胶北地体早前寒武纪地层的稀土演化特征

胶北地体早前寒武纪地层分三部分：即太古宙胶北群(Ar，＞2550Ma)，属第一期绿岩；早元古代早期齐山群(Pt1-1，2550-2300Ma)，属第二期绿岩和早元古中期荆山一粉子山岩系(Pt2-2，2300-2050Ma)，相当于孔达岩系。本文研究了它们的稀土特征，讨论了这三群副片岩类和基性一中酸性火山岩类各自的稀土演化特征，为齐山群和荆山-粉子山岩系的建立提供了依据，并利用变拉斑玄武岩的稀土配分特征探讨了两期绿岩的形成环境及整个胶北地体早前寒武纪的演化。     

山东胶北地体的前寒武纪地层问题

认为胶东群应当完全解体，大于２５００Ｍａ的地层为第一期绿岩，２５００－２３００Ｍａ的地层为第二期绿岩，２３００－１８５０Ｍａ的地层主要为孔达岩系；蓬莱群的时代，在否定证据不足的情况下，仍沿用前人确定的震旦纪为宜。胶北地体前寒武纪地质构造基本格架是：以胶北群和齐山群组成的为质核为中心，粉子群围绕其四周分布呈“洋葱状”构造。     

胶北地体早前寒武纪重大岩浆事件、陆壳增生及演化

早前寒武纪重大岩浆事件是早期陆壳增生及演化的主要地质作用。本文通过系统总结最近几年胶北地体早前寒武纪重大岩浆事件代表性岩石的岩相学、锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及锆石Hf同位素研究的最新成果,厘定出太古宙~2.9Ga、2.7Ga及2.5Ga三期以TTGs岩浆事件为代表的陆壳增生事件。这些TTGs具有典型太古宙高铝TTGs的地球化学特征及正的εHf(t)值,锆石Hf模式年龄主要集中在ca.3.2~2.7Ga。两种不同的构造模式被用来理解胶北太古宙TTGs(陆壳)的成因:(1)加厚基性下地壳的部分熔融;(2)俯冲洋壳的部分熔融。根据胶北TTGs在时间上呈事件性侵位,空间上呈面状分布,以及相对较低的Mg#、Cr及Ni含量,前者可能更适合胶北TTGs的成因。确定了胶北古元古代2.2~2.0Ga黑云母/角闪石二长花岗片麻岩及~1.8Ga以二长(正长)花岗岩为代表的多期陆壳重熔事件。综合这些研究结果,初步总结出胶北早前寒武纪陆壳形成及演化历史:1)2.9Ga,主要为基性地壳(洋壳)的增生,并可能存在规模有限的、被剥蚀殆尽的太古宙早期陆壳;2)在~2.9Ga、~2.7Ga及~2.5Ga,由于地幔(热)柱上涌,ca.3.3~2.7Ga新生的加厚基性玄武质下地壳发生事件性部分熔融,并伴随有早期陆壳的重熔,形成主要由TTGs及少量陆壳重熔型(高钾)花岗岩组成的太古宙陆壳;3)ca.2.2~2.0Ga,可能由于地幔物质上涌,陆壳伸展,形成裂谷,陆壳物质重熔,形成ca.2.2~2.0Ga花岗质岩石;4)ca.1.95~1.85Ga,发生强烈的挤压碰撞构造作用,裂谷闭合,卷入挤压作用的物质发生高角闪岩相到高压麻粒岩相变质;5)~1.8Ga,地幔物质上涌,陆壳伸展减薄,陆壳物质重熔,形成~1.8Ga花岗岩。     

华北克拉通南部早前寒武纪基底形成与演化

简要总结了华北克拉通南部鲁山地区、小秦岭地区、登封及中条山地区的早前寒武纪地质事件序列及其地质意义,并对各地区地质特征和变质演化特点进行对比。结合前人研究工作,初步探讨了华北克拉通南部早前寒武纪基底的演化特点、陆壳形成的主要时期和华北南部基底的构造区划等问题,提出几点认识:1)华北克拉通南部鲁山、中条山、小秦岭等地区均有2.7~2.9Ga岩石记录,以英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质(TTG)岩石为主,它们共同构成华北南缘的古老结晶基底,并经历了新太古代晚期~2.5Ga构造-热事件,标志着华北克拉通南部在新太古代末期可能已经形成统一基底;2)华北克拉通南部主要的陆壳形成时期为中太古代晚期-新太古代,与全球其他主要克拉通一致,而古元古代早-中期则以地壳再循环为主;3)综合地质、地球化学等特点,将华北南部鲁山-小秦岭地区和中条山等地区划归为"南部古陆块",并提出该陆块呈现为一个大型的倾伏向斜构造,可能在新太古代晚期已经形成,其枢纽向南东倾斜。"南部古陆块"在新太古代末期与其它微陆块拼合,并发生了变质作用和陆壳的活化与再循环,共同指示新太古代晚期华北克拉通统一基底的形成。     

