陕西小秦岭地区太华群的锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成

本文对陕西华山岩体南侧一个太华群黑云斜长片麻岩进行了地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素分析。地球化学分析显示其原岩为中酸性钙碱性花岗质岩石,稀土含量较低(∑REE=83.13×10-6),但富集Pb和LILE元素(如Rb、Ba)。锆石的176Hf/177Hf比值变化于0.281258～0.281404,具明显负的εHf(t)值(-6.86～-11.23)。锆石的Hf同位素模式年龄(2.96～3.24Ga)表明原岩是由中太古代地壳演化而来。对比显示小秦岭太华群黑云斜长片麻岩与鲁山地区的太华群具有相似的中太古代地壳源区,但它们的形成时代可能不同。锆石内部结构、Th/U比值以及定年结果显示小秦岭地区的太华群在～1.91Ga经历了一期重要的变质热事件,该事件与Columbia超大陆拼合时的全球性碰撞造山事件相关联。小秦岭太华群为华北克拉通块体南缘的地质单元,但各地区太华群在原岩组成、形成时代和变质时代上具有不同的特征,太华群应是一个杂岩体,至少可以解体为新太古代和古元古代两部分。

河南洛宁太华岩群斜长角闪岩的锆石^(207)Pb/^(206)Pb和角闪石^(40)Ar/^(39)Ar年龄

运用单颗粒锆石逐层蒸发法和角闪石^(40)Ar/^(39)Ar阶段加热法研究了河南洛宁太华岩群斜长角闪岩的同位素年龄。获得锆石^(207)Pb/^(206)Pb年龄为2675±2 Ma,角闪石^(40)Ar/^(39)Ar坪年龄和等时线年龄分别为2372.98±47.46Ma和2349.10±46.98Ma。锆石^(207)Pb/^(206)Pb年龄代表了斜长角闪岩原岩的形成时代,而角闪石^(40)Ar/^(39)Ar年龄则为其变质时代,与Sm-Nd等时线年龄(2351±103 Ma)相一致。上述年龄数据表明河南洛宁地区太华岩群形成于新太古代,在古元古代遭受过一次角闪岩相变质作用。

河南洛宁太华变质杂岩区早元古代变质作用P-T-t轨迹及其大地构造意义

太华变质杂岩广泛出露于华北克拉通南缘,总体呈SW-NE向展布。在河南洛宁地区,太华变质杂岩以TTG片麻岩、斜长角闪片麻岩和变泥质片麻岩为主。斜长角闪片麻岩中可识别出三个阶段的变质矿物组合:进变质阶段矿物组合(M1)为石榴子石变斑晶内部的包裹体矿物组合(Amp1+Pl1+Qtz),变质高峰期矿物组合(M2)为石榴子石变斑晶边部和基质矿物组合(Grt2+Amp2+Pl2+Qtz),退变质阶段矿物组合(M3)为"白眼圈"状后成合晶组合(Amp3+Pl3+Qtz)。运用矿物温度计与压力计估算三个阶段的P-T条件分别为:进变质阶段约600～680℃/7.0～7.6kbar,变质高峰期为680～790℃/9.5～10.7kbar,退变质阶段为580～720℃/6.5～7.6kbar。变泥质片麻岩中保留了进变质阶段(M1)包裹体矿物组合(Bt1+Pl1+Qtz)和峰期变质阶段(M2)矿物组合(Grt2+Bt2+Pl2+Qtz)两个阶段。其中未发现后期退变质反应结构,石榴子石中也未发现成分环带。P-T条件估算结果分别为:M1阶段620～710℃/4.9～5.6kbar,M2阶段710～760℃/7.3～8.3kbar。洛宁地区太华变质杂岩记录了顺时针的近等温降压型的P-T轨迹,可能经历了与华北中部造山带其它杂岩类似的变质演化过程,推测其形成于华北克拉通东部陆块和西部陆块沿中部造山带的拼合过程中。SIMS与ICP-MS锆石U-Pb定年表明,斜长角闪片麻岩记录了1938～1967Ma的变质事件,比华北中部造山带其它变质杂岩区所广泛记录的～1850Ma变质事件早了约100Ma,暗示中部造山带的拼合可能是一个长期的、复杂的过程。

