山西吕梁地区岚河群沉积时代及形成环境：来自碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素的证据

山西吕梁地区是华北克拉通保存古元古界变质表壳岩良好地区, 其中的岚河群在吕梁山北部岚县南北两侧大量出露, 由碎屑岩、碳酸盐岩夹少量基性火山岩等多个沉积旋回的沉积组合构成, 经历绿片岩相浅变质作用改造, 保留了大量原始沉积构造, 是探讨该群沉积 特征、形成时代及与其它表壳岩群关系的理想对象。 对岚河群 3 件样品的碎屑锆石 LA-ICP-MS U-Pb 定年, 获得底部含砾砂岩最年轻碎屑锆石 2.2 Ga 的峰值年龄, 该群经历了 1.87 Ga 的 区域变质作用, 因而限定岚河群沉积于 2.2～1.87 Ga 之间。 碎屑锆石年龄谱显示了～2.2 Ga 的 主峰期和～2.3 Ga 及太古代中晚期等较小峰期年龄, 指示主要源自古元古代陆壳物质源区, 它们的主峰期年龄锆石与吕梁地区同期岛弧花岗岩锆石 Hf 同位素特征一致, 且其沉积组合反映了物源区活动性较强, 证明岚河群形成于活动陆缘岛弧相关的沉积盆地。 野鸡山群下部的 青杨树湾组和白龙山组沉积组合与岚河群沉积地层序列类似, 它们均形成于 2.2 Ga 左右, 说明野鸡山下部沉积与岚河群相同, 也形成于活动陆缘岛弧环境的沉积盆地, 分别代表了盆地同时异相的沉积产物。 野鸡山群上部程道沟组与黑茶山群沉积序列类似, 具有造山过程相关盆地的磨拉石建造组合特征, 它们均形成于 1.85 Ga 之后, 代表与碰撞造山过程相关前陆盆地快速堆积。 因此, 3 个岩群表壳岩的沉积演化揭示了华北克拉通中部～2.2 Ga 俯冲汇聚相关的活动陆缘岛弧环境, 在～1.85 Ga 转为陆-陆碰撞造山演化过程。     

华北和圣弗朗西斯科克拉通前寒武纪地质对比

一些学者提出华北克拉通在新元古代早期之前与圣弗朗西斯科克拉通（圣弗朗西斯科-刚果克拉通）相邻,但缺少证据;本文总结两个古陆地质记录,为评价这一古构造格局模型提供线索。两个古陆陆壳生长的峰期均为～2.7 Ga前;不同之处是,华北古陆经历了显著的～2.5 Ga前的陆壳生长和改造,而圣弗朗西斯科克拉通则似乎没有。华北古陆2.4～2.2 Ga期间发育少量变质火山-沉积岩系和花岗岩,～2.1 Ga前后广泛发育裂谷火山-沉积建造及侵入岩,2.0～1.9 Ga发育超高温变质作用和类似弧岩浆活动,导致两个克拉通（东、西华北克拉通）拼合形成统一的华北古陆;同一时期,圣弗朗西斯科克拉通南、北缘发育2.4～2.0 Ga岩浆作用,指示长期处于大陆边缘弧或者岛弧背景,～2.0 Ga还发育超高温变质作用。两个古陆都发育～2.0 Ga前类似大陆边缘弧特点的岩浆活动,只是圣弗朗西斯科克拉通时代稍早。1.8 Ga以来,两个古陆均发育多期岩墙群,部分基本同期,如～1.78 Ga岩墙群、～1.7 Ga岩墙群和～0.92 Ga岩墙群等;不同的是,华北古陆发育约1.3～1.2 Ga岩床/墙群,而圣弗朗西斯克拉通发育～1.5 Ga岩墙群。1.8～0.8 Ga,两个古陆上都断续发育（火山）-沉积建造：1.8～1.6 Ga以及1.4～1.2 Ga,两者的沉积建造同样以石英砂岩等碎屑岩为主,碳酸盐岩较少;1.2～1.0 Ga前,两者的记录均较少,或暂不能确定;1.0～0.8 Ga,两者均发育碎屑岩和碳酸盐岩;1.6～1.4 Ga,华北古陆发育碳酸盐岩建造,而圣弗朗西斯科克拉通则发育碎屑岩建造。华北古陆新元古界地层中碎屑锆石常显示～1.5 Ga的峰值,该期岩浆岩鲜少报道于华北古陆,但却见于圣弗朗西斯科克拉通。两个陆块都发育太古宙-古元古代条带状铁建造铁矿、古元古代石墨矿、中新元古代沉积-喷流型铅锌矿等。不过,华北古陆发育的古元古代硼矿、菱镁矿,中元古代碳酸岩型稀土矿等在圣弗朗西斯科不发育;而后者发育的绿岩带型相关金矿、镍矿、祖母绿宝石矿等,华北似乎不发育。另外,0.7～0.5 Ga,圣弗朗西斯科克拉通周边广泛发育泛非期造山带,而华北古陆并没有这一事件的明确记录;显生宙,圣弗朗西斯科克拉通相对稳定,中生代与刚果克拉通分离;但华北古陆内部经历强烈的构造-岩浆活动（峰期在中生代）。华北与圣弗朗西斯科克拉通前寒武纪是否相邻还需进一步地质对比和古地磁工作,尤其应关注约2.0～1.9 Ga岩浆-变质（造山）事件、约1.8～1.7 Ga岩浆-沉积（裂谷）事件以及约0.9 Ga岩浆-沉积（裂谷）事件。从地质记录的相似性角度来看,华北东南缘与圣弗朗西斯科南缘的地质记录相似性最大,可延续性最强,最可能相邻。     

