U-Pb年龄和锆石Hf同位素研究。其中ZH39-1和ZH39-2的岩性为英云闪长质片麻岩,TZ50-1和TZ50-2为奥长花岗质片麻岩。对岩浆锆石的定年结果显示英云闪长质片麻岩ZH39-1具有2702±13Ma的结晶年龄,奥长花岗质片麻岩TZ50-2具有2690±10Ma的结晶年龄。同时这2个样品均具有新太古代晚期的变质年龄记录,说明岩石受到了新太古代晚期构造-热事件的影响。该片麻岩主量元素均具有高硅(66.4%～74.3%)、高铝(14.0%～15.9%)、富钠(4.13%～5.20%)、贫钾(1.17%～2.54%)和MgO(0.68%～2.12%)、具有低K_2O/Na_2O比值(0.25～0.62)的特征,Mg~#在43.0～47.4之间。微量元素具有富集Ba、Sr、Zr、Hf和Th,亏损Nb、Nd、Ti的特征,稀土元素具有总含量较低为47.6×10~(-6)～120×10~(-6),(La/Yb)_N为16.4～56.5,Eu无异常或较强正异常,这些特征同太古宙高铝TTG岩系一致。英云闪长质片麻岩样品ZH39-1中绝大多数锆石具有ε_(Hf)(t)正值,变化范围是1.52～5.59,该样品锆石两阶段Hf模式年龄为2874Ma,显示新生地壳来自于亏损地幔。在赞皇杂岩不同地点再次发现～2.7Ga的TTG岩石,证明该地区在中太古代晚期和新太古代早期存在大规模陆壳增生事件。     

华北克拉通南部太古宙大陆地壳的生长和演化

太古宙约占地球已有演化历史的三分之一强,这一时期涉及到大陆地壳起源、陆壳的巨量生长和稳定以及板块构造作用的启动、建立等诸多最根本的全球性重大地质事件。太古宙岩石在华北克拉通南部的涑水、登封、太华、霍邱和五河等杂岩中广泛出露,这为解析上述重大科学问题提供难得的素材。近十年来,在华北克拉通南部古生代-中生代火山岩或早前寒武纪变沉积岩中陆续发现冥古宙-古太古代的捕获/碎屑锆石,暗示南部地块依然尚存地球形成最初期的陆壳物质。根据华北克拉通南部太古宙岩石年龄统计结果显示有2850~2700Ma和2580~2480Ma两个突出年龄区间,对应的峰值年龄分别为~2.76Ga和~2.52Ga。其中~2.76Ga的岩石主要出露于南部的鲁山、霍邱、五河和中条山地区。此外,在华北克拉通诸多地区,诸如怀安、阜平、五台、中条等地区的花岗质片麻岩和变质沉积岩中也均发现年龄为~2.76Ga的碎屑锆石或者继承锆石,暗示华北克拉通2.85~2.70Ga岩石的分布似乎比现今出露范围更为广泛。与整个华北克拉通类似,2.58~2.48Ga岩石亦在克拉通南部广泛分布,尤其是嵩箕地区的登封杂岩几乎全部是由新太古代晚期的岩石组成。~2.52Ga是华北克拉通南部,乃至整个克拉通太古宙地壳演化最突出、最重要的岩浆-构造事件,明显有别于全球其它诸多典型克拉通。已有的同位素资料研究表明华北克拉通南部,乃至整个克拉通在太古宙经历了两期明显的地壳生长事件：一期发生在2.85~2.70Ga左右,以形成于此时期的涑水杂岩中花岗质岩石和鲁山太华片麻岩系中深成侵入岩和斜长角闪岩为代表;另一期发生在2.58~2.48Ga,以登封杂岩、涑水杂岩以及小秦岭地区太华杂岩中~2.52Ga各类花岗质岩石和变基性岩为代表。华北克拉通正是经过这两期陆壳巨量生长事件之后完成初始的克拉通化。我们在登封杂岩中识别出形成于俯冲汇聚环境的TTG质片麻岩、类似于赞岐岩的变闪长岩和具有N-MORB地球化学特征的变基性火山岩,提出其构成"新太古代构造混杂岩",标志着新太古代末期具有现代体制的板块构造在华北克拉通南部已经开始启动。最近,在登封杂岩中识别出的新太古代双变质带也支持上述观点。     

