华北克拉通北缘隆化地区蓝旗镇古元古代石榴石花岗岩的成因及地质意义

隆化地区蓝旗镇石榴石花岗岩位于华北克拉通北缘中部,与古元古代红旗营子杂岩密切共生。岩石主要由碱性长石、斜长石、石英、石榴石以及少量黑云母等矿物组成。锆石U Pb定年结果表明,石榴石花岗岩的形成时代为1894~1878Ma,属于古元古代中晚期。岩石的SiO2和K2O含量分别介于6409%~7080 %和364%~573 %之间,属于高钾钙碱性到钾玄岩过渡系列;岩石具有较高的Al2O3（1450%~1613%）和较低的CaO（125%~327%）和Na2O（180%~257%）含量,铝饱和指数（ACNK）介于107~134之间,表明该岩体属于S型花岗岩。岩石具有较高的CaO/Na2O比值（>03）,以及较低的Al2O3/Ti2O、Rb/Sr和Rb/Ba比值,指示岩浆源区为贫粘土、富斜长石的砂质岩。锆石Hf同位素分析进一步说明其物源可能是单塔子和红旗营子杂岩经风化作用的产物。蓝旗镇石榴石花岗岩具有与华北克拉通孔兹岩带内S型花岗岩相似的年代学和地球化学特征,结合区域变质岩和岩浆岩资料,本文认为孔兹岩带在空间上可能从内蒙古集宁地区向东延伸到了冀北地区。     

贺兰山古元古代花岗岩年代学及地球化学特征:对华北克拉通西部孔兹岩带形成和演化的制约

华北克拉通西部贺兰山地区基底岩石以古元古代孔兹岩系和S型花岗岩为主,该区的S型花岗岩是探索华北克拉通西部陆块孔兹岩带地质演化的关键研究对象之一。本文主要以贺兰山北部的片麻状含石榴黑云母花岗岩和似斑状石榴黑云母花岗岩为研究对象,通过详细的岩石学、锆石U-Pb年代学、Hf同位素以及全岩地球化学等方法来讨论其岩石成因和地质意义。结果表明,片麻状含石榴黑云母花岗岩和似斑状石榴黑云母花岗岩侵位年龄分别为～2. 0Ga和～1. 97Ga,属于古元古代时期不同阶段岩浆作用的产物。片麻状含石榴黑云母花岗岩具有较低SiO_2(60. 88%～65. 42%),高Al_2O_3(16. 84%～19. 35%)、Fe_2O_3~T(5. 94%～6. 14%)、K_2O (3. 25%～5. 10%)、A/CNK (1. 75～2. 34)和Mg#(47～51),低Na_2O (1. 14%～2. 45%),以及较高的稀土元素含量(∑REE=262×10-6～290×10-6)和明显的Eu负异常(δEu=0. 30～0. 55)。似斑状石榴黑云母花岗岩具有高SiO_2(71. 93%～74. 98%)、K_2O (4. 58%～6. 98%)、Al_2O_3(13. 25%～14. 79%)和Na_2O (3. 13%～3. 94%),低Fe2OT3(0. 69%～1. 39%),A/CNK值为1. 08～1. 14,且具有相对较低的Mg#值(17～43)和稀土元素总量(∑REE=35. 3×10-6～127×10-6),Eu负异常和正异常(δEu=0. 07～3. 58),二者均属于过铝质S型花岗岩。贺兰山两期花岗岩明显富集大离子亲石元素(如Rb、U等),亏损高场强元素(如Nb、Ta等)。早期片麻状含榴黑云母花岗岩和晚期似斑状石榴黑云母花岗岩的εHf(t)值分别为-1. 1～+2. 6和-2. 1～+3. 8,对应的两阶段Hf同位素模式年龄(tDM2)分别为2. 45～2. 68Ga和2. 36～2. 73Ga,远大于其锆石的结晶年龄。此外,贺兰山花岗岩具有相对高的Al_2O_3/TiO_2和低的CaO/Na_2O、Rb/Sr、Rb/Ba比值,表明其原岩可能主要以变沉积岩为主。上述结果表明贺兰山地区古元古代S型花岗岩的岩浆起源于古老地壳变沉积岩物质,可能有少量新生地壳物质的加入。综合区域地质资料,本文研究认为贺兰山地区在古元古代晚期为活动大陆边缘的构造环境,片麻状含石榴黑云母花岗岩和似斑状石榴黑云母花岗岩分别形成于阴山地块和鄂尔多斯地块碰撞前和同碰撞的构造背景,表明这两个微陆块的碰撞时间可能要稍早于1. 95 Ga。     