吕梁地区2.2~2.1Ga岩浆事件及其构造意义

吕梁地区古元古代岩浆作用非常强烈,其成因与构造环境对客观恢复华北克拉通早期地质演化具有重要意义。本文选择了杜家沟长石斑岩、吕梁群近周峪组中基性火山岩和恶虎滩片麻岩进行了较系统研究。2个杜家沟长石斑岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄分别为2189±6Ma和2186±3Ma,恶虎滩闪长质片麻岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为2182±5Ma。杜家沟长石斑岩为A型花岗岩,具有造山后花岗岩特征;吕梁群近周峪组中基性火山岩具有岛弧火山岩的地球化学特征;恶虎滩片麻岩也具有岛弧岩浆岩特征。综合分析华北克拉通2.2～2.0Ga的岩浆岩构造性质认为,吕梁地区岩浆性质的复杂性可能与所处的构造位置有关。古元古代吕梁地区可能位于华北克拉通古陆块边缘,其2.2～2.1Ga的岩浆岩可能经历岛弧和裂谷两种体制的共同制约。     

河南鲁山地区早前寒武纪变质岩系的锆石SHRIMP U-Pb年龄、地球化学特征及环境演化

河南鲁山地区早前寒武系划分为新太古代荡泽河岩组、TTG岩系与古元古代太华岩群铁山岭岩组、水底沟岩组、雪花沟岩组。在水底沟岩组石墨矽线片麻岩中获得最年轻的碎屑锆石SHRIMP U-Pb年龄为2．250～2．310Ga．变质锆石年龄为1．84Ga±0．07Ga;在侵入于雪花沟岩组的石榴钾长花岗片麻岩中获得岩浆锆石SFIKIMP U-Pb年龄为2．146Ga±0．02Ga．变质锆石年龄为1．87Ga±0．01Ga,从而确定太华岩群的形成时代为古元古代。地球化学特征分析表明,荡泽河岩组显示岛弧环境,铁山岭岩组具板内裂谷向浅海演化的特点,水底沟岩组形成于封闭的浅海,雪花沟岩组具初始洋盆的特征。该地区经历了新太古代古陆核俯冲与拼贴,古元古代地壳裂解、拉张成初始洋盆,到地体拼贴、洋盆闭合形成克拉通的漫长演化历程。     

