扬子克拉通古元古代变质演化——来自黄陵穹窿石榴斜长角闪岩的证据

为探讨扬子克拉通古元古代变质作用特征及其形成的构造背景,对黄陵穹窿北部石榴斜长角闪岩开展了岩相学、地球化学和年代学研究。结果表明,石榴斜长角闪岩中主要矿物有石榴子石、斜长石、角闪石、单斜辉石、石英、钛铁矿等,其中保留有3个阶段的不同变质期次的矿物组合,进变质矿物组合为角闪石+斜长石+石英+钛铁矿,峰期矿物组合为石榴子石+角闪石+斜长石+单斜辉石+石英+钛铁矿,退变质矿物组合为石榴子石+角闪石+斜长石+石英+钛铁矿。石榴斜长角闪岩原岩为亚碱性玄武岩,属于拉斑系列,Mg^#较低,表明其原岩经历了一定程度的分异作用。使用传统地质温压计计算不同变质阶段的温压条件分别为：进变质阶段,t=596～625℃,p=0.70～0.82 GPa;峰期变质阶段,t≈760℃,p≈1.35 GPa;退变质阶段,t=692～738℃,p=0.68～0.74 GPa,并建立了一条顺时针的p-t轨迹,显示出先升温升压至峰期阶段,随后发生近等温减压的过程。这一p-t轨迹体现了汇聚板块边缘俯冲-碰撞的构造背景,对石榴斜长角闪岩中的锆石进行U-Pb定年,获得了2 008±11 Ma的谐和年龄,并结合该...     

乐乡瑶圩—余江马荃地区斜长角闪岩特征及其地质意义

本文详细论述了东乡－余江斜长角闪岩的地持同特征，岩石特征，岩石化学地球化学特征及同位素年代学研究，并就其形成构造环境作了初步探讨。     

北淮阳带东段铁冲石榴斜长角闪岩的变质演化和P-T轨迹

北淮阳带位于大别碰撞造山带北部,相对于南部三叠纪超高压变质带来说,通常被认为是一个相对低级变质的构造岩石单位。以商(城)-麻(城)为界,分为西段和东段。本文对北淮阳带东段新发现的铁冲古生代变质的石榴斜长角闪岩开展了岩相学、矿物化学和热力学研究。结果表明,该类岩石具有石榴子石+斜长石+单斜辉石+切尔马克闪石±石英、低硅角闪石+斜长石+石榴子石+榍石+钛铁矿、普通角闪石+斜长石+榍石+钛铁矿等变质阶段矿物组合。其中,前三个变质阶段温压范围依次为648～719℃/1.0～1.3 GPa,660～686℃/0.71～0.90 GPa,607～647℃/0.27～0.48 GPa。因此,显示近等温减压的顺时针变质P-T轨迹。结合已发表的355±5 Ma峰期变质时代,首次证明北淮阳带东段存在高压变质作用以及石榴斜长角闪岩形成于晚古生代俯冲-碰撞环境。     

华北克拉通胶北地体多期高级变质事件:来自石榴斜长角闪岩与花岗质浅色体锆石U-Pb定年与稀土元素的新证据

胶北是华北克拉通一个记录了多期高级变质事件的前寒武纪变质地体,确定其每期变质-深熔事件时代与性质对进一步认识胶北乃至华北克拉通早前寒武纪地质演化具有十分重要的科学意义.本文以栖霞石榴斜长角闪岩及其伴生的花岗质浅色体为研究对象,通过锆石内部矿物包体、CL图像、LA-ICP-MS U-Pb定年与稀土元素组成的综合研究,发现石榴斜长角闪岩（19LR53-1）中锆石可进一步划分为两类:第一类（新太古代晚期）锆石通常具有浑圆状晶形且相对弱的（灰黑色）的阴极发光效应,18个该类锆石微区记录了十分一致的207Pb/206Pb年龄,变化于2 540±58 Ma至2 439±54 Ma之间,相应的加权平均年龄为2 498±25 Ma,应代表石榴斜长角闪岩遭受新太古代晚期变质作用的时代;第二类锆石通常具有柱状晶形且相对强的（灰色-灰白色）的阴极发光效应,14个该类锆石微区记录了十分一致的207Pb/206Pb年龄,变化于1 906±54 Ma至1 821±60 Ma之间,相应的加权平均年龄为1 865±30 Ma,被解释为石榴斜长角闪岩遭受古元古代晚期退变质作用的时代.花岗质浅色脉体（19LR53-2）中绝大多数锆石具有不规则状晶形且相对弱的（灰黑色）阴极发光效应,有的含有少量长英质矿物包体,如钾长石+斜长石+石英+磷灰石,18个该类锆石微区记录的207Pb/206Pb年龄变化于2 521±48 Ma至2 453±42 Ma之间,相应的加权平均年龄为2 480±22 Ma,应代表胶北地体新太古代晚期地壳深熔作用的时代.综合本文与前人发表的同位素年代学资料可知,胶北地体太古宙变质基底岩石不仅经历了新太古代晚期~2 500 Ma高级变质作用与地壳深熔作用,而且还叠加了古元古代晚期~1 850 Ma的高级变质作用与地壳深熔作用,它们可能是华北克拉通两次克拉通化过程中的地质响应.      

