冀西北麻粒岩区早前寒武纪主要地质事件的年代格架

本文通过年代学资料和其它地质依据建立了冀西北及邻区麻粒岩地体早前寒武纪主要地质事件的年代格架。早期的基性火山喷发事件发生在2868—2932Ma期间,形成本区的早期地壳。在2761Ma左右发生了大规模的TTG岩浆侵位事件,在2650Ma时发生了基性岩浆侵位,使地壳加厚。在2561—2503Ma期间,花岗闪长质岩浆在本区广泛侵入,使地壳进一步加厚。2477—2461Ma期间,紫苏花岗岩以岩株形式侵入,同时发生区域麻粒岩相变质,早期地壳受到改造。大约在2300Ma时发生第二阶段的麻粒岩相变质。此后,在2144—2087Ma期间红色花岗岩侵位,形成花岗岩带。     

贺兰山孔兹岩系的变质时代及其对华北克拉通西部陆块演化的制约

贺兰山孔兹岩系作为华北克拉通西部孔兹岩带的重要组成部分,其变质时代问题一直悬而未决.利用SHRIMP锆石U-Pb定年技术,对贺兰山孔兹岩系中3个代表性富铝片麻岩(石榴堇青钾长片麻岩、石榴堇青二长片麻岩与石榴黑云斜长片麻岩)样品进行了精确定年.发现这3种岩石虽处不同层位,但其碎屑锆石年龄却非常集中,各测点207Pb/206Pb年龄总体变化在2.0～2.1Ga之间,加权平均年龄则在2017～2040Ma之间.这些碎屑锆石都具有岩浆结构特征,反映当时曾存在大规模花岗质岩浆活动,所成岩体为孔兹岩系沉积提供了充足物源.另有少量大于2.5Ga的碎屑锆石(2520～2949Ma),表明本区存在太古代岩浆活动记录.本区石榴堇青二长片麻岩中发育典型的变质增生锆石,其成因很可能与黑云母的脱水熔融反应有关.利用该锆石确定贺兰山孔兹岩系的变质时代为1950±8Ma.该时代与东部大青山、乌拉山孔兹岩系变质时代相同,表明华北克拉通西部的阴山地块与鄂尔多斯地块大体是以平行的方式正面拼贴到一起的,形成了目前的孔兹岩带.     

冀西北地区晚太古代大陆地壳的增生和再造——同位素年代学证据

冀西北地区出露的太古宙变质岩系是华北地台北缘麻粒岩相带的重要组成部分。详细的同位素地质年代学研究表明，本区古老的地壳形成于２９００Ｍａ左右，为玄武质成分。古老地壳的熔融再造作用主要有两期，一期发生在２７８０～２７６１Ｍａ期间，产生了研究区西部广泛分布的英云闪长质片麻岩，另一期发生在２５６１～２５０３Ｍａ期间，形成在宣化－赤城一带广泛分布的花岗闪长质片麻岩。此后，在２５００～２４００Ｍａ期间发生了区域麻粒岩相变质改造，使部分岩石的同位素体系重新设置。     

贺兰山高压泥质麻粒岩——华北克拉通西部陆块拼合的岩石学证据

贺兰山孔兹岩系作为华北克拉通西部孔兹岩带的重要组成部分,其成因问题一直存在争议。近来,在对贺兰山富铝岩系研究过程中,发现了具有"蓝晶石+条纹长石+石榴石"特征组合的高压泥质麻粒岩。通过岩相观测与相平衡定量模拟,确定其曾经历四个阶段的变质演化过程,即早期进变质阶段(M1)、变质峰期阶段(M2)、峰期后降压阶段(M3)和晚期退变阶段(M4)。早期进变质阶段,以石榴石中包裹黑云母和白云母为特征。变质峰期阶段,以出现"蓝晶石+条纹长石+石榴石"组合为特征,变质温、压条件为850～870℃、1.4～1.5GPa。峰期后降压阶段以峰期石榴石和蓝晶石转变为堇青石和夕线石为特征,温压条件大致为840～860℃、0.6～0.8GPa。晚期退变阶段以出现新生黑云母为标志,温、压条件为780～810℃、0.45～0.55GPa。PT轨迹具有顺时针演化样式,峰期后表现为先发生近等温降压(ITD)、后发生近等压冷却(IBC)的退变过程,反映陆-陆碰撞发生高压麻粒岩相变质作用,后又快速折返到正常地壳深度的变质动力学过程,进而从岩石学角度证明华北克拉通西部孔兹岩带是由北部的阴山陆块与南部的鄂尔多斯陆块发生碰撞所致。     

