华北克拉通东北部新太古代晚期地壳生长:来自板石沟表壳岩年代学和Hf同位素的证据

对板石沟表壳岩中的斜长角闪岩和角闪片岩进行了锆石U-Pb年代学、地球化学以及Hf同位素分析,以探讨华北克拉通东北部新太古代晚期的构造环境和地壳演化。板石沟表壳岩主要岩石类型包括斜长角闪岩、斜长片麻岩、角闪片岩和磁铁石英岩,LA-ICP-MS锆石U-Pb测年显示斜长角闪岩(BA-1)岩浆锆石形成于2548±11Ma,绿帘角闪片岩(BA-6)岩浆锆石形成于2548±23Ma,代表了表壳岩的形成时代,在绿帘角闪片岩中识别出3颗年龄为2754±80Ma~2710±92Ma的捕获锆石,表明板石沟地区可能存在新太古代早期岩浆事件。斜长角闪岩和角闪片岩的原岩为玄武质火山岩,微量元素特征指示其形成于岛弧环境。Hf同位素分析结果显示斜长角闪岩εHf(t)为正值(0.29~8.89),单阶段模式年龄(tDM1)分布在2877~2469Ma之间,绿帘角闪片岩多具正的εHf(t)值(-0.78~8.03),tDM1介于2871~2544Ma,表明岩浆主要来源于亏损地幔,伴随少量古老地壳物质的再造,部分tDM1与207Pb/206Pb年龄相近,并同时具有高εHf(t)值的锆石反映板石沟地区新太古代晚期(2550Ma)发生过地壳增生事件。结合其他地区表壳岩研究成果,认为华北克拉通可能存在新太古代吉-辽-冀弧陆碰撞造山带,板石沟地区属于该造山带的一部分。     

冀东地区新太古代晚期的岩浆事件与地壳增生:来自岩石地球化学和锆石年龄及Hf同位素的制约

在华北克拉通东部冀东的遵化-迁西-迁安地区广泛分布有新太古代晚期的斜长角闪岩(基性火山岩)、TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩。锆石U-Pb同位素测定表明,该区的斜长角闪岩、TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩几乎同时形成于2529±30Ma到2555±14Ma期间。这是华北克拉通新太古代晚期一次重要的岩浆事件,并紧随有2.5Ga左右的麻粒岩相变质作用。阴极发光图像显示,TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩中一些锆石的核部为灰黑色,具杉树叶结构或无内部结构,意味着这些锆石核部的U-Th-Pb同位素体系在变质作用期间受到了干扰或重置,因此岩浆锆石核部的207Pb/206Pb加权平均年龄通常被解释为代表岩浆事件最年轻的年龄。新太古代晚期TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩的岩浆锆石具有正的εHf(t)值(-0.08~9.49),计算的tDM1(Hf)模式年龄介于2572~2896Ma之间,峰值年龄为2.72Ga。这表明,TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩的母岩浆是从亏损地幔源分异出来的,且2.7Ga是研究区和华北克拉通最重要的一次地壳增生事件。地球化学和岩石成因研究表明,本区的TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩是由来自新生地壳基性岩石部分熔融形成的岩浆通过结晶分离形成的,其中角闪石是主要的分离相矿物。地幔柱模式更有利于解释本区TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩的成因以及冀东地区的许多其他地质特征。     

