华北克拉通阜平杂岩新太古代-古元古代多期地质事件及其构造性质

本文收集了阜平杂岩新太古代早期-古元古代晚期基底岩石的岩石地球化学、锆石U-Pb年代学、同位素地球化学和变质作用资料,以期对阜平杂岩早寒武纪演化历史进行初步总结.阜平新太古代早期~2.7 Ga片麻岩原岩为英云闪长岩,具有TTG质片麻岩的地球化学特征;其锆石ε_Hf（t）具有较高的正值（+5.44~+7.50）,单阶段模式年龄为2 745~2 824 Ma,表明新太古代早期为阜平杂岩强烈的地壳生长时期.新太古代晚期片麻岩的时代集中于2 543~2 484 Ma,主要岩石类型为英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩（TTG）,同时区域内还存在二长花岗岩.TTG质片麻岩的ε_Nd（t）值为-1.64~+0.96,单阶段模式年龄为2.76~3.04 Ga;锆石ε_Hf（t）值为-1.9~+7.91,单阶段和两阶段模式年龄分别为2 546~2 888 Ma和2 548~3 119 Ma.这些TTG岩石主要为新太古代早期岩石的部分熔融,并有少量中太古代地壳物质参与.近于同期具有岛弧性质的辉长岩和变质作用暗示阜平杂岩新太古代晚期可能经历了俯冲和弧-陆或陆-陆碰撞.古元古代中期（2.1~2.0 Ga）阜平地区花岗质岩浆活动强烈.该阶段花岗岩具有A型花岗岩特征,与同期的火山-沉积岩系形成于华北克拉通古元古代中期伸展的陆内裂谷环境中.阜平杂岩中基性麻粒岩包体记录的变质作用时代为1.89~1.85 Ga,并具有顺时针演化的P-T轨迹,其代表了古元古代晚期裂谷闭合的陆内造山过程,表明华北最终克拉通化.      

华北克拉通中部阜平杂岩的演化及其构造属性:来自湾子表壳岩碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素证据

出露于华北克拉通中部带太行山区的阜平杂岩经历了角闪岩相至麻粒岩相变质作用,传统上视为古老的太古宙地层,其形成历史和演化对正确理解华北克拉通前寒武地质有着十分重要的意义.     

山西南部中条山古元古代花岗质片麻岩 白云母40Ar/39Ar测年及其地质意义

中条山前寒武纪岩石是洞悉华北克拉通前寒武纪基底构造演化的重要窗口之一,该区的前寒武纪岩系主要由涑水杂岩、绛县群、中条群、担山石群,以及西阳河群和汝阳群组成.本文以中条山地区涑水杂岩中古元古代花岗质片麻岩为研究对象,挑选其中的变形变质白云母进行激光40Ar/39Ar和常规40Ar/39Ar测年分析.激光40Ar/39Ar法获得的白云母等时年龄1830Ma±20Ma为白云母氩封闭温度年龄的最小估计,常规40Ar/39Ar法给出的白云母坪年龄1852Ma±11Ma为白云母氩封闭温度年龄的最佳估计.白云母1852Ma± 11Ma与先前获得的独居石电子探针U-Th-Pb主峰值年龄相近,并且与华北克拉通中部带的变质年龄一致,表明中条山地区涑水杂岩中古元古代花岗质片麻岩记录了古元古代晚期的一次变质作用事件.这一事件与华北克拉通中部怀安-吕梁-恒山-五台-赞皇等地的变质变形作用同时发生,揭示华北克拉通东、西部陆块沿中部带的碰撞拼合应发生在古元古代晚期,而非新太古代.     