华北克拉通构造演化

华北克拉通是中国大陆的主要构造单元,从早期到中生代以来的地质记录较完整,受到国际关注,是大陆形成和演化研究的天然实验室。华北克拉通的构造演化可以分为八个大的阶段:陆核形成阶段;陆壳巨量生长阶段;微陆块拼合与克拉通化;古元古代大氧化事件与地球环境剧变;古元古代活动带构造与高级麻粒岩相变质作用;中-新元古代多期裂谷与地球中年调整期;古生代边缘造山;中生代构造转折与去克拉通化。华北克拉通的大陆演化显示了地球的进化和不可逆过程,特别是热体制的演变。早期陆核的成因仍存在争议,但是陆壳由小到大、多阶段生长的过程是明确的。25亿年前后的克拉通化是最具显示度的地质事件,微陆块的拼合是大陆聚合和形成稳定克拉通的主要过程,已经被揭示。但是由绿岩带-高级区构成的穹隆-龙骨构造并不遵从板块构造的基本构造样式。经历了太古宙与元古宙分界时期的"静寂期"之后,华北克拉通记录了与全球休伦冰期以及大氧化事件相关的地质活动。古元古代活动带则记录了裂谷-俯冲-碰撞的过程,具有显生宙造山带的某些特征,伴有高级麻粒岩岩相的变质作用,暗示了早期板块构造的出现。从约18~8亿年长达十亿年或更长的时限里,华北克拉通一直处于伸展环境,发育多期裂谷,有多期陆内岩浆活动,是岩石圈结构和下地壳组成的关键调整期。从古生代起,华北的南、北缘都经历了现代板块构造意义的造山事件,显示了华北克拉通古陆通过古蒙古洋和古秦岭洋与相邻陆块之间的构造活动,分别称为兴蒙造山带和秦岭-大别造山带。中生代的华北克拉通出现构造体制的转折和地壳活化,表现为岩石圈减薄和大量壳熔花岗岩的出现。古太平洋板块的活动显然是重要因素之一,但周边其它陆块的作用也是重要的,克拉通破坏机制及其内涵的研究还有进一步深化的空间。华北克拉通的构造演化有其特点,也具有全球意义。      

西南天山超高压变质带的两类石榴角闪岩

角闪岩是西南天山超高压变质带变基性岩的常见岩石类型之一.野外关系和矿物反应结构表明,大多数角闪岩是由榴辉岩或蓝片岩受到不同程度的钠长绿帘角闪岩相退变质叠加形成的.但对于一些平衡结构发育良好且孤立产出的角闪岩类型（如石榴角闪岩）仍缺乏系统的岩石学研究.本次从岩相学、矿物成分以及热力学模拟几个方面对哈布腾苏河下游地区超高压带内不含钠长石的石榴角闪岩开展了详细的工作.这些石榴角闪岩的主要矿物为绿色角闪石（钙质-钠钙质闪石）、帘石（黝帘石-绿帘石）和石榴石,三者总体积占80%~90%,明显有别于大多数由榴辉岩退变而成的含有钠长石变斑晶的石榴角闪岩.虽然这些角闪岩化学成分十分相近,都具有富钙贫钠和高的Mg/（Mg+Fe）比值,但在结构、构造和矿物组成等方面存在显著差异,据此将它们划分为两类.第一类角闪岩基质中不含石英,保存在变斑晶中的少量残余矿物组合为石榴石+绿辉石+硬柱石+蓝闪石+金红石,指示峰期硬柱石榴辉岩相变质条件,富钛矿物全部为金红石.第二类角闪岩强烈面理化,面理由绿色角闪石、绿帘石和绿泥石以及条带状石英集合体构成.石榴石粒度呈双峰式分布,粗粒比细粒低钙低锰.基质和包体中均未发现高压变质特征矿物绿辉石和蓝闪石.富钛矿物以榍石为主,金红石和钛铁矿仅存在于个别石榴石中.两类角闪岩的石榴石成分具有较大区分度,前者的钙含量较高而镁含量较低.P-T视剖面计算显示它们的峰期条件为480~520 ℃,30~33 kbar,均达到超高压范围,与哈布腾苏河下游及以西地区的榴辉岩相似,表明西南天山超高压变基性岩构成沿中天山南缘断裂延伸数十千米的独立地质单元,不存在所谓的俯冲隧道混杂现象.      