小秦岭地区太华群锆石U-Pb年龄及华北克拉通南缘地壳演化

以小秦岭地区太华群二长片麻岩为研究对象，分析其地球化学、锆石U-Pb年龄和 Hf同位素特征。地球化学分析显示其原岩为高钾钙碱性花岗质岩石，稀土元素总含量较高（229×10^-6），轻、重稀土元素分馏明显（w（La）N/w（Yb）N＝45．39），有明显的 Eu负异常（0．43）。原始地幔标准化微量元素蛛网图显示其富集Rb、Ba、Th、U等大离子亲石元素和亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti等高场强元素。锆石U-Pb定年结果显示，其原岩的形成时代为古元古代早期（2.47 Ga）。锆石 Hf同位素分析结果显示：初始N（^176 Hf）/N（^177 Hf）值变化范围很小，为0．281284～0．281328，εHf（t）值均为正值（0．93～5．18）；二阶段 Hf模式年龄为2．70～2．89 Ga，新生地壳（现代岛弧火山）Hf模式年龄为2．54～2．73 Ga，接近于锆石结晶年龄（2.47 Ga），指示华北克拉通南缘在这一时期有明显的新生地壳生长。华北克拉通南缘在新太古代早期（2．7～2．9 Ga）、新太古代晚期-古元古代早期（2．2～2．5 Ga）和古元古代中期（1．8～2．1 Ga）有3期重要的构造热事件。新太古代早期及晚期有明显的新生地壳生长（εHf（t）＞0），新太古代晚期-古元古代早期和古元古代中期的岩浆活动有明显的新生地壳生长，同时还伴随有古老地壳物质的再循环和改造（εHf（t）＞0或εHf（t）＜0）。

河南鲁山太华变质杂岩前寒武纪变质作用

太华变质杂岩（＂太华群＂）出露于华北克拉通中部造山带南缘,包括自西北向东南依次出露的华山、洛宁、鲁山、舞钢等四个出露区。鲁山地区太华变质杂岩中的斜长角闪岩类,变质演化历史记录得相对最为全面,其中普遍保留了三个阶段的变质矿物组合。第一阶段变质矿物组合（M1）为进变质组合,以石榴子石变斑晶中的包裹体矿物组合（石英＋斜长石＋角闪石±单斜辉石±钛铁矿）为代表,形成于约710℃/7.8kbar的条件下。第二阶段变质矿物组合（M2）为变质高峰期组合,以石榴子石变斑晶和基质矿物组合（角闪石＋斜长石＋石英±单斜辉石±钛铁矿）为代表,形成于约730～810℃/8.1～11.7kbar的条件下。第三阶段的矿物组合为退变质组合,以环绕石榴子石变斑晶发育的后成合晶矿物组合（石英＋斜长石＋角闪石±单斜辉石±钛铁矿）为代表,形成的温度与压力条件约为730～740℃/3.5～5.7kbar。这些斜长角闪岩类记录了顺时针变质作用P-T轨迹,其中包含近等温降压的退变质过程,其中变质峰期变质条件达高角闪岩相到麻粒岩相过渡区。二次离子质谱（SIMS）探针锆石U-Pb定年表明,变质锆石年龄介于1.93～1.87Ga之间。结合其他学者发表的资料,推测华北中部造山带的中段和南段似乎在～1.95Ga即已开始了俯冲-碰撞的造山过程,而且该造山过程几乎延续了150Myr之久。

