胶北地区粉子山群与荆山群关系研究新知

胶北地区粉子山群与荆山群关系研究新知王沛成（山东省地矿局区域地质调查队，山东胶州，２６６３００）关键词早元古代，粉子山群，荆山群，山东胶北地区早元古代粉子山群与荆山群的关系问题是该地区重要的基础地质问题之一。二者是上、下压盖，还是横向对比，自１９８６...     

论胶北地区荆山群与粉子山群之关系

本文对分布于胶北地区的下元古界荆山群、粉子山群从岩石组合、微量元素、同位素年龄数据以及区域资料诸方面进行了对比。对二者在变质作用，含矿性、构造样式及底部岩石组合等方面存在的差异进行了分析，提出二者是同时异相之观点。     

胶北地区粉子山群碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素及其对胶-辽-吉带构造演化的制约

胶北地区粉子山群和荆山群是胶-辽-吉带重要的组成部分, 对粉子山群和荆山群中碎屑锆石的年龄分布和Hf同位素特征的研究, 有助于深入认识胶-辽-吉带古元古代构造演化过程。对粉子山群小宋组、张格庄组和巨屯组中碎屑锆石U-Pb定年结果表明, 其锆石谐和年龄分布在1842~3663Ma之间, 其中13颗锆石的变质边给出了1842~1877Ma的变质年龄, 指示粉子山群经历了古元古代晚期变质作用, 与荆山群变质作用时代一致。本次研究的三个组中都存在2.2~2.1Ga的碎屑锆石, 结合前人研究成果, 粉子山群主体应沉积于2.1~1.9Ga。粉子山群碎屑锆石的年龄峰和ε_Hf(t)值与胶北地区早前寒武纪岩浆岩基本一致, 表明其碎屑物质很有可能来自胶北地体。另外在巨屯组样品中发现约17%的新太古代晚期碎屑锆石具有明显偏低的ε_Hf(t)值(-5.79~-2.44), 可能由早期岩浆岩部分熔融而成, 这也暗示胶北~2.5Ga不仅发生大规模的初生地壳生长, 还存在早期地壳的重熔。粉子山群和荆山群碎屑锆石年龄分布特征基本一致, 均含有胶北特征的年龄峰(~2.7Ga和~2.9Ga), 结合二者空间分布特征、一致的变质作用时代以及顺时针的P-T-t轨迹, 本文认为粉子山群和荆山群可能均沉积于胶北地体一侧, 并随胶北地体向东南俯冲。

     

华北克拉通胶东地区粉子山群碎屑锆石SHRIMPU-Pb定年

胶东是华北克拉通重要的变质基底出露区之一。对该区古元古代粉子山群和荆山群中碎屑锆石的年龄分布特征的研究,可以为胶东地区早前寒武纪演化提供重要依据。由于Pb丢失作用,前人仅在粉子山群中获得少量锆石谐和年龄。本文对粉子山群长石石英片岩中碎屑锆石进行了SHRIMP定年。52颗锆石的61个数据点分析,获得36个谐和年龄(不谐和度10%)。所有具谐和年龄的锆石都具有高的Th/U比值,大多显示明显的岩浆环带,原为岩浆成因。谐和锆石年龄分布在2033~3429Ma之间,主要峰值分别为~2.19Ga和~2.48Ga。该样品中还含有2颗年龄大于3.3Ga的锆石,位于谐和线上的2颗最年轻碎屑锆石的年龄为~2.08Ga。结合前人研究,可得出如下结论:1)粉子山群和荆山群原岩沉积时代可进一步限制在1.9~2.1Ga之间;2)粉子山群与荆山群的碎屑锆石年龄分布形式存在明显区别,指示其源区可能不同;3)胶东地区可能存在古太古代地壳物质。     

胶北粉子山群石榴云母片岩的三叠纪独居石年龄及其地质意义

胶北地块粉子山群石榴云母片岩中石榴石变斑晶内包裹物迹线明显,保留了岩石形成过程中的多期变质变形信息。电子探针成分面扫描图显示石榴石成分环带明显,可分为核部、幔部和边部。石榴石中MgO、FeO、MnO和CaO含量变化特征表明其核部到边部温度先升高后降低,对应进变质及退变质过程。根据原位独居石Y元素成分面扫描图显示,部分独居石颗粒由核部到边部Y含量呈现逐渐降低趋势,说明测得的232.6±1.1Ma~229.5±3.7Ma的独居石U-Pb年龄,对应石榴石的进变质生长过程。结合1869±72Ma的锆石U-Pb年龄数据,可推断粉子山群石榴云母片岩至少经历了古元古代及三叠纪两期变质事件的改造。粉子山群石榴云母片岩卷入了苏鲁超高压变质带的俯冲碰撞造山事件。电子探针成分分析结果表明粉子山群石榴云母片岩中的石榴石属于铁铝榴石,反映出经受中级区域变质作用的特征。说明粉子山群石榴云母片岩虽然参与了三叠纪苏鲁超高压变质带的俯冲碰撞造山过程,但俯冲深度较浅。这可用大陆俯冲过程中上盘的俯冲剥蚀来解释,并可为陆-陆碰撞俯冲剥蚀模式提出的扬子板片在240~220Ma的深俯冲作用过程中拽动胶北地块向下俯冲又折返的运动过程提供佐证,但胶北地块是否经历了深俯冲超高压变质作用,还需要进一步验证。     

胶北粉子山群和荆山群三叠纪变质变形记录:金红石U-Pb年代学证据

胶北地块粉子山群和荆山群是华北克拉通的重要组成部分,其变质变形作用过程是全面认识华北克拉通性质与演化的关键。前人对粉子山群和荆山群变质变形年代研究的测试对象主要为锆石,报道的年代学数据多集中于1.8~1.9Ga,认为变质变形作用的时代为古元古代。本文通过对采集自胶北粉子山群和荆山群的2个石榴云母片岩和2个云母片岩样品中独居石及金红石的U-Pb同位素年代测定,揭示了胶北粉子山群和荆山群不仅经历了古元古代(1869±16~1864±14 Ma)变质事件的改造,而且还经历了三叠纪(215.1±4.2~217.8±6.3Ma)变质变形事件的叠加。通过金红石中Zr温度计计算得出215.1±4.2 Ma,217.7±2.7 Ma和217.8±6.3 Ma的U-Pb年龄对应温度分别为:658℃,667℃和680℃。表明胶北地块部分卷入了三叠纪苏鲁-大别超高压变质带的俯冲-碰撞造山过程,并遭受了角闪岩相变质作用叠加。     

胶东地区粉子山群及蓬莱群地层铅同位素组成探讨

由胶东地区粉子山群中大理岩及蓬莱群岩石的全岩Pb同位素组成，得到两条全岩Pb-Pb等时线，代表年龄分别是2625.03Ma和1165.85Ma。作者认为以上两个数据很可能代表粉子山群及蓬莱群的沉积年龄。由此，结合Pb在沉积作用过程中的地球化学性质，指出碳酸盐岩及粘土质岩石在其沉积成岩过程中，其Pb同位素经过一定的均一化，在某些情况下，均一化程度相当高。利用全岩Pb-Pb等时线法可以测出其成岩年龄，这对于那些目前尚无其他方法求得精确年龄的地层而言。不失为一种可取的方法。