冀东迁西—迁安地区紫苏花岗岩的地球化学特征及其成因

本文根据地质和地球化学的研究提出本区紫苏花岗岩主要是由英云闪长质、花岗闪长质岩浆侵位之后经麻粒岩相变质而形成的。根据地球化学特征,本区的紫苏花岗岩可分为大离子亲石元素亏损的北区(太平寨—三屯营)和大离子亲石元素较富集的南区(水厂—松汀),它们的地球化学差异反映了其形成时构造条件的不同。     

扬子地块西、北缘中元古代地层的划分与对比

广泛分布于扬子地块西缘和北缘的中元古代地层经历了强烈的变形和绿片岩相的变质改造。根据形成时代,该区的中元古代可以识别出两个阶段,中元古代早期(1.8~1.4Ga)和中元古代晚期(1.4~1.0Ga)。中元古代早期的地层包括大红山群、东川群、河口群和通安组(1~4段),中元古代晚期的地层主要由分布在扬子地块西南缘的昆阳群、会理群和分布于扬子地块北缘的神农架群和打鼓石群组成。新的锆石原位定年结果表明,通安组的凝灰岩形成于1744±14Ma左右,河口群角斑岩形成于1659±23Ma左右,侵入会理群天宝山组的辉长辉绿岩形成于1026±7Ma左右。根据岩石组合、形成环境以及年代学资料,中元古代早期的大红山群、东川群、河口群和通安组(1~4段)形成时代相近,地层组成基本相同,它们都含有与岩浆热液有关的铁氧化物铜金(IOCG)矿床或层状铜矿床(SSC),都在1.75~1.45Ga期间形成于大陆裂解环境。扬子地块北缘的火地垭群也可能属于中元古代早期地层。中元古代晚期地层在扬子地块西缘北缘均有分布,其中的昆阳群和会理群大体形成于1.2~1.0Ga,神农架群和打鼓石群形成于1.4~1.0Ga,它们的顶界可能延伸到新元古代早期。在中元古代晚期的地层中含有大量叠层石,表明它们形成于温暖潮湿的浅海环境。除上述的中元古代晚期地层之外,云南元谋地区的苴林群、川西的登相营群、通安组五段等也属于中元古代晚期的地层。     

吕梁地区古元古代花岗岩浆作用——来自同位素年代学的证据

古元古代吕梁变质地块位于华北克拉通中部构造带中段的西缘,其中有大量的古元古代花岗闪长质到花岗质的侵入体。根据花岗岩岩石组合和同位索地质年代学资料,吕梁地区古元古代的花岗岩浆事件可分四个阶段。在早期拉张阶段,2364Ma的盖家庄片麻状花岗岩侵位,并伴随有大陆边缘裂谷型的吕梁群的火山活动。拉张一挤压转化阶段的花岗岩浆活动,代表性产物是2150Ma左右的赤坚岭片麻状花岗闪长岩;中期的挤压阶段的花岗岩浆活动,代表性产物是2063Ma的道仁沟石英二长岩、1906Ma的惠家庄似斑状黑云母花岗岩和1848Ma的市庄细粒花岗闪长岩等;晚期的拉张阶段的花岗岩浆活动,主要有1805Ma的大草坪斑状花岗岩和1800Ma的芦芽山斑状花岗岩、云中山花岗岩等。锆石SHRIMP U-Pb年代学研究结果表明,以往划分的关帝山杂岩是由不同时期的花岗岩所组成,应以解体。可将其划分为挤压阶段的惠家庄岩体、市庄岩体和后造山阶段的大草坪岩体等。     