华北克拉通南缘中-新元古代沉积地层对比研究及其地质意义

华北克拉通南缘新太古代-古元古代变质结晶基底之上不整合覆盖着巨厚的中-新元古代陆源碎屑岩-碳酸盐岩沉积盖层,根据沉积建造特征,将其划分为三个不同的地层分布小区,分别为嵩箕地层小区、渑池-确山地层小区和熊耳山地层小区.嵩箕小区位于熊耳裂谷盆地东北缘,以硅质碎屑岩(砂岩)为主,渑池-确山地层小区位于熊耳裂谷盆地北缘,以硅质碎屑岩-碳酸盐岩(白云岩)过渡相为主,熊耳山地层小区位于熊耳裂谷盆地南缘,以碳酸盐岩为主.本文通过对三个地层小区的沉积地层剖面和岩石学特征进行研究,认为华北南缘从中元古代开始处于河流相-浅海相的沉积环境,从南向北,海水由深变浅.根据地层的岩性、沉积构造及其组合特征,将其划分为低水位、海侵和高水位沉积体系,最大海侵时期为青白口系早期.通过对熊耳山地区的官道口群的岩相学和地球化学分析,并结合其已有的碎屑锆石年龄和另外两个地层小区的五佛山群和汝阳群的碎屑锆石年龄以及它们的地球化学特征,表明三个地层区的沉积地层在中元古代均处于被动大陆边缘环境,而新元古代则可能处于与大陆岛弧相关的沉积盆地,这一结果表明从中元古代到新元古代华北南缘可能受到秦岭造山带早期微陆块俯冲碰撞的影响,由被动大陆边缘向活动大陆边缘过渡的过程.三套地层最年轻的碎屑锆石207 Pb/206Pb年龄基本上在1600Ma左右,从而限定了其最大沉积时代不早于1600Ma.其锆石年龄大多数都分布于古元古代(1700 ～ 2400Ma),太古代的年龄极少,说明其物源区以古元古代的地质体为主,且碎屑锆石年龄峰值为～ 1.93Ga,反映了华北南缘在～1.93Ga发生过重要的构造-热事件,与华北克拉通古元古代中期发生的变质作用时间(～ 1.91Ga)一致.三套沉积地层的碎屑锆石εHf(t)值变化较大(-20～ +6),表明既有新生地壳物质的加入,也有古老地壳物质的再循环.Hf两阶段模式年龄分布于2.3～3.8Ga之间,明显大于其207pb/206pb年龄,大部分锆石的Hf同位素组成集中于2.6Ga和3.0Ga地壳演化线区域内,峰值为2.75Ga,表明2.75Ga左右是华北克拉通南缘重要的陆壳生长期.     

华北克拉通南缘太华杂岩组成及演化

太华杂岩位于华北克拉通南部,其组成复杂,记录了几乎所有早前寒武纪各阶段重要的地质事件;此外,由于其所处特殊地理位置,研究太华杂岩对于华北克拉通早前寒武纪地壳形成和演化、构造单元划分和基底拼合等都具有举足轻重的科学价值。本文综合已有的岩石学、变质作用、地球化学以及同位素年代学等诸多研究工作,得到以下阶段性结论和认识:1)将鲁山地区太华划分为以深成侵入岩为主的片麻岩系和以变质沉积-火山岩为主的表壳岩系;前者形成于中太古代晚期-新太古代早期,后者形成于古元古代晚期。而小秦岭地区太华杂岩中变质深成侵入岩形成时间跨度较大,为中太古代晚期-古元古代早期;而其上覆的火山-沉积岩可与鲁山太华杂岩的表壳岩类比,形成时间亦为古元古代晚期。2)中太古代-新太古代(2.91～2.50Ga)为华北克拉通南部大陆最主要的地壳形成时期。提出太华杂岩在太古宙经历了两期明显的地壳生长时间,一期发生在2.85～2.70Ga,以鲁山太华片麻岩系中的深成侵入岩和斜长角闪岩为代表;另一期发生在～2.50Ga,以小秦岭华山和崤山地区太华杂岩中各类花岗质岩石为代表。3)太华杂岩在所谓的全球陆壳生长"沉寂期(2.45～2.20Ga)"岩浆活动异常发育,推测这一时期的岩石形成于古元古代俯冲-汇聚环境,可能是与华北克拉通南部太古宙陆块和其他陆块汇聚-碰撞相关。4)太华杂岩在古元古代晚期普遍遭受了强烈的变质和变形,其变质程度主体为高角闪岩相,局部可达麻粒岩相,且记录了包含近等温降压退变质片段的顺时针变质作用P-T轨迹,经历了一个漫长的变质演化过程(1.97～1.80Ga),变质作用的时限跨度可达150Myr。5)提出华北克拉通南部曾经为一个统一基底,称之为"南部太古宙地块",此地块形成时间为新太古代末期(～2.5Ga)。该古老陆块经历了如下5个构造-演化阶段:(1)冥古宙-始太古代初始陆核形成;(2)中太古代-新太古代陆壳快速生长;(3)古元古代早期(～2.3Ga)岩浆活动异常活跃;(4)古元古代(2.30～1.97Ga)陆内拉伸-破裂;和(5)古元古代末期(1.97～1.80Ga)陆块最终拼合。     