华北克拉通南缘下地壳麻粒岩地体的形成与演化

研究前寒武纪地体的构造-岩浆事件和变质作用过程是揭示早期陆壳的生长与演化等热点问题的重要途径。目前,尽管已经开展了大量的相关研究,但关于华北克拉通南缘前寒武纪变质地体的成因、构造背景仍存在争议,限定了我们对于华北克拉通南缘前寒武纪形成和演化的认识。本文根据前人研究成果,包括华北南缘太华杂岩的岩相学、地球化学、年代学以及变质P-T-t轨迹等,结合对鲁山地区太华杂岩的全岩主微量、长石矿物原位Pb同位素组成特征以及基性麻粒岩的年代学等研究成果,系统梳理并探讨了太华杂岩代表的新太古代-古元古代下地壳物质组成、岩石成因以及多阶段构造-岩浆事件。结果显示华北南缘记录了2.92~2.71Ga和2.53~2.45Ga两期重要的地壳生长事件,2.35~2.30Ga和2.19~2.06Ga的陆壳再造,以及1.96~1.84Ga古元古代的变质事件。再结合华北克拉通中部造山带中、北部的变质程度、变质P-T轨迹和变质年龄,我们认为华北南缘前寒武纪基底与中部造山带的中、北部相似,构造归属于中部造山带,发生了一个较长的俯冲碰撞造山过程(1.96~1.86Ga)。

     

华北克拉通胶东地区～2.7Ga TTG岩石的成因及地质意义

胶东是华北克拉通保存~2.7Ga岩石的主要地区之一。通过地质调查和锆石SHRIMP测年,我们在胶东5个地方识别出2.7Ga的岩石,这些岩石包括片麻状英云闪长岩、片麻状花岗闪长岩以及片麻状高硅奥长花岗岩。SHRIMP测年结果显示,除样品QX12126外,其他样品中的锆石大多具有清晰的岩浆环带,207Pb/206Pb加权平均年龄为2718~2743Ma,指示这些样品的原岩结晶年龄为~2.7Ga。样品QX12126中锆石大多遭受后期改造,核部获得的最老的207Pb/206Pb年龄(2710±11Ma)应最接近原岩的结晶年龄。根据地球化学结果,胶东~2.7Ga岩石可以分为两组。组1以高的(La/Yb)N、Sr/Y,低的Yb、Y为特征,并表现出无Eu异常或正Eu异常;组2则具有低的(La/Yb)N和Sr/Y,高Yb、Y的特征,并具有负的Eu异常。这些地球化学特征指示组1可能来自以榴辉岩或斜长石很少的石榴角闪岩为残留的源区,而组2源区残留可能为几乎不含石榴石的角闪岩。结合放射性同位素数据,我们认为组1可能起源于加厚的中太古代玄武质下地壳,榴辉岩下地壳发生拆沉作用,上涌的热的软流圈加热浅部残留的地壳物质,形成高HREE(组2)的TTG岩石。胶东与霍邱地区新太古代早期岩石成因、更早期地质记录存在相似性,两者可能为同一古老陆块。出露~2.7Ga岩石的地区在华北分布分散,不同地区~2.7Ga岩石的成因可能存在差异,在探讨华北克拉通新太古代早期构造演化过程时应充分考虑这些因素。     

河南嵩山地区新太古代TTG质片麻岩的成因及其地质意义：来自岩石学、地球化学及同位素年代学的制约

河南嵩山地区位于华北克拉通南缘,是我国记录前寒武纪地质的典型地区之一。该区广泛出露新太古代TTG质片麻岩套,主要以英云闪长岩类为主,闪长岩类次之,测得的锆石SHRIMP年龄在2600~2500Ma。该套TTG质片麻岩富Na₂O(3%~7%)、SiO₂(>67%)、贫铁、镁,高的Na₂O/K₂O比值（多在1.5~5.2）,Al₂O₃=13.72%~16.37%,A/CNK=0.97~1.21,属英云闪长岩-奥长花岗岩系列,显示新太古代富铝型TTG岩石特征。岩石富Sr (平均433×10^-6),Rb/Sr比值(<0.5) 较低,Sr/Y比值高(平均165),Nb、Ta和Ti负异常,∑REE偏低,强烈分异((La/Yb) _N=27~150),基本无Eu异常,低的Nb/Ta(14左右)、La/Nb (平均约为7)比值及其它微量元素特征表明其与岛弧或大陆边缘弧玄武质岩石特征相似。全岩Nd同位素和锆石Hf同位素数据显示岩石源区是来自亏损地幔的约2.66Ga的初生地壳;Mg^#值变化较大反映存在地幔楔不同程度的混染。地球化学特征指示该岩浆是在较高温度和压力(约700~1000℃,>1.5Gpa)下由俯冲的含水玄武质洋壳部分熔融形成,残留相中有石榴石和角闪石而不含斜长石。嵩山地区TTG片麻岩的这种成因机制表明当时陆壳以水平方式增生,也说明在随后的2.5Ga左右微陆块碰撞拼合事件之前不同陆块之间很可能被一个古大洋所分隔。     