华北中部造山带左权变质杂岩ca. 2.5Ga和ca. 1.9Ga变质年龄记录及其地质意义

华北克拉通早前寒武纪基底由多个微陆块组成,其主期拼合时代是困扰地质学家的一个重大课题。华北中部造山带作为新太古代-古元古代一条重要的碰撞型造山带已得到广泛共识。大量高精度年代学资料显示,华北中部造山带至少记录了大约1. 85Ga、1. 95Ga和2. 5Ga的三组变质年龄信息。但目前,2. 5Ga左右的变质年龄仅在华北中部造山带中部的阜平和赞皇等少数杂岩区有零星报道。左权变质杂岩位于华北中部造山带中南段东侧、阜平杂岩以南,向东紧邻赞皇杂岩,是洞悉早前寒武纪时期华北克拉通基底形成及演化过程的一个重要窗口。杂岩区出露多种早寒武纪变质岩石,其中长英质黑云斜长片麻岩分布范围最广,局部暗色矿物富集;斜长角闪岩或角闪片麻岩多以透镜状或似层状方式产出于长英质片麻岩中;杂岩区南部发育多个小型磁铁矿矿床。本文对研究区多种类型岩石样品进行了细致的岩相学、锆石U-Pb年代学和锆石稀土元素研究,发现多数样品中发育变质成因锆石,记录至少两组变质年龄信息。第一组年龄(1903Ma)仅被个别角闪片麻岩样品保存,反映了杂岩区所经历的变质峰期或近峰期阶段的时代;第二组年龄(2483～2507Ma)分布广泛,所代表的变质事件发生在区域片麻理之前,与华北克拉通约25亿年时发生的大规模构造热事件有关。     

河北阜平杂岩中阜平岩群浅粒岩锆石U-Pb-Hf同位素特征及其地质意义

华北克拉通中部阜平地区的阜平岩群是该区分布较广的太古宙地层,经历了角闪岩相-麻粒岩相变质,其时代限定对研究阜平杂岩的早期演化过程具有重要意义。本文利用LA-MC-ICP-MS(多接收激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪)对阜平岩群元坊岩组中的浅粒岩进行了锆石U-Pb-Hf同位素原位分析,获得两期变质锆石年龄分别为2 531±15 Ma和1 943±16 Ma,并根据碎屑锆石内部结构特征和年龄结果,认为核部年龄在2 549～2 500 Ma的碎屑锆石中最大207Pb/206Pb年龄2 549±4 Ma可以代表原岩的最大沉积年龄,初步限定元坊岩组浅粒岩原岩沉积时代为2 550～2 530 Ma。锆石Lu-Hf同位素结果中,176Lu/177Hf值为0. 000 289～0. 004 262,176Hf/177Hf值为0. 281 255～0. 281 791。176Hf/177Hfi值为0. 281 230～0. 281 623,εHf(t)值为-5. 86～13. 62,变化范围较大。单阶段和两阶段模式年龄分别为2 748～2 242 Ma和2 810～2 272 Ma。根据锆石U-Pb年龄和Hf同位素结果,提出元坊岩组浅粒岩物源区主要来自新太古代TTG质片麻岩,2. 8～2. 6 Ga为阜平地区强烈的地壳生长阶段,阜平地区2. 5 Ga和1. 95 Ga变质信息分别代表华北初步克拉通化和最终克拉通化过程中的变质作用。     

华北克拉通中部带中段古元古代构造格架与主要变形事件研究

古元古代是华北克拉通构造演化的关键时期,中部带的性质是近年来华北克拉通构造演化研究争论的焦点之一。文中根据古元古代韧性剪切带重新划分了中部带北段构造格架,即由近EW向朱家坊韧性剪切带、NEE向王家会韧性剪切带和NE向龙泉关韧性剪切带分割恒山、繁峙、五台和阜平地块。这些地块基底具有不同的前寒武纪变质杂岩组成、构造变形特征和构造演化历史,一般都具多期变质变形叠加的特征。研究表明华北克拉通中部构造带北段在古元古代末发生3次重要的构造变形事件：繁峙地块由SW向NE方向的构造挤入,挤入过程中导致五台地块变形并向南东方向逆冲(D1);以阜平地块为核部的大规模伸展抬升,阜平变质杂岩抬升至近地表,阜平地块与五台地块之间形成一系列低角度伸展型韧性剪切带(D2);最后一次构造事件是NE向拉伸导致的大量NW向基性岩墙群侵位(D3)。     

赞皇变基性岩中锆石的U-Pb定年及其地质意义

赞皇变质杂岩区位于阜平杂岩南部,地处华北克拉通中部造山带的中段,和中部带北段杂岩一样,是洞悉华北克拉通前寒武纪基底构造演化历史的一个重要窗口.研究区变基性岩可分为斜长角闪岩和角闪斜长片麻岩两种,二者均以似层状方式产于黑云斜长片麻岩或长英质片麻岩中,斜长角闪岩亦可呈透镜状,二者后期与围岩一起共同经历了高角闪岩相变质作用....     

