扬子克拉通东南缘新元古代陆缘弧型TTG的厘定及其构造意义

在扬子克拉通东南缘的江山-绍兴结合带沿线多处出露新元古代深成杂岩,以往被认为是沿扬子克拉通和华夏地块碰撞缝合带侵入的板内型深成岩类。本文选择其中的浙江金华罗店中酸性深成杂岩进行了系统的岩石学、年代学和地球化学研究,提出它们属TTG岩石组合,包括英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩组合(T1T2G1)和二长花岗岩-花岗岩组合(G2QM)两类,普遍以明显富集Rb、Ba、K、Pb等大离子亲石元素而强烈亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素为特征,δCe为弱负异常或无异常,属典型的弧岩浆岩类。T1T2G1组合富钠贫钾,εNd(t)值=+2.6~+9.4,Mg#值为41.5~63.1,推断由玄武质俯冲板片脱水部分熔融而成,并受到地幔楔橄榄岩熔体的混染。G2QM组合与T1T2G1组合地球化学特征类似,但又明显富K2O(2.75%~5.08%)、LILE和LREE,低Mg#值(27.2~52.31)和εNd(t)值(+1.7~+2.0),应是T1T2G1源区继续部分熔融的产物,可能未受到明显的地幔楔橄榄岩混染。测得花岗闪长岩(G1)锆石SHRIMP U-Pb年龄为841±10Ma,奥长花岗岩(T2)锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为793±13Ma,前人报道之花岗岩(G2)年龄为832±44Ma,结合上述地球化学特征,说明T1T2G1和G2QM组合是由新元古代古华南洋向扬子东南缘持续俯冲形成的。综合区域地质资料及前人研究结果,提出金华罗店与诸暨璜山、绍兴平水等地的深成杂岩共同构成了扬子克拉通东南缘一条长达200km的青白口纪(930~793Ma)陆缘弧型深成杂岩带,反映迟至793Ma前仍存在强烈的洋壳俯冲,扬子克拉通尚未与华夏地块发生碰撞拼合,且T1T2G1-G2QM组合的出现指示洋壳俯冲正处于早-中期阶段。     

晚太古代Sanukite（赞岐岩）与地球早期演化

Shirey and Hanson(1984)将某些太古代的高镁闪长岩套称为sanukite(赞岐岩),类似于日本中新世(11～15Ma)Setouchi火山岩带的高镁安山岩。Sanukitoids由闪长岩-二长闪长岩-花岗闪长岩组成,不同于TTC岩套(奥长花岗岩-英云闪长岩-花岗闪长岩)。Sanukitoids具有下列地球化学特征:富Mg,Mg~#>0.60,Ni和Cr>100μg/g,Sr和Ba>500μg/g,LREE富集(大于球粒陨石100倍),无Eu异常。高镁安山岩在太古代很少见,而其相应的侵入岩高镁闪长岩或sanukitoids,虽然数量也很少,但却是各地晚太古代地体中随处可见的。Sanukitoids的原始岩浆是交代的地幔楔部分熔融形成的,随后可能经历了广泛的分离结晶作用。TTC和sanukitoids岩套可以相伴产出,二者均与板片熔融有关,TTG与其直接有关,sanukitoids可能与其间接有关。全球Sanukitoids主要集中在晚太古代时期,可能暗示板块的消减作用在～3.0Ga以后才起了重要的作用。     

变质玄武岩体系相平衡及矿物 熔体微量元素分配：限定TTG/埃达克岩形成条件和大陆壳生长模型

埃达克质岩石是高Na、Al和Sr、低Y和HREE以及Nb、Ta亏损的钠质花岗质岩石,奥长花岗岩-英云闪长岩-花岗闪长岩(TTG)是早期(太古宙)大陆壳主要组分,成分与埃达克质岩石相似,这些成分独特的岩石总体上认为是俯冲洋壳、下地壳和拆沉的下地壳中变质玄武岩部分熔融的产物。文中综述我们近年来在变质玄武岩体系相平衡和矿物-熔体微量元素分配实验研究成果:相平衡实验和熔体微量元素特征研究表明,变质玄武岩部分熔融过程中金红石是导致TTG/埃达克岩浆Nb、Ta亏损的必要残留矿物,从而否定了前人“TTG由无金红石的角闪岩熔融产生”的观点;证实金红石仅仅在压力1.5GPa以上才能稳定存在,从而限定TTG/埃达克岩熔体必定产生在大约50km以上,表明TTG/埃达克岩是在相对较深的含金红石榴辉岩相条件下熔融产生的。矿物(石榴子石、角闪石,单斜辉石和金红石)-熔体微量元素分配系数测定和部分熔融模拟结果进一步限定俯冲洋壳和下地壳起源的TTG/埃达克岩浆由含金红石角闪榴辉岩熔融产生,而拆沉下地壳起源的埃达克岩浆的产生要求软流圈地幔高温,由无水或含有少量含水矿物的榴辉岩熔融产生。     