华北克拉通破坏过程中下地壳的改造——捕虏体证据

华北克拉通出露的前寒武纪麻粒岩地体和显生宙不同时期火山岩中的麻粒岩捕虏体是地质历史上不同时期下地壳的代表性样品,对它们的对比研究为华北克拉通下地壳的演化提供了重要制约。本文在前人工作基础上,主要从地体麻粒岩和不同时代火山岩中捕虏体麻粒岩的锆石年代学和Hf同位素组成特征角度,指出在华北克拉通岩石圈破坏过程中,不仅岩石圈地幔发生了减薄和改造,岩石圈地幔之上的下地壳也发生了不同程度的减薄和改造,这种改造存在区域上的差异,包括改造的时间、改造的程度等。下地壳的改造方式主要以幔源岩浆的底侵为主,古老地壳物质的重熔也是可能的一种方式。     

华北克拉通2．1-1．7Ga地质事件群的分解和构造意义探讨

近些年来华北克拉通在21～17亿年前发生的地质事件很受关注。我们的研究表明，在这个时期华北克拉通曾发生了一系列重大事件，它们不是简单的一个造山或裂谷事件，应通过对地质事件群的厘定，分解为21～19亿的造山和18．5～17亿的裂解两个事件亚群。21～19亿造山事件表现为：(1)在新太古代末华北克拉通上发育的一些古元古代活动带；(2)强烈的褶皱变形和绿片岩一绿帘角闪岩相的变质作用；(3)富钾质的花岗岩席侵入；(4)镁铁质岩墙侵位于活动带中。该事件以晋豫和辽河活动带为代表，或许与前罗迪尼亚(哥伦比亚)造山有关，它们应结束于～1930Ma前后。18．5～17亿年裂解事件与前者不属同一构造体制，主要表现为：(1)地慢大规模上涌，下部地壳整体抬升至地表，伴随强烈的混合岩化和网格状韧性变形，面状分布的麻粒岩相一角闪岩相岩石在中生代才受到较强烈的改造；(2)在华北多处出露的高压麻粒岩岩墙的中压麻粒岩相和角闪岩相退变质作用，时代为1820～1800Ma和1790～1760Ma，P-T-t轨迹为等温降压和降温降压型，少量有自变质结构，此类高压麻粒岩一麻粒岩岩墙不具大陆碰撞变质的特征；(3)基底抬升被裂谷事件紧随，熊耳一安沟一中条裂谷和燕山裂谷可能属同一体系。熊耳群火山岩最早的喷发为1917Ma，顶界年龄为1760Ma；(4)古老地幔从2000Ma的亏损在1900～1760Ma快速变为富集。由此推测18亿年事件的实质是在地幔规模性上隆引导下，基底整体抬升，而后紧随陆内裂陷槽发育。在时代与成因上与早一中元古代超大陆裂解事件相关联。镁铁质岩墙广泛出露于克拉通内，以前的研究多认为它们与裂谷有关。新的研究表明，岩墙有变质和几乎未变质两种。变质的岩墙有2150Ma的结晶年龄，和1930～1970Ma(高压麻粒岩相)以及1830Ma(麻粒岩相)变质年龄。而未变质的岩墙有1780-1750Ma的结晶年龄，与变质岩墙的角闪岩相退变质时代相当。后者明显发生在克拉通基底下地壳整体抬升之后。     