赞皇变质杂岩区西南部斜长角闪岩的地球化学、变质演化研究及其构造意义

赞皇变质杂岩位于华北克拉通中部造山带中南段, 阜平杂岩以南, 太古代变质岩石在该杂岩区仅有零星出露。目前研究发现, 在赞皇变质杂岩的西南部地区亦有太古代(含榴) 斜长角闪岩出露, 且与东南部的斜长角闪岩具有类似的地球化学性质, 其原岩为亚碱性玄武质岩石, 形成于岛弧构造环境。岩石中石榴石保留微弱的进变质生长环带, 且记录了进变质、峰期变质和退变质三个阶段的矿物组合。不同阶段的温压估算结果分别为：进变质阶段约679℃和8.4kbar, 高峰期变质条件位于高角闪岩相, 最高温度超过702℃、最高压力大于9.3kbar, 退变质阶段温度为633~636℃、压力为5.2~5.4kbar。该地区含榴斜长角闪岩拥有典型的顺时针近等温减压型(ITD) 的变质作用P-T轨迹, 推测赞皇变质杂岩可能卷入了华北克拉通东部陆块和西部陆块之间的俯冲-碰撞-快速隆升过程。同时, 早期进变质作用阶段信息的保留为俯冲过程的存在提供了新的证据。

     

浙西南松阳地区斜长角闪岩变质作用演化及地质意义

位于浙西南松阳地区八都杂岩的斜长角闪岩是构成前寒武纪基底的主要变质岩之一,但其原岩类型与变质演化特点目前尚不明确.开展了岩相学、矿物微区化学成分及全岩主微量元素研究,发现该斜长角闪岩的原岩类型为高铁拉斑玄武岩,可能形成于岛弧构造环境.石榴石核部保存有进变质信息,峰期变质阶段(M1)矿物组合为石榴石(边部)+浅闪石+斜长...     

苏鲁构造杂岩带乳山地区（石榴）斜长角闪岩P-T演化轨迹及其地质意义——来自岩石学、矿物化学及相平衡模拟的约束

大量来自于华北陆块的高压变质岩被发现发育于苏鲁构造杂岩带中,给俯冲带上盘物质如何卷入陆-陆俯冲碰撞作用的研究带来新的契机.通过对乳山地区（含榴）斜长角闪岩进行岩石学、矿物化学及相平衡模拟的研究,发现其保留有3个不同变质演化阶段的矿物组合,峰前矿物组合为粗粒石榴子石+斜长石+角闪石+石英+钛铁矿;峰期矿物组合由石榴子石+单斜辉石+斜长石+角闪石+石英+钛铁矿组成,为典型高角闪岩相矿物组合;峰后退变质阶段矿物组合为角闪石+斜长石+石英+石榴子石+钛铁矿,发育有典型的“白眼圈”结构.相平衡模拟与温压计算表明,乳山午极石榴斜长角闪岩峰前变质阶段的P-T条件分别为P=6.4~7.0 kbar、T=610~640℃,表明其俯冲至30 km左右的地壳深度;峰期变质阶段P-T条件分别为P=9.3~10.0 kbar、T=700~730℃,表明其已俯冲至36~40 km的地壳深度,峰后退变质阶段P-T条件分别为P=5.2~5.8 kbar、T=680~710℃.锆石U-Pb定年结果表明乳山午极石榴斜长角闪岩原岩时代为1 734±24 Ma,龙角山水库斜长角闪岩变质时代为1 849±28 Ma,研究表明二者均来源于华北构造岩片.结合前人研究资料,推测乳山地区石榴斜长角闪岩原岩可能经历三叠纪俯冲作用并发生变质;其与杂岩带中来自华南的构造岩片发生混杂,共同构成华北-华南板块间宽约80~100 km的构造杂岩带.      