华北克拉通早前寒武纪基性火山作用与地壳增生

大量的年代学资料表明,华北克拉通在早前寒武纪阶段有两个主要的基性火山活动时期,一期发生在2.7Ga左右,另一期发生在2.5Ga左右,代表了两期强烈的地壳增生事件。太古宙末期基性火山岩的分布、地球化学特征、基性火山岩与其他岩石的关系和组合特征表明,华北克拉通在新太古代时期,在陆块之间基性火山岩的喷溢使地壳面积增大并把原本分离的小陆块拼合到一起,造成地壳的增生。在陆块内部,地壳的增生主要通过地幔柱的方式进行,在较均匀的地壳部分主要通过基性岩浆的垫托方式使地壳增厚,部分岩浆侵位到地壳较浅部位,甚至溢出地表。这两种地壳增生方式是相辅相成的,它们的联合作用形成了太古宙末的华北古大陆。     

胶北地体荆山群禄格庄组沉积时代与物源 ——来自山东沐浴店地区长石石英岩碎屑锆石U-Pb年龄与稀土元素的新证据

荆山群禄格庄组是胶北地体古元古代变沉积岩系最重要的组成部分之一,准确测定其原岩沉积时代与物质源区,对进一步探讨荆山群与粉子山群之间的成因关系具有重要的地质意义.以山东莱阳沐浴店地区出露的禄格庄组长石石英岩为研究对象,通过对长石石英岩中碎屑锆石内部矿物包体、阴极发光图像、LA-ICP-MS U-Pb定年与稀土元素组成的综...     

华北克拉通西部基底早前寒武纪地质事件、性质及其地质意义

综合华北克拉通西部陆块阴山地块、孔兹岩带和鄂尔多斯地块基底正、副片麻岩以及鄂尔多斯地块现代河流沙锆石U-Pb和Hf同位素资料,并根据最新获得的鄂尔多斯基底及盖层继承碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素统计分析揭示,该陆块存在古、中太古代陆壳物质,自新太古代以来先后发生了新太古代~2.7Ga、2.55~2.45Ga以及古元古代2.2~2.0Ga和1.95~1.85Ga等多期构造热事件。由基底和盖层中各类岩石中获得的~2.5Ga锆石的εHf(t)多为正值,Hf陆壳模式年龄(t_(DM)~C)介于2.9～2.6Ga之间(峰值～2.75Ga),阴山地块存在～2.7Ga的岩石,鄂尔多斯地块基底有～2.7Ga继承锆石记录,证明新太古代存在一期重要的陆壳生长。2.55～2.45Ga的岩浆活动在西部陆块不同地质单元基底岩石中均有记录,出现大量壳源花岗岩和幔源岩浆侵入及麻粒岩相变质作用,它们的锆石εHf(t)值由负到正变化大,Hf陆壳模式年龄(t_(DM)~C)除少数接近岩浆活动年龄外,多数明显高于它们的形成年龄,指示了强烈的陆壳再造和一定陆壳生长,岩石组合及地球化学特征反映了汇聚挤压转为伸展环境,类似于华北陆块～2.5Ga广泛的岩浆变质事件及构造背景,揭示了不同陆块碰撞拼合而后转为伸展的构造演化过程。古元古代2.2～2.0Ga期间,沿鄂尔多斯地块北部及东部边缘出现大洋俯冲消减有关的陆缘弧花岗岩类,它们的锆石εHf(t)和t_(DM)~C值变化范围很大,表明在古元古代中晚期鄂尔多斯地块基底仍发生有陆壳增生和再造。此后在1.95～1.85Ga期间,沿鄂尔多斯地块北部的孔兹岩带和东部的中部构造带均发生顺时针P-T演化轨迹的变质作用,证明～1.95Ga鄂尔多斯地块相继与北部阴山地块和东部陆块碰撞拼合为一体,至～1.85Ga发生陆壳抬升与伸展、发生陆壳物质减压熔融的强烈混合岩化和大量S型花岗岩形成,其后发生镁铁质岩墙侵入,标志着华北陆块最终克拉通化完成。     