华北克拉通中元古代A型花岗岩的成因及其构造意义

华北克拉通保存有与Columbia超大陆裂解相关的中元古代岩浆记录。本文综述了华北克拉通中元古代A型花岗岩的时空分布、岩石学和地球化学等特征, 讨论了各期次A型花岗岩的成因及构造背景, 论述了其对华北克拉通中元古代裂解事件的指示意义。华北克拉通主要发育4期A型花岗岩: 1)~1.78 Ga A型花岗岩主要分布于南缘熊耳裂陷槽和晋陕地区; 2)~1.70 Ga A型花岗岩主要分布于北缘渣尔泰-白云鄂博和燕辽裂陷槽; 3)~1.60 Ga A型花岗岩主要分布于南缘熊耳裂陷槽; 4)~1.32 Ga A型花岗岩主要分布于北缘渣尔泰-白云鄂博和燕辽裂陷槽。这4期A型花岗岩均来源于地壳物质的部分熔融, 可能与同期伸展作用导致岩浆底侵提供热源有关。整体具有造山后伸展到陆内裂谷环境的演化序列, 且存在明显的时空差异。华北克拉通中元古代A型花岗岩记录了4期主要的裂解事件, 为华北克拉通参与了Columbia超大陆裂解提供了依据。

     

华北克拉通北缘孔兹岩带两期深熔石榴花岗岩地球化学特征及其地质意义

华北克拉通北缘孔兹岩带大青山地区和集宁—凉城地区石榴花岗岩与深熔源岩(泥质片麻岩)在野外空间上渐变过渡、密切共生。石榴花岗岩中含有大量的源岩包体、残留体、残留矿物相/转熔矿物相,深熔源岩中也存在大量的石榴花岗岩团块,这些混合岩的岩性在宏观上具有不均一性。岩相学研究表明,石榴花岗岩与泥质片麻岩矿物组成相近,二者具有特征十分相似的石榴石,主要为残留矿物相/转熔矿物相。地球化学研究表明,石榴花岗岩与泥质片麻岩拟合程度较好,均具有高TFeO/MgO值和Al₂O₃质量分数,K₂O/Na₂O值和CaO质量分数存在较大变化,相对富集轻稀土元素和大离子亲石元素,相对亏损Ta、Nb、Ti和P等元素。与世界上典型的S型花岗岩成分偏离,大青山地区和集宁—凉城地区石榴花岗岩具有低SiO₂质量分数(50.30%～73.10%)和高MgO+TFeO质量分数(1.6%～14.8%)。研究认为偏离正常S型花岗岩的成分范围与石榴石残留体带入和幔源物质添加有关。结合前人资料,认为大青山地区和集宁—凉城地区石榴花岗...     

华北克拉通中部在古元古代时是一个造山带吗？

文中报道了笔者对华北古元古代花岗岩研究的初步结果,指出在2.0Ga前,华北东西两块地壳厚度明显不同,大体以太原为界,东部地壳很薄,中部很厚,西部较厚;至1.9~1.8Ga,在华北北部可能存在一个地壳加厚的区域,大体是东西向(或NEE向)展布的;至1.8Ga以后,华北克拉通整体垮塌了。笔者分析了现有资料,认为华北晚太古代和古元古代期间存在洋壳的依据不足,华北中部带为一造山带和碰撞带的见解也是值得进一步商榷的。     

