华北克拉通清原地体新太古代和古元古代两期麻粒岩相变质作用

对华北克拉通新太古代和古元古代的构造模式有多种不同认识,有必要进行深入的变质作用研究。本文选取了辽北清原地区中性麻粒岩、石榴方辉石岩和变质基性岩墙,开展系统的岩相学观察、矿物化学分析、相平衡模拟和锆石-独居定年研究,以阐明其变质演化过程和大地构造意义。中性麻粒岩和石榴方辉石岩均发育两期麻粒岩相组合。中性麻粒岩第一期斜长石发育复杂成份环带,从核到幔部其钙长石含量(X_(An))降低,然后再向边部升高;石榴方辉石岩中第一期石榴石与斜方辉石互相包裹。第一期麻粒岩相变质作用P-T轨迹为逆时针型,包含峰期前升压至峰期和峰后降温降压至固相线两个变质阶段。依据两个样品中观测的峰期矿物组合在P-T视剖面图中的稳定范围,并结合斜长石幔部成份,确定峰期温压条件为1.0~1.2GPa/890~1000℃。石榴方辉石岩在峰前升压过程,斜方辉石转变为石榴石,形成石榴石包裹斜方辉石的结构;在峰后降温降压过程中,石榴石又转变为斜方辉石,导斜方辉石包裹石榴石。中性麻粒岩和石榴方辉石岩的第二期组合以形成石榴石+石英和黑云母+石英±单斜辉石±钾长石后成合晶和冠状体为特征。变质基性岩墙只发育第二期矿物组合,为高压麻粒岩组合,其P-T轨迹为顺时针型。根据变质斜长石中最小X_(An),角闪石中最大Ti含量和石榴石幔部最高镁铝榴石含量等值线,确定峰期温压条件为~1.15GPa/830℃。锆石定年表明第一期高温-超高温麻粒岩相变质作用峰后冷却时间为2.49~2.48Ga,第二期高压麻粒岩相变质时间为~1.83Ga,独居石定年获得峰后退变质年龄为~1.75Ga。结合其他区域地质特征,本文认为第一期高温-超高温麻粒岩相变质作用受太古宙特有的垂直沉落构造控制,第二期高压麻粒岩相变质作用与沿华北克拉通北缘发生的碰撞造山事件有关。

龙江-乌兰浩特地区新太古代-古元古代岩浆事件:对松嫩地块西缘前寒武纪地质体属性的制约

识别前寒武纪地质单元对了解松嫩地块物质组成和前寒武纪构造演化过程具有重要的科学意义。本文对出露于松嫩地块西缘龙江地区的花岗质岩石和乌兰浩特地区的斜长角闪岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素和Hf同位素分析。石英二长岩和二长花岗岩形成年龄分别为2480±12Ma和2544±23Ma,样品中存在~2.6Ga的继承锆石以及~2.0Ga的变质锆石,形成时代为新太古代;多数锆石ε_(Hf)(t)>0,二阶段模式年龄为2793~3019Ma,少量锆石ε_(Hf)(t)<0,二阶段模式年龄为3012~3138Ma,锆石Hf同位素特征表明松嫩地块西缘龙江地区存在新-中太古代的地壳生长事件,且在岩浆演化过程中受到中太古代古老地壳的混染。乌兰浩特斜长角闪岩存在2544±15Ma的继承锆石,形成年龄为2042±29Ma,形成时代为古元古代;多数锆石的ε_(Hf)(t)>0,二阶段模式年龄为2301~3015Ma,少量锆石ε_(Hf)(t)<0,二阶段模式年龄为2647~3073Ma,锆石Hf同位素特征表明乌兰浩特地区存在古元古代中期-中太古代的地壳生长事件,且在岩浆演化过程中受到新太古代古老地壳的混染。综合区域研究成果,松嫩地块西缘龙江-乌兰浩特地区存在~1.8Ga、~2.0Ga、~2.5Ga和~2.7Ga四期岩浆事件以及古元古代中期-新太古代晚期和新-中太古代的地壳生长事件,其构造岩浆热事件与华北克拉通及全球古老大陆地壳增生时限一致。