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。     

华北克拉通南缘张士英岩体大陆动力学背景:来自地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素的证据

张士英岩体位于华北克拉通南缘,岩体主要由石英正长岩组成。石英正长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为122.8±1.5Ma。其Si O2含量为66.04%~67.80%,Na2O+K2O=9.03%~10.97%,K2O=4.40%~6.37%,K2O/Na2O1属于钾质长英质岩石。A/CNK=1.26~1.58,A/NK=1.63~1.79属于过铝质岩石系列。石英正长岩的Mg#变化范围在12.9~39.4。富集LREE亏损HREE,轻重稀土分异明显,(La/Yb)N=15.48~21.12,Eu呈弱的负异常(δEu=0.54~0.99)。富集Rb、K、Th、U等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素。张士英石英正长岩岩浆锆石εHf(t)集中在-17.6~-13.9,Hf两阶段模式年龄tDM2集中在1.7~1.9Ga。石英正长岩的岩浆Zr饱和温度高(936~998℃)。地球化学及同位素显示张士英石英正长岩源区主要为古老的壳源物质,并有少量年轻组分加入,这种年轻组分是幔源物质。岩体形成于拉张性构造环境下,拉张性的环境导致了幔源物质的上涌,底侵下地壳使其发生部分熔融。形成时代正好位于华北克拉通破坏峰期,张士英石英正长岩正是这一地质事件的响应。     

Early Neoarchean Magmatic and Paleoproterozoic Metamorphic Events in the Northern North China Craton: SHRIMP Zircon Dating and Hf Isotopes of Archean Rocks from the Miyun Area, Beijing

The Miyun area of Beijing is located in the northern part of the North China Craton(NCC)and includes a variety of Archean granitoids and metamorphic rocks.Magmatic domains in zircon from a tonalite reveal Early Neoarchean(2752±7 Ma) ages show a small range in ε_(Hf)(t) from 3.1 to 7.4and t_(DM1)(Hf) from 2742 to 2823 Ma,similar to their U-Pb ages,indicating derivation from a depleted mantle source only a short time prior to crystallization.SHRIMP zircon ages of granite,gneiss,amphibolite and hornblendite in the Miyun area reveal restricted emplacement ages from 2594 to2496 Ma.They also record metamorphic events at ca.2.50 Ga,2.44 Ga and 1.82 Ga,showing a similar evolutionary history to the widely distributed Late Neoarchean rocks in the NCC.Positive ε_(Hf)(t) values of 1.5 to 5.9,with model ages younger than 3.0 Ga for magmatic zircon domains from these Late Neoarchean intrusive rocks indicate that they are predominantly derived from juvenile crustal sources and suggest that significant crustal growth occurred in the northern NCC during the Neoarchean.Late Paleoproterozoic metamorphism developed widely in the NCC,not only in the Trans-North China Orogen,but also in areas of Eastern and Western Blocks,which suggest that the late Paleoproterozoic was the assembly of different micro-continents,which resulted in the final consolidation to form the NCC,and related to the development of the Paleo-Mesoproterozoic Columbia or Nuna supercontinent.     

辽东矿洞沟正长岩成因及其构造意义：锆石原位微区U-Pb年龄和Hf同位素制约

矿洞沟岩体位于华北克拉通东部,由粗粒正长岩、细粒正长岩和闪长岩组成,其中细粒正长岩和闪长岩具有明显的岩浆混合特征,它们侵入到粗粒正长岩中.锆石的LA-ICPMS U-Pb年代学研究表明,粗粒正长岩形成于1879±17 Ma,而细粒正长岩和闪长岩分别侵位于1874±18 Ma和1870±18 Ma,三者在误差内基本相同,因此,矿洞沟岩体的侵位时代为古元古代.矿洞沟正长岩和闪长岩富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损高场强元素,具有相对均一的全岩Nd同位素.但粗粒正长岩、中粒正长岩和闪长岩中锆石Hf同位素组成却不均一,分别为εHf（t）=-2.5～＋3.0,-1.5～＋3.4和-3.5～＋2.7,明显高于辽东地区太古代片麻岩演化到古元古代时的Hf同位素组成,表明它们来源于太古代新生地壳的部分熔融并有大量地幔物质的加入.野外地质观察、主量元素组成及岩石中锆石具有相同U-Pb年龄却具有不同的Hf同位素等特征表明,矿洞沟正长岩和闪长岩是壳源岩浆和幔源岩浆混合作用的结果.矿洞沟正长岩体的侵位标志着辽东地区在古元古代时期处于南北地块碰撞后的伸展环境,与华北克拉通东部陆块的形成和演化以及全球古元古代末期Columbia超大陆的形成和裂解有关.     