华北克拉通北缘中段古元古代强过铝质花岗岩地球化学特征及其构造意义

华北克拉通北缘中段沿集宁—凉城—千里山一线分布着大量的强过铝质花岗岩。与一般强过铝质花岗岩相比,其SiO,含量、A120卵i02比值（小于100）、Rb／Sr比值和Rb／Ba比值低,但CaO／Na2O比值高（大于0．3）。稀土元素复杂,正Eu异常、负Eu异常、Eu异常不明显均发育,大致可以分成2种类型：第一类具有中等程度轻稀土富集、重稀土平缓;第二类轻稀土特征与第一类一致,但其重稀土变化大。稀土元素特征不一致主要是由于其源岩不同。LILE（K、Rb、Ba）相对富集,HSFE（Nb、Ti、P）亏损,这种地球化学特征暗示该区强过铝质花岗岩的源区成分为杂砂岩,熔融温度较高,来源较深,其构造环境与澳大利亚拉克伦造山带—致,属高温型碰撞带,应为华北克拉通西部陆块和东北陆块古元古代碰撞峰期后岩石圈伸展的产物。     

华北克拉通南缘古元古代晚期小河A型花岗岩体成因及其地质意义

华北克拉通南缘出露的古元古代花岗岩是研究前寒武纪地壳演化的重要载体。文章报道出露于华北克拉通南缘的小河花岗质岩体的锆石U-Pb年龄和地球化学组成,探讨其岩石成因和前寒武纪地壳演化意义。小河岩体的岩性为含黑云母二长花岗岩,根据其稀土元素特征可以分为两类,第一类表现为轻稀土元素富集、重稀土亏损的右倾配分模式,具有中等分异特征,第二类具有稀土总量较低,轻重稀土分馏不明显,中稀土亏损的稀土元素分布模式,具有高分异特征。锆石U-Pb年龄表明两种类型岩石形成于～1.80 Ga,为同一期次岩浆活动。两类岩石均具有富硅、富碱和弱过铝质特征,属于高钾碱钙质—钙碱质系列;富集Rb、Th、U、K等元素,亏损Ba、Sr、P和Ti等元素。两类岩石有相同的Nd-Hf同位素组成特征,其岩浆源区可能均为华北克拉通南缘晚太古宙基底物质。此类铝质A型岩浆作用可能是与伸展体制相关的岩浆—热事件,暗示在约1.80 Ga时华北克拉通南缘为碰撞/造山后的伸展环境。     

华北克拉通北缘西段中元古代花岗岩类的特征及其形成构造环境

华北克拉通北缘西段中元古代花岗岩类仅见于查干础鲁－霍尔森构造带以南的雅布赖－巴音诺尔公构造带中，整体上受NEE向长寿命线性构造控制。据岩性可分为斜长花岗岩和石英闪长岩两类。斜长花岗岩为S型花岗岩，但具有向I型过渡的特征，富含Cr,Ni,SiO2,Al2O3，其均值分别为672μg/g，405μg/g,71.40%和14．93％。δEu值变化大，介于0．34和3．95之间，起源于幔源岩浆与壳源物质的混合。石英闪长岩为典型的I型花岗岩，其Cr,Ni含量的均值分别为220μg/g和162μg/g，类似于华南同熔型花岗岩。斜长花岗岩中的锆石U－Pb等时线上交年龄为1256Ma，代表了发生于华北克拉通北缘西段的一次构造－热事件。伴随这一构造－热事件，华北克拉通北缘西段发生拉伸裂解，进入拉张型过渡壳阶段。中元古代花岗岩类是这一构造热事件的重要产物。在这一构造－热事件中，推测查干础鲁－霍尔森一线地壳减薄最大，其北侧的宗乃山－沙拉扎山构造带因无同时代岩浆作用，为非火山型被动陆缘，南侧的雅布赖－巴音诺尔公构造带广泛发育了花岗岩类，镁铁质、超镁铁质侵入岩，以及火山－沉积组合，为火山型被动陆缘，二者构成被动陆缘“对”。     

贺兰山古元古代同碰撞花岗岩地球化学、锆石U-Pb年代及其地质意义

在华北克拉通西部的贺兰山地区出露的贺兰山孔兹岩系中,侵入有大量花岗岩,并以S型花岗岩为代表。本次研究的沙巴台花岗岩具有高SiO2和Al2O3(分别为71.96%～73.87%和14.36%～15.10%)的特征。其铝饱和指数A/CNK=1.19～1.30,A/NK=1.29～1.48,属于典型的过铝质花岗岩。球粒陨石标准化稀土配分模式显示轻稀土富集((La/Yb)N=12～191),并具强烈的铕负异常(δEu=0.15～0.32)。原始地幔标准化蛛网图显示,岩石富集Rb、Th、U和Pb并亏损Ba、Nb、Ta、Sr和Ti元素。综合研究推断其为孔兹岩系部分熔融的产物。利用LA-ICP-MS测定花岗岩锆石U-Pb年龄为1958±30Ma,代表了贺兰山S型花岗岩结晶年龄。综合前人及本次研究成果,推断贺兰山S型花岗岩形成于古元古代鄂尔多斯陆块与阴山陆块碰撞构造环境。     