华北克拉通两类早前寒武纪麻粒岩(HT-HP和HT-UHT)及其相关问题

华北克拉通广泛存在高级变质的早前寒武纪岩石,其中高温高压(HT-HP)麻粒岩和高温超高温(HT-UHT)麻粒岩近年来备受人们的关注,并将它们视为探讨早前寒武纪大陆演化的关键课题。HT-HP麻粒岩主要是含石榴石的基性麻粒岩,它们以透镜体或强烈变形的岩墙状出露于片麻岩中。HT-UHT麻粒岩主要是富铝的变质沉积岩系,俗称孔兹岩系,其中有含假蓝宝石和尖晶石等矿物组合,指示部分岩石的变质温度高于900~1000℃。本文探讨了这两类麻粒岩的出露状况、变质过程与变质历史、原岩与变质年龄。初步研究表明: ①两类麻粒岩在变质的峰期温度和压力上有很大的重叠区间,都经历了一个近等温-略升温的降压变质; ②两类麻粒岩很有可能在峰期和随后的降压变质阶段是同时的或有关联的; ③HT-HP和HT-UHT麻粒岩的分布特征是线状或面状分布仍有待进一步查明; ④高级变质的麻粒岩代表了华北克拉通的最下部地壳,它们变质的温压体系、岩石的刚性程度、分布特征、岩石组合以及抬升速率等具有与显生宙明显的不同。本文从而指出两类麻粒岩是否有成因联系是今后研究中非常值得注意的问题,深入研究将会对华北克拉通早期地壳演化、构造和动力学机制提供丰富的资料和证据。     

华北克拉通早前寒武纪条带状铁建造形成时代——SHRIMP锆石U Pb定年

华北克拉通是我国早前寒武纪条带状铁建造(BIF)最重要的分布区。近年来大量锆石定年研究表明,华北克拉通BIF形成于始太古代到古元古代早期,但主要为新太古代晚期(2.50～2.55Ga)。最重要的BIF分布于华北克拉通东部的鞍本、冀东和鲁西地区,沉积环境相对稳定是大规模BIF形成的重要条件。华北克拉通新太古代晚期BIF形成的构造环境还不十分清楚,但可能为岛弧构造环境。BIF明显的时代专属性是地质和大气演化的结果。     

华北克拉通怀安杂岩中早前寒武纪两期变质表壳岩的重新厘定:岩石学及锆石U-Pb年代学证据

华北克拉通怀安杂岩中早前寒武纪变质表壳岩具有变质程度深（麻粒岩相）、连续性差、变形及构造置换强烈等特征,地层划分及形成时代一直存在较大争议.通过详细的地质调查、岩石学及年代学研究,新厘定出新太古代桑干岩群铁英岩岩组、石榴黑云片麻岩岩组以及古元古代集宁岩群黄土窑岩组石榴高压基性麻粒岩-大理岩岩段和含石墨矽线石榴片麻岩-变粒岩-大理岩岩段4套变质表壳岩单元,并建立了相应的岩石学识别标志.新太古代变质表壳岩一般呈透镜体或带状体产出于新太古代变质深成岩中,且锆石年龄存在~2.5 Ga和~1.8 Ga两个峰值.铁英岩岩组原岩为一套基性火山岩夹磁铁石英岩建造,产出阿尔戈马型BIF铁矿,形成年龄为2 489±19 Ma;石榴黑云片麻岩岩组主体岩石为条带状石榴黑云斜长片麻岩,原岩为杂砂岩建造,物源来自新太古代TTG岩石.古元古代石榴高压基性麻粒岩-大理岩岩段原岩为一套基性火山岩夹大理岩建造,形成年龄早于~2.03 Ga;含石墨矽线石榴片麻岩-变粒岩-大理岩岩段野外呈带状构造岩片体产出,连续性较好,为一套"有层无序"的孔兹岩组合,碎屑锆石年龄介于2.30~1.99 Ga,与区域上孔兹岩年龄结构一致,形成时代为古元古代晚期（1.99~1.95 Ga）.新太古代和古元古代变质表壳岩均卷入古元古代末期的造山过程（1.95~1.80 Ga）,遭受麻粒岩相变质与变形作用.区内孔兹岩可能是造山过程卷入的构造岩片.本研究进一步明确了晋冀蒙交界地区存在与孔兹岩不同的新太古代陆源碎屑岩和古元古代洋壳残片,这对重新认识本区早前寒武纪地质演化具有重要意义.      