克拉通边缘岩石圈金属再富集与金-钼-稀土元素成矿作用

克拉通是大规模成矿的重要构造环境,其边缘产出了众多世界级规模的金、钼、稀土元素矿床。然而,克拉通如何控制巨型矿床的形成与分布尚不十分清楚。文章基于作者和前人的研究成果,探讨了扬子和华北克拉通岩石圈早期金属富集与后期金属活化问题。在全球范围,多数克拉通在其形成之后长期保持稳定,但部分克拉通(如华北、扬子)在克拉通化之后又经历了早期(元古代)增生与晚期(中生代—新生代)改造。在克拉通化及其之后,处于克拉通边缘的大洋岩石圈或克拉通块体间的有限洋盆发生板片俯冲,释放出含金属组分(REE、Cu、Au)的富CO2流体,交代亏损的大陆岩石圈地幔(SCLM),并使之发生交代和金属再富集。俯冲诱发的弧岩浆在大陆下地壳底侵可形成新生下地壳,伴随着少量硫化物的堆积而发生金属(Au、Cu)再富集。由于克拉通相对稳定,新生下地壳在进变质脱水过程中仍能保存部分金属,释放的(含Au)变质流体很可能被封存或固结在地壳的某个部位。在克拉通破坏改造期,软流圈上涌改变克拉通SCLM热结构并诱发其部分熔融,产生富REE的碳酸岩熔体和富水的基性岩浆(如煌斑岩)。前者在浅部地壳侵位并出溶成矿流体,形成碳酸岩型REE矿床;后者在深部地壳脱挥发分(H2O+CO2),诱发新生下地壳重熔和含Au硫化物(和/或含Au流体囊)活化,形成富Au岩浆系统或流体系统。这些深地壳熔/流体沿克拉通边界或岩石圈不连续运移至上部地壳,岩浆系统直接出溶成矿流体,形成以斑岩体为中心的斑岩型Au矿,含Au富CO2流体流沿断裂网络系统活动并沉淀金属,形成石英脉型和蚀变岩型Au矿。伴随克拉通破坏改造,克拉通边界断裂或基底断裂重新活化,并诱发古老下地壳熔融,产生含Mo岩浆系统。这个理论框架不同于已有的造山带成矿理论模式,它解释了克拉通边缘异常富集Au、Mo、REE矿床及其成矿规律,可用于类似克拉通地区的成矿预测。     

华北克拉通阜平杂岩中~2.7GaTTG片麻岩的厘定及其地质意义

通过详细的地质工作,本文从阜平杂岩中厘定出一套~2.7Ga的条带状TTG片麻岩系,其原岩主要为英云闪长岩,经历了强烈的变形和深熔改造。该片麻岩可分为岩石主体和条带,按条带形态和成分可分为三种:细小的暗色条带、深熔浅色条带和后期注入的长英质脉体。用LA-MC-ICPMS法对英云闪长岩中锆石进行了原位U-Pb年龄测试,其形成年龄为2669.2±9.7Ma。该片麻岩SiO2=64.32%~70.02%,具有高铝(Al2O3=14.00%~15.87%)富钠(Na2O=3.85%~4.22%)贫钾(K2O=1.13%~2.42%)及低K/Na比值的特点,Mg#指数为39.5~49.6。该片麻岩具有中等-强烈程度的稀土元素分异[(La/Yb)N=3.67~51.38],Eu异常不明显。其富集Sr(303×10-6~431×10-6)、Ba(191×10-6~696×10-6)等大离子亲石元素,亏损Nb(4.70×10-6~9.78×10-6)、Ta(0.19×10-6~0.75×10-6)、Ti(1378×10-6~3259×10-6)、P(174.6×10-6~960.6×10-6)等高场强元素,Cr(5.87×10-6~119.4×10-6)、Ni(6.72×10-6~45.75×10-6)等相容元素含量也较低。Yb(0.31×10-6~1.75×10-6)和Y(3.61×10-6~18.88×10-6)含量低,Sr/Y比值高(16.0~119.1),属于高铝的TTG,与高硅埃达克岩特征相似。推断是热的太古宙新生洋壳部分熔融而成。阜平地区~2.7Ga TTG片麻岩的厘定,进一步证实了华北克拉通在新太古代早期经历了强烈的陆壳增生,并为华北克拉通早期岩浆事件与世界范围的岩浆事件的对比提供了新的依据,为华北克拉通早期陆块及绿岩带的划分提供了新的限定。