华北克拉通北缘牛圈银矿区两期A型花岗岩的成因及其构造意义

西伯利亚板块和华北克拉通之间的古亚洲洋最终消减闭合的时间问题一直存在很大的争议,对区域内A型花岗岩的研究可以为该问题的解决提供有效约束。本文详细研究了华北克拉通北缘牛圈银矿区及其外围出露的海西期A型花岗岩和相关的暗色镁铁质微粒包体及辉绿岩脉的地质年代学和地球化学特征,以期解释其岩石成因并讨论构造指示意义。牛圈银矿区的花岗岩主要包括中粗粒黑云母二长花岗岩和细粒钾长花岗岩,锆石U-Pb定年结果表明中粗粒黑云母二长花岗岩和细粒钾长花岗岩分别形成于268.7±3.2Ma和254.2±2.8Ma,基性辉绿岩脉则形成于267.6±3.9Ma,与矿区早期中粗粒黑云母花岗岩几乎同时代或略晚。矿区两期花岗岩都具有弱过铝质特征,属于高钾钙碱性-钾玄岩系列岩石,均以高SiO₂、富碱、高FeO^T/（FeO^T+MgO）和Ga/Al比值;贫CaO、MgO、TiO₂、P₂O₅;富集Rb、Th、U、Y、F而亏损Ba、Sr、P、Ti、Eu等为特征,结合矿物学特征（半自形石英、他形铁质黑云母、出现条纹长石、缺乏碱性暗色矿物等）表明它们均为铝质A₂型花岗岩。这也得到了较高的全岩锆石饱和温度（T_Zr）的支持,中粗粒黑云母二长花岗岩和细粒钾长花岗岩的岩浆结晶温度分别为784~822℃（平均值805℃）和843~871℃（平均值856℃）。中粗粒黑云母二长花岗岩中广泛发育镁铁质暗色包体。本文认为牛圈中粗粒黑云母二长花岗岩为古元古界红旗营子群基底杂岩中的花岗质片麻岩为主的中下地壳物质部分熔融,并与幔源基性岩浆发生岩浆混合作用形成的。年代学、主微量元素及Sr-Nd同位素数据表明,牛圈细粒钾长花岗岩与中粗粒黑云母二长花岗岩不是同一岩浆房演化的产物,而是代表两期岩浆活动,且晚期细粒钾长花岗岩形成过程中地幔物质添加相对更多。通过对牛圈银矿区两期A型花岗岩的研究,结合前人关于华北克拉通北缘中二叠世碱性岩浆岩带的研究,本文认为华北北缘在中二叠世伊始（~270Ma）就已经发生构造体制转换并进入后造山伸展环境,古亚洲洋的最终闭合可能早于270Ma。从牛圈早期中粗粒黑云母二长花岗岩到晚期细粒钾长花岗岩的相继侵位,伴随着更多的地幔物质的加入,其A型花岗岩特征愈发明显,指示华北北缘被破坏大陆边缘越来越强烈的伸展作用。     

Petrogenesis of the Late Triassic shoshonitic Shadegai pluton from the northern North China Craton: Implications for crust-mantle interaction and post-collisional extension