华北克拉通胶北地体多期高级变质事件:来自石榴斜长角闪岩与花岗质浅色体锆石U-Pb定年与稀土元素的新证据

胶北是华北克拉通一个记录了多期高级变质事件的前寒武纪变质地体,确定其每期变质-深熔事件时代与性质对进一步认识胶北乃至华北克拉通早前寒武纪地质演化具有十分重要的科学意义.本文以栖霞石榴斜长角闪岩及其伴生的花岗质浅色体为研究对象,通过锆石内部矿物包体、CL图像、LA-ICP-MS U-Pb定年与稀土元素组成的综合研究,发现石榴斜长角闪岩（19LR53-1）中锆石可进一步划分为两类:第一类（新太古代晚期）锆石通常具有浑圆状晶形且相对弱的（灰黑色）的阴极发光效应,18个该类锆石微区记录了十分一致的207Pb/206Pb年龄,变化于2 540±58 Ma至2 439±54 Ma之间,相应的加权平均年龄为2 498±25 Ma,应代表石榴斜长角闪岩遭受新太古代晚期变质作用的时代;第二类锆石通常具有柱状晶形且相对强的（灰色-灰白色）的阴极发光效应,14个该类锆石微区记录了十分一致的207Pb/206Pb年龄,变化于1 906±54 Ma至1 821±60 Ma之间,相应的加权平均年龄为1 865±30 Ma,被解释为石榴斜长角闪岩遭受古元古代晚期退变质作用的时代.花岗质浅色脉体（19LR53-2）中绝大多数锆石具有不规则状晶形且相对弱的（灰黑色）阴极发光效应,有的含有少量长英质矿物包体,如钾长石+斜长石+石英+磷灰石,18个该类锆石微区记录的207Pb/206Pb年龄变化于2 521±48 Ma至2 453±42 Ma之间,相应的加权平均年龄为2 480±22 Ma,应代表胶北地体新太古代晚期地壳深熔作用的时代.综合本文与前人发表的同位素年代学资料可知,胶北地体太古宙变质基底岩石不仅经历了新太古代晚期~2 500 Ma高级变质作用与地壳深熔作用,而且还叠加了古元古代晚期~1 850 Ma的高级变质作用与地壳深熔作用,它们可能是华北克拉通两次克拉通化过程中的地质响应.      

华北克拉通东南缘1.90~1.80 Ga陆-陆碰撞作用:来自胶北地体花岗-绿岩带的证据

胶北地体位于华北克拉通东南缘,其太古宙-古元古代的岩石组合包括斜长角闪岩、TTG片麻岩、花岗闪长岩、片岩和表壳岩等,显示出典型的花岗-绿岩带岩石系列特征,这一岩石系列对了解华北克拉通前寒武纪构造演化以及微陆块碰撞拼合过程具有重要的科学研究意义。本文通过详细的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学分析显示,胶北地体古元古代斜长角闪岩原岩、TTG片麻岩原岩和花岗闪长岩的结晶年龄分别为(1 881±18) Ma、(1 852±16) Ma和(1 840±9) Ma,同时记录了(2 332±32) Ma、(2 244±25) Ma、(1 935±21) Ma的继承年龄和(1 796±17) Ma的变质年龄。锆石Lu-Hf同位素结果显示ε_Hf(t)介于-4.7到3.9之间,地壳模式年龄(TDMc)介于2 784~2 289 Ma之间,表明胶北地体古元古代花岗-绿岩带岩石系列的形成在一定程度上受到了大陆地壳的混染作用。胶北地体古元古代斜长角闪岩具有低硅、高铁、轻重稀土元素分异较弱以及无明显Ce、Eu异常的特点,微量元素显示Nb、Ta负异常和Rb、Pb、K正异常的特征,与板内玄武岩的特征一致。TTG片麻岩和花岗闪长岩呈现出轻稀土元素富集型以及无明显Ce异常的特点,微量元素Nb、Ta、Ti、P的负异常和Rb、Pb、Zr、Hf的正异常等特征,与后碰撞花岗岩和板内花岗岩一致。地球化学特征表明:胶北地体古元古代花岗-绿岩带岩石系列的母岩浆是通过玄武质熔体的部分熔融作用产生的。结合前人研究,本文补充了相关岩石的年龄、同位素和地球化学证据,提出胶北地体存在1.90~1.80 Ga陆-陆碰撞作用,对理解华北克拉通古元古代陆-陆碰撞作用具有重要意义。     