Extensional tectonic origin of gneissosity and related structures of the Feiran–Solaf metamorphic belt, Sinai, Egypt

The Feiran–Solaf metamorphic belt consists of low-P high-T amphibolite facies, partly migmatized gneisses, schists, amphibolites and minor calc-silicate rocks of metasedimentary origin. There are also thick concordant synkinematic sheets of diorite, tonalite and granodiorite orthogneiss and foliated granite and pegmatite dykelets. The gneissosity (or schistosity) is referred to as S₁, and is almost everywhere parallel to lithological layering, S₀. This parallelism is not due to transposition. The gneissosity formed during an extensional tectonic event (termed D1), before folding of S₀. S₁ formed by coaxial pure shear flattening strain (Z normal to S₀, i.e. vertical; with X and Y both extensional and lying in S₁). This strain also produced chocolate tablet boudinage of some layers and S₁-concordant sills and veins. S₁ has a strong stretching lineation L₁ with rodding characteristics. Within-plane plastic anisotropy (lower ductility along Y compared to along X) resulted in L₁-parallel extensional ductile shears and melt filled cracks. Continued shortening of these veins, and back-rotation of foliations on the shears produced intrafolial F₁ folds with hinges parallel to the stretching lineation. F₁ fold asymmetry variations do not support previous models involving macroscopic F₁ folds or syn-gneissosity compressional tectonics. The sedimentary protoliths of the Feiran–Solaf gneisses were probably deposited in a pre-800 Ma actively extending intracratonic rift characterizing an early stage of the break-up of Rodinia.     

豫西宜阳地区TTG质片麻岩锆石U-Pb定年和Hf同位素地质学

本文报道对华北地块南缘、豫西宜阳穆册TTG质片麻岩的地球化学、锆石U-Pb定年及Hf同位素研究.宜阳穆册TTC质片麻岩SiO2含量为59～73%,Al2O3＞15%、CaO、MgO、Al2O3、TiO2、Na2O/K2O与SiO2的含量呈负相关,表明在岩浆演化中有镁铁矿物和斜长石的分离,岩浆成分随着分异而富钾.P2O5与SiO2含量呈正相关,反映出磷灰石的分离.轻重稀土分异明显（（La/Yb）N=9～23）;重稀土相对于轻稀土轻度分异;无明显的Eu异常（Eu＊=0.95～1.07）.岩石富Rb、Sr、Ba、K等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta等高场强元素.低Y（13.25～25.27 μg/g）和Yb（1.27～1.98 μg/g）;高Sr（507.14～606.85 μg/g）及Sr/Y（34.15～39.97）,上述地球化学特征一致表明,研究区片麻岩为一套高铝的TTG质岩石.这套片麻岩可能是在角闪岩相条件下部分熔融的产物.利用LA-ICP-MS锆石U-Pb法测得TTG质片麻岩的年龄为2.3 Ga.片麻岩中的锆石大部分具负εHf（t）值（最高达-4.95）,揭示其源区可能主要为古老陆壳物质;部分锆石的εHf（t）为正值,说明在其形成过程中有一定比例的亏损地幔物质的加入.宜阳TTG质片麻岩的Hf同位素数据表明,其两阶段模式年龄主要2.57～3.01 Ga之间,平均值为2.82 Ga,所以说穆册灰色片麻的源区可能存在年龄为2.8 Ga左右（或更老）的地壳物质,说明代表该区基底的太华杂岩形成时代可能为2.8Ga（或更老）.虽然华北地块陆壳最主要的增生时代被认为发生在2500 Ma,但宜阳TTG质片麻岩的研究结果和其他研究者的研究成果都说明华北地块大陆地壳在古元古代早期仍然存在相当规模的陆壳增生.     