东昆仑南带中元古代晚期—新元古代早期叠层石组合的发现

东昆仑南带加嗡门地区碳酸盐岩地层中发现的中元古代晚期-新元古代早期叠层石组合以大型锥叠层石及其相关的分子Conophyton garganicus vat．inkeni，C．cf．ressoti Menchikov，Jacutophyton f．和Conicodomenia f．等最丰富，并与Baicalia共生，故可视之为Conophyton--Baicalia组合。该叠层石组合可以与天山和华北等地蓟县系中部-青白口系中部叠层石组合对比，尤其酷似于天山地区蓟县系的爱尔基干组合和华北蓟县系的闪坡岭叠层石组合，而显著有别于华南地块。它还可以与南乌拉尔、西伯利亚、北美、北非和阿拉斯加半岛等地区的中里菲界上部-上里菲界下部层位中的叠层石组合对比。加嗡门叠层石组合的时限为距今1 300～850Ma，大致为蓟县纪中期一青白口纪中期或中里菲晚期一晚里菲早期。东昆仑南带存在前寒武纪微地块，当时此微地块的古地理和古环境与天山、华北、西伯利亚和阿拉斯加半岛等地区的前寒武纪地块相似，均位于低纬度区，其上均广泛发育适宜叠层石繁育的温暖陆表海，它们可能共同处于罗迪尼亚超大陆的低纬度大陆边缘部位，与华南地块的不同。这对本区和东昆仑地层和大地构造研究，以及对罗迪尼亚超大陆重建提供了新的古生物约束。

新太古-古元古代华北陆块构造演化的研究进展

在过去的二十年里 ,华北克拉通早期陆块形成和演化的研究进展是中国固体地球科学研究领域最为显著的成果之一。第一个十年代表性的工作包括深变质变形的层状岩系与块状岩系的识别与成因研究、高级区与绿岩带的划分、构造样式与变形序列研究、变质历史与变质动力学、年代学与地质事件的研究等。第二个十年的研究重点是如何认识和理解早期大陆地壳的性质和它们的形成与演化过程。代表性的进展包括均匀域与地质体的划分、古老微陆块的识别、残留洋壳与早期陆壳的形成、下地壳组成和性质、大陆拼贴机制、古地幔柱构造与前Rodinia超大陆旋回等。其中高压麻粒岩地体和退变质榴辉岩的发现 ,是华北早前寒武纪研究中最重要的进展 ,它为早期大陆的拼合机制、地壳的深部结构和古老下地壳与现代的对比等多个领域打开了新的研究思路。对新太古 -早元古代的重大地质事件的厘定已表明 ,华北主要的地壳生长期是在 2 9～ 2 7亿年 ,但 2 5和 18亿两期事件是重大的事件 ,虽然对其性质尚存争议 ,但越来越多的证据把它们与超大陆和地幔柱构造相联系。

华北克拉通晚太古代末-古元古代初的岩浆事件及构造热体制

华北克拉通变质基底中广泛出露岩浆成因的正片麻岩。本文将华北克拉通分为11个变质地区,对其中新太古代末-古元古代初的正片麻岩的产状、岩性、形成时代进行了讨论。通过对这11个变质地区的对比可以看出,华北克拉通新太古代末-古元古代初的正片麻岩具有以下特征:(1)新太古代末-古元古代初的岩浆事件分布广泛,该期岩浆事件所形成的正片麻岩不仅在东部陆块、西部陆块广泛分布,而且在中部造山带也有广泛出露,在各变质地区该期的正片麻岩通常占变质基底总面积的70%以上;(2)该期岩浆事件主要集中在从2540Ma到2490Ma的50Ma期间。目前的年龄数据统计该期间形成的正片麻岩占2600Ma到2450Ma所形成的正片麻岩的75%;(3)该阶段形成的钠质片麻岩和钾质片麻岩在形成时间上几乎一致,在各变质地区不同成分的正片麻岩不具分带性。但钾质花岗岩在辽宁鞍山、辽西绥中、冀东秦皇岛和鲁西傲徕山分布相对集中;(4)该期岩浆事件与变质事件几乎同时发生,变质事件通常较岩浆事件晚10～15Ma,在有些地区几乎同时,表明岩浆事件和变质事件是同一构造热事件的产物;(5)该期岩浆事件所产生片麻岩的εHf(t)值绝大多数为正值,表明它们是有地幔物质加入的新生地壳再造的产物。综合以上特征,我们认为在华北克拉通新太古代末-古元古代初广泛的岩浆事件是地幔柱底侵导致的,该期广泛的岩浆事件造就了华北克拉通的基本形态。