华北克拉通东北部新太古代晚期岩浆作用和地壳增生:锆石U-Pb-Hf同位素、微量元素和地球化学制约

辽西-辽南地区新太古代花岗质岩石的锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和微量元素及全岩地球化学和锆石Hf同位素研究为探讨华北克拉通东北部前寒武纪地壳生长和演化提供了制约。结果表明,辽西地区钓鱼台二长花岗岩和辽南地区城子坦片麻状石英闪长岩、安波花岗质片麻岩中锆石均发育岩浆生长环带,结合相对高的Th/U比值(0.24~1.75)和锆石稀土元素特征,暗示它们均为岩浆锆石。定年结果显示,钓鱼台二长花岗岩、城子坦片麻状石英闪长岩和安波花岗质片麻岩的原岩分别形成于2519±9Ma、2505±10Ma和2519±11Ma,即它们均形成于新太古代晚期。辽西-辽南地区新太古代花岗质岩石均具有高SiO2(61.85%~73.38%)、低MgO(0.36%~2.83%)、富Na2O+K2O(7.64%~10.86%)的特征,为准铝质-弱过铝质的高钾钙碱性系列岩石;富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损重稀土元素和高场强元素,发育弱的Eu负异常和Sr、P、Ti的亏损。岩浆锆石均具有正的εHf(t)值,介于0.4~5.9之间,tDM1变化于2595~2798Ma之间,峰值年龄为2740Ma,与华北克拉通最重要的一次地壳增生事件相一致。辽西-辽南地区新太古代花岗质岩石形成于板块俯冲的弧构造环境下新增生下地壳物质的部分熔融。     

华北地台南缘张士英岩体的锆石SHRIMP U-Pb测年、Hf同位素组成及其地质意义

张士英岩体位于华北地台南缘,岩石类型包括钾长花岗岩、似斑状花岗岩和石英斑岩脉,其中只在钾长花岗岩中发育有暗色岩石包体,在包体和寄主岩中发育反映岩浆混合作用的岩石结构。钾长花岗岩、似斑状花岗岩和石英斑岩脉的SHRIMP锆石U-Pb年龄分别为107.3±2.4Ma、106.7±2.5Ma和101±3Ma。锆石Hf同位素分析结果显示,钾长花岗岩的锆石εHf(t)为-15.96～-20.80,单阶段模式年龄(tDM1)为1396～1643Ma,两阶段模式年龄(tDM2)为1880～2018Ma;似斑状花岗岩的锆石εHf(t)为-18.97～-22.18,tDM1为1512～1640Ma,tDM2为1925～2080Ma;除了一粒年龄为2.6Ga的锆石具有εHf(t)为-0.71、tDM1为2943Ma和tDM2为3036Ma的组成,石英斑岩的锆石εHf(t)为-23.41～-27.95,tDM1为1678～1896Ma,tDM2为2144～2330Ma。这些数据暗示,除了存在少量太古宙地壳物质的贡献外,张士英岩体的物质来源可能主要为1.9～2.3Ga期间形成的新生地壳,但也不排除古老地壳与富集地幔源混合的可能。综合分析前人研究成果表明,在太平洋板块俯冲方向发生转变的过程中,先存断裂带发生拉张。张士英岩体与中国东部同期岩浆活动一起可能形成于这种受断裂带控制的伸展环境。     