阜平岩群下部Sm—Nd同位素年龄及其地质意义

阜平岩群主要分布在太行山北段,是我国太古宙重要的地层单元,并构成阜平深变质绿岩带的岩石组合。前人认为阜平岩群及其区域变质时代主要为新太古代。本次对阜平岩群下部含辉石斜长角闪岩Sm-Nd同位素年代学的详细研究,获得Sm-Nd等时线年龄3352±50Ma和平均模式年龄3374.5Ma,说明阜平岩群底界年龄接近3400Ma,从而也反映阜平深变质绿岩带形成在古—中太古代,是我国目前最老的绿岩带,也是世界上最古老的绿岩带之一。     

太行山阜平、赞皇隆起是中新生代变质核杂岩

太行山阜平、赞皇隆起是中新生代变质核杂岩牛树银（河北地质学院，石家庄，０５００３１）太行山区至少自燕山运动以来就显示出以伸展体制为主的变质核杂岩演化模式，阜平隆起（９０００ｋｍ２）、赞皇隆起（３８５０ｋｍ２）是两个典型的变质杂岩核，中上元古界及其以上...     

吉林色洛河群的重新认识

色洛河群出露于吉林省色洛河-华集岭一带,位于华北克拉通北缘东段,长期以来一直被认为是中新元古代地层。最近的野外调查和定年研究表明,它包含了时代、成因、构造样式、变质程度不同的变质地层和变形的花岗岩,作为一个岩石地层单位已不合适,应予解体。原划分的色洛河群至少由4部分组成：新太古代变质火山-沉积地层（锆石SHRIMP年龄为2 517~2 534 Ma）、晚古生代变质火山-沉积地层（英安岩锆石 SHRIMP年龄为 252 Ma）、二叠纪片麻状杂岩体（锆石SHRIMP年龄为260 Ma）和侏罗纪糜棱岩化花岗岩（锆石SHRIMP年龄为168 Ma）。前人在色洛河一带定义的色洛河岩群为一套变质火山-沉积岩系,可能是形成于晚古生代的一套地层,也可能是由不同时代的构造岩片构成的构造杂岩。     

阜平杂岩中几种不同类型片麻岩的锆石激光探针等离子体质谱年代学研究

利用激光探针等离子体质谱方法研究了阜平杂岩中几种不同类型片麻岩中的锆石样品。实验结果显示,对于较简单的锆石群,其２０７Ｐｂ－２０６Ｐｂ数据分布的峰值年龄给出与常规锆石铅的ＴＩＭＳ方法一致的结果;通过分析大量的锆石颗粒,可以弥补ＴＩＭＳ方法分析数据较少的缺陷,从而给出更全面的年龄分布特征。对于具有多期混合的锆石,以及具有继承铅、多期增生历史的锆石,通过对一个样品中多个颗粒的分析以及对单个颗粒的不同位置的分析,可区分出不同期次地质事件的信息,从而为阜平杂岩的形成、变质演化历史提供了年代学依据。研究结果为阜平杂岩中大量发育的灰片麻岩给出约２．５Ｇａ的岩浆活动年龄信息,出露面积较小的角闪斜长片麻岩给出了约２．７Ｇａ的年龄信息,同时还给出了约２．２Ｇａ和约１．９Ｇａ的两期变质事件年龄信息     

湾子表壳岩中碎屑锆石的U-Pb年龄和Hf同位素研究:对华北克拉通中部造山带阜平杂岩的构造与演化的制约

位于华北克拉通中部造山带的阜平杂岩是研究华北克拉通演化历史的理想对象之一。阜平杂岩由一系列高角闪岩相至麻粒岩相变质和多期强烈变形的岩石组成,包括灰色片麻岩、麻粒岩、角闪岩、细粒片麻岩和大理岩,可以分为四个岩性单元:阜平灰色片麻岩、龙泉关眼球状片麻岩、湾子表壳岩和南营花岗片麻。本研究分析了大约200颗来自湾子表壳岩中碎屑锆石的U-Pb年龄和Hf同位素组成。其中锆石变质增生边给出1.82~1.84Ga,对应华北克拉通的最终拼合事件。除了小部分继承锆石具有2.5Ga到2.9Ga的继承年龄外,大部分岩浆锆石给出2.10Ga和2.51Ga两组年龄。这些结果表明湾子表壳岩来源于2.5Ga的阜平TTG片麻岩和2.0~2.1Ga的南营花岗片麻岩,沉积年龄在1.84~2.10Ga之间。所有年龄在2.51Ga的锆石都具有正的εHf初始值( 1.4~ 10.9),指示了一个重要的地壳增生事件发生在2.5Ga,大量的新生岩浆从亏损地幔涌入地壳中。Hf同位素数据还表明年龄在2.8Ga岩石是源区下地壳的重要组成部分,这跟东部陆块的Nd同位素组成相一致。年龄在2.1Ga的岩石εHf初始值为-4.9到 6.1,本文解释为其形成于先成地壳的再...     