河南鲁山原“太华岩群”的重新厘定

出露于河南鲁山地区的原"太华岩群"在地质研究和新的同位素年代学测年新进展的基础上,已将其分解为古元古代变质表壳岩为主的上部岩系和以新—中太古代TTG岩系为主的下部岩系,二者之间为不整合接触,两套岩系地质特征很不相同,时间相隔5~7亿年,因此原"太华岩群"这一统一地质单位已不再适用,需重新厘定。建议以新—中太古代TTG岩系为主(70%)和伴生少量变质表壳岩(约30%)的下部岩系改称太华杂岩;上部的古元古代变质表壳岩系,因其标准剖面在鲁山,可以用"鲁山岩群"替代"原太华岩群上亚群",这一群级地层单位曾被涂绍雄(1996)建议过。重新厘定后的地层名称,将不再出现命名上的混乱,也便于对比。     

辽吉古元古代造山带的地层单元划分与构造属性

辽吉古元古代造山带位于华北克拉通东部,造山带的沉积构造背景和地层格架长期存在争议。最近的研究表明,辽吉古元古代造山带的沉积环境为一活动大陆边缘弧后盆地,经历了早期弧后盆地扩张和晚期盆地收缩-俯冲-造山的演化过程。北辽河群的浪子山组—里尔峪组(含老岭群达台山组)与南辽河群的里尔峪组和老岭群的蚂蚁河组应是同时异相的产物,前者沉积在弧后盆地大陆边缘一侧,以陆缘碎屑沉积为主夹少量酸性火山岩;后者发育在弧后盆地岩浆弧一侧,火山作用强烈。集安群(荒岔沟组和大东岔组)和南辽河群的中上部(南高家峪组—大石桥组)所构成的孔兹岩系为弧后盆地收缩-俯冲阶段的沉积建造(相当于弧前构造背景),遭受了~1.9 Ga的变质作用,并被~1.9 Ga的石榴石花岗岩侵入。河栏—草河口地区的"大石桥组一段"为一套大理岩夹变质基性火山岩的沉积建造,变质基性火山岩和变质基性岩脉均具有岛弧拉斑玄武岩特征,形成于弧后盆地的构造背景。依据其中基性火山岩~1.87 Ga的SHRIMP锆石U-Pb年龄,推测其为弧后盆地俯冲收缩阶段的产物。狭义的盖县组及其相当地层的碎屑锆石反映出大量古元古代的年龄信息,太古宙年龄信息相对较少,故推测物源区主要来自南侧的岩浆弧,所谓的"狼林地块"不是一个太古宙陆块,而主要表现为一条古元古代岩浆弧。     

河南鲁山地区早前寒武纪变质岩系的锆石SHRIMP U-Pb年龄、地球化学特征及环境演化

河南鲁山地区早前寒武系划分为新太古代荡泽河岩组、TTG系与古元古代太华岩群铁山岭岩组、水底沟岩组、雪花沟岩组.在水底沟岩组石墨矽线片麻岩中获得最年轻的碎屑锆石SHRIMP U-Pb年龄为2.250～2.310Ga,变质锆石年龄为1.84Ga 0.07Ga在侵入于雪花沟岩组的石榴钾长花岗片麻岩中获得岩浆锆石SHRIMP U-Pb年龄为2.146Ga 0.02Ga,变质锆石年龄为1.87Ga±O.01Ga,从而确定太华岩群的形成时代为古元古代.地球化学特征分析表明,荡泽河岩组显示岛弧环境,铁山岭岩组具板内裂谷向浅海演化的特点,水底沟岩组形成于封闭的浅海,雪花沟岩组具初始洋盆的特征.该地区经历了新太古代古陆核俯冲与拼贴.古元古代地壳裂解、扭张成初始洋盆,到地体拼贴、洋盆闭合形成克拉通的漫长演化历程.     