浙西南遂昌-大柘地区石榴角闪二长片麻岩成因及变质演化

浙西南遂昌-大柘地区八都群中分布一套含石榴石、角闪石的二长片麻岩,发育典型石榴石"白眼圈"反应结构,但其成因及变质演化目前尚不明确.运用矿物X射线电子探针微区分析、LA-ICP-MS锆石U-Pb定年并结合全岩主微量元素进行了研究.识别出3个阶段的变质矿物共生组合:进变质阶段（M₁）矿物组合为石榴石变斑晶内部的包裹体矿物石榴石+角闪石+斜长石+石英（Grt₁+Amp₁+Pl₁+Q）,变质峰期矿物组合（M₂）为石榴子石变斑晶幔部和基质矿物钾长石+斜长石+黑云母+石英（Grt₂+Kf₂+Pl₂+Bt₂+Q）,退变质阶段矿物组合（M₃）为"白眼圈"后成合晶角闪石+斜长石+黑云母+钛铁矿（Amp₃+Pl₃+Bt₃+Ilm）.矿物地质温压计和相平衡模拟估算的3阶段P-T条件分别为:进变质阶段为600~700 ℃/0.60~0.65 GPa,变质峰期为800~820 ℃/0.94~0.96 GPa,退变质阶段为550~700 ℃/0.56~0.71 GPa,变质程度达到麻粒岩相,变质作用PTt轨迹显示顺时针型式,具有近等温降压（ITD）特征,暗示其经历了地壳加厚和快速折返过程.岩石地球化学特征显示其原岩为准铝质A型花岗岩,含有少量幔源组分,形成于造山后的陆壳拉张环境;锆石U-Pb定年呈现二阶段年龄特征,成岩年龄为1.83~1.85 Ga,表明石榴角闪二长片麻岩的原岩形成于古元古代,变质年龄为220~230 Ma,显示了印支期变质作用对古元古代花岗岩的改造,是浙西南地区对印支期古太平洋板块向华南板块俯冲过程的响应,也为浙西南地区印支期造山作用提供了新的证据.      

华北中北部高级变质岩区的构造区划及其晚太古代构造演化

通过区域构造编图及重点地段的详细研究,在华北克拉通中北部识别出一条ＮＮＥ向的构造带——龙泉关－桑干带,它以大规模的韧性剪切带网络、重熔钾质花岗岩带、数量众多的高压麻粒岩构造透镜体或岩片为特征。剪切带以低角度逆冲为主,矿物拉伸线理指示运动方向为ＮＷ－ＳＥ向。这些剪切带造成东西两侧基底杂岩与表壳岩系包括孔兹岩系的广泛构造叠置,以及高压麻粒岩的近等温减压上隆。从更大的范围看,龙泉关－桑干带处于鄂尔多斯克拉通和阜平－赞皇克拉通之间,并且被五台－吕梁裂谷型绿岩带截切或不整合覆盖。该带应形成于晚太古代,记录了上述两个克拉通斜向拼合的构造过程     

华北克拉通的组成及其变质演化

华北克拉通早前寒武纪变质基底主要由五套不同类型的变质岩系组成。克拉通在形成过程中经历了多期构造活动、多期岩浆侵位、多期变质作用以及不同程度的混合岩化和深熔作用,岩石已遭受多次不同地质作用的叠加改造,因此华北克拉通具有复杂的演化历史。从太古宙到古元古代末的克拉通形成,华北克拉通主要经历了五期区域变质作用。鞍山地区的古—中太古代经历了角闪岩相变质作用改造,尚未获得变质年龄数据。但在TTG岩系中已获得3 560 Ma和3 000~3 300 Ma早期的变质年龄。河南鲁山太华杂岩的中太古代斜长角闪岩中获得2 776~2 792 Ma和2 671~2 651 Ma两期变质作用年龄信息,代表了新太古代早期的变质作用。新太古代麻粒岩-TTG岩系和新太古代花岗-绿岩系都经历了新太古代晚期—古元古代初的变质作用改造。在古元古代阶段,在华北克拉通北缘在1 965~1 900 Ma期间发生了中低压/高压麻粒岩相变质,局部发生超高温变质,这期变质作用与陆块间的俯冲碰撞及其后的地幔上涌有关。在古元古代晚期(1 890~1 800 Ma)在华北克拉通的中部及东部的胶—辽—吉带发生了高压麻粒岩相-角闪岩相的区域变质,代表了陆块间的碰撞拼合过程。不同变质岩系类型经历的变质作用反映了不同的构造背景。太古宙晚期大量的TTG岩系及呈面状分布的中/低压麻粒岩主要出露在华北克拉通的中北部,普遍具有逆时针的p-T轨迹,反映了地幔柱底板垫托的构造环境。新太古代的花岗-绿岩系在新太古代晚期—古元古代早期经历的变质作用多为顺时针的p-T演化轨迹,反映其发生可能与弧后+地幔柱联合作用的构造背景。古元古代晚期的两期变质作用多表现为高压麻粒岩相的顺时针p-T演化轨迹,反映了不同陆块(地块)之间碰撞拼合的过程,意味着类似显生宙的板块构造体制已经出现。     