阜平杂岩年龄及其地质意义：兼论前寒武高级变质地体的定年问题

本文通过对比锆石TIMS（热电离质谱法），SHRIMP（高灵敏度离子探针）及ICPMS－LP（等离子体质谱－激光探针）分析方法对阜平杂岩中主要岩石获得的年龄结果，讨论了阜平杂岩中几种主要岩石的形成时代及其地质意义。研究结果表明阜平杂岩是由不同时代、不同成因的各种高级变质岩组成，其主体是2．51Ga的TTG片麻岩并包裹了少量2．7Ga的大陆残片。同时阜平地区还发育一期2．05Ga的岩浆活动。阜平杂岩中的湾子表壳岩可能沉积发育于2．5Ga和2．1Ga之间。本文还通过比较三种锆石同位素定年方法的特点，进而讨论了几种方法在高级变质地体定年上的可行性，特别强调了锆石内部结构、化学组成等成因矿物学方面的研究对锆石年代学的主要意义。     

赞皇变质窍隆黑云母^40Ar／^39Ar年代学研究及其对构造热事件的约束

太行山南段赞皇变质杂岩中黑云母给出了1827～1793Ma的~(40)Ar/~(39)Ar坪年龄,代表了变质基底在经历高温热扰动后冷却到300℃时的热事件年龄。结合华北克拉通变质岩的其他年代学资料,认为1800Ma士华北克拉通内经历了一次广泛而强烈的构造热伸展事件,致使克拉通基底岩石快速抬升到中上地壳,其冷却速率>6℃/Ma,隆升速率>200m/Ma。赞皇变质杂岩内苍岩寺、岗西-榆底-黑水河东和坡底-郝庄韧性剪切带内糜棱岩中黑云母分别给出了1689Ma、1633Ma和1645Ma的~(40)Ar/~(39)Ar坪年龄,代表了剪切带变形的主变形时代,这一年龄也为约束长城系的底界年龄提供了新的信息。结合已有的热年代学资料,推断华北克拉通内部赞皇变质地区中元古代的冷却速率约0.4℃/Ma,隆升速率为15m/Ma。由此也表明,自中元古代以来华北克拉通内部未受到后期构造热事件的强烈扰动,赞皇变质杂岩并非中生代变质核杂岩,而是早元古代变质穹隆。     

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。     

华北克拉通中部造山带早前寒武纪变质演化历史评述

根据变质作用程度不同,华北中部造山带早前寒武纪基底可以进一步分为高级区和花岗-绿岩带。前者变质程度可达高角闪岩相-麻粒岩相,包括太华、吕梁、阜平、恒山、怀安、宣化等杂岩,花岗-绿岩带的变质程度较低,多为绿片岩相-角闪岩相,包括登封、赞皇、五台等杂岩。已有变质演化研究表明,高级区恒山、怀安和宣化杂岩中的麻粒岩和(或)退变榴辉岩记录的峰期变质压力最高,恒山杂岩、阜平杂岩和宣化杂岩中的麻粒岩记录的峰期变质温度最高;花岗-绿岩带中的赞皇杂岩和五台杂岩出露高压斜长角闪岩和高压变泥质岩。中部带各变质杂岩中可识别出早期进变质、峰期、峰后快速降压和晚期冷却等变质阶段,拥有顺时针近等温降压型的变质作用P-T轨迹,与华北克拉通中部的俯冲碰撞有关。大量变质年代学数据显示,中部带各变质杂岩中至少记录了~1.85Ga、~1.95Ga和~2.5Ga三组变质年龄,其中,~1.85Ga的变质年龄占据了主导地位,大致与区域片麻理形成的时间一致,代表变质高峰期时代;~1.95Ga的变质年龄代表了峰期前的某个进变质片段;~2.5Ga的变质年龄则指示了更早一期的变质事件,推测与古老陆块~2.5Ga所遭受的大量幔源岩浆的侵入和底垫作用有关。然而,变质年龄与变质阶段的对应关系尚不明确。     