辽东南长海地区花岗质片麻岩类的地球化学特征:对其原岩性质及形成环境的制约

本文对辽东南长海地区花岗质片麻岩进行了系统的岩石学和地球化学研究,以便对其原岩性质及形成的构造环境给予制约。研究结果表明,研究区内花岗质片麻岩类可划分为富钠和富钾两类花岗质岩石,前者包括黑云二长花岗质片麻岩和花岗闪长质片麻岩,矿物组成主要包括斜长石、石英、黑云母及少量的钾长石等,后者则主要包括花岗质、二长花岗质和糜棱岩化花岗质片麻岩,其矿物组成以钾长石、斜长石、石英和次要的白云母和黑云母为主。地球化学分析结果显示,富钠花岗质片麻岩具有富硅、富钠、高铝、富集LREEs和LILEs、强烈亏损HREEs和HFSEs(Nb、Ta、P、Ti)、轻重稀土强烈分馏、并显示弱负Eu异常和Ba的相对亏损等特征;而富钾花岗质片麻岩则显示高硅、富钾、过铝质的地球化学属性、富集LREEs和LILEs、亏损HREEs和HFSEs,与富钠花岗质岩石相比,轻重稀土分馏程度相对较弱、HFSEs以及Ba相对于Rb和Th的亏损程度更强,并显示中等负Eu异常和强烈的Sr负异常等特征。上述特征表明,辽东南长海地区富钠花岗质片麻岩应起源于中酸性陆壳物质的部分熔融,并可能有玄武质物质的加入,原岩应为具有活动大陆边缘属性的花岗闪长岩,其形成应与狼林地块(或胶辽地块)东南及南部先存洋盆向陆块之下的俯冲作用相联系;而富钾花岗质片麻岩应形成于中酸性陆壳物质的部分熔融,原岩为具有碰撞型花岗岩属性的碱性花岗岩,其形成应与洋壳消减闭合、陆陆碰撞拼贴相联系。     

华北克拉通怀安陆块新太古代低铝和高铝TTG片麻岩的地球化学特征与成因

英云闪长岩-奥长花岗岩和花岗闪长岩(简称TTG)是太古宙高级变质地体的主要物质组成,对深入理解早期大陆生长及其机制具有重要的科学意义。目前,人们对其成因过程与机制仍有不同认识。本文以怀安陆块中广泛分布的TTG片麻岩为例,探讨其成因演化和机制。研究区位于华北克拉通中北部,主要由新太古代英云闪长岩及少量奥长花岗岩、花岗闪长岩组成。我们从该区识别出富硅富重稀土和负铕异常的低铝奥长花岗质片麻岩,形成时代与广泛分布的高铝TTG质片麻岩一致(锆石SHRIMP U-Pb年龄2.53Ga)。岩石地球化学数据显示,低铝奥长花岗质片麻岩的主量元素具有富SiO 2(76%~79%),低Al2O3(11.01%~12.61%)、CaO(1.27%~1.59%)、MgO(0.74%~0.24%)和Mg#(18~53)等特征,而广泛分布的高铝TTG岩系的主量元素含量变化大,例如,SiO 2=63%~77%、Al2O3=13.2%~17.77%、CaO=1.8%~5.78%、MgO=0.18%~3.84%和Mg#=35~64。微量元素方面,低铝奥长花岗质片麻岩具有Eu/Eu*负异常(除1个样品为弱正异常1.38外,其余样品分布在0.59~0.44),富集重稀土((La/Yb)N=4~7,(Gd/Yb)N=0.36~1.27),而高铝TTG岩系从弱负铕异常到正异常(Eu/Eu*=0.8~5.35),轻重稀土分馏明显((La/Yb)N=10~103、(Gd/Yb)N=1.97~5.72)。在微量蛛网图中二者的区别除重稀土明显存在区别外,低铝奥长花岗质片麻岩显示出Ba、Sr的相对亏损,而高铝TTG岩系则相反。二者Lu/Hf比值差异明显,低铝奥长花岗质片麻岩变化在0.1~0.16,而高铝TTG岩系变化在0.01~0.07。在Lu/Hf与相关元素以及SiO 2与相关元素哈克图解中,二者差异更加明显,表明它们之间不存在直接的成因联系。综合锆石U-Pb、Lu-Hf同位素特征以及岩石地球化学特征,我们认为低铝奥长花岗质片麻岩是低压下由新太古代新生基性地壳物质低程度部分熔融而成,源区残留矿物相以辉石+斜长石为主,岩浆可能存在过独居石的分异作用。高铝TTG岩系主要由新生基性地壳在相对高压下部分熔融而成,源区残留相以石榴石+辉石+角闪石以及无或少量斜长石为特征。岩浆经历过角闪石和辉石分离结晶作用,铕正异常增大的现象可能与斜长石堆晶有关。本区同时形成高铝和低铝TTG岩系的机制还需深入研究。俯冲机制、地幔柱机制以及二者共同作用等机制均能解释TTG的成因。依据本区同期还形成大量辉长质-闪长质岩浆和稍晚(2.5~2.45Ga)形成的钾质花岗岩类岩浆的侵入活动,我们认为本区高铝和低铝TTG岩系分别来自底侵作用导致的下地壳不同深度不同程度的部分熔融有关。引起底侵作用的机制可能与地幔柱或地幔柱与板块俯冲共同作用有关。     

