华北东南缘前寒武纪下地壳的生长和变质演化

华北陆块东南缘前寒武纪下地壳岩石主要以高级变质地体或麻粒岩地体和中生代闪长斑岩中(麻粒岩)捕虏体两种形式存在,它们为研究该区前寒武纪下地壳的形成和演化提供了极好的天然实验室。变质地体主要分布于霍邱和蚌埠地区,包括原"霍邱群"(霍邱杂岩)及"五河群"和"凤阳群"(五河杂岩)等。其中,霍邱杂岩主要由白云斜长片麻岩、石英岩、云母片岩、大理岩、变质砂岩、条带状铁建造(BIF)和斜长角闪岩等组成,但地表已被第四纪覆盖;五河杂岩主要含有石榴斜长角闪岩/榴闪岩、石榴麻粒岩、异剥钙榴岩、石榴斜长角闪片麻岩、花岗片麻岩、云母片岩、大理岩和变质砂岩等变质岩。相比较,五河杂岩大多出露地表,主要由变质的镁铁质和长英质火成岩以及表壳岩系组成,并伴生有古元古代片麻状钾长花岗岩和中生代花岗岩类,构成了"蚌埠隆起"。这些不同类型的变质岩常具有类似的峰期变质矿物,如石榴子石、单斜辉石、斜长石、金红石和石英等,结合其锆石U-Pb年龄,表明它们大多数都经历了古元古代高压麻粒岩相变质作用。综合的变质岩石学、岩石地球化学、Hf同位素及锆石U-Pb年代学研究表明,该区前寒武纪下地壳经历了幕式生长以及多阶段变质演化与改造。强烈的构造-热事件和变质改造时间主要集中于2.7~2.8Ga、2.5~2.6Ga、~2.1Ga、1.8~1.9Ga、390Ma和176Ma,而前寒武纪下地壳的形成时间≥2.1Ga。在综述、分析相关成果的基础之上,作者提出了华北东南缘前寒武纪下地壳变质岩石研究方面存在的重要科学问题与展望。     

徐武家麻粒岩相糜棱岩

内蒙中部土贵乌拉南徐武家早前寒武纪麻粒岩地体中发育北东向韧性剪切带,其中发现有宽达5km 的麻粒岩相糜棱岩剖面,成分相当于紫苏辉长岩、钠质花岗岩和泥质岩的麻粒岩相糜棱岩出露齐全,保存完整。二辉斜长麻粒岩中紫苏辉石、斜长石、钾长石和透辉石斑晶普遍发育强烈的塑性形变;细粒重结晶相矿物组合 Hy+Di+Pl+Kf+Hb+Bi+Scap+Q 显示糜棱岩形成于麻粒岩相变质条件,二辉石矿物对给出温度 T=710℃。该糜棱岩带与麻粒岩相变辉长岩和地壳熔融型石榴子石花岗岩密切共生,这一事实既确证了韧性剪切带在麻粒岩变质过程中发育,为研究该区麻粒岩相岩带构造演化找到了一个构造标志,同时,也为深入探讨下地壳的实际构造过程,包括麻粒岩相条件下剪切形变发生的饥理以及克拉通化提供了地质实例。     

内蒙古喀喇沁地区早中生代闪长岩中麻粒岩捕虏体矿物化学及变质温压条件

在内蒙古东部喀喇沁地区早中生代大营子闪长岩中首次发现基性麻粒岩捕虏体.初步研究表明它们不同于华北克拉通地表出露的前寒武纪麻粒岩.根据其主要造岩矿物斜方辉石、单斜辉石、黑云母及斜长石的电子探针分析结果, 重点研究了各主要造岩矿物的化学成分特点, 并讨论了麻粒岩捕虏体的变质作用温压条件.研究结果表明, 捕虏体岩石的变质作用已达麻粒岩相, 其变质作用条件约为850~900 ℃, 0.6~1.0 GPa.这些麻粒岩捕虏体反映了研究区早中生代下地壳的组成特点, 为恢复该区早中生代深部地壳结构提供了依据.      