Latest Permian to Triassic plutons are widespread in the northern North China Craton(NCC); most of them show calc-alkaline, high-K calc-alkaline, or alkaline geochemical features. The Shadegai pluton in the Wulashan area has shoshonitic affinity and I-type character, and is composed of syenogranites containing abundant mafic microgranular enclaves(MMEs). LA-MC-ICP-MS U-Pb data yield weighted mean 206 Pb/238 U ages of 222 ± 1 Ma and 221 ± 1 Ma for the syenogranites and MMEs, respectively, suggesting their coeval formation during the Late Triassic. The syenogranites have high SiO_2(70.42-72.30 wt%),K_2O(4.58-5.22 wt.%) and Na_2O(4.19-4.43 wt.%) contents but lower concentrations of P_2O_5(0.073-0.096 wt.%) and TiO_2(0.27-0.37 wt.%), and are categorized as I-type granites, rather than A-type granites, as previously thought. These syenogranites exhibit lower(~(87)Sr/~(86)Sr)i ratios(0.70532-0.70547) and strongly negative whole-rock εNd(t) values(-12.54 to-11.86) and zircon εHf(t) values(-17.81 to-10.77),as well as old Nd(1962-2017 Ma) and Hf(2023-2092 Ma) model ages, indicating that they were derived from the lower crust.Field and petrological observations reveal that the MMEs within the pluton probably represent magmatic globules commingled with their host magmas. Geochemically, these MMEs have low SiO_2(53.46-55.91 wt.%)but high FeOt(7.27-8.79 wt.%) contents. They are enriched in light rare earth elements(LREEs) and large ion lithophile elements(LILEs), and are depleted in heavy rare earth elements(HREEs) and high field strength elements(HFSEs). They have whole-rock(~(87)Sr/~(86)Sr)i ratios varying from 0.70551 to 0.70564, εNd(t) values of -10.63 to -9.82, and zircon εHf(t) values of -9.89 to 0.19. Their geochemical and isotopic features indicate that they were derived from the subcontinental lithospheric mantle mainly metasomatized by slab-derived fluids, with minor involvement of melts generated from the ascending asthenospheric mantle. Petrology integrated with elemental and isotopic geochemistry suggest that the Shadegai pluton was produced by crust-mantle interactions, i.e., partial melting of the lower continental crust induced by underplating of mantle-derived mafic magmas(including the subcontinental lithospheric mantle and asthenospheric mantle), and subsequent mixing of the mantle-and crust-derived magmas. In combination with existing geological data, it is inferred that the Shadegai pluton formed in a post-collisional extensional regime related to lithospheric delamination following the collision between the NCC and Mongolia arc terranes.     

华北克拉通古元古代构造事件

本文讨论了华北克拉通的古元古代表壳岩系、高压麻粒岩和孔兹岩系的若干问题,提出了(1)华北克拉通在约2500Ma太古宙结束时已基本形成.在2300Ma之前处于相对稳定的构造环境;(2)2300～1950Ma期间,华北克拉通经历了一次基底陆块的拉伸-破裂事件,在克拉通内部发育了晋豫、胶辽裂陷盆地和丰镇陆内凹陷盆地;(3)约1900Ma期间,有地幔上涌并伴随辉长岩浆的底侵作用,引起大青山-丰镇地区的超高温变质作用.底侵的辉长岩浆作为岩体和岩墙在下地壳就位,并发生高压麻粒岩相变质作用;(4)约1850Ma期间,华北克拉通经历了一次挤压构造事件,导致了裂陷盆地的闭合和焊接,形成晋豫和胶辽两个类似于现代陆.陆碰撞型的造山带;(5)在华北克拉通的北缘,华北克拉通可能与其北部的另一古老陆块或岛弧拼合,其拼合带应位于白云鄂博以北.现在已残缺不全.孔兹岩系可能代表了平行于北缘造山带的一条构造带.与北部造山带的俯冲碰撞相关的陆内深部逆掩造成了麻粒岩相岩石的形成和抬升;(6)白云鄂博群、化德群和渣尔泰(-狼山)群是与长城系相同时期发育的被动大陆边缘裂谷盆地;(7)1850～1700Ma期间,华北克拉通进入伸展构造体制,导致基底抬升,产生裂陷槽、基性岩墙群和非造山岩浆活动.     