华北克拉通北缘裂谷渣尔泰群LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb测年及地质意义

华北克拉通自1.85Ga形成之后,经历了广泛的拉伸,形成了一系列中-新元古代裂谷。其中北缘裂谷由渣尔泰群、白云鄂博群及化德群组成,发育了一系列大型-超大型多金属矿床。该裂谷系形成演化的研究对认识华北克拉通中-新元古代演化及区域找矿具有重要意义。但是对于该裂谷系中渣尔泰群的时代,一直存在争议。早期认为渣尔泰群属于中元古代,主要分布于狼山地区和渣尔泰山地区。但最新的研究已将狼山地区的渣尔泰群限定为新元古代,更名为狼山群,并据此确定华北克拉通北缘存在新元古代裂谷。因此,必须对渣尔泰山地区渣尔泰群的时代进行重新限定。在此基础上可综合分析华北克拉通北缘裂谷的形成与演化。系统的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,渣尔泰山地区渣尔泰群碎屑锆石年龄峰值主要为1.8~1.9Ga和2.5Ga。与北缘裂谷长城系,包括白云鄂博群下部及化德群下部的碎屑锆石年龄组成特征一致。而蓟县系、待建系及青白口系存在1.1~1.35Ga、1.5~1.6Ga等较年轻的碎屑锆石年龄峰值,如白云鄂博群上部、新元古代狼山群及化德群上部。因此,渣尔泰山地区渣尔泰群整体可与长城系对比。碎屑锆石年龄组成特征表明,渣尔泰群物质主要来自华北克拉通内部的太古宙-古元古代结晶基底。综合前人对白云鄂博群、化德群及狼山群地层年龄及岩浆岩的研究成果,可确定北缘裂谷是中-新元古代多期裂解事件形成的复杂裂谷。     

柴北缘花岗片麻岩的岩浆作用计时和前寒武纪地壳增长的锆石U-Pb年龄和Hf同位素证据

本文应用LAM-ICPMS技术测定了柴达木盆地北缘花岗片麻岩带中的锡铁山东全吉河花岗岩和都兰县北部沙柳河花岗岩的锆石U-Pb年龄,利用LAM-MC-ICPMS技术选择测定了沙柳河花岗岩锆石Hf同位素成分.全吉河花岗岩岩浆结晶锆石的谐和年龄为910＋15/-17 Ma;捕虏晶锆石的207Pb/206Pb年龄为1351 Ma;～520 Ma的变质锆石（232Th/238U=0.04）206pb/238U年龄可能是前高压超高压构造事件的产物.沙柳河花岗岩的岩浆锆石普遍含有继承碎屑锆石核.21个颗粒测得21个数据中,代表岩浆结晶锆石的10个点的Robust（Median）平均206Pb/238U年龄为920＋31/-17 Ma,碎屑锆石核207Pb/206pb年龄大于1250 Ma.在沙柳河花岗岩30颗锆石的30个Hf同位素分析点中,27个代表纯粹岩浆结晶锆石的176Hf/177Hf=0.282081～0.282222,平均0.282178＋0.000009/-0.000015,以920 Ma计算的HfI=0.28206～0.28220,平均值0.28215＋/-0.00003;εHf值的变化范围＋0.21～-4.70,Robust（Median）加权平均值为-1.53＋0.41/-0.52;锆石Hf的地壳模式年龄（TCDM）范围是1.59～1.75 Ma,Robust（Median）加权平均值为1.68＋0.03/-0.02 Ma.其余2个锆石为继承性锆石,其176Hf/177Hf比值分别为0.281892和0.281792,HfI和εHf值分别为0.28186～0.28178,和-11.83～-14.82,TCDM=2.18～2.33 Ga.结合前人的研究结果,柴北缘花岗片麻岩的岩浆作用持续时间为～950 Ma～～910 Ma.峰值年龄为～920 Ma,以沙柳河花岗岩为代表的柴北缘过铝S-型花岗片麻岩的岩浆来自现今剥露于地表的沙柳河岩群之下具高度再循环上地壳物质的基底表壳岩系;该物质的形成年龄可约束在1.4～1.7 Ga,保存了蚀源区～1.7 Ga和～2.3 Ga的地壳增生事件的年代学记录.     