变质地质学和前寒武纪地质研究:前言

正沈其韩院士是我国著名地质学家,为变质岩石学、变质地质学和前寒武纪研究做出了重大贡献。在沈先生96华诞和从事地质工作75年之际,我们出版本专辑,以表达对先生的敬仰之情和感激之意,祝先生身体健康、生活愉快、家庭幸福。变质岩石学和变质地质学构成地球科学的重要组成部分,涉及到地球形成演化各个历史时期(例如,已发现4.0Ga变质锆石,青藏高原出露20～30Ma麻粒岩)。前寒武纪是大     

麻粒岩相区地质研究现状及评述

构成世界各大陆基底的前寒武纪高级变质区或称麻粒岩相区,是下部地壳的代表。它的研究不仅具有实际意义(赋存有大量矿产),而且具有极大的理论价值。因而对这一课题的研究已成为各国地质界的热门。当前,对这一领域的研究主要集中于以下几个方面:①前寒武纪麻粒岩相区以及下部地壳的性质及其组成;②麻粒岩相的形成条件和机制,温压条件测定方法的选择;③麻粒岩相区变质流体的性质及其作用;④下部地壳的地球化学研究;⑤麻粒岩相区地质学和岩石学研究及它们的动力学模拟(P-T-t轨迹)。     

华北克拉通两类早前寒武纪麻粒岩(HT-HP和HT-UHT)及其相关问题

华北克拉通广泛存在高级变质的早前寒武纪岩石,其中高温高压(HT-HP)麻粒岩和高温超高温(HT-UHT)麻粒岩近年来备受人们的关注,并将它们视为探讨早前寒武纪大陆演化的关键课题.HT-HP麻粒岩主要是含石榴石的基性麻粒岩,它们以透镜体或强烈变形的岩墙状出露于片麻岩中.HT-UHT麻粒岩主要是富铝的变质沉积岩系,俗称孔兹岩系,其中有含假蓝宝石和尖晶石等矿物组合,指示部分岩石的变质温度高于900～1000℃.本文探讨了这两类麻粒岩的出露状况、变质过程与变质历史、原岩与变质年龄.初步研究表明:①两类麻粒岩在变质的峰期温度和压力上有很大的重叠区间,都经历了一个近等温-略升温的降压变质;②两类麻粒岩很有可能在峰期和随后的降压变质阶段是同时的或有关联的;③HT-HP和HT-UHT麻粒岩的分布特征是线状或面状分布仍有待进一步查明;④高级变质的麻粒岩代表了华北克拉通的最下部地壳,它们变质的温压体系、岩石的刚性程度、分布特征、岩石组合以及抬升速率等具有与显生宙明显的不同.本文从而指出两类麻粒岩是否有成因联系是今后研究中非常值得注意的问题,深入研究将会对华北克拉通早期地壳演化、构造和动力学机制提供丰富的资料和证据.     

麻粒岩相带变质作用

1 概述麻粒岩是前寒武纪麻粒岩相带的重要岩石组成。麻粒岩相带是地壳地质演化重大转变的一种标志。麻粒岩的研究对探索早期地球形成历史以及下地壳的特征具有重要意义。“麻粒岩”一词是变质岩名称;“麻粒岩相”指的是高级变质程度;而“麻粒岩区、麻粒岩相带、麻粒岩地体、高级区、麻粒岩—片麻岩区”等则是反映了大地构造特征的一些综合性术语。在阅读文献时,有时出于省略仅用麻粒岩一词表示,则要分辨是指岩石、变质相,还是大地构造单元,以免弄混。     

