吕梁杂岩界河口群的源区特征及构造背景: 来自锆石U-Pb年龄和Hf同位素的证据

华北克拉通中部造山带被认为是由东西陆块碰撞而产生的陆陆碰撞带,而吕梁杂岩位则位于中部造山带中段西缘,紧邻中部造山带与西部陆块的边界。总体上,吕梁杂岩可以分为花岗质岩体以及变质表壳岩两大类,其中前者中的赤坚岭片麻岩在本次研究中获得的锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄为2180Ma,而εHf(t)值为+0.52～+4.30。变质表壳岩又可进一步划分为界河口群、吕梁群以及野鸡山群,其中界河口群主要由变泥砂质岩石、大理岩以及少量的斜长角闪岩组成。变质沉积岩的地球化学及Nd同位素特征说明它们的源岩为中酸性岩石,有可能是太古宙上地壳与新生酸性弧物质的混合。本次研究以及前人的研究数据都表明界河口群最下部奥家滩组中变质沉积岩的碎屑锆石最小峰值年龄在2.0Ga左右,这为界河口群形成时代的下限做出了限制,而界河口群中斜长角闪岩的顺时针近等温降压P-T轨迹则与中部造山带中～1.85Ga的主期变质作用特征一致,这为界河口群形成时代的上限做出了限制。由于界河口群中碎屑锆石的U-Pb年龄以及Hf同位素特征与同属吕梁杂岩的野鸡山群不同而与西部陆块孔兹岩带中的变质沉积岩具有相似性,因此我们推断界河口群的源岩不是来自中部造山带而是来自鄂尔多斯陆块。综上所述,在2.00～1.85Ga之间形成于鄂尔多斯陆块东缘被动大陆边缘盆地中的界河口群在～1.85Ga的东西陆块碰撞过程中沿着韧性剪切带向东逆冲从而进入中部造山带中。     

吕梁群时代归属新证据

吕梁群是吕梁变质杂岩的重要组成部分。吕梁群的形成时代和构造背景长期存在争议,因其赋存有袁家村式铁矿和特殊的大地构造位置而倍受前寒武纪地质研究者关注。本次工作在宁家湾附近发现了侵入吕梁群袁家村组的变质辉长岩岩体,从中获得的锆石具有辉长岩中结晶锆石的典型特征,锆石U-Pb测定获得了2530±10Ma(SHRIMP)和2518±7Ma(LAICPMS)的年龄,代表辉长岩形成时代。锆石Hf同位素测试显示εHf(t)为4.26～9.69,tDM为2448～2646Ma,平均值为2588Ma,与锆石U-Pb年龄相近,表明辉长质岩浆来自亏损地幔源区。结合袁家村组的碎屑锆石年龄信息,可以厘定吕梁群的形成时代为新太古代晚期,而非以往许多人认为的古元古代。这与华北克拉通BIF几乎均形成于新太古代的认识一致。结合前人研究成果,吕梁群应形成于新太古代弧后盆地构造背景,故袁家村组含铁建造不属于典型的苏必利尔湖型铁矿,应是苏必利尔湖型与阿尔戈马型的过渡类型。吕梁群的形成时代与五台山区的五台群的形成时代相近,五台杂岩与吕梁杂岩通过云中山地区紧密相连,两者可能是同一太古宙陆块的组成部分。古元古代期间吕梁杂岩与五台杂岩的地质演化历史有所不同,吕梁山区古元古代的岩浆作用比五台山区更为强烈,既表现在岩浆活动的期次上也体现在规模上。     

