前寒武纪麻粒岩与活动的下地壳

地球表面前寒武纪地壳(出露的和埋藏的)总共106×10~6km~2,即大陆地壳总面积的72％。以构造年龄划分前寒武纪地壳所占比例为:太古界(+2.5Ga)=15％;早元古界(到1.8Ga)=19％;中元古界(到1.0Ga)=23％;晚元古界(到0.57Ga)=43％。如果排除了大面积平坦的和近平坦的,那些没变质到浅变质的,象刚果盆地那样的晚元古界的台地盖层,世界上前寒武纪地体包含平均13％的绿片岩或不足点,62％的角闪岩相和25％的麻粒岩相变质作用。这暗示了上覆地壳被剥蚀了12～15km,麻粒岩地质相应得剥露17～31km。虽然也清楚地反映了下地壳,然而出露的最基性的麻粒岩是否代表最下部的地壳,还是有疑问的。下地壳在整个前寒武纪时期已明显地是活动的了。     

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)。

     

吉南大荒沟—板石沟地区早前寒武纪变质变形作用及地壳演化

本区早前寒武纪地壳曾经历了三期区域变质和变形作用：中太古宙最早期是上壳岩系沉积的形成，后来在２．６０５Ｇａ时发生角闪岩相区域变质作用，至晚期是英云闪长岩的侵位，并伴生有韧性剪切变形；晚太古宙时期，上壳岩系和英云闪长岩于２．５３８Ｇａ前后发生低角闪岩相变质，在晚期出现ＮＥ向韧性剪切变形事件；至早元古宙时期，早期是黑云钾长花岗岩侵入活动，大约在２．３８０Ｇａ时发育了绿片岩相变质，并发生二次浅层次的ＮＷ     

中条山前寒武纪地壳演化

在中条山，古太古代－中太古代的涑水杂岩主要由ＴＴＧ岩套组成，另有一些表壳岩残体和基性岩墙群。以不整合覆于其上的新太古代绛县群由不成熟的浊积岩和双峰式火山岩组成，沉积于类似现代活动大陆边缘的构造环境，遭受了低绿片岩相至低角闪岩相的变质和强烈的变化。     

Geological characteristics and tectonic signifcance of unconformities in Mesoproterozoic successions in the northern margin of the North China Block

Several stratigraphic breaks and unconformities exist in the Mesoproterozoic successions in the northern margin of the North China Block.Geologic characters and spatial distributions of fve of these unconformities,which have resulted from different geological processes,have been studied.The unconformity beneath the Dahongyu Formation is interpreted as a breakup unconformity,representing the time of transition from continental rift to passive continental margin.The unconformities beneath the Gaoyuzhuang and the Yangzhuang formations are considered to be the consequence of regional eustatic fuctuations,leading to the exposure of highlands in passive margins during low sea-level stands and transgressive deposition on coastal regions during high sea-level stands.The unconformity atop the Tieling Formation might be caused by uplift due to contractional deformation in a back-arc setting,whereas the uplift after the deposition of the Xiamaling Formation might be attributed to a continental collision event.It is assumed that the occurrences of these unconformities in the Mesoproterozoic successions in the northern margin of the North China Block had a close bearing on the assemblage and breakup of the Columbia and Rodinia supercontinents.     

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。     

华北板块东南缘徐淮推覆-褶皱带的物理模拟

徐淮地区发育一系列推覆-褶皱带,以皇藏峪背斜为界,区域剖面分为具有明显构造差异的东部、西部构造带,其中东部构造带样式主要表现为斜歪褶皱,西部构造带为一系列逆冲推覆构造,构造变形强烈。采用物理模拟手段对徐淮推覆-褶皱带构造的控制因素进行实验研究,选取硅胶、微玻璃珠模拟不同性质滑脱层,石英砂模拟沉积脆性盖层,改变盖层与基底摩擦力、滑脱层深度变化等控制因素。模拟结果表明,剖面上滑脱层性质及深度变化控制区域剖面构造的强弱变化。皇藏峪背斜以东主要以新元古界青白口系泥灰岩充当滑脱层,滑脱层深度大,构造样式主要表现为斜歪褶皱;皇藏峪背斜以西则以寒武系页岩为滑脱层,滑脱层深度小,构造样式主要表现为逆冲推覆构造。     