胶东莱西地区高压麻粒岩的Sm-Nd同位素年代学

在胶东地区莱西-莱阳-栖霞一带的晚太古代花岗片麻岩中,出露一条长约200多公里,NE向展布的高压基性麻粒岩-超镁铁质岩带。由于这条岩带东邻苏鲁高压-超高压变质带,西接华北克拉通基底的古老变质岩,因此其区域构造归属以及大地构造意义是一个十分重要的问题。本文分析的高压基性麻粒岩样品具有降压退变质结构,退变质矿物组合为麻粒岩相。矿物-全岩Sm-Nd等时线年龄为1752Ma,全岩T(DM)模式年龄为2788Ma,与华北克拉通北缘的高压基性麻粒岩的同位素年龄完全相似。根据高压麻粒岩-超镁铁质岩的围岩片麻岩特征和同位素年龄,可以确定这条出露于华北陆块东缘的岩带是早前寒武纪华北克拉通下地壳岩石,其抬升与华北陆块与扬子陆块的拼合有关。     

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。     

苏鲁造山带东北端石榴辉石麻粒岩的Sm-Nd同位素年代学及其大地构造含义

大量含石榴石的基性麻粒岩透镜体出露于苏鲁变质带的北部及邻近地区,它们可能是再变质的高压变质岩石。在详细的岩相学研究的基础上,确定采自莱西和文登的样品WD01、WD04、ML06 是由高压麻粒岩经中-高压麻粒岩相再变质形成的,而采自威海的样品WH1 是由柯石英榴辉岩经中-高压麻粒岩相再变质形成的。Sm-Nd 同位素年代学研究也证实了二者的重大差别。3 个高压麻粒岩样品的矿物-全岩内部等时线年龄分别是1 846+ /-76Ma,1 743+ /-79Ma 和1 752+ /-30Ma,TDM 模式年龄是3.3Ga,3.0Ga 和2.8Ga.上述数据说明原岩形成在太古宙,而1 800Ma 是麻粒岩相降压变质事件的记录,这与华北克拉通前寒武纪高压麻粒岩的年代学一致。威海样品的Sm-Nd 同位素特征则完全不同。矿物和全岩形不成等时线,表现出它们之间的同位素不平衡。ε_Nd(0)值高达+ 127,TDM 模式年龄是1.3Ga.这与Jahn(1994,1996)对威海同类样品的测定结果相同。可以推测威海样品的原岩是元古宙岩石,在后来复杂的变质过程中,在水岩相互作用和岩浆及重熔作用的影响下,同位素系统发生重大变化。同位素年代学为苏鲁变质带和华北克拉通的界限是昆嵛山岩浆-变质杂岩带提供了依据。     

安徽省主要构造地质要素的变形

安徽省在中国东部的中心部位,跨越不同的构造地质单元。前寒武纪变质岩出露面积约占基岩出露面积的三分之一。变质岩包括太古宙、元古宙及少部分古生代地层;变质相包括麻粒岩相到低级绿片岩相。其中发育有多期褶皱变形和同变质期的断层作用,这些断层在后继变形过程中被改造和复活,形成十分复杂的构造地质图案。     

大陆下部地壳变形、变质特征及其抬升机制分析--以内蒙古中部地区为例

内蒙古中部下地壳出露较好,主要以麻粒岩相变质岩石为主,形成于地壳较深层次,华北克拉通北缘出露的下地壳具有较好的可比性,主要由于挤压逆冲作用使下地壳岩石逆冲到一定高度,再经长期剥蚀得以出露。本文对内蒙中部地区出露的下地壳岩石物质组成和变质、变形特征的分析,确定其形成条件为:温度610℃~850℃、压力0.5~1.03GPa、深度18~39km、地热梯度(21~35.4)℃/km。     

元古代碰撞的太古代硅铝质板块:西伯利亚北部阿那巴尔地盾的地球化学效应

近于东经71°和北纬110°,分布范围为500,00km~2的阿那巴尔地盾是西伯利亚地台结晶基底的北部窗口。地盾被缓倾斜的晚前寒武纪和早古生代的陆源岩石所包围。其最下部层序标志着结晶杂岩的构造活动结束。由海绿石的K-Ar法测定其年龄为1.6Ga以前。地盾由两套变质杂岩组成,太古代麻粒岩相变质的阿那巴尔杂岩占4/5的面积,而元古代角闪岩相的Iamujka杂岩仅占1/5。对于阿那巴尔杂岩的时代确定,锆石U-Pb不一致曲线指示其母岩形成于3.2Ga以前,麻粒岩的变质作用发生在2.7Ga,而Iamujka杂岩产生,角闪岩的变质作用发生在1.9Ga以前(Bibikova e.a.,1987)。阿那巴尔杂岩主要为紫苏斜长片麻岩(紫苏花岗闪长岩),其次为二辉石片岩(变     