华山太华变质杂岩中LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及角闪石^40Ar/^39Ar定年

太华变质杂岩出露于华北克拉通中部造山带最南缘,整体呈近东西向展布。华山地区的太华变质杂岩区岩性复杂多样,保存了至少三个阶段的变质矿物组合。本文对其中的黑云斜长片麻岩和黑云二长片麻岩中的锆石,进行了详细的LA-ICP-MS U-Pb定年;对斜长角闪片麻岩中的变质角闪石,进行了常规40Ar/39Ar定年。定年结果表明：（1）黑云斜长片麻岩中的碎屑锆石记录了两期（~2.3Ga和~2.5Ga）明显的岩浆事件,变质锆石记录了一期（1.87~1.85Ga）变质事件;（2）黑云二长片麻岩中的岩浆锆石U-Pb年龄为2.33Ga和2.31Ga,变质锆石记录的变质年龄为1.96Ga;（3）两个斜长角闪片麻岩样品中,变质角闪石的40Ar/39Ar坪年龄和等时线年龄说明,该地区经历了一期~1.8Ga的变质热事件。这些数据说明,太华变质杂岩也记录了华北克拉通东部陆块与西部陆块之间的碰撞造山过程,不过比中部造山带其它变质杂岩区记录的时间更早,变质作用持续的时间也更长。这暗示了该地区在1.96~1.80Ga期间,经历了一次比较漫长而复杂的构造-变质演化过程。

华北中部造山带南缘华山地区太华变质杂岩中锆石U-Pb定年

华山太华变质杂岩出露于华北克拉通中部造山带最南缘,区内斜长角闪片麻岩呈"透镜状"或"似层状"产出于黑云斜长片麻岩或TTG片麻岩中。大多数含有石榴子石变斑晶的变质岩中,保留了至少3期变形形迹和3个阶段的变质矿物组合。本文对斜长角闪片麻岩和黑云斜长片麻岩中的锆石,进行了SIMS和LA-ICP-MSU-Pb定年。斜长角闪片麻岩的岩浆锆石年龄为2.29Ga,表明其原岩形成于古元古代。斜长角闪片麻岩、黑云斜长片麻岩中的变质锆石及锆石变质增生边年龄为1.94～1.82Ga,表明华山地区比华北克拉通中部造山带中段及北段其他地区普遍记录的约1.85Ga的变质事件,不仅早了约0.1Ga,且变质事件持续达0.1Ga之久。这说明华北中部造山带前寒武纪期间的构造-变质事件是一个比较漫长的复杂过程。

华北克拉通南缘太华杂岩组成及演化

太华杂岩位于华北克拉通南部,其组成复杂,记录了几乎所有早前寒武纪各阶段重要的地质事件;此外,由于其所处特殊地理位置,研究太华杂岩对于华北克拉通早前寒武纪地壳形成和演化、构造单元划分和基底拼合等都具有举足轻重的科学价值。本文综合已有的岩石学、变质作用、地球化学以及同位素年代学等诸多研究工作,得到以下阶段性结论和认识:1)将鲁山地区太华划分为以深成侵入岩为主的片麻岩系和以变质沉积-火山岩为主的表壳岩系;前者形成于中太古代晚期-新太古代早期,后者形成于古元古代晚期。而小秦岭地区太华杂岩中变质深成侵入岩形成时间跨度较大,为中太古代晚期-古元古代早期;而其上覆的火山-沉积岩可与鲁山太华杂岩的表壳岩类比,形成时间亦为古元古代晚期。2)中太古代-新太古代(2.91～2.50Ga)为华北克拉通南部大陆最主要的地壳形成时期。提出太华杂岩在太古宙经历了两期明显的地壳生长时间,一期发生在2.85～2.70Ga,以鲁山太华片麻岩系中的深成侵入岩和斜长角闪岩为代表;另一期发生在～2.50Ga,以小秦岭华山和崤山地区太华杂岩中各类花岗质岩石为代表。3)太华杂岩在所谓的全球陆壳生长"沉寂期(2.45～2.20Ga)"岩浆活动异常发育,推测这一时期的岩石形成于古元古代俯冲-汇聚环境,可能是与华北克拉通南部太古宙陆块和其他陆块汇聚-碰撞相关。4)太华杂岩在古元古代晚期普遍遭受了强烈的变质和变形,其变质程度主体为高角闪岩相,局部可达麻粒岩相,且记录了包含近等温降压退变质片段的顺时针变质作用P-T轨迹,经历了一个漫长的变质演化过程(1.97～1.80Ga),变质作用的时限跨度可达150Myr。5)提出华北克拉通南部曾经为一个统一基底,称之为"南部太古宙地块",此地块形成时间为新太古代末期(～2.5Ga)。该古老陆块经历了如下5个构造-演化阶段:(1)冥古宙-始太古代初始陆核形成;(2)中太古代-新太古代陆壳快速生长;(3)古元古代早期(～2.3Ga)岩浆活动异常活跃;(4)古元古代(2.30～1.97Ga)陆内拉伸-破裂;和(5)古元古代末期(1.97～1.80Ga)陆块最终拼合。