左权变质杂岩区早前寒武纪变质演化及其构造指示

左权变质杂岩构造上位于华北中部带中南段,向东紧邻赞皇变质杂岩。研究区广泛发育长英质黑云斜长片麻岩和斜长角闪岩,无典型变泥质岩石出露,斜长角闪岩多以似层状或透镜状方式产于似层状的片麻岩中,二者在局部地区侵入接触关系明显。该地区可识别出三期变形作用和三期变质作用,区域片麻理所代表的第二期变形作用(D2)与峰期变质作用(M2)事件相对应。杂岩区含榴黑云斜长片麻岩和含榴斜长角闪岩中较好地保留了多个阶段的变质作用信息,本文重点研究其变质演化过程。含榴黑云斜长片麻岩中仅保留峰期阶段矿物组合,变质条件为730℃/8.5kbar。含榴斜长角闪岩记录了3个阶段的变质矿物组合,第一阶段矿物组合(M1)为进变质矿物组合,以石榴石变斑晶内部的早期包裹体及其临近的石榴石核部为代表,即Grt1+Pl1+Amp1+Qtz±Bt1±Chl1±Ilm±Ap,该阶段的温度和压力范围分别为:608~643℃/5.2~5.5kbar;第二阶段矿物组合(M2)为变质峰期矿物组合,主要由石榴石XMn最低的"边部"和基质矿物(Grt2+Amp2+Pl2+Qtz±Cpx2±Bt2±Ep2±Ilm±Ap)组成。最高变质温度大于670℃,最高变质压力大于9.4kbar。第三阶段矿物组合(M3)为退变质减压矿物组合,其典型代表是石榴石边部发育的Pl3+Hbl3+Cum3+Qtz±Bt3后成合晶矿物组合,呈细粒交生状结构特征,该阶段温压估算范围为:611~627℃/5.1~5.9kbar。左权变质杂岩区岩石变质程度虽明显低于赞皇变质杂岩区(Tmax812℃,Pmax12.5kbar),但两杂岩区岩石拥有类似的变质演化特征,均记录了包含近等温降压型(ITD)退变质片段的顺时针P-T轨迹,指示碰撞造山环境。结合中部带其它杂岩区的变质演化特征,推测左权变质杂岩卷入了晚太古代-早元古代末期华北克拉通东、西部陆块之间的碰撞造山过程。     

山西吕梁群和其主要变质作用的锆石U—Pb年龄

本文用单颗粒锆石Ｕ－Ｐｂ定年方法对山西吕梁群的火山岩和宽坪村的花岗质混合片麻岩进行了年代学研究。     

山西古元古代吕梁群变质带的重新划分及地质意义

对古元古代吕梁群主变质作用进行了变质带的重新划分,划分出绿泥石带,黑云母带,石榴石带,十字石－蓝晶石矽线石带五个带。旨出为质作用属于中压相系。并认为主变质带是由近南北向的挤压－逆冲作用导致。吕梁群主变质作用是整个华北中部吕梁期构造－－变质－财浆活动的一部分。     

左权-赞皇变质杂岩的地球化学特征及其构造意义

左权变质杂岩位于华北克拉通中部造山带的中南段,赞皇变质杂岩西南。两杂岩区出露的早元古代——晚太古代变质岩石类型主要有:长英质片麻岩、黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩、石榴角闪岩、云母片岩和长石石英岩等。通过详细地野外地质调查、岩相学以及地球化学研究发现,左权变质杂岩与赞皇变质杂岩有类似的地球化学性质,其中,长英质片麻岩、黑云斜长片麻岩和角闪岩的原岩均有正、有副,按原岩性质可分为变质沉积岩、变质花岗质岩石和变质基性岩三类。变质沉积岩的原岩为粘土岩或杂砂岩,物源以上地壳的长英质成分为主,REE配分型式与PAAS以及上地壳平均成分类似,原岩在形成过程中经历了中——低等程度的风化作用,沉积背景为有演化岛弧发育的活动大陆边缘;变质花岗质岩石的原岩为中酸性侵入岩,形成于大陆边缘弧环境,与变质沉积岩呈侵入接触关系;变质基性岩的原岩是拉斑——钙碱玄武质岩石,其稀土总量较低、轻稀土轻微富集,地壳混染作用明显,总体形成环境类似于现代大陆边缘的岛弧构造环境。基于以上地球化学特征推测左权——赞皇变质杂岩形成于典型碰撞造山环境,卷入了华北克拉通东部陆块和西部陆块之间的俯冲——碰撞过程。     

山西五台群变质砂岩的物源和构造环境

华北克拉通中北部五台杂岩中出露一套变质砂岩,归属于上太古界五台群,其物质来源和构造环境分析对理解本区新太古代末期的地壳演化具有重要意义.该变质砂岩主要由石英、长石和粘土质胶结物组成,岩相学特征显示为杂砂岩,利用主量、微量元素判别的结果与岩相学观察一致.岩石地球化学分析结果显示,样品的SiO2含量变化较大(64.51％～...     