柴北缘前寒武纪岩体（地层）变质年龄 及其对早古生代造山作用的指示

柴北缘前寒武纪岩体（地层）分布广泛。为确定柴北缘地区前寒武纪岩体（地层）受早古生代碰撞造山作用的影响,采用LA-ICP-MS技术,对大柴旦地区前寒武纪黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩及石榴子石斜长角闪岩中的锆石进行了U-Pb同位素定年。黑云斜长片麻岩获得479~472Ma的变质年龄,斜长角闪岩获得440Ma和470Ma 2个变质年龄,石榴子石斜长角闪岩获得418.8Ma±3.0Ma的变质年龄。初步确定,柴北缘早古生代造山作用对前寒武纪岩体构成了3次强度不等的变质作用叠加,分别为大洋俯冲末期阶段(495~467Ma)岛弧花岗岩弱热烘烤变质作用、大陆碰撞造山阶段(467~423Ma)区域变质作用、S型花岗岩热动力变质作用和大陆后碰撞造山阶段(423~371Ma) I型花岗岩强烈接触热变质作用。     

Zircon U-Pb geochronology,geochemistry and Sr-Nd-Pb isotopes from the metamorphic basement in the Wuhe Complex:Implications for Neoarchean active continental margin along the southeastern North China Craton and constraints on the petrogenesis of Mesozoic g

We report zircon U-Pb geochronology,geochemistry and Sr-Nd-Pb isotope data from mafic granulites and garnet amphibolites of the Wuhe Complex in the southeastern margin of the North China Craton (NCC).In combination with previous data,our results demonstrate that these rocks represent fragments of the ancient lower crust,and have features similar to those of the granulite basement in the northern margin of the NCC.A detailed evaluation of the Pb isotope data shows that Pb isotopes cannot effectively distinguish the role of the Yangtze Craton basement from that of the NCC basement with regard to the source and generation of magmas,at least for southeastern NCC.The age data suggest that the protoliths of the granulites or amphibolites in the Wuhe Complex were most likely generated in Neoarchean and that these rocks were subjected to Paleoproterozoic(1.8-1.9 Ga) high-pressure granulite facies metamorphism. This study also shows that the Precambrian metamorphic basement in the southeastern margin of the NCC might have formed in a tectonic setting characterized by a late Neoarchean active continental margin.     

华北上地壳构造单元划分

利用天然地震数据分析研究得到的中地壳滑脱层的深度、活动方式、强度等结果,与重磁异常基底解译成果相结合,提出华北地区在中地壳位置发育有区域滑脱面,其特定壳层及深度位置决定了其在华北深浅构造关系转换中,起着“屏蔽”或联系的重要作用,而在华北伸展变形中是地块运动变形的底边界面。上地壳各个部分在沿其滑动时,因速度差、侧向约束条件等的不同,而派生出断叉线、横向调整断裂及相应的凸起、凹陷断块等次级单元。它们构成了华北上地壳基本构造单元,并直接控制着盆山空间分布、构造地貌单元发育。研究提出了华北上地壳构造单元划分方案:上地壳基底构造分为9个一级单元(Ⅰ~Ⅸ)和23个二级单元。其中一级构造单元为:Ⅰ阴山北部东西向区域凹陷断块;Ⅱ阴山-燕山区域凸起断块;Ⅲ太行山区域凸起断块;Ⅳ大别山区域凸起断块;Ⅴ渤海湾盆地断坳、断隆区;Ⅵ南华北盆地断坳、断隆区;Ⅶ鲁西区域断隆区;Ⅷ下扬子区域断坳、断隆区;Ⅸ鄂尔多斯区域断坳区。     