新太古-古元古代华北陆块构造演化的研究进展

在过去的二十年里 ,华北克拉通早期陆块形成和演化的研究进展是中国固体地球科学研究领域最为显著的成果之一。第一个十年代表性的工作包括深变质变形的层状岩系与块状岩系的识别与成因研究、高级区与绿岩带的划分、构造样式与变形序列研究、变质历史与变质动力学、年代学与地质事件的研究等。第二个十年的研究重点是如何认识和理解早期大陆地壳的性质和它们的形成与演化过程。代表性的进展包括均匀域与地质体的划分、古老微陆块的识别、残留洋壳与早期陆壳的形成、下地壳组成和性质、大陆拼贴机制、古地幔柱构造与前Rodinia超大陆旋回等。其中高压麻粒岩地体和退变质榴辉岩的发现 ,是华北早前寒武纪研究中最重要的进展 ,它为早期大陆的拼合机制、地壳的深部结构和古老下地壳与现代的对比等多个领域打开了新的研究思路。对新太古 -早元古代的重大地质事件的厘定已表明 ,华北主要的地壳生长期是在 2 9～ 2 7亿年 ,但 2 5和 18亿两期事件是重大的事件 ,虽然对其性质尚存争议 ,但越来越多的证据把它们与超大陆和地幔柱构造相联系。     

Eastern Ancient Terrane of the North China Craton

Based on the spatial distribution of ancient rocks and zircons, three ancient terranes older than ca. 2.6 Ga have recently been identified in the North China Craton, namely the Eastern, Southern, and Central Ancient Terranes. The Eastern Ancient Terrane is the best studied and understood of the three ancient terranes. It has a long geological history back to ca. 3.8 Ga ago and includes the areas of Anshan-Benxi, eastern Hebei, eastern Shandong and western Shandong. In Anshan-Benxi, several different types of 3.8 Ga rocks were discovered together with 3.1-3.7 Ga rocks, whereas 2.9-3.0 Ga K-rich granites and 2.5 Ga syenogranite occur on larger scales. In eastern Hebei, 3.0-3.4 Ga rocks and older detrital and xenocrystic zircons were identified. In eastern Shandong, there are a large volumes of 2.7 Ga and 2.9 Ga rocks. In western Shandong, early Neoarchean(2.6-2.7 Ga) intrusive and supracrustal rocks are widely distributed. Whole-rock Nd and zircon Hf isotope data suggest that both mantle additions and crustal recycling played important roles within the Eastern Ancient Terrane during almost every tectono-magmatic event. Most BIFs in the North China Craton are late Neoarchean in age and are distributed on continental crust along the western margin of the Eastern Ancient Terrane, probably suggesting that a stable environment was one of the key factors for the formation of large-scale BIFs.     

华北陆块早元古代基性岩墙群及其构造意义

华北陆块中部带的晋冀蒙地区早元古代未变形变质基性岩脉形成于1781~1765 Ma。东部陆块鲁西地区早元古代类似的基性岩脉形成时间约为1841 Ma。中部带基性岩脉依据其FeOt含量、(Nb/La)N和(Th/Nb)N值的差异能划分为组1、组2和组3三类。它们的元素-同位素组成变化表明,组1样品起源于再循环大陆玄武质组分参与的交代岩石圈地幔,组2样品源于交代富铁岩石圈地幔与MORB组分的混杂源区,组3样品则是受辉长质组分混染的、经俯冲改造而成的岩石圈地幔产物。相反,鲁西地区基性岩脉亏损HFSE,具MORB型钕同位素组成。上述地球化学特征支持华北陆块中部带约1780 Ma的基性岩脉与早期俯冲碰撞作用的关系密切,而东部陆块约1840 Ma基性岩脉类似于弧后盆地构造背景产物。     

华北太古宙高压基性麻粒岩的两类PT轨迹及其构造意义：矿物化学和？…

在华北克拉通桑干构造带中,分布有许多太古宙高压基性麻粒岩,呈大小不等的岩块产于强烈变形ＴＴＧ片麻岩,二辉麻粒岩、混合岩和花岗岩中。高压麻粒岩富含石榴石斑晶,斑晶内部钙铝榴石含量明显高于边缘,一般可达２５－２８％,许多石榴石含有单斜辉石包体,Ａｌ２Ｏ３含量高达７．４－１１．２％,相应的契尔马克分子比例为１２－１８％。这些成分特征指示了早期相对较主的变质能力。石榴石主昌一或全中晶反应边,是Ｐｌ－Ｏｐｘ