冀北燕山期三个系列花岗质岩石的地球化学特征及其成因学意义

燕山期花岗质岩石广泛出露在冀北地区，从中可以识别出碱钙性、过铝质和碱质三个岩石系列。本文系统报道了它们的产状、岩类学、主要元素、痕量元素、稀土元素、年代学和ＩＳｒ资料；重点讨论了它们的地球化学特征和成因类型问题。碱钙性岩石系列主要由石英二长闪长岩元素、二长花岗岩元素、正长花岗岩构成；ＳｉＯ２含量变化范围是６２％～７５％；Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ在７．６３％～８．８８％之间；Ａ／ＣＮＫ＜１．０５，ＣＡ指数５５。过铝质系列由流纹斑岩为代表，具有高硅（ＳｉＯ２＞７３％）、富钾低钠（Ｋ２Ｏ／Ｎａ２Ｏ为１．４４～９．１３）、过铝质（Ａ／ＣＮＫ是１．１７～１．４３）的特点。碱性系列的岩石组合是碱长正长岩（碱长粗面岩）－碱性石英正长岩（碱流岩）－碱性花岗岩（碱性流纹质熔结凝灰岩）。它们的ＳｉＯ２含量变化于５７％～７７％之间，Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ分别大于９％、４％、５％，ＮＫ／Ａ为０．９～１．１２。以过铝质、碱钙性和碱性为序，三个岩石系列的Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＲＥＥ含量依序增高，显示出明显的区别。上述特征表明，三个岩石系列的性质和特征明显不同，分别属于三种岩石成因类型。

冀北太古代花岗质片麻岩的成因

冀北是华北克拉通早前寒武纪变质基底的主要出露地区之一。分布于承德-滦平和赤城-张家口地区的新太古代花岗质片麻岩主要由英云闪长岩、奥长花岗岩、花岗闪长岩和二长花岗岩(TTGM)组成,构成了低钾、中钾和高钾钙碱性三个岩石化学系列。二长花岗质片麻岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb和Lu-Hf同位素特征揭示其岩浆结晶年龄为2509±10Ma。全岩岩石化学、Sm-Nd同位素和锆石Lu-Hf同位素研究表明:(1)低钾钙碱性系列的岩石形成于拉班玄武质岩石的低度部分熔融;(2)中钾钙碱性系列岩石主要形成于玄武质岩石和杂砂岩的部分熔融,局部存在英云闪长质片麻岩的部分熔融;(3)高钾钙碱性系列的岩石形成于以高钾中酸性火山岩为主要成分的杂砂岩的部分熔融。结合近年来冀北早前寒武纪地质研究成果,这些太古代花岗质片麻岩全岩Sm-Nd同位素和锆石Lu-Hf同位素特征揭示～2.7Ga是本区太古代地壳的主要生长期。在新太古代发生了大规模的火山喷发,火山物质形成后不久发生部分熔融形成花岗质岩浆,接着发生变质、变形作用。这些花岗质片麻岩的形成与南美洲西海岸的构造-岩浆活动特征有类似之处,可能反映了太古代末期冀北地区从活动大陆边缘地壳增生、加厚到弧后伸展转化的动力学背景。