喜马拉雅中段高压麻粒岩变质作用、地球化学与年代学

研究的高压麻粒岩发现于西藏亚东以北约40公里的(Zherger-La)、出露在藏南拆离系(STDS)主构造面下盘的高喜马拉雅结晶岩系中,是继喜马拉雅东西构造结的Nanga Barbat、Namjag Barwa和喜马拉雅中段Khatra & Marina地区、定结地区发现的榴辉岩或高压麻粒岩之后,在青藏高原上新近发现的高压麻粒岩.该麻粒岩呈岩片被包裹于花岗质片麻岩中.麻粒岩记录了两期变质作用,早期矿物组合为Grt+Cpx+Pl+Qz,属麻粒岩相变质产物,矿物成分分析显示早期矿物组合达到了平衡,并且没有表现成分扩散;后期矿物组合为Hbl+Pl+Bio或Opx+Pl,指示了较高温但相对压力较低的麻粒岩相退变变质作用,矿物成分分析和结构显示了退变作用没有达到变质平衡.显微结构可以观察到多组变质反应Grt+Cpx+Qtz=Opx+Pl,Grt+Qtz=Opx+Pl,Grt+Cpx+L=Hbl+Pl+Bio+Mt,和Cpx+L=Hbl+Mt.根据矿物平衡关系,利用Grt-Cpx温度计和Grt-Cpx-Pl-Qz压力计估算的早期变质作用温压为T=780～850℃,P=12～15kbar,相对应的地温梯度16℃～18℃/km.借用Hbl-Pl温度计和A1tot in Hbl压力计估算的晚期变质作用温压为T=730～760℃;P=4～6kbar,相当的地温梯度为38℃～50℃/km.变质作用P-T演化呈等温降压轨迹,指示麻粒岩地体从增厚(或俯冲)地壳到减薄增温(或部分熔融)地壳,进而被快速剥露地表的构造过程.初步的地球化学结果表明高压麻粒岩原岩可能相当于大陆拉斑玄武岩.麻粒岩锆石SHRIMP年代学有两组相对集中的年龄分别为98±5 Ma(5 spots)和17.0±0.3 Ma(13 spots).高压麻粒岩的两期变质作用的温度都在700℃以上,略高于锆石U-Pb同位素体系计时封闭温度,推断17 Ma是高压麻粒岩变质后发生折返,随高喜马拉雅结晶岩系剥露冷却的年龄;98.4Ma的测年结果被推测是高压麻粒岩原岩形成的年龄.在喜马拉雅山,高压麻粒岩记录了类似增厚地壳到减薄地壳的转变一方面可能是地壳深部作用机制的转变,另一方面,这种机制与喜马拉雅南坡巨大的降雨量和去顶作用有密切关系,意义重大.     