华北克拉通古元古代晚期地壳演化和荆山群形成时代制约——胶东地区变质中-基性侵入岩锆石SHRIMP U-Pb定年

胶东地区的荆山群呈近东西向环绕太古宙TTG花岗质片麻岩展布,主要由成熟度高的含石墨变泥砂质岩石、钙硅酸岩和大理岩组成,变质程度达高角闪岩相-麻粒岩相,具孔兹岩系性质。变质中-基性岩侵入到荆山群。它们的侵位时代对于探讨华北克拉通东部元古宙构造演化以及对荆山群沉积时代的制约,都有重要意义。锆石SHRIMP U-Pb定年结果表明,遭受低级变质的闪长岩(S0835)岩浆锆石年龄为1852±9Ma (MSWD=2.1),遭受中高级变质的辉长岩(S0816)变质锆石年龄为1865±11Ma (MSWD=0.76)。结合区域资料,可得出如下结论:(1)荆山群孔兹岩系形成于古元古代晚期(2.2~1.9Ga);(2)古元古代期间,胶东地区从挤压体制转入伸展体制的时间在1.87Ga之前。在华北克拉通中西部的恒山、大青山地区,存在1.97~1.92Ga辉长岩,在1.92~1.83Ga期间发生变质,与本文研究结果类似。这表明华北克拉通中-西部和东部具有类似的古元古代演化历史。     

华北克拉通北缘化德群中碎屑锆石的LA-ICP-MS U-Pb年龄及其构造意义

化德群出露地区位于华北克拉通北缘中部,紧邻中亚造山带南缘,呈近东西向展布。在它的西边是早-中元古代的白云鄂博裂谷和渣尔泰—狼山裂谷,东南面是由长城系、蓟县系和青白口系组成的早-新元古代的燕辽裂陷槽,南边分布着1.9~1.8Ga麻粒岩相变质的丰镇群（孔兹岩系）,北边出露有代表中亚造山带的古生代岩石。化德群由一套浅变质和未变质的沉积岩组成,无火山岩夹层。地层序列包含多个沉积旋回,每个旋回自下而上为含砾砂岩、砂岩、碳酸盐岩和泥质岩。岩石组合反映了从河流—滨海—浅海相的沉积环境。化德群的地层序列可以和白云鄂博群及渣尔泰群相对比。本文对化德群四个变质砂岩样品中的碎屑锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb年龄测定,年龄主要集中在1800±50Ma和1850±50Ma,另外还有~2500Ma和~2000Ma的次要峰值。化德群底部变质含砾云母长石石英砂岩中碎屑锆石的最小谐和年龄是1758±7Ma,限定了化德群沉积时代的下限。碎屑锆石的CL图像显示,1800±50Ma和1850±50Ma的锆石主要是变质成因,少量岩浆成因,说明化德群的源区主要是古元古代的变质岩,少量岩浆岩。~2500Ma和~2000Ma的碎屑锆石代表了更为古老的源区。碎屑锆石的U-Pb年龄限制了化德群的沉积时代为古元古代晚期—中元古代,年龄峰值对应华北克拉通的重要构造热事件,而无与中亚造山带地质事件相关的年龄信息。沉积组合特征表明化德群属于稳定的浅水—半深水沉积盆地。化德盆地、渣尔泰—狼山盆地和白云鄂博盆地共同构成华北克拉通北缘的被动陆缘裂谷系,该裂谷系的形成可能与燕辽及熊耳裂陷槽的打开是同时期的。因此,华北克拉通的北界应该置于化德群出露区域以北。基于锆石特征的详细分析及对比,我们认为化德群以南的孔兹岩系可能是化德群的主要源区。     