豫西小秦岭地区太华杂岩中斜长角闪岩地球化学及其大地构造意义

小秦岭地区太华杂岩的斜长角闪岩以多种产状出露于表壳岩系和花岗质片麻岩中，经历了角闪岩相区域变质作用，形成黑云斜长角闪岩、透辉斜长角闪岩、斜长角闪岩和黑云石榴斜长角闪岩等岩石类型。根据它们的主量和微量元素地球化学特征，可将其分为三类：Ａ类较多地显示大陆边缘岛弧的地球化学特征；Ｂ类的地球化学表现为板内玄武岩的特点但仍然记录岛弧玄武岩的组成特征；Ｃ类具有板内玄武岩的特征。这三类斜长角闪岩在空间上的密切共生和地球化学演化特征说明，它们是弧后盆地扩张不同阶段的产物。

豫西小秦岭地区太华杂岩中花岗质片麻岩的元素地球化学及其构造意义

豫西小秦岭地区太华杂岩中花岗质片麻岩为古老侵入岩，主要由黑云斜长片麻岩、黑云钾长片麻岩和黑云二长片麻岩等类型岩石组成，具有ＴＴＧ岩系的组成特征，元素地球化学特征反映其形成于类似现代板块碰撞带的构造环境．

华北中部造山带南缘洛宁东部太华变质杂岩SIMS锆石U-Pb年龄及其地质意义

太华变质杂岩出露于华北克拉通中部造山带南缘,整体呈近EW向展布。洛宁地区的太华变质杂岩岩性多样,保留了至少3个阶段的变质矿物组合。作为前人研究的补充,报道了该地区东部含榴斜长角闪片麻岩和长英质片麻岩的SIMS锆石U-Pb定年结果,证实该区太华变质杂岩至少保留了3期地质事件的年龄。其中两期岩浆年龄（2.32~2.33Ga和2.18Ga）表明,太华变质杂岩与华北中部造山带中—北段各杂岩一样,共同经历了华北克拉通的地壳再造过程;另一期变质年龄（1.94~1.95Ga）表明,太华变质杂岩的变质作用开始时间比该造山带中—北段大部分杂岩区早了约0.1Ga,变质作用延续时间也长了约0.1Ga。这再次说明华北中部造山带古元古代末的构造-变质事件是一个漫长且复杂的过程。

豫西小秦岭太华群金的地球化学背景及金矿成矿物质来源研究

本文从矿源层金的地球化学背景出发论述了金矿形成的必要条件不是矿源层高的含金背景,而是地质作用对金活化转移的能力、强度和构造条件。该区金矿化象华南与花岗岩有关的钨锡矿床一样具有继承、演化、逐步富集成矿的特征。