阿尔金山克塔什塔格早前寒武纪岩浆活动的年代学证据

在阿尔金山阿克塔什塔格曾测得3605±43Ma的单颗粒锆石U-Pb年龄数据,获得了古老地壳存在的同位素年代学信息。近年来根据野外的实际资料,建立了早前寒武纪岩浆活动的相对序列,这些热事件序列可分为早期花岗岩和二长花岗岩侵入体、英云闪长岩侵入体(赋存有斜长角闪岩的包体)、奥长花岗岩、基性岩墙群和石英二长岩脉等。目前除斜长角闪岩包体和基性岩墙群尚未获得同位素年龄外,其他各期侵入体均已获得单颗粒锆石U-Pb测年数据。在野外建立热事件相对序列的基础上,通过单颗粒锆石U-Pb法测年和Sm-Nd同位素示踪研究,初步建立了该区早前寒武纪岩浆活动的年代格架:石英二长岩(脉):1825±23Ma,T_(DM)=2920Ma;奥长花岗(片麻)岩:2374±10Ma,T_(DM)=3460Ma;英云闪长(片麻)岩:2604±102 Ma,T_(DM)=3063Ma;二长花岗(片麻)岩:3096±17Ma,T_(DM)=2978Ma;花岗(片麻)岩:3605±43Ma,T_(DM)=3528Ma。根据上述年代学和钕同位素地球化学资料,证明阿克塔什塔格是我国西部最古老的地壳出露区,在太古宙3.5～3.6Ga和3.0～3.1Ga时期各有一次造壳活动,而太古宙末约2.6Ga则表现为地壳的活化再造。阿尔金山阿克塔什塔格不仅是我国西部最老地壳出露区,也是早前寒武纪岩浆事件序列保存最完整的地区。该区早前寒武纪岩浆活动序列和年代格     

汉诺坝大麻坪低εNd中性麻粒岩包体单颗粒锆石U-Pb年代学研究

利用 LA-ICPMS对采集自汉诺坝大麻坪玄武岩中的两个 143Nd/144Nd比值最低[εNd(0)=-26.8～-29.5]的中性麻粒岩包体的单颗粒锆石 U-Pb年代学进行了研究,获得了 2 444 Ma和 2 494 Ma的上交点年龄和 88 Ma的下交点年龄,反映它们是新太古代形成的受到中生代岩浆底侵-热变质作用影响的下地壳麻粒岩.这些包体与周坝玄武岩中～1.9 Ga的长英质麻粒岩包体共同确证了华北克拉通北缘目前的下地壳中仍然残留有前寒武纪下地壳岩石.结合区域构造演化历史和 DMP-70的层状堆晶特征,推断其原岩形成于～2.5 Ga岩浆底侵事件.     

胶北地体地壳演化：玲珑黑云母花岗岩继承锆石U-Pb年龄、微量元素和Hf同位素证据

胶北地体晚侏罗世下地壳重熔的玲珑黑云母花岗岩大面积出露,其中残留有大量继承锆石,记录了多期热事件,为复杂的地壳演化过程提供了重要线索。论文通过分析玲珑黑云母花岗岩中继承锆石的U-Pb年龄、微量元素和Hf同位素组成,探讨了胶北地体的地壳演化历史。结果显示胶北地体前寒武纪经历了~2.9Ga和~2.7Ga两期主要的地壳生长事件,~2.5Ga和2.2~1.8Ga两期地壳重熔改造事件,~2.5Ga和1.95~1.8Ga两期变质事件。~2.9Ga的岩浆作用形成于岛弧环境,~2.7Ga岩浆活动与下地壳基性物质的部分熔融有关,~2.5Ga发生的岩浆和变质事件与地幔柱底侵作用有关,并有同时期的表壳岩组合-胶东岩群形成。~2.1Ga地壳处于拉张状态,伴有与裂谷活动有关的双峰式岩浆作用,荆山群和粉子山群开始沉积,而后1.95~1.8Ga发生碰撞造山运动,胶北所有早前寒武纪岩石单元卷入此次事件,并发生变质作用。自此之后,直至二叠纪末,胶北处于岩浆活动的沉寂期,但于~1.7Ga和~1.0Ga发生沉积作用,形成芝罘群和蓬莱群。二叠纪末扬子板块向北俯冲于华北克拉通之下,并于三叠纪与华北克拉通发生陆陆碰撞作用,致使扬子板块北缘新元古代花岗岩发生超高压变质,形成苏鲁超高压变质带,之后超高压变质岩发生折返。玲珑黑云母花岗岩复杂的继承锆石组成可能表征了前寒武纪岩石卷入陆-陆碰撞事件而发生再循环作用。     