华北克拉通崤山太华群TTG质片麻岩年代学与地球化学特征:岩石成因机制探讨

华北克拉通中部造山带南段崤山地区太华群变质杂岩中的TTG质片麻岩具较宽范围的Si O2(63.00%~73.13%)、Al2O3(14.22%~19.38%)和较低的Mg O(0.42%~1.62%)、Cr(4.7~19.2μg/g)和Ni(2.28~16.3μg/g),显示低Yb(0.54~1.16μg/g)、Y(5.49~11.6μg/g)以及高(La/Yb)N(22.4~47.7)和Sr/Y(12.4~84.3)的特征。其稀土元素配分曲线具明显Eu负异常,在微量元素蛛网图上显示显著的Nb-Ta、Ti负异常。崤山TTG片麻岩的原岩形成于新太古代晚期(~2.52 Ga)的加厚下地壳部分熔融,源区残留石榴子石及角闪石,斜长石结晶分异作用降低了岩浆体系的Sr含量和Sr/Y值。绝大部分继承锆石的形成时代(2544±8 Ma)接近于TTG岩浆结晶年龄,表明加厚下地壳源区物质组成相对较年轻。另外,崤山TTG质片麻岩具有正的岩浆锆石εHf(t)值(0.39~4.76)以及略低的继承锆石εHf(t)值(-1.88~3.05),与登封群新太古代TTG相似,均明显高于鲁山太华群新太古代早期TTG。因此,崤山TTG片麻岩具有明显的新生地壳组分,暗示了显著的地壳生长,可能与华北克拉通中部造山带南段新太古代活动大陆边缘增生造山过程相关。     

中条山地区涑水杂岩新太古代烟庄正长花岗岩年龄及成因:对华北克拉通地壳演化的制约

太古宙末期钾质花岗岩的广泛发育是陆壳成熟和稳定化的重要标志,对了解早期陆壳的形成与演化具有重要的意义.发育于华北克拉通南缘中条山地区涑水杂岩中的烟庄正长花岗岩的形成年龄和成因还没有被很好地限定,构造背景还存在争议.对烟庄花岗岩进行了锆石U-Pb年代学和Hf同位素以及全岩地球化学和Nd同位素研究.烟庄花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为2 515±7 Ma.岩石具有高硅(SiO₂=73.05%~74.85%)、高钾(K₂O=4.46%~5.86%)、富碱(ALK=8.32%~9.36%)、贫钙(CaO=0.55%~0.98%)、低TFeO*(0.73%~1.28%)和MgO(0.31%~0.52%)的特征,A/CNK=1.01~1.04,为弱过铝质的钾玄系列.稀土总量变化较大(ΣREE=63.80×10-6~250.02×10-6)),轻重稀土元素分异明显((La/Yb)_N=25.44~92.87),Eu异常变化较大(Eu/Eu*=0.47~0.79).岩石低Sr、Ba,富集Rb、Th、U等元素,亏损Nb、Zr、Y、Yb、Cr、Co、Ni等元素,具有较高的Rb/Sr、Rb/Ba和Sr/Yb比值以及较低Sm/Nd和Nd/Th比值,具有高分异I型花岗岩的特征.烟庄花岗岩具有0附近的全岩ε_Nd(t)值,岩浆锆石具有正的ε_Hf(t)值(2.85~3.66),两阶段Hf模式年龄为2 258~2 883 Ma,多数在2 600~2 883 Ma之间.结合其他方面研究,烟庄花岗岩具有同碰撞和后碰撞花岗岩的特征,推测为新生地壳在由挤压向伸展转换的构造背景下部分熔融所形成,可能有少量地幔物质添加.这期钾质花岗岩的形成,标志着华北克拉通太古宙末期强烈岩浆活动的结束以及稳定陆壳的形成.      