兴蒙造山带南缘早古生代增生造山带内前寒武纪地层的识别及其地质意义

兴蒙造山带南缘早古生代增生造山带内是否存在陆壳一直缺少直接证据,制约了对增生带结构及演化的认识.在达茂旗东北部兴蒙造山带南缘增生带内识别出一套原地的变质地层,野外观察及锆石U-Pb年代学、Hf同位素地球化学研究表明,该套地层形成时代为中元古代晚期,可能代表了增生造山带内的古老地壳.地层的碎屑锆石峰值年龄集中于~1.8 Ga,并具有~3.0 Ga、~2.8 Ga、~2.5 Ga、~1.6 Ga等次级峰值,与华北北缘白云鄂博、化德、狼山群等地层碎屑锆石年龄组成一致;表明其应为华北陆块的一部分,物源则主要来自于华北克拉通内部不同时代地质体的剥蚀.该套地层的识别及其与华北陆块的亲缘性表明,早古生代兴蒙造山带南缘增生带内存在陆壳,构造环境上应为古亚洲洋向华北克拉通俯冲形成的活动陆缘;同时,其与车根达来构造带的关系显示后者并非蛇绿岩,更可能为弧后伸展引起的超基性岩对陆壳的侵入形成.      

白云鄂博地区早前寒武纪基底岩浆作用和变质作用:锆石SHRIMP U-Pb定年和LA-MC-ICPMS Hf同位素分析

白云鄂博位于华北克拉通北缘,是阴山地块的重要组成部分.本文对该区变质基底的5个花岗质岩石样品进行了锆石SHRIMP U-Pb定年,获得了2.63Ga和1.89～2.20Ga的岩浆锆石年龄以及2.47～2.51Ga和1.86～ 1.94Ga的变质锆石年龄.新太古代早期片麻状英云闪长岩的岩浆锆石εHf(t)值和tDM2(C...     

北阿尔金地区古元古代ca.2.0Ga岩浆-变质事件

中国有三个主要的克拉通,分别是华北、华南和塔里木,它们在显生宙经造山过程聚集到一起。塔里木克拉通位于中国的西北部,面积超过60万平方千米,其北侧为中亚造山带,南侧为西昆仑造山带和阿尔金造山带。塔里木克拉通的前寒武纪岩石主要出露在其南北两侧边缘,包括库鲁克塔格、敦煌、阿尔金、铁克里克和阿克苏地块,它们记录了塔里木克拉通早期的构造演化。北阿尔金地块的阿克塔什塔格地区位于塔里木克拉通的东南边缘。该地区最老的岩石被称为米兰群或阿克塔什塔格杂岩。主要岩石包括太古宙的TTG岩石和表壳岩,以及古元古代的片麻状花岗岩,另有少量变质基性岩呈包体状出露在强变形的长英质侵入体中。本文对该区闪长质片麻岩开展了锆石SHRIMP U-Pb定年,同时还对变质基性岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb测年和地球化学分析,目的是要约束北阿尔金地区古元古代的岩浆-变质事件。闪长质片麻岩的结晶年龄为2.04～2.03Ga,它们形成于岛弧环境。地球化学分析表明,变质基性岩的原岩是拉斑玄武岩。它们有类似于E-MORB的平坦的稀土配分模式,Nb、Ta、Zr、Hf不亏损,说明它们形成于大洋板内环境。在变质基性岩中还识别出两期变质锆石,其中2.05～2.01Ga的早期锆石代表了麻粒岩相的变质作用,而1.98～1.96Ga的晚期锆石可能与角闪岩相的退变质作用有关。无论该区岩浆作用还是变质作用都与约2.0Ga发生的俯冲增生造山事件有关。     