苏鲁造山带东北端石榴辉石麻粒岩的Sm-Nd同位素年代学及其大地构造含义

 大量含石榴石的基性麻粒岩透镜体出露于苏鲁变质带的北部及邻近地区,它们可能是再变质的高压变质岩石。在详细的岩相学研究的基础上,确定采自莱西和文登的样品WD01、WD04、ML06 是由高压麻粒岩经中-高压麻粒岩相再变质形成的,而采自威海的样品WH1 是由柯石英榴辉岩经中-高压麻粒岩相再变质形成的。Sm-Nd 同位素年代学研究也证实了二者的重大差别。3 个高压麻粒岩样品的矿物-全岩内部等时线年龄分别是1 846+ /-76Ma,1 743+ /-79Ma 和1 752+ /-30Ma,TDM 模式年龄是3.3Ga,3.0Ga 和2.8Ga.上述数据说明原岩形成在太古宙,而1 800Ma 是麻粒岩相降压变质事件的记录,这与华北克拉通前寒武纪高压麻粒岩的年代学一致。威海样品的Sm-Nd 同位素特征则完全不同。矿物和全岩形不成等时线,表现出它们之间的同位素不平衡。ε_Nd(0)值高达+ 127,TDM 模式年龄是1.3Ga.这与Jahn(1994,1996)对威海同类样品的测定结果相同。可以推测威海样品的原岩是元古宙岩石,在后来复杂的变质过程中,在水岩相互作用和岩浆及重熔作用的影响下,同位素系统发生重大变化。同位素年代学为苏鲁变质带和华北克拉通的界限是昆嵛山岩浆-变质杂岩带提供了依据。     

南美南部：近700Ma的活动边缘

在南美南部(22—39°S)出露了一系列反映晚前寒武纪至近代构造事什的南北向内克拉通岩浆岩带(图1)。这些带的年龄由东而西减小,保存了不同的构造层次。最古老的岩浆带由年龄为730～450Ma的辉长岩、英云闪长岩、花岗岩和变质火山岩组成,在东Sierras Pampeanas沿走向出露达1200km以上。这些岩石产出于中高角闪岩相,它们正好位于一系列超镁铁质岩与构造岩的西侧。略为年轻的Puncoviscena岩浆带由年龄为604～530Ma的奥长花岗岩、花岗闪长岩组成,保存在Sierras Pampeanas西北端。Puncoviscana岩石的变质级由绿片岩相至黝帘石相。它们侵入到为大陆坡沉积物覆盖的减薄地壳中。早古生代岩浆作用出现在两个带中,主要是寒武纪至晚奥陶世期的。第一个带沿现在的Sierras Pampeanas的西缘与Puncoviscana带部分地叠加一在起。另一个带沿着智利北部的Arequipa-Antofalla出现。两个带都由辉长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩和花岗     

胶北地区早前寒武纪孔兹岩系的变质演化

在胶北地区出露大面积早前寒武纪孔兹岩,主体岩石为富铝片岩-片麻岩,夹有大理岩等变沉积岩。岩相学、成因矿物学和变质反应性质的研究以及温压条件估算结果表明,研究区孔兹岩系经历了四个阶段的变质演化。早期进变质阶段(M1)的矿物组合为石榴石及其内部的黑云母+斜长石+石英;峰期中-高压麻粒岩相变质阶段(M2)的矿物组合以含蓝晶石的麻粒岩相矿物组合为标志,该阶段最高的温压条件可达760℃、10.0kb;峰后近等温减压麻粒岩相退变质阶段(M3)发生一系列典型减压反应,以新生堇青石的出现为标志,形成了含堇青石的中-低压麻粒岩相矿物组合,稳定的温压条件为750～800℃、4.0～5.4kb;晚期降温退变质阶段(M4)以石榴石转变形成细小黑云母等退变矿物为特征,该阶段的温压条件为550～650℃、4.0kb。孔兹岩系变质演化P-T轨迹具有顺时针型式,先后经历了近等温减压(ITD)和近等压冷却(IBC)的P-T演化,标志着胶北地区早前寒武纪孔兹岩系曾经历了地壳加厚-构造隆升的动力学过程。