华北克拉通阜平杂岩新太古代-古元古代多期地质事件及其构造性质

本文收集了阜平杂岩新太古代早期-古元古代晚期基底岩石的岩石地球化学、锆石U-Pb年代学、同位素地球化学和变质作用资料,以期对阜平杂岩早寒武纪演化历史进行初步总结.阜平新太古代早期~2.7 Ga片麻岩原岩为英云闪长岩,具有TTG质片麻岩的地球化学特征;其锆石εHf(t)具有较高的正值(+5.44^+7.50),单阶段模式年龄为2 745~2 824 Ma,表明新太古代早期为阜平杂岩强烈的地壳生长时期.新太古代晚期片麻岩的时代集中于2 543~2 484 Ma,主要岩石类型为英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG),同时区域内还存在二长花岗岩.TTG质片麻岩的εNd(t)值为-1.64^+0.96,单阶段模式年龄为2.76~3.04 Ga;锆石εHf(t)值为-1.9^+7.91,单阶段和两阶段模式年龄分别为2 546~2 888 Ma和2 548~3 119 Ma.这些TTG岩石主要为新太古代早期岩石的部分熔融,并有少量中太古代地壳物质参与.近于同期具有岛弧性质的辉长岩和变质作用暗示阜平杂岩新太古代晚期可能经历了俯冲和弧-陆或陆-陆碰撞.古元古代中期(2.1~2.0 Ga)阜平地区花岗质岩浆活动强烈.该阶段花岗岩具有A型花岗岩特征,与同期的火山-沉积岩系形成于华北克拉通古元古代中期伸展的陆内裂谷环境中.阜平杂岩中基性麻粒岩包体记录的变质作用时代为1.89~1.85 Ga,并具有顺时针演化的P-T轨迹,其代表了古元古代晚期裂谷闭合的陆内造山过程,表明华北最终克拉通化.

吉林古陆边缘新太古-古元古代过渡时期变质杂岩构造演化史

新太古代-古元古代过渡时期变质杂岩构造演变的运动学和动力学过程是地球科学核心问题之一。针对吉林古陆边缘变质杂岩成因归属方面的争议,以吉林板石沟地区为例,在新太古代-古元古代过渡时限内(2600～2000Ma),从早到晚、从古陆中心到边缘,初步查明古板块动力体制发生一系列变化,即古板块板底垫托、水平推移、俯冲、板内伸展和拆离构造;对应控制地壳运动方式共有5种:古陆垂直运动、古陆水平运动、古陆拉张与接触带剪切、古陆边缘隆-滑运动、层间滑动;最终产物分别形成5种构造岩:构造片麻岩、片麻杂岩、片麻杂岩-糜棱岩、糜棱岩、片糜岩,构成变质杂岩主体;古应力分别为:<20,20.40,21.72,28.80,30.8～69.8MPa;变形变质温度由角闪岩相-低绿片岩相,总体变形特征构成一套完整的地壳运动、动力系统,该系统标志着反变质杂岩的形成和地壳演化在垂直→挤压→拉张过程中进行,并反映出由深至浅、由韧性到脆性的连续转换,多种动力体制间的转换不仅形成各种构造岩,而且也使造岩矿物和成矿元素得以沟通、交换或富集。这些方面成果有助于该区构造事件的筛分和大陆动力学演化等深入性的研究。

内蒙古狼山造山带构造演化与成矿响应

狼山造山带位于华北地台北缘西段,它经历了新太古代和古元古代结晶基底形成与变形、中元古代被动陆缘裂陷槽裂解→沉积→闭合、新元古代晚期开始的活动陆缘、海西期→中生代以来的挤压造山并伴有大量中酸性岩浆侵入的漫长构造演化与发展过程。该造山带有丰富的锌、铅、铜、铁、金等矿产资源,矿床(化)类型、矿床规模与时空分布规律都与其成矿地质背景、构造演化有密切的耦合关系,在不同构造演化阶段有不同的矿床形成:在新太古代主要形成了海底火山环境热水沉积条带状铁矿、在中元古代主要形成了与被动陆缘裂解过程相关的海底啧流.沉积铅锌铜铁硫化物矿床、而在海西期—中生代以来挤压造山过程中的岩浆热液活动,既形成了中小型的斑岩型铜金矿床、又对中元古代等先成的喷流-沉积矿床产生了明显的改造和叠加成矿作用。东升庙、炭窑口和霍各乞矿床的部分铜矿是造山过程中叠加成矿