孔兹岩系——山西吕梁地区界河口群的年代学和地球化学

吕梁地区界河口群主要由变泥砂质岩石和一定数量的大理岩及少量斜长角闪岩等类岩石组成。7个变泥砂质岩石样品分析,ΣREE=152～322μg/g,Eu/Eu     

山西云中山—关帝山地区界河口岩群岩石学特征、LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其归属

山西吕梁山地区界河口岩群（后文简称界河口群）主要由一套变质砂泥质岩石组成,含有一定量的条带状大理岩、斜长角闪岩等。利用LA-ICP-MS对位于关帝山西榆皮、娄烦县杜交曲及云中山三角镇地区的含石榴黑云二长花岗片麻岩(12LL05-1)、片状黑云母石英岩(12LL09-2)和含石榴钾长石英岩(12LL15-1)进行锆石U-Pb年龄测定,获得的二长花岗片麻岩（12LL05-1）岩浆结晶年龄为1941±28Ma、片状黑云母石英岩（12LL09-2）碎屑锆石最小的峰值年龄为2519.5±6.7Ma及含石榴钾长石英岩（12LL15-1）碎屑锆石2个峰值年龄2143±15Ma和2599±11Ma。根据岩石组合和同位素测定结果推测,关帝山西榆皮地区的界河口群与界河口—汉高山一带的界河口群可以对比,沉积时代在1.94Ga之前;娄烦县杜交曲一带的界河口群可与五台岩群相对比,属新太古代;云中山三交镇一带的界河口群可与野鸡山群或岚河群相对比。沿岚县—方山—吕梁一线存在一条大型韧性剪切带,倾向NNW-NWW,表现为右行剪切的运动学性质,将吕梁山区近EW向构造带改造为NNE向。     

山西云中山-关帝山地区界河口岩群岩石学特征、LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其归属

山西吕梁山地区界河口岩群（后文简称界河口群）主要由一套变质砂泥质岩石组成,含有一定量的条带状大理岩、斜长角闪岩等。利用LA-ICP-MS对位于关帝山西榆皮、娄烦县杜交曲及云中山三角镇地区的含石榴黑云二长花岗片麻岩（12LL05-1）、片状黑云母石英岩（12LL09-2）和含石榴钾长石英岩（12LL15-1）进行锆石U-Pb年龄测定,获得的二长花岗片麻岩（12LL05-1）岩浆结晶年龄为1941±28Ma、片状黑云母石英岩（12LL09-2）碎屑锆石最小的峰值年龄为2519.5±6.7Ma及含石榴钾长石英岩（12LL15-1）碎屑锆石2个峰值年龄2143±15Ma和2599±11Ma。根据岩石组合和同位素测定结果推测,关帝山西榆皮地区的界河口群与界河口-汉高山一带的界河口群可以对比,沉积时代在1.94Ga之前;娄烦县杜交曲一带的界河口群可与五台岩群相对比,属新太古代;云中山三交镇一带的界河口群可与野鸡山群或岚河群相对比。沿岚县-方山-吕梁一线存在一条大型韧性剪切带,倾向NNW-NWW,表现为右行剪切的运动学性质,将吕梁山区近EW向构造带改造为NNE向。     

吕梁地区古元古代花岗片麻岩成因及变质时代:锆石和独居石U-Pb年龄及锆石Hf同位素证据

吕梁地区在华北克拉通前寒武纪研究中具有重要位置,出露大量的古元古代变质表壳岩和花岗质岩石,对研究华北克拉通古元古代地质演化历史具有重要意义。本次研究选择吕梁地区白家滩花岗片麻岩进行锆石和独居石U-Pb年代学以及锆石Hf同位素研究,2个花岗片麻岩的岩浆锆石U-Pb年龄分别为2182±16Ma和2185±24Ma,代表了其侵位时代。独居石U-Pb年龄分别为1898±7Ma和1899±14Ma,明显比锆石增生边的谐和²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄（2180~2032Ma）年轻,说明独居石对后期变质作用的响应程度比锆石强,其U-Pb年龄更能反映白家滩花岗片麻岩经历了~1900Ma的退变质作用,与华北克拉通中部造山带的变质作用时间一致。花岗片麻岩的锆石Hf同位素亏损地幔模式年龄（t_DM）为2473~2598Ma,两阶段亏损地幔模式年龄（t_DM^C）分别为2646~2839Ma,ε_Hf（t）值分布于-1.3~+1.8之间,未显示同期幔源物质的加入,而是新太古代地壳物质部分熔融的产物,结合已有的古元古代中期（2.2~2.1Ga）的岩浆岩锆石Hf同位素数据,华北克拉通新太古代地壳在2.2~2.1Ga期间发生了广泛的重熔作用,这期岩浆活动在华北克拉通吕梁、中条、五台以及胶-辽-吉等地区广泛发育,可能形成于陆内裂谷环境。     