三山四群关系雏议

五台山及与之毗连的太行山、恒山,发育着四套早前寒武纪变质岩系.浅变质的滹沱群以巨厚的底砾岩不整合在五台群之上.高角闪岩相的恒山杂岩是五台群深变质及部分熔融的产物,以火山岩为主体的中浅变质的五台群向东推覆在浅海碳酸盐建造的经受高角闪岩相变质的阜平群之上,两者属同时异相的沉积.它们之间的推覆韧性剪切带被过去认为是五台群底部碎屑岩(实系滹沱群下部地层)所沉积不整合。 恒山杂岩和阜平群中大面积分布着五台期侵入的灰色片麻岩.有证据表明五台群、阜平群及恒山杂岩都是在2800Ma结晶基底上发育起来,同时在2500Ma遭受褶皱,变质并被灰色片麻岩所侵入。     

小秦岭太华杂岩副片麻岩碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素及其地质意义

小秦岭地区是华北克拉通南缘早前寒武纪基底重要分布区,可见大量构造抬升剥露的基底结晶杂岩带。太华杂岩是小秦岭出露最古老的地质体,对于探讨华北克拉通南缘早期地壳形成和演化及其构造归属等问题具有重要意义。在小秦岭地区,太华杂岩被划分为正片麻岩系和以孔兹岩系为主的表壳岩。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法测得小秦岭地区太华杂岩表壳岩中黑云斜长片麻岩碎屑锆石的源区物质主要形成于2.40～2.11 Ga,经历了两期的古元古代晚期变质事件（～2.04 Ga和～1.91 Ga）,限定该套表壳岩的沉积时代介于2.11～1.91 Ga。结合锆石Hf同位素特征,我们认为该表壳岩的碎屑物质可能主要来自中条山的涑水杂岩体及绛县杂岩体、熊耳花岗岩体、小秦岭古元古代花岗岩体等,其初始的源区物质可能为太华杂岩的新太古代正片麻岩系。此外,本研究揭示华北中部造山带可能记录了一个长达约250 Ma（～2.05～1.8 Ga）持续的俯冲-碰撞过程。     

龙泉关剪切带眼球状花岗质片麻岩锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素特征及其地质意义

恒山五台阜平地区地处华北克拉通中部造山带的中段,早前寒武纪地体出露较好,是解析华北克拉通早前寒武纪演化过程的最佳地段。龙泉关剪切带位于五台杂岩和阜平杂岩的交接部位,其主要岩石类型为眼球状花岗质片麻岩、变粒岩和斜长角闪岩。本文利用LA-ICP-MS方法对龙泉关剪切带中的眼球状花岗质片麻岩进行了锆石U-Pb年龄和Lu-Hf同位素的测试。结果显示,龙泉关眼球状花岗质片麻岩原岩结晶年龄为(2 547±7) Ma,其εHf(t)值介于+2.7~+9.2,表明其源区主要为相对年轻的地壳物质,与五台地区新太古代花岗岩非常相似。龙泉关花岗质眼球状片麻岩中锆石两阶段Hf模式年龄(TDM2)为2 477~2 872 Ma,具有2.58 Ga、2.71 Ga和2.81 Ga三个峰值,记录了华北克拉通新太古代初始地壳生长事件。     

太白黄柏塬一带变质结晶基底的厘定及其地质意义

太白县黄柏塬一带出露新太古代变质结晶基底块体,为一套变质杂岩,具孔兹岩建造特征,并伴有古老变质侵入体（U－Ph2365±1Ma）岩块。该变质杂岩是从前人所划的泥盆纪地层中解体出来的经历了多期变质变形改造、变质级达角闪岩相的基底岩系。其与上覆盖层—泥盆纪地层为剥离断层（动力滑脱变质变形带）接触。该变质杂岩的厘定为研究秦岭造山带南秦岭地壳组成、演化提供了新的资料。