豫西太华群微体植物的发现及其意义

豫西太华群一名已沿用了30余年,在这套中深变质岩系中,过去从未发现生物化石,前人根据变质程度及构造格架一直将其归入太古宇。笔者对小秦岭地区这套中深变质岩系的石墨片麻岩、石英岩、长石石英岩及大理岩,采用浸解法、切片法研究,发现了一批微体古生物化石,文中介绍了微体化石的赋存层位及岩性。在参考加拿大、澳大利亚、中国鞍山等地国内外已有资料后,笔者认为豫西小秦岭地区太华群上亚群的时代应归属早元古代为宜。

福建太华铁矿区矿体特征及其控矿因素分析

太华铁矿区地处新华夏系第二隆起带东南缘之戴云山脉西侧,属中低山侵蚀地貌。为屏南-梅林断陷带中段偏北部位,政和-大埔深大断裂在其西面通过。由于多期的构造及岩浆活动造成区内二叠系下统栖霞组灰岩内外接触带围岩的硅化、矽卡岩化、角岩化和金属硫化物矿化,并形成以铁矿为主的多金属矿(点)体。在充分认识矿区地质特征和矿体特征的基础上,重点分析了铁矿床的控矿因素。

对豫西小秦岭太华群的重新认识

太华群具明显的两分性特征，下亚群属下部基底岩系，原岩为拉斑玄武岩及ＴＴＧ岩系；上亚群属上部基底岩系，具孔达岩系特征的一套沉积变质岩。根据生物地层学、岩石地层学、构造地层学、同位素年代学，提出了小秦岭地区的太华群上下亚群是不同地质时期、不同构造环境下的产物，下亚群时代为晚太古代，上亚群时代为古元古代，故太华群应予以解体．或给以新的内涵。

洛南“秦仓沟组”——太华群南侧古韧性剪切带产物

小秦岭区域复背形南侧的“秦仓沟组”,原定为一套混合岩和混合岩化变质岩,划属太华群的上部组元.近年经研究确认为具典型韧性变形的动力学标志的古老糜棱岩带,是在左行走滑的强烈挤压条件的深层塑性变形产物,从而肯定了太华群南侧也与北侧一样,为古韧性剪切带所围限.结合实际资料提出了对太华群划分方案的意见.太华群边缘韧性剪切带的发现,对小秦岭区域地质构造发展演化的认识具重要意义,开辟了认识区域构造格局和金矿分布规律的新思路.

河南鲁山地区太华杂岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学及其地质意义

华北克拉通是我国最大且最古老的克拉通,是研究太古宙岩浆活动和构造演化的理想区域,一直备受地质学家的关注。太华杂岩是华北克拉通的重要组成部分,主要分布在其南缘,总体呈近北西西-南东东向分布。在详细野外地质调查的基础上,对鲁山地区太华杂岩中的斜长角闪岩样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,以揭示其成岩及变质事件时代。样品的锆石U-Pb加权平均207Pb/206Pb年龄为2 788±16、2 714±12和1 920±18 Ma,分别代表斜长角闪岩成岩年龄、早期变质事件年龄及晚期变质事件年龄。综合梳理前人的锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究数据,分析并讨论了3次地质事件的地质意义:2 850~2 700 Ma为一期重要的岩浆事件,代表了太古宙新生地壳的形成;2 800~2 600和~1 900 Ma为两期变质事件,期间太华杂岩分别遭受新太古代和古元古代两次变质变形改造。本次研究不仅可以解释太华杂岩的形成、变质时代及其地质意义,而且为进一步研究华北克拉通南缘乃至整个华北克拉通的形成与演化过程提供了新的数据资料。