Destruction of ancient lower crust through magma underplating beneath Jiaodong Peninsula, North China Craton: U-Pb and Hf isotopic evidence from granulite xenoliths

Zircons from granulite xenoliths entrained in a Late Cretaceous mafic dike in the Jiaodong Peninsula, North China Craton (NCC), show three distinct U-Pb age populations. Part of the old zircon grains yield discordant data that project to ages of about 2.4 to 2.5 Ga, a few grains indicate growth at about 2.0 Ga and a third group yield Cretaceous ages with peaks at 120 and 90 Ma. The oldest zircons give Hf T_DM model ages of 2.6-2.8 Ga. These results demonstrate the existence of original Archean lower crust in the Jiaodong region. Zircons of 2.0 Ga have similar Hf T_DM model ages as the Neoarchean-Paleoproterozoic grains, suggesting that these zircons were products of metamorphic recrystallization due to thermal event without juvenile input. Early Cretaceous zircons yield εHf(t) values of − 21 to − 12 and Late Cretaceous zircons large variable εHf(t) from + 4 to − 50. These data suggest that magmatic underplating occurred in the Neoarchean to Earliest Proterozoic lower crust of the NCC, both in the Early and Late Cretaceous. It is suggested that the Mesozoic magma underplating, which also provided the heat source for the voluminous Mesozoic magmatism in the NCC, significantly modified the composition of the Archean to Paleoproterozoic lower crust of the NCC.     

华北克拉通古老麻粒岩纪录的三期构造-岩浆事件

华北克拉通中部造山带上广泛发育新太古代-古元古代的基性岩墙。本文选取出露于华北南缘太古代太华群花岗片麻岩中的基性麻粒岩脉体进行研究,进而探讨了克拉通南缘太古代地体所经历的构造-岩浆-变质事件以及其后期演化过程。通过对基性麻粒岩脉体的野外地质、岩石学、锆石的U-Pb年代学、锆石O及Hf同位素地球化学的研究,显示该脉体记录有3期明显的构造-岩浆-变质事件:(1)新太古代晚期岩浆侵位事件(2523±8Ma)。岩浆锆石正的εHf(t)值(2.88~7.16)显示该基性岩脉是由亏损幔源玄武质岩浆侵位于太古代基底而形成的,结合锆石略高于正常地幔的δ18O值(6.12‰~7.47‰)说明岩浆侵位后受地壳混染并不显著。该岩浆事件与华北克拉通新太古代(~2.5Ga)广泛存在的地壳再造和少量的地壳增生事件吻合;(2)古元古代变质作用(1922±6Ma)。麻粒岩中变质锆石纪录的古元古代变质作用事件与华北克拉通中部造山带普遍遭受变质作用的时期(1.85~1.97Ga)相一致。锆石正的εHf(t)值(1.61~5.52)说明变质作用过程中Hf同位素体系保持封闭,因此其Hf同位素组成继承了原岩幔源岩浆的组成。而略低于岩浆锆石的δ18O值(4.85‰~5.76‰)可能是由变质作用过程中发生的高温热液蚀变导致的;(3)渐新世岩浆活动(31.38±0.15Ma),该期岩浆作用在华北克拉通属首次发现。麻粒岩中部分岩浆锆石给出了非常好的谐和年龄,这些锆石的εHf(t)值(-3.03~1.69)集中分布于原始地幔岩浆库(CHUR)演化线之上,且具有非常接近于原始地幔的δ18O值(5.78‰~6.62‰),表明该基性岩脉所记录的渐新世岩浆活动也来源于地幔。结合已有研究成果,我们认为华北南缘太华群基性脉体形成于新太古代晚期,侵位于早先的太古代地体之中,并随同古老基底一起俯冲至下地壳深度发生了麻粒岩相的变质作用,不久又一同被抬升至发生角闪岩相退变质,后又经历了渐新世的幔源岩浆活动的扰动,抬升至地表的地质演化过程。     