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。     

河南箕山登封岩群变质中基性火山岩的地球化学及年代学研究

对登封岩群 TTG杂岩区内的斜长角闪质表壳岩包体以及绿岩区的变质中基性火山岩对比研究表明 ,其主元素、微量元素、稀土元素和同位素地球化学特征等指示该区的变质中基性火山岩同时同源 ,具有由拉斑玄武岩向钙碱性玄武岩演变的趋势.登封岩群上下部 2件 Sm Nd等时线年龄极为一致 ,可以合并为一条等时线 ,年龄为 (2 512± 19) Ma,ε Nd(t)=2.40± 0.16.综合分析认为 ,箕山地区的登封岩群稍晚于嵩山地区 ,是在新太古代末期一个非常短暂的时间内形成的 ,形成于类似现代岛弧的构造环境.     

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。     

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....     

山西吕梁袁家村条带状铁建造沉积相与沉积环境分析

山西吕梁作为华北克拉通上条带状铁建造(BIF)的重要产区之一,位于华北中央构造带中。袁家村BIF分布于吕梁岚县袁家村一带,极有可能是华北克拉通内最为典型的Superior型BIF。与华北克拉通其他大多数BIF相比,袁家村BIF具有明显的差异性,其中包括它的形成时代(2.3~2.1Ga)、铁建造类型和低级变质程度(低绿片岩相)等。因此,研究袁家村BIF具有特殊的研究意义,可为探讨大氧化事件之后古海洋氧化还原状态以及国内Superior型BIF的成因提供研究基础。袁家村BIF产于吕梁群袁家村组变沉积岩系的下部,前人根据上覆和下伏含火山岩地层的时代,推测袁家村组的形成时代为2.3~2.1Ga。BIF整体产状陡倾,沿北北东-北东东向呈L形带状分布。依据原生矿物的共生组合及产出特征,可将BIF沉积相划分为氧化物相(60%)、硅酸盐相(30%)和碳酸盐相(10%)。氧化物相是本区BIF最主要的沉积相,主要矿物为赤铁矿、磁铁矿和石英,从而可进一步划分为赤铁矿(24%)和磁铁矿(36%)亚相;硅酸盐相BIF以大量硅酸盐矿物出现为特征,散布于研究区,主要矿物组成除了石英和磁铁矿之外,还有铁黑硬绿泥石、绿泥石、铁滑石、镁铁闪石和阳起石等。在与碳酸盐相BIF构成过渡相的BIF中,还可发现大量的铁白云石。而碳酸盐相主要矿物为菱铁矿、铁白云石和石英等,主要发育于研究区的南部。依据含铁岩系构造格局特点复原获得了原始沉积相分布略图,沉积相主要呈南北向延展,自东向西显示出相变规律,西边为碳酸盐相,东边为氧化物相,其间是过渡的硅酸盐相。通过袁家村BIF的岩相学和含铁矿物化学成分的研究,可大致推测原始沉积的矿物组成为无定形硅胶、水铁矿、与铁蛇纹石和黑硬绿泥石组成类似的铁硅酸盐凝胶、富Al的粘土碎屑和含铁、镁、钙的碳酸盐软泥。这些沉积物在随后的成岩期和绿片岩相的区域变质作用下发生矿物之间的相互转变。BIF中主要含铁矿物的PO-P-Eh 2CO2和pH相关图解说明除了赤铁矿之外,其他矿物均是在较低氧逸度环境中形成的,且所有矿物共存的水体系为中性到弱碱性。袁家村BIF氧化物相中发育豆粒、内碎屑结构和板状交错层理等原始沉积构造,指示氧化相部分是在相对高能的浅水环境下沉积的。但BIF大部分应该形成于浪基面以下(200m)较为深水的环境中,沉淀可能同时发生于上部氧化和下部还原的水体之中,由于还原弱酸性的深部富铁海水在海侵的过程中上升到浅部相对氧化和弱碱性的浅水环境中,因为Eh、pH及氧逸度等物化条件的骤然变化,最终导致铁质的沉淀和沉积相自上而下的变化。