华北克拉通~2.5Ga地壳再造事件：来自中条山TTG质片麻岩的证据

华北克拉通中部中条山区涑水杂岩是华北克拉通新太古代TTG质片麻岩地体之一。为了探讨华北克拉通新太古代构造-岩浆事件的性质及早前寒武纪地壳的形成和演化,选择涑水杂岩中TTG质岩石进行研究。研究表明这套TTG质岩石富Na、高Al、Sr,低Y、Cr、Ni含量。稀土元素配分曲线右倾,富Rb、Ba等大离子亲石元素,强烈亏损Nb、Ta等高场强元素。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,这套TTG质片麻岩形成于2553～2561Ma,属新太古代晚期产物。锆石Lu-Hf同位素分析结果显示εHf(t)为正值,两阶段模式年龄集中在2.7～2.8Ga。结合涑水杂岩中TTG质片麻岩的岩石地球化学特征,认为这套TTG片麻岩可能主要来自2.7～2.8Ga的下地壳镁铁质岩石在新太古代晚期的部分熔融,可能有少量的地幔物质加入。考虑同期发育大量花岗质岩石的事实,说明新太古代晚期在华北克拉通中部并不存在大规模的俯冲作用,华北克拉通在新太古代晚期已经基本成型。结合前人研究成果和本文锆石Lu-Hf同位素分析结果,提出中条山区～2.5Ga岩浆事件代表一期重要的陆壳再造事件。     

黄陵野马洞基性岩脉中锆石的U-Pb年龄和Hf同位素组成

采用激光剥蚀-等离子质谱(LA-ICP-MS)分析技术测定野马洞基性岩脉中锆石的U-Pb年龄和Hf同位素组成,以探讨黄陵地区TTG片麻岩原岩的形成及变质时间、是否存在比崆岭群更古老的地壳等问题。野马洞辉绿岩脉(1850 Ma)侵入TTG片麻岩,并从TTG片麻岩中捕获了大量捕掳晶锆石。捕掳晶锆石岩浆结晶核部的U-Pb年龄分别为2842 Ma、2900 Ma和2949 Ma,指示TTG花岗岩体为复式岩体,其至少经历了2949 Ma、2900 Ma和2842 Ma三期岩浆作用。捕掳晶锆石变质边部的U-Pb年龄为2557 Ma,指示TTG花岗岩体转变为TTG片麻岩,是"水月寺运动"及其构造热事件共同作用的结果,其变形变质的时间为2557～2511 Ma。捕掳晶锆石的εHf(t)为-9.85～0.89、平均值为-4.07,亏损地幔模式年龄TDM为3.6～3.2 Ga,指示黄陵地区存在比崆岭群(3.2 Ga)更古老的陆壳。     

吉林省太古宙TTG岩类固结的温度压力条件

吉林省太古宙ＴＴＧ岩类型成于变质上壳岩系麻粒岩相变质作用晚期阶段。详细的岩相学研究表明，ＴＴＧ岩类中存在岩浆结晶的绿帘石，角闪石和黑云母等。绿帘石的出现标志了一定的压条件。