华北克拉通崤山太华群TTG质片麻岩年代学与地球化学特征:岩石成因机制探讨

华北克拉通中部造山带南段崤山地区太华群变质杂岩中的TTG质片麻岩具较宽范围的Si O2(63.00%~73.13%)、Al2O3(14.22%~19.38%)和较低的Mg O(0.42%~1.62%)、Cr(4.7~19.2μg/g)和Ni(2.28~16.3μg/g),显示低Yb(0.54~1.16μg/g)、Y(5.49~11.6μg/g)以及高(La/Yb)N(22.4~47.7)和Sr/Y(12.4~84.3)的特征。其稀土元素配分曲线具明显Eu负异常,在微量元素蛛网图上显示显著的Nb-Ta、Ti负异常。崤山TTG片麻岩的原岩形成于新太古代晚期(~2.52 Ga)的加厚下地壳部分熔融,源区残留石榴子石及角闪石,斜长石结晶分异作用降低了岩浆体系的Sr含量和Sr/Y值。绝大部分继承锆石的形成时代(2544±8 Ma)接近于TTG岩浆结晶年龄,表明加厚下地壳源区物质组成相对较年轻。另外,崤山TTG质片麻岩具有正的岩浆锆石εHf(t)值(0.39~4.76)以及略低的继承锆石εHf(t)值(-1.88~3.05),与登封群新太古代TTG相似,均明显高于鲁山太华群新太古代早期TTG。因此,崤山TTG片麻岩具有明显的新生地壳组分,暗示了显著的地壳生长,可能与华北克拉通中部造山带南段新太古代活动大陆边缘增生造山过程相关。

华北克拉通南缘太华群铁山庙铁矿床沉积时代的约束-锆石U-Pb定年及Hf同位素证据

华北克拉通南缘舞阳地区分布有大型铁矿床,赋存于早前寒武纪的太华群变质岩系中。铁山庙铁矿床在舞阳铁矿区分布广泛,大小矿体包括经山寺、冷岗、铁山庙、铁古坑以及岗庙刘等,产出层位为铁山庙组。近年来对铁山庙铁矿床的研究程度较高,不少学者认为其为Superior BIF型铁矿床,但是对于铁山庙铁矿床原始沉积年龄显见报道。本文通过选取穿切铁古坑铁矿体的混合岩化钾长花岗岩以及矿体顶板围岩辉石黑云斜长片麻岩为研究对象,利用SHRIMP锆石U-Pb定年以及原位Hf同位素测试分析技术,以此来约束铁山庙铁矿床沉积时代的上限和下限。结果显示,两个样品中的锆石均记录了两组年龄数据,且在误差范围内明显具有一致性。较老一组^(207)Pb/^(206)Pb年龄为2463~2478Ma,较新一组为1918~1961Ma。此外,混合岩化花岗岩中较老锆石的ε_(Hf)(t)变化范围为-6.96^-12.83,较新锆石的ε_(Hf)(t)为-7.19^-15.75,两类锆石的ε_(Hf)(t)值变化范围相似,说明较老锆石为继承锆石,其年龄可能代表源区岩石的形成时代,而较新锆石为变质锆石,代表深熔作用锆石发生重结晶作用的时间,即混合岩化花岗岩的形成时代;辉石黑云斜长片麻岩中较老一组锆石的ε_(Hf)(t)值为-0.55~2.75,较新一组锆石的ε_(Hf)(t)为-5^-10.06,两类锆石的ε_(Hf)(t)值差别很明显,较老一组锆石是碎屑锆石,其年龄可以约束原岩沉积的最大年龄,而较新一组锆石为变质增生成因,其年龄代表了岩石经历的一期变质事件。综合分析,铁山庙铁矿床的沉积时代可以约束在2.46~1.96Ga之间,很可能在2.3Ga左右,之后于~1.96Ga经历了强烈的区域变质作用。

太古宙绿岩带金的“下迁预富”作用─—以豫陕太华群地层为例

太古宙太华群绿岩带金的丰度低于克拉克值。本文论证了中生代成矿以前金的大规模活化迁移是造成现有低金丰度的根本原因，并依据世界超深钻探及其它大量实际资料，提出了变质期后金的迁移方向主要是向下并在人华群深部形成衍生矿源层──“下迁预富”的新理论，较合理地解释了“低金丰度”与“矿质来源”问题，阐述了金的下迁条件和机制，同时就有关问题进行了讨论。