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     

中国早前寒武纪的地壳演化

以华北原地台为例，太古宙陆壳可能是由分散的陆核在涡旋构造机制的驱动下聚集而成的。早元古代伊始，板块构造机制控制了地壳演化的进程，出现不同性质的活动带同刚性地块并存的构造局。巨厚的火山-沉积建造，以其成岩环境和构造样式的多样性，宣告了一个新的地壳演化阶段的开始，明显具有太古宙克拉通基底的华北原地台、塔里木原地台和扬子原地台在它们的接触部位发育有早元在于代增生带，说明至少在太古宙末它们是互相分离的。而华夏古陆则是从早元古代以来逐渐向扬子原地台靠扰的。现代华北地台缘，早元古代建造近南北向的早期构造方位表明，它在     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

华北北部二叠纪陆壳演化

目前围绕华北北部(包括华北克拉通北缘和北邻的兴蒙造山带)的二叠纪的构造背景存在着不同的认识。其中一种影响较大的观点是古亚洲洋的演化持续到二叠纪末-三叠纪初,由于大洋板块向华北克拉通之下的俯冲,导致克拉通北缘成为"安第斯型"大陆边缘。活动陆缘有从早期(C2)的板块俯冲-汇聚向晚期(P2-T1-2)板块拆离-陆缘伸展演变的趋势,论证多偏于岩浆作用。本文将从沉积建造、变形、变质、岩浆活动以及区域构造背景等角度对此观点进行讨论,本文将研究区晚古生代陆壳演化划分为三个阶段:(1)法门阶之前的中泥盆世是兴蒙造山带的主造山阶段;(2)晚泥盆-早石炭世进入后碰撞阶段;(3)晚石炭世-早二叠世兴蒙造山带的年轻陆壳在伸展背景下,上叠的新生性裂陷槽构造而非大洋板块控制了同期的沉积作用和岩浆活动。这三阶段的地质事件在华北克拉通北缘都有相应的表现。研究区深成岩同位素年龄显示了中-晚泥盆世、早二叠世和晚二叠世三个峰值。为了揭示岩浆的形成机制,本文重点对研究区早二叠世(280Ma)和晚二叠世(260Ma)深成岩的岩石组合和Sr-Nd同位素特征进行对比研究。R1-R2图显示本区二叠纪深成岩组合与以英云闪长岩和花岗闪长岩为主的安第斯型造山带不同。早二叠世深成岩具双峰特征,Sr-Nd同位素显示早二叠世深成岩与EMI地幔源区有更密切联系。受到前人对高寺台原始岩浆研究的启发,进一步认识到华北克拉通北缘在早二叠世时存在板内OIB岩浆沿着岩石圈断裂的上涌的过程。相比之下,晚二叠世深成岩多为正长花岗岩和二长花岗岩,岩石碱性程度提高,中酸性岩石具高碱、高钾的特征。Sr-Nd同位素显示岩浆源区有向EMII演变的趋势,中-上部地壳熔融物质增多,暗示热活动带的上升。总之,从岩浆形成机制、岩浆源区演变的趋势和岩浆时空演化等诸多证据都表明:二叠纪深成岩的形成更多地与板内自身热演化有关,与安第斯型造山带有明显区别。兴蒙造山带属于中亚造山带的一部分,因此可以从更大的构造背景对它加以考察。中亚造山带存在8条晚古生代和中生代的过碱性-碱性长石花岗岩带,它们共同都伴有双峰式火山岩。构造岩浆岩带横贯数千千米,北东走向的构造带显示了新的构造格局,高εNd(t)和低εSr(t)的同位素特征,反映了伸展背景下裂谷带的反复多次活动。总体上,中亚造山带作为增生的年轻陆壳,与华北克拉通及塔里木地块等一起从早二叠世开始,进入了新阶段的演化。从大陆岩石圈形成过程的克拉通化角度看,中亚造山带晚泥盆世-早石炭世是碰撞后的第一阶段的克拉通化,晚石炭-早二叠世进入克拉通化的第二阶段,大规模的新生的带状伸展构造出现,标志着深部作用的重要性越来越明显。