Ultrahigh‐temperature metamorphism in the Tuguiwula area,Khondalite Belt,North China Craton

In this study, sapphirine‐bearing granulites and sapphirine‐absent garnet–sillimanite gneisses from the Tuguiwula area in the eastern segment of the Khondalite Belt, North China Craton (NCC) are interpreted to show a P–T evolution involving cooling at pressures of 8–9 kbar from >960°C to the solidus (~820°C) and late subsolidus decompression. This interpretation is based on the sequence of mineral appearance and thermodynamic modelling of phase equilibria. Sapphirine is observed to coexist with spinel within the peak assemblages. This observation conflicts with the traditional view that spinel generally appears prior to sapphirine and thus indicates pre‐T_max compression. For ultrahigh‐temperature (UHT) metapelites at Tuguiwula, a clockwise P–T path may be more likely, which would be consistent with the clockwise P–T evolution of the extensive “normal” granulites (T_max <900°C) and UHT granulites at other localities in the eastern segment of the Khondalite Belt. At Tuguiwula, for UHT metapelites with low bulk‐rock Mg/(Mg+Fe^T), the oxidation state/Fe³⁺ content is interpreted to be a significant factor in controlling the mineral assemblages. We find that these compositions tend to contain sapphirine under oxidized conditions but spinel (without sapphirine) under reduced conditions. This difference may account for the simultaneous presence of both sapphirine‐bearing UHT granulites and sapphirine‐absent garnet–sillimanite UHT gneisses at Tuguiwula. LA‐ICP‐MS U–Pb dating of metamorphic zircon in the UHT metapelites yields mean ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb ages of c. 1.92 Ga (two samples), which are interpreted to record the timing of cooling of the UHT rocks to the solidus. The UHT metamorphism is interpreted to have been generated by mantle upwelling and emplacement of mafic magmas within a post‐orogenic setting.     

Petrogenesis and geological significance of charnockite in the Yinshan Block of North China Craton

ABSTRACT

A comparative study was performed on the petrography, geochemistry and geochronology of charnockite and granulite in the Xiwulanbulang (XWLBL) area, northern margin of the North China Craton, NW China. Inclusions within garnet in the charnockite are used to identify the mineral assemblage in the granulite during peak metamorphism. The formation of charnockite is attributed to the anatectic of the protolith, as a result of granulite-facies metamorphism during the same tectono-thermal event. Anatexis occurred mainly during the post-peak isothermal depressurization stage (granulite and charnockite yield peak P–T conditions of 800–850°C and 1.0–1.2 GPa, and 750°C and 0.9–1.0 GPa, respectively), as inferred from the metamorphic evolution and P–T conditions derived from analyses of metamorphic minerals by electron microprobe (EMP). The garnets in the charnockite were a residual or peritectic mineral facies during anatexis, and the charnockite was the product of crystallization from melt with abundant residual minerals. Charnockite has similar geochemical characteristics to felsic granulite, although it differs in having 1) an uneven distribution of major and trace elements; 2) strong depletions in the large-ion lithophile element Cs, the heat-producing elements U and Th, and the high-field-strength elements Nb, Ta, P and Ti; and 3) both Eu-enriched and Eu-depleted patterns that are characteristic of granite formed by largely in situ anatectic. The geochemical data indicate that the XWLBL charnockite formed in a subduction-related volcanic arc setting. On the basis of our results, combined with geological data on the Neoarchean structural evolution of the Yinshan Block and εHf(t) values of 1.60–7.81, we propose that the anatectic of charnockite was related to slab break-off during mid-ocean-ridge subduction, which resulted in the ascent of mantle magma through the slab window.     