一条早前寒武纪的陆-陆碰撞造山带——华北克拉通北缘中西部麻粒岩相带

详细的野外调查、原岩建造、变质作用、变形作用以及同位素年代学研究表明,华北克拉通北缘中西部麻粒岩相带是我国迄今能识别的最老的陆-陆碰撞造山带的根带,可与世界上著名的南非Limpopo碰撞造山带对比。     

华北克拉通乌拉山地区早前寒武纪岩浆作用和变质作用——锆石SHRIMP U-Pb定年及岩石地球化学研究

乌拉山地区位于大青山地区西侧,变泥砂质岩石大范围出露,并有一定数量变质岩浆侵入岩存在。本文对6个变质岩浆侵入岩进行了锆石SHRIMP U-Pb定年。片麻状闪长岩、片麻状英云闪长岩、片麻状花岗闪长岩和片麻状紫苏花岗岩等4个样品的锆石U-Pb数据点沿谐和线分散分布,n(~(207)Pb)/n(~(206)Pb)年龄从约2.5Ga到约1.8 Ga。变质辉长岩和眼球状石英二长岩锆石U-Pb数据点在谐和线上较集中分布,n(~(207)Pb)/n(~(206)Pb)年龄从约2.0Ga到约1.8 Ga。n(~(207)Pb)/n(~(206)Pb)年龄越小的锆石域通常显示越强烈的重结晶。结合已有研究和地球化学资料,可得出如下结论。(1)乌拉山地区存在新太古代晚期(约2.5 Ga)和古元古代中晚期(约2.0 Ga)岩浆侵入岩,后者形成于伸展构造环境。(2)乌拉山地区遭受新太古代晚期一古元古代早期和古元古代晚期两期构造热事件叠加改造。(3)乌拉山地区部分变泥砂质岩石形成于新太古代晚期,大青山地区原认为形成于古元古代早期的"大青山表壳岩"很可能也形成于新太古代晚期。(4)乌拉山地区和大青山具有类似或相同的早前寒武纪地质演化历史。     

胶北地体西涝口地区牧牛山二长花岗岩锆石U-Pb和Lu-Hf同位素研究——指示华北克拉通古元古代岩浆作用及地壳演化

胶北地体古元古代花岗岩位于胶—辽—吉带南部,是华北克拉通东部陆块东缘的重要古元古代造山带。西涝口地区牧牛山二长花岗岩作为胶北地体出露的少数古元古代花岗岩之一,也是西涝口、辽上、郭城等大型金矿床的赋矿围岩,有重要研究价值。笔者通过岩石地球化学、锆石U-Pb年代学及Lu-Hf同位素分析,讨论了其形成时代及成因机制。经研究发现,该岩体富硅(SiO2=75. 79%~76. 10%),富碱（Na2O+K2O=6. 88%~7. 18%）,为准铝质钙碱性岩系列（A/CNK值为0. 86~0. 95）;Rb、U、Ta、Pb相对富集,Ba、Nb相对亏损,Sr强烈亏损,岩石10000Ga/Al值为2. 88~3. 50,属A型板内花岗岩;岩体中岩浆锆石具明显振荡环带结构,相对亏损LREE并逐步富集HREE,具明显正Ce异常和负Eu异常,加权平均年龄为2113±22 Ma,代表其侵位时间为古元古代;变质增生锆石的HREE富集程度明显高于核部岩浆锆石,且具更加强烈的正Ce异常和稍弱负Eu异常,加权平均年龄为1850±24 Ma,代表区内变质事件年龄;εHf(t)值为-3. 75~+5. 17,TDM2值为2450~2712 Ma,该岩体与胶北地体2. 5 Ga TTG岩石具相同的地壳演化趋势,暗示其源自太古宙陆壳的重熔。