华北克拉通基底主要构造单元变质作用演化及其若干问题讨论

华北克拉通基底可分为三个太古宙微陆块(东部陆块、阴山陆块和鄂尔多斯陆块)和三个早元古宙活动带(孔兹岩带、华北中部带和胶-辽-吉带).这些构造单元具有不同的变质作用时间和P-T演化特征.东部陆块和阴山陆块晚太古宙基底岩系的变质作用发生在～2.5Ga,变质演化以等压冷却(IBC)逆时针P-T轨迹为特征,反映变质作用的成因与大规模地幔岩浆底侵有关.孔兹岩带主期变质作用发生在～1.95Ga,变质演化以近等温减压(ITD)顺时针P-T轨迹为特征,反映阴山陆块与鄂尔多斯陆块碰撞形成西部陆块的热构造过程.华北中部带变质作用发生在～1.85Ga,变质演化同样以近等温减压(ITD)顺时针P-T轨迹为特征,反映了西部陆块和东部陆块最终碰撞形成统一的华北克拉通基底的构造过程.早元古宙胶-辽-吉带变质作用表现‘双变质带'特征:西北带的北辽河群、老岭群和粉子山群的变质作用以中压顺时针P-T轨迹为特征,而东南带的南辽河群、吉安群和荆山群的变质作用以低压逆时针P-T演化为特征.华北克拉通基底变质作用演化地质图能更好地反映上述不同构造单元的变质作用演化特征.尽管岩浆弧、大陆裂谷和地幔柱模式都能解释东部陆块晚太古宙基底变质作用所具有的近等压冷却(IBC)逆时针P-T演化特征,地幔柱模式能够更合理解释东部陆块所存在的宽达800千米而时代近于相同的晚太古代火成岩带、大量科马提质超镁铁质岩石和双峰式火山岩、广泛发育的穹窿构造等.华北克拉通变质基底中具有石榴石-单斜辉石-斜长石-石英组合的高压基性麻粒岩和具有蓝晶石-钾长石组合的高压泥质麻粒岩的出露只局限在早元古宙华北中部带的北段和胶-辽-吉带的南端;这些高压麻粒岩形成在俯冲和陆-陆碰撞的构造环境中.西部陆块孔兹岩带含假蓝宝石麻粒岩是碰撞后(～1.92Ga)拉伸引发地幔岩浆底侵导致局部地带发生超高温(UHT)变质作用的产物.     

五台地区滹沱群时代与地层划分新认识:地质学与锆石年代学证据

本文从五台地区滹沱群豆村亚群四集庄组、东冶亚群纹山组和郭家寨亚群西河里组地层中共采集了5件浅变质砂岩样品,并对其进行了La-MC-ICPMS锆石U-Pb年龄测定。分析结果显示,四集庄组2件砂岩样品碎屑锆石²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄主要集中于~2.5Ga和2.1~2.2Ga两个峰值,其中~2.5Ga碎屑锆石来自新太古代五台群和五台地区花岗质杂岩;2.1~2.2Ga碎屑锆石获得²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb加权平均年龄2134±5Ma,限定了四集庄组砂岩沉积下限为2134Ma。结合四集庄组火山岩形成时代(2140±10Ma)和四集庄组底部发育厚层砾岩,我们认为滹沱群初始形成时代为~2.2Ga,即早元古代中期。东冶亚群纹山组底部砂岩中碎屑锆石²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄主要集中于2050~2122Ma之间,其中64粒相对年轻的锆石获得²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb加权平均年龄2068±3Ma,代表了东冶亚群形成时代下限为2070Ma左右。综合豆村亚群青石村组火山岩形成时代2087±9Ma,我们认为东冶亚群初始形成于2070Ma左右。郭家寨亚群中最年轻碎屑锆石²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄为1958±10Ma,表明郭家寨亚群开始沉积时代小于1.95Ga,为早元古代晚期/末期。区域上,早元古代末期是华北最终克拉通阶段,而郭家寨亚群与东冶亚群呈明显的角度不整合接触关系,两者记录了明显不同的地质过程。因此,我们建议郭家寨亚群应从滹沱群中解体出来并独立命名为郭家寨群,且郭家寨群可能沉积于华北克拉通化过程中/之后,开始沉积的时代为1.9~1.8Ga。     

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。     

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.      