华北克拉通南缘约2.5 Ga构造变质事件及意义

林山岩群是华北克拉通中部造山带南缘前寒武纪结晶基底的一部分,它对于探讨中部造山带碰撞时代及其在克拉通南缘的分布具有重要意义.选择林山岩群主体的变基性岩(斜长角闪片岩)为主要研究对象,利用锆石U-Pb定年和岩石地球化学方法,获得的结果表明斜长角闪片岩样品锆石多呈长柱状,且外形不规则,具弱分带、斑杂状分带和扇形分带结构,其中少量锆石保留有早期原岩残留的岩浆核.锆石核部具岩浆振荡环带特征,大部分Th/U比值范围为0.10~9.24,且外形不规则,边部具溶蚀结构;绝大部分锆石具弱分带、斑杂状分带和扇形分带结构,以及低Th/U比值范围为0~0.09,个别比值为0.12,显示为典型的变质锆石特征.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明该斜长角闪片岩的核部残留加权平均年龄为2 528±43 Ma(MSWD=1.5,n=10),经历变质作用的加权平均时限为2 474±22 Ma(MSWD=1.3,n=21).全岩地球化学结果显示林山岩群变基性岩贫硅(47.70%~50.77%,平均值为48.90%)和低钾(0.56%~1.78%,平均值为1.13%),轻、重稀土分异较弱,亏损微量元素Nb、Th、Ti、Zr等高场强元素,且具有低的微量元素Zr含量(＜130×10-6)和Zr/Y比值(＜4).这些特征表明林山岩群形成于俯冲作用背景下的岛弧环境.因此,上述证据共同反映了华北克拉通东、西陆块碰撞产物的中部造山带经历了新太古代晚期-古元古代早期的俯冲碰撞造山作用.      

华北克拉通怀安陆块新太古代低铝和高铝TTG片麻岩的地球化学特征与成因

英云闪长岩-奥长花岗岩和花岗闪长岩(简称TTG)是太古宙高级变质地体的主要物质组成,对深入理解早期大陆生长及其机制具有重要的科学意义。目前,人们对其成因过程与机制仍有不同认识。本文以怀安陆块中广泛分布的TTG片麻岩为例,探讨其成因演化和机制。研究区位于华北克拉通中北部,主要由新太古代英云闪长岩及少量奥长花岗岩、花岗闪长岩组成。我们从该区识别出富硅富重稀土和负铕异常的低铝奥长花岗质片麻岩,形成时代与广泛分布的高铝TTG质片麻岩一致(锆石SHRIMP U-Pb年龄2.53Ga)。岩石地球化学数据显示,低铝奥长花岗质片麻岩的主量元素具有富SiO 2(76%~79%),低Al2O3(11.01%~12.61%)、CaO(1.27%~1.59%)、MgO(0.74%~0.24%)和Mg#(18~53)等特征,而广泛分布的高铝TTG岩系的主量元素含量变化大,例如,SiO 2=63%~77%、Al2O3=13.2%~17.77%、CaO=1.8%~5.78%、MgO=0.18%~3.84%和Mg#=35~64。微量元素方面,低铝奥长花岗质片麻岩具有Eu/Eu*负异常(除1个样品为弱正异常1.38外,其余样品分布在0.59~0.44),富集重稀土((La/Yb)N=4~7,(Gd/Yb)N=0.36~1.27),而高铝TTG岩系从弱负铕异常到正异常(Eu/Eu*=0.8~5.35),轻重稀土分馏明显((La/Yb)N=10~103、(Gd/Yb)N=1.97~5.72)。在微量蛛网图中二者的区别除重稀土明显存在区别外,低铝奥长花岗质片麻岩显示出Ba、Sr的相对亏损,而高铝TTG岩系则相反。二者Lu/Hf比值差异明显,低铝奥长花岗质片麻岩变化在0.1~0.16,而高铝TTG岩系变化在0.01~0.07。在Lu/Hf与相关元素以及SiO 2与相关元素哈克图解中,二者差异更加明显,表明它们之间不存在直接的成因联系。综合锆石U-Pb、Lu-Hf同位素特征以及岩石地球化学特征,我们认为低铝奥长花岗质片麻岩是低压下由新太古代新生基性地壳物质低程度部分熔融而成,源区残留矿物相以辉石+斜长石为主,岩浆可能存在过独居石的分异作用。高铝TTG岩系主要由新生基性地壳在相对高压下部分熔融而成,源区残留相以石榴石+辉石+角闪石以及无或少量斜长石为特征。岩浆经历过角闪石和辉石分离结晶作用,铕正异常增大的现象可能与斜长石堆晶有关。本区同时形成高铝和低铝TTG岩系的机制还需深入研究。俯冲机制、地幔柱机制以及二者共同作用等机制均能解释TTG的成因。依据本区同期还形成大量辉长质-闪长质岩浆和稍晚(2.5~2.45Ga)形成的钾质花岗岩类岩浆的侵入活动,我们认为本区高铝和低铝TTG岩系分别来自底侵作用导致的下地壳不同深度不同程度的部分熔融有关。引起底侵作用的机制可能与地幔柱或地幔柱与板块俯冲共同作用有关。     

