北苏鲁超高压变质带前寒武纪基底研究新进展

北苏鲁超高压变质带位于胶东牟平—即墨断裂以东的地区,其前寒武纪基底以出露新元古代的双峰式火成岩为主要特征,其主要岩石组合包括大量花岗片麻岩以及少量变(超)基性岩(榴辉岩)、变沉积岩。对花岗片麻岩、变质(超)基性岩的岩石组合、地球化学、锆石U-Pb和Lu-Hf同位素的研究表明,北苏鲁存在新太古代—古元古代的残留地壳,经历了1.8～2.2 Ga期间的岩浆-火山-变质事件;新元古代中期(0.72～0.80 Ga)与Rodinia超大陆的裂解相关的岩浆活动促使地壳的生长和再造,形成了北苏鲁的前寒武纪基底的主体;北苏鲁和苏鲁—大别造山带一样,其前寒武纪基底是扬子板块北缘的一部分,苏鲁造山带的西北边界是五莲—烟台断裂带。

北苏鲁超高压变质带内多成因类型的变花岗质岩石及其地质意义

变花岗质岩石是北苏鲁超高压变质带出露最广泛的岩石类型。本文通过锆石年代学和全岩地球化学的系统研究,查明该区变花岗质岩石具有成因类型多样性的特点,揭示其构造归属的复杂性,这对于解释扬子板块与华北板块之间的俯冲-碰撞-折返动力学过程具有重要科学意义。锆石U-Pb定年结果表明,区内的变花岗质岩石由新元古代(820～750Ma)花岗质片麻岩和新太古代-古元古代(2700～1870Ma)TTG-花岗质片麻岩共同组成,且二者经历了完全不同的构造演化历史。其中,新元古代花岗质片麻岩经历了晚三叠世(222～213Ma)的变质-深熔事件,而新太古代-古元古代的TTG-花岗质片麻岩则记录了晚古元古代(～1864Ma)的变质事件。全岩地球化学结果表明,新元古代花岗质片麻岩的原岩成分趋近于A型花岗岩,属于过铝质-准铝质的高钾钙碱性系列,主量元素(AlT_2O_3、MgO、FeO、TiO_2、CaO、P_2O_5)与SiO_2显示负相关性,具有轻、重稀土分异和负Eu异常特征,表明其源区有斜长石的残留。富集大离子亲石元素和强烈亏损高场强元素的特点,进一步表明它们可能是中-上地壳物质部分熔融的产物。新太古代-古元古代TTG-花岗质片麻岩的原岩成分主要落入TTG和I&S型花岗岩区域,属于低钾-钙碱性系列,主量元素与SiO_2相关性不明显,多数样品的稀土总量比新元古代花岗质片麻岩略低,轻、重稀土分异相对较弱,具有正Eu或无Eu异常,表明其源区无斜长石而可能有角闪石的残留。它们的地球化学属性与新元古代花岗质片麻岩的成因特点存在显著差异。古元古代花岗质片麻岩的原岩可能为与造山有关的I型花岗岩,来自于太古宙基底岩石的重熔与再造。上述综合研究结果显示,北苏鲁超高压变质带内新元古代花岗质片麻岩的原岩具有亲扬子板块的属性,与扬子板块北缘罗迪尼亚超大陆裂解存在密切成因关系。而新太古代-古元古代TTG-花岗质片麻岩与华北板块变质基底、胶-辽-吉古元古构造带具有明显亲缘性。由此可见,在传统北苏鲁超高压变质带内的威海-乳山一带,由具有扬子板块属性和具有华北板块属性的变质基底,沿北东-南西方向共同组成了一条北苏鲁混杂岩带。这一新的研究成果充分表明,华北板块东南缘的新太古代-古元古代的陆壳物质普遍卷入到三叠纪时期扬子板块与华北板块之间的相向(双向)俯冲-折返造山过程中。