华北克拉通地壳生长和演化:来自现代河流碎屑锆石Hf同位素组成的启示

定量地给出大陆地壳生长速率以及生长量随时间的演化是研究大陆地壳形成与演化的核心问题之一.近年来,利用沉积岩和沉积物中碎屑锆石的U-Pb年龄和Hf同位素组成已成为目前研究大陆地壳生长和演化最为简捷、有效的工具.本文对来自华北克拉通西部泾河和洛河河沙中的187颗碎屑锆石进行Hf同位素组成分析,并结合已有的资料来探讨华北克拉通地壳的生长和演化规律.结果显示:随着地质历史变化,华北克拉通地壳生长呈阶段性特点.如在中太古代中期-新太古代末期(3.0 ～2.5Ga)地壳生长速率较快,大约已有60％现今大陆地壳形成.此后,陆壳呈较稳定速率增长,到新元古代晚期(600Ma)基本己形成现存大陆地壳.表明现今的大陆主要生长于太古宙和元古宙,而显生宙陆壳的增生量可以忽略不计.根据河流碎屑锆石和前寒武纪岩石中锆石的U-Pb年龄、两阶段模式年龄(t DM2C和tNC2C)和εHf(t)所获得华北克拉通早前寒武纪地壳演化曲线,本文提出～2.7Ga和～2.5Ga分别曾经为华北克拉通太古宙岩浆作用最活跃时期,也是地壳快速生长时期,表明华北克拉通在新太古代曾发生过两期明显的地壳生长.     

华北陆块南缘华山和合峪花岗岩岩体锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成与成岩动力学背景

华山和合峪花岗岩体分别位于华北陆块南缘的西北部和东南部,华山岩体顶部混染相二长花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为133.8±1.1Ma,合峪复式杂岩体第三次侵入的似斑状黑云母二长花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为134.5±1.5Ma,二者年龄相近。华山岩体与合峪岩体的地球化学特征相似,其SiO₂＞69.0%,Al₂O₃＞13.0%,K₂O+Na₂O＞7.0%,Na₂O＞3.2%,ACNK＜1.1,具有高钾钙碱性花岗岩类的特征。两岩体的轻重稀土元素分馏显著,Sr含量较高(Sr多数＞400×10^-6, Y、Yb含量低（Y＜18×10^-6,Yb＜2×10^-6）,Eu负异常较弱（δEu＞0.67）,LILE富集,HFSE亏损,表明岩浆房存在斜长石+角闪石+石榴石+金红石的分离结晶,或者这些矿物在源区部分熔融时作为残留相。华山岩体岩浆锆石ε_Hf (t)u集中在-18~-20之间,Hf二阶段模式年龄t_DM2集中于2.1~1.8Ga;合峪岩体岩浆锆石ε_Hf (t)u集中在-16~-17之间,Hf二阶段模式年龄t_DM2集中于2.0~1.7Ga。以上表明,两岩体均为增厚下地壳（2.1~1.7Ga左右）部分熔融形成的陆壳改造型花岗岩类。综合区域地质演化,我们认为,侏罗纪及其以前的碰撞挤压或逆冲推覆使地壳增厚,侏罗纪-白垩纪之交的挤压向伸展转换过程的减压增温条件导致加厚下地壳（2.1~1.7Ga左右）部分熔融,岩浆上升侵位造成了华山岩体及合峪岩体等碰撞改造型花岗岩类的发育。     