胶-辽-吉古元古代造山/活动带巨量变沉积岩系的研究进展

华北克拉通发育三条古元古代构造带,包括:东部陆块内部的胶-辽-吉带(Jiao-Liao-Ji belt)、西部陆块内部的孔兹岩带(Khondalite belt)以及两个陆块之间的中部造山带(Trans-North China Orogen)。通过二十多年的深入研究,在区域构造、变质地质、岩浆作用、地球化学、同位素年代学以及地球物理等方面积累了大量资料,并取得了一系列重要的科学进展。其中,胶-辽-吉带是华北克拉通最具代表性的一条古元古代造山/活动带,它不仅接受了古元古代巨量的陆壳物质沉积,而且经历了十分复杂的构造演化过程,并经受了多期岩浆-变质事件的改造。胶-辽-吉造山/活动带的物质组成最为丰富,以大面积分布的巨量(火山)沉积岩系为特征,在中国境内包括吉南地区的集安群和老岭群、辽东南地区的南辽河和北辽河群、胶北地区的荆山群和粉子山群,向南西则有可能穿越郯庐断裂延伸至徐州-蚌埠一带的五河群,总体呈NE向展布,延伸规模长约1000km。从巨量沉积岩系的岩石组合和空间分布特征来看,荆山群与南辽河群、集安群可以对比,而粉子山群则与北辽河群、老岭群相当。然而,由于多期/多阶段强烈构造变形作用的影响,原来各群、组中地层的上下层位及接触关系已完全破坏,目前均已呈规模不一的构造岩片形式叠置在一起,彼此之间呈断层或韧性剪切带接触。巨量变沉积岩系的源区物质主要来源于造山/活动带内古元古代花岗质岩石和两侧古老陆块的变质基底,原岩形成时代为1.95~2.15Ga左右。以往研究表明,胶-辽-吉造山/活动带变质作用的强度十分不均匀,(中-高压)麻粒岩相变质只局限于胶北的荆山群及相关岩石,而粉子山群以及辽东南的南、北辽河群和吉南的集安群、老岭群只经历了角闪岩相变质,局部甚至只达到绿片岩相变质。粉子山群、北辽河群和老岭群变质演化P-T-t轨迹具有顺时针型式,而荆山群、南辽河群和集安群的P-T-t轨迹则具有逆时针型式。本文最新研究发现,古元古代麻粒岩相变质作用并非只局限于胶北地区的荆山群及其邻区,而是贯穿于整个辽东南地区的南辽河群和吉南地区的集安群,其变质演化P-T-t轨迹与胶北地区荆山群泥质麻粒岩以及基性麻粒岩一样,均具有典型近等温减压(ITD)顺时针型式,整个胶-辽-吉造山/活动带的麻粒岩相峰期变质时代为1.9~1.95Ga左右。野外观察和室内岩相学研究表明,在麻粒岩相变质作用过程中,胶北的荆山群及相关岩石、辽东南的南辽河群以及吉南的集安群中的泥质麻粒岩均广泛发生了深熔作用,长英质脉体呈不规则细脉状、网脉状和透镜状分布于寄主岩石中,且与寄主岩石之间呈渐变过渡关系。深熔锆石U-Pb定年结果显示,区域性的深熔作用(或部分熔融)时代为1.84~1.86Ga之间,表明这期广泛的深熔事件应发生于胶-辽-吉造山/活动带整体构造折返的中-低压麻粒岩相退变质阶段。有关胶-辽-吉古元古代造山/活动带的空间展布、南北边界、延伸规律及其形成的大地构造背景一直存在着分歧和争议,最新研究表明,蚌埠-霍邱一带地表露头及其以西第四系覆盖区之下的花岗质岩石、基性麻粒岩和富Al片麻岩岩心,均记录了1.85~1.95Ga的麻粒岩相变质事件,暗示着胶-辽-吉造山/活动带更有可能穿越郯庐断裂,向鲁西南延伸至蚌埠-霍邱一带及其以西的第四系覆盖区之下的变质基底。而辽南地块和狼林地块大量1.85~1.95Ga变质热事件和1.8~1.9Ga、~2.1Ga两期岩浆事件的记录,则表明辽南地块和狼林地块(至少是一部分变质基底)曾卷入到胶-辽-吉古元古代构造演化事件之中。有关胶-辽-吉古元古代造山/活动带构造演化过程及其形成的大地构造背景,目前有三种构造模式,包括:裂谷开启-闭合模式、弧(陆)-陆碰撞模式和先裂谷-后碰撞造山演化模式,然而,带内异常复杂的巨量火山-沉积岩系的物质组成、多期/多阶段的岩浆作用事件、多种变质作用类型和十分复杂的变质演化P-T-t轨迹样式、多期/多阶段复杂的构造变形特征,难以采用上述任何一种构造演化模式来加以合理解释。由此可见,有关胶-辽-吉古元古代构造/活动带南侧边界需要进一步准确厘定,有关狼林地块和辽南地块的构造归属,特别是胶-辽-吉造山/活动带在古元古代构造演化的动力学过程及其形成的大地构造背景还有待进一步深入探讨。