胶-辽-吉带辽东宽甸地区古元古代二长(正长)花岗质片麻岩的锆石U-Pb年代学、地球化学及成因

古元古代二长(正长)花岗质片麻岩在胶-辽-吉构造带广泛出露,是构成胶-辽-吉带的最主要物质组成。2件中细粒二长花岗质片麻岩样品及1件正长花岗质片麻岩样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学分析表明,它们分别形成于2.17Ga和2.33Ga,代表两期花岗质岩浆事件,并经历了约1.89Ga的变质作用。这些花岗质岩石具高硅(SiO_2=71.68%~76.38%),富铁(Fe_2O_3+FeO=1.61%~4.35%)及全碱(K_2O+Na_2O=7.57%~9.3%),K_2O/Na_2O比值大于1,贫钙(CaO=0.2%~1.6%)、镁(MgO=0.05%~0.24%,Mg#=3.82~13.0)、磷(P_2O_5=0.01%~0.06%)及钛(TiO_2=0.12%~0.4%)的特征;它们具有较高的稀土元素总量(ΣREE=104×10~(-6)~440×10~(-6)),具有轻微的轻重稀土分异,(La/Yb)_N比值在2~11之间,具明显的铕负异常(Eu/Eu*=0.30~1.18,平均值为0.56),具有低Sr(大部分100×10~(-6))、Rb(62.8×10~(-6)~187×10~(-6))、Cr及Ni含量,高的Zr(250×10~(-6))及Yb(2×10~(-6))含量,Zr+Nb+Ce+Y平均值为506×10~(-6),10000×Ga/Al值大于2.7;微量元素原始地幔标准化蛛网模式图显示,富集Rb、U、K、Zr、Hf等元素,亏损Nb、Ta、Sr及Ti等元素;它们属铁质、准铝质至弱过铝质、碱钙-钙碱性系列,全岩锆饱和温度大于800℃,属A2型花岗岩;结合胶-辽-吉带内古元古代花岗质片麻岩的全岩Nd及锆石Hf同位素研究结果,指示这些古元古代A型花岗岩可能形成于高温低压的伸展构造背景下,大陆物质(TTG岩石)的部分熔融。暗示胶-辽-吉带可能经历了古元古代早期多阶段的陆壳伸展拉张,并形成初始洋盆,然后再到洋-陆俯冲、陆(弧)-陆碰撞的演化过程。     

华北克拉通中部造山带早元古代盆地演化

华北克拉通中部造山带被认为是由东、西部陆块碰撞而产生的陆陆碰撞带。然而,关于两个陆块碰撞的时间以及方式还存在着争议。其中一个模式认为俯冲方向是向西的,两个陆块最终碰撞的时间是在2.5Ga左右,而另一个模式则认为俯冲方向是向东的,并且存在着2.1Ga和1.85Ga两期碰撞事件,第三个模式则认为俯冲方向是向东的,而最终的碰撞拼合发生在1.85Ga左右。近几年来,对于中部造山带中浅变质表壳岩系的研究取得了很大进展,为解决以上争议提供了进一步的资料。根据岩石组合和表壳岩中的不整合接触关系,位于中部造山带中段五台杂岩中的滹沱群和吕梁杂岩中的野鸡山群被分成了上下两个部分。其中,两个群的下部以及位于中部造山带南段中条杂岩中的绛县群和下中条群主要由类似于弧后盆地沉积的变质碎屑岩、碳酸盐岩和火山岩组成,而滹沱群和野鸡山群的上部以及上中条群和担山石群的岩石组合则是类似于山前磨拉石建造的变质砾岩和砂岩。来自于这些浅变质碎屑岩中碎屑锆石的年龄为我们提供了源区以及最大沉积年龄的信息。滹沱群和野鸡山群中的碎屑锆石具有两个峰值年龄,2.5Ga和2.15Ga,它们分别对应于中部造山带中段两期重要的岩浆事件。中条杂岩中的碎屑锆石年龄图谱则较为复杂,除了具有2.5Ga和2.15Ga这两个峰值,还具有2.7Ga这个较低和较老的峰值,这些较老的锆石可能来自中部造山带最南端太华杂岩中的古老岩石。弧后盆地沉积中最年轻的碎屑锆石年龄在2.1Ga左右,而山前磨拉石中最年轻的碎屑锆石在1.85Ga左右。结合前人的研究成果,我们给出了一个华北克拉通中部造山带早元古代沉积盆地的演化模式。从2.1Ga左右开始,一系列弧后盆地在"安第斯型"大陆边缘弧之后产生,在之后的东西陆块碰撞过程中他们成为了中部造山带的一部分。从1.85Ga左右开始,东西陆块沿着中部造山带碰撞,导致了陆壳加厚以及随后的快速抬升和剥蚀,从而形成了周缘前陆盆地中的山前磨拉石建造。发生在早元古代晚期的由弧后盆地向周缘前陆盆地的转化支持了华北的最终克拉通化发生在1.85Ga的构造演化模式。     