恒山地区古元古代2.1Ga地壳重熔事件: 钾质花岗岩锆石U-Pb定年及Hf-Nd同位素研究

恒山高级片麻岩地体位于华北克拉通中部构造带,主体是形成于晚太古代~2.5Ga的TTG片麻岩和少量变质火山沉积岩,并且经历了古元古代末~1.85Ga的高级变质作用。近年来,在恒山片麻岩地体中识别出一套钾质花岗岩小侵入体群,主要岩性是角闪石二长花岗岩和黑云母二长花岗岩。本文针对这套花岗岩,采用LA-ICP-MS和Cameca 1280型离子探针进行锆石U-Pb定年,获得角闪石二长花岗岩岩浆锆石谐和年龄2052±17Ma和2084±4Ma,黑云母二长花岗岩岩浆锆石谐和年龄2060±18Ma和2083±15Ma。它们在误差范围内一致,代表花岗岩的形成时代。花岗岩锆石Hf同位素和全岩Nd同位素亏损地幔模式年龄分别为2.48~2.60Ga和2.43~2.68Ga,与围岩TTG片麻岩模式年龄范围基本一致。ε_Hf(t) 和ε_Nd(t)主要分布范围分别为-6.0~0.6和-3.3~-1.7,未显示同期幔源物质的添加。据此可以推断,这些钾质花岗岩是恒山晚太古代TTG岩石在~2.1Ga部分熔融的产物。该期岩浆活动在华北克拉通已识别出多处,恒山地区的这期岩浆活动显示了地壳重熔特征。结合五台、阜平等地对于同期事件的研究,我们推测这些区域上~2.1Ga的岩浆活动形成于拉张裂解环境中。     

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207Pb/206Pb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εHf(t)全为正值,且在t-εHf(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207Pb/206Pb加权平均年龄为2633±84Ma,其锆石εHf(t)值为-2.0～ 5.6.前寒武纪涞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.     

扬子地块中太古宙地壳增生：来自黄陵背斜南部地区花岗闪长质片麻岩的证据

扬子地块黄陵背斜南部出露的花岗闪长质片麻岩是太古宙TTG片麻岩的重要组成单元,具有高Al₂O₃、Na₂O、Sr以及低Rb、Nb等特征,属于高铝TTG系列,且具埃达克质岩石属性。结合片麻岩微量元素蛛网图显示的Nb、Ta和Hf等高场强元素富集以及Th、Pb和U等大离子亲石元素亏损的特征,本文认为该岩石形成于俯冲环境下玄武质洋壳的部分熔融作用。黄陵背斜北部出露的2.9～3.0 Ga TTG片麻岩和弧性质角闪岩,反映该时期是扬子地块陆壳生长的一次重要阶段,且以洋壳俯冲产生岛弧或安第斯型岩浆作用的陆壳水平增生为主,通过微陆块拼贴或规模较小的板块构造模式而形成。     

华北克拉通东北缘改造：来自吉林辉南地区构造热事件的古地磁记录

华北克拉通东北缘处于构造运动活跃地区,古地磁研究可为构造演化和岩浆热事件提供依据。笔者在吉林辉南地区中寒武统32个采点共采集246块样品进行了岩石学、岩石磁学及系统热退磁实验。古地磁实验表明,徐庄组砂质泥岩主要磁性矿物是赤铁矿和磁铁矿,张夏组灰岩主要磁性矿物是颗粒较小的磁铁矿和黄铁矿,且均发生了重磁化,并记录了稳定的中温分量,前者中温分量地理坐标平均方向为D/I=10.9°/50.8°,α₉₅=11.7°,对应的极位置为76°N,264.6°E,A₉₅=13°,与早白垩世岩浆活动记录的古地磁极位置一致;后者中温分量地理坐标平均方向为D/I=29.1°/59.0°,α₉₅=6.5°,对应的极位置为68°N,213.7°E,A₉₅=8.4°,与第四纪火山岩记录的古地磁极位置一致。综合区域地质背景分析,早白垩世一第四纪,吉林辉南及邻区古地磁记录的2次较为强烈的构造热事件,以及因敦化-密山断裂带左旋走滑运动造成的北向运移形成的古纬度差,一定程度上对华北克拉通东北缘起到双重改造作用。