怀安麻粒岩锆石U-Pb年代学及Hf同位素：华北北缘下地壳增生再造过程研究

怀安杂岩体位于华北克拉通中北部,出露太古代-元古代的角闪岩相-麻粒岩相高级变质岩,记录了华北克拉通复杂的地壳形成和演化史.本文对其中的镁铁质麻粒岩和长英质麻粒岩进行了岩石学及锆石U-Pb年代学和Hf同位素组成研究,并在此基础上对其形成过程及所反映的华北北缘古老下地壳的增生再造过程进行讨论.镁铁质麻粒岩主要矿物组合为Cpx+ Pl+ Qz±Opx±Hb±Grt,粒状变晶结构,局部发育石榴子石的“白眼圈”现象,表明经历了高压麻粒岩相及后期近等温减压退变质作用过程.选择其中矿物组成为Cpx、Pl和少量Qz的单斜辉石麻粒岩进行锆石定年获得2461±20Ma的原岩形成年龄.这些岩浆锆石的εHf(t)为+2.1 ～ +9.7,最高值接近当时的亏损地幔值,其Hf亏损地幔模式年龄(tDM)集中在2.6～2.7Ga之间,最小为2412Ma和2461 Ma,接近原岩形成年龄.长英质麻粒岩主要组成矿物为Pl+ Kfs+ Cpx+ Qz+ Opx,粒状变晶结构.锆石测年获得2458±46Ma的原岩形成年龄.这些锆石εHf(t)范围为+2.9～ +5.3,锆石Hf两阶段模式年龄(t.ust)集中在2.8 ～2.7Ga之间.怀安麻粒岩的这些特征显示怀安地区在～2.5Ga发生亏损地幔的部分熔融,为单斜辉石麻粒岩提供了原岩物质,同时可能引起了先存(≥2.7Ga)地壳的重熔,即存在地壳再造,进一步为长英质麻粒岩提供了原岩物质.单斜辉石麻粒岩和长英质麻粒岩原岩都形成于～2.5Ga.     

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。     

华北克拉通新太古代末期的克拉通化: 冀东昌黎碱性花岗质岩石的岩石学、锆石年代学和元素地球化学

冀东地区是华北克拉通早前寒武纪地质研究的经典地区, 赋存有丰富的地球早期地壳演化和太古宙板块构造信息。本文对出露于冀东昌黎地区的一套新太古代碱性花岗质岩石进行了系统的研究。其主要矿物组成为碱性长石、石英和霓辉石, 以及榍石、磷灰石等副矿物, 偶见紫苏辉石。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年显示其成岩年龄为2531~2518Ma。该套碱性花岗质岩石具有高SiO₂(70.2%~73.0%)、K₂O+Na₂O(10.1%~11.0%)、Sr/Y值(44.3~103.5), 低CaO(0.48%~0.94%)、MgO(0.14%~0.33%)、Cr (4.96×10^-6~10.9×10^-6)、Ni(2.46×10^-6~4.62×10^-6)的特征, 稀土元素配分模式与冀东-辽西地区闪长质及二长-正长花岗质岩石相似, 同时显示Eu的正异常(Eu/Eu^*=1.02~1.49)以及岩浆分异的稀土元素分布特征。根据以上元素地球化学特征以及微量元素的模拟计算, 本文认为这套岩石来自增厚镁铁质下地壳的部分熔融, 并经历了以磷灰石为主同时包括榍石、褐帘石等副矿物的分离结晶。结合前人对区域内同时代变质表壳岩岩石地球化学以及变质作用的研究, 认为增厚下地壳的部分熔融与岩石圈地幔镁铁质岩浆的底垫和侵入有关。陆块发生碰撞后, 岩石圈包括下地壳不断增厚, 岩石圈地幔下部沉入软流圈, 引起了软流圈的上涌以及残余岩石圈地幔的部分熔融。昌黎碱性花岗质岩石形成于新太古代末期碰撞后的拉张环境, 暗示了华北克拉通新太古代末期的克拉通化。

     