赞皇杂岩中太古宙末期菅等钾质花岗岩的成因及动力学背景

赞皇杂岩中的菅等花岗岩体位于临城县西北,主要由钾长花岗岩和二长花岗岩组成,偶见暗色包体。菅等花岗岩SHRIMP锆石U Pb年龄为（2 490±13） Ma。岩石具有高硅（SiO2 743%～754%）、高钾（K2O 576%～937%）、富碱（ALK 616%～951%）、贫钙（CaO 014%～081%）、低镁、铁（MgO 002%～049%,TFeO 026%～105%）和钛（TiO2 004%～015%）的特征,A/CNK=097～107,为弱过铝质的钾玄岩系列。岩石的稀土总量较低（ΣREE=（1207～16038）×10-6）,轻稀土相对富集,Eu异常变化较大（Eu/Eu*=046～197）。岩石富Rb、Ba和Th等元素,贫Sr、Zr、Nb、Y、Yb等元素,具有较高Rb/Sr和Rb/Ba值以及较低的Y/Nb值。菅等花岗岩具有正的εNd(t)值（285～366）,两阶段Nd模式年龄TDM2集中于255～264 Ga。石英闪长岩包体SHRIMP锆石U Pb年龄为（2 506±13） Ma,高铝（Al2O3 1716%）、富钙（CaO 434%）、高钠（Na2O 447%）、富铁（TFeO 526%）,高Rb、高Sr、高Zr,稀土总量较高（ΣREE=21282×10-6）,有弱的负Eu异常（Eu /Eu*=083）,具TTG岩类的特征;该包体岩石具有正的εNd(t)值（305）,两阶段Nd模式年龄TDM2为263 Ga。这些特征显示菅等花岗岩具有同碰撞和后碰撞的S型花岗岩的特征,为新生地壳在由挤压向伸展转换的构造背景下部分熔融所形成,石英闪长质包体为源区残留的岩石。这期钾质花岗岩的形成,标志着华北克拉通太古宙末期岩浆事件的结束以及稳定陆壳的形成。     

华北陆块南部元古宙熊耳群火山岩的成因与构造环境：事实与争议

位于华北陆块南部的熊耳群形成于古元古代1.80~1.75 Ga,以火山熔岩占绝对优势,沉积岩和火山碎屑岩仅占地层总厚度的4.3%。熊耳群火山岩是华北陆块结晶基底形成后规模最大、涉及范围最广的火山活动产物,基岩出露面积约7 000 km2,地层厚度3 000~7 000 m,以玄武安山岩、安山岩为主,次为英安-流纹岩,SiO2=60%±的岩石较少,显示双峰特点。中基性熔岩的主要造岩矿物是斜长石和辉石,几乎没有角闪石和黑云母。其岩石化学成分的突出特点是高Fe,K,而低Al,Ca和Mg,火山岩显示富集大离子亲石元素和轻稀土元素、相对亏损高场强元素的岛弧型地球化学特征。Nd同位素和微量元素特征表明,这种地球化学特征是地幔源区遭受地壳组分改造及少量岩浆上升过程中的地壳混染造成的。熊耳群中的沉积岩主要分布在大古石组及马家河组。沉积岩的岩石学和地球化学特征表明熊耳群形成于被动大陆边缘的构造环境,结合火山岩的结构、构造特征,表明火山喷发的主体环境是海相,经历了陆相到海相再到陆相的演变过程,即：伴随着裂谷的发育、地面沉降和海水的侵入,以及随着火山喷发的进行最后又高出海面暴露于地表的全过程。熊耳群形成后,海侵范围更广、海水逐渐加深,表明地壳逐步向更大的凹陷发展。熊耳群形成于夭折的三叉裂谷环境,其火山岩所具有的岛弧型火山岩的地球化学特征是继承于受俯冲组分改造的陆下岩石圈富集地幔源区。熊耳期岩浆活动在华北陆块广泛分布,除了陕西宝鸡附近及山西吕梁地区的火山岩,还广泛分布1.75 Ga前后的基性岩墙群、A-型花岗岩以及比熊耳群稍晚的斜长岩、奥长环斑花岗岩等（1.75-1.70 Ga）和碱性花岗岩类（~1.65 Ga）。这些岩浆岩和熊耳群火山岩在源区性质、岩石 成因及其形成的构造背景等方面,可能存在必然的联系。上述岩浆岩的发育,说明华北陆块在1.80 Ga后处于地壳拉伸、减薄,很可能沿早先拼合的薄弱部位最先发生破裂,是华北陆块裂解的产物。