柴北缘前寒武纪岩体（地层）变质年龄及其对早古生代造山作用的指示

柴北缘前寒武纪岩体（地层）分布广泛。为确定柴北缘地区前寒武纪岩体（地层）受早古生代碰撞造山作用的影响,采用LA—ICP—MS技术．对大柴旦地区前寒武纪黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩及石榴子石斜长角闪岩中的锆石进行了u—Pb同位素定年。黑云斜长片麻岩获得479-472Ma的变质年龄,斜长角闪岩获得440Ma和470Ma2个变质年龄,石榴子石斜长角闪岩获得418．8Ma±3．0Ma的变质年龄。初步确定,柴北缘早古生代造山作用对前寒武纪岩体构成了3次强度不等的变质作用叠加,分别为大洋俯7中末期阶段（495-467Ma）岛弧花岗岩弱热烘烤变质作用、大陆碰撞造山阶段（467-423Ma）区域变质作用、S型花岗岩热动力变质作用和大陆后碰撞造山阶段（423-371Ma）I型花岗岩强烈接触热变质作用。     

华北克拉通中生代下地壳置换：非造山过程的壳幔交换

华北克拉通内部前寒武纪麻粒岩地体和新生代火山岩的麻粒岩捕虏体的研究表明，前寒武纪下地壳与现今下地壳的是不同的。下地壳的主要置换发生在中生代。这表明，华北克拉通中生代的构造重大转折，不仅使得盆山格局发生了变化，而且下地壳和上地幔的组成和结构发生了变化。已发表的关于东部岩石圈减薄的机理有折沉作用、幔柱构造模式，均与造山带的演化相联系。本文注意到，华北克拉通最下部地壳的部分或大部都已被中代的下地壳置换，它们不仅发生在克拉通边部，而且发生在克拉通内部。因此华北克拉通中生代的下地壳被中生代的下地壳取代的作用，可称为华北克拉通中生代换底作用。中生代时期的华北拉通下可能存在有规模的地幔柱，强烈的壳幔交换是换底的作用的主要方式，热侵蚀和化学侵蚀的细节还不清楚。但可以推测这与造山带的演化没有直接关系，和造山带岩石圈根部的折沉作用有一般意义的底侵作用不同。     

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。     

Geochronological and petrological constraints on Palaeoproterozoic granulite facies metamorphism in southeastern margin of the North China Craton

In the southeastern margin of the North China Craton, high-pressure (HP) granulite facies meta-basic rocks exposed as bands or lenses in the Precambrian metamorphic basement (e.g. Bengbu) and as xenoliths in Mesozoic intrusions (e.g. Jiagou) are characterized by the assemblage garnet + clinopyroxene + plagioclase + quartz + rutile ± Ti-rich hornblende. Cathodoluminescence imaging and mineral inclusions reveal that most zircon from the three dated samples displays distinct core-mantle-rim structures. The cores show typical igneous zircon characteristics and give ages of 2.5–2.4 Ga, thus dating the protolith of the metabasites. The mantles formed at granulite facies conditions as evidenced by inclusions of the HP granulite mineral assemblage garnet + clinopyroxene + rutile + plagioclase + quartz ± hornblende and Ti-rich biotite and yield ages of 1839 ± 31, 1811 ± 19 and 1800 ± 15 Ma. An inclusion-free rim yields an age of 176 ± 2 Ma with the lower Th/U ratio of 0.02. The geochronological and preliminary petrological data of this study suggest that the lower crust beneath the southeastern margin of the North China Craton formed at 2.5–2.4 Ga and underwent HP granulite facies metamorphism at c. 1.8 Ga. This HT-HP metamorphic event may be ascribed to large-scale crustal heating and thickening related to mantle-derived magma underplating at the base of the lower crust, as evidenced by widespread extension, rifting and related mafic magma emplacement in the North China Craton during this period. The age of 176 ± 2 Ma most likely records the late amphibolite facies retrogression occurring during exhumation.