华北克拉通古老物质记录——焦作地区太古宙变质岩的锆石SHRIMP U-Pb定年和LA-MC-ICPMS Hf同位素分析

本文报道了华北克拉通中部焦作地区太古宙变质岩的锆石U-Pb定年和Hf同位素分析结果。二云钾长片麻岩的碎屑锆石和变质锆石年龄分别为3.3~3.4 Ga和2.47±0.02 Ga,碎屑锆石的ε_(Hf)(3.40Ga)和t_(DM2(CC))。值分别为-2.4~+13.9和2.89~3.84 Ga,变质锆石的ε_(Hf)(2.47Ga)和t_(DM2(CC))值分别为-18.8~-6.4和3.38~4.13 Ma。黑云角闪片麻岩中只存在变质锆石,年龄为2.49±0.01 Ga,变质锆石的ε_(Hf)(2.49Ga)和t_(DM2(CC))值分别为~15.0~-3.8和3.23~3.91 Ga。结合地球化学和前人研究成果,可得出如下结论:①碎屑物质来自以3.4 Ga花岗质岩浆岩为主的物源区,物源区岩石具有相当的规模,是壳幔混合作用的产物,形成过程中有更古老(始太古代)陆壳物质参与;②岩石遭受约2.5 Ga强烈构造热事件作用,深熔作用导致花岗质脉体形成;③可把变质碎屑沉积岩形成(沉积)时代限制在2.5~3.3 Ga之间;④变质锆石的Hf同位索组成与核部锆石的十分类似,变质增生边主要形成于核部锆石的溶解—再沉淀作用。     

华北克拉通～2.7Ga的BIF:来自莱州-昌邑地区含铁建造的年代学证据

越来越多的研究资料显示~2.7Ga是华北克拉通陆壳生长的一个重要阶段,但缺少同时期的世界主要克拉通上广泛发育的BIF铁矿。胶北莱州-昌邑地区的BIF铁矿赋存在原划分的粉子山群小宋组含铁建造中,含铁建造的岩石组合主要为黑云斜长变粒岩、斜长角闪岩、含石榴黑云片岩夹角闪磁铁石英岩,磁铁浅粒岩。岩石地球化学分析显示,斜长角闪岩具有岛弧玄武岩的地球化学特点,变质酸性火山岩具有埃达克质岩的地球化学特点,故推测莱州-昌邑地区的含铁建造形成于与岛弧相关的构造环境,而与粉子山群形成的裂谷构造背景无关。锆石同位素年代学研究表明,含铁建造中变质酸性火山岩(埃达克质火山岩)的岩浆结晶年龄为2726±10Ma,在变质泥砂岩中获得了~2.73Ga和~2.9Ga两组碎屑锆石U-Pb年龄,并缺少新太古代晚期(~2.5Ga)的构造岩浆热事件信息;在斜长角闪岩中获得的变质锆石年龄为~1850Ma,并有2.68Ga的继承或捕获锆石年龄信息;因此推断莱州-昌邑地区的BIF铁建造有可能形成于新太古代早期(~2.7Ga),而在新太古代晚期(~2.5Ga)则处于相对稳定的构造背景。含铁建造被~2.17Ga的二长花岗岩侵入,并共同卷入胶北古元古代晚期(~1.85Ga)的变质变形作用改造。莱州-昌邑地区含铁建造的岩石组合和锆石年龄信息与胶北地块栖霞地区比较有所不同,这可能揭示出胶北地块在新太古代早期(~2.7Ga)构造环境差异和古板块构造演化的重要信息。     

陕西小秦岭地区太华群的锆石U-Pb年龄和 Hf同位素组成

本文对陕西华山岩体南侧一个太华群黑云斜长片麻岩进行了地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素分析.地球化学分析显示其原岩为中酸性钙碱性花岗质岩石,稀土含量较低( ∑REE =83.13×10-6),但富集Pb和LILE元素(如Rb、Ba).锆石的176Hf/177Hf比值变化于0.281258～0.281404,具明显负的εHf(t)值(-6.86～- 11.23).锆石的Hf同位素模式年龄(2.96 ～3.24Ga)表明原岩是由中太古代地壳演化而来.对比显示小秦岭太华群黑云斜长片麻岩与鲁山地区的太华群具有相似的中太古代地壳源区,但它们的形成时代可能不同.锆石内部结构、Th/U比值以及定年结果显示小秦岭地区的太华群在～1.91Ga经历了一期重要的变质热事件,该事件与Columbia超大陆拼合时的全球性碰撞造山事件相关联.小秦岭太华群为华北克拉通块体南缘的地质单元,但各地区太华群在原岩组成、形成时代和变质时代上具有不同的特征,太华群应是一个杂岩体,至少可以解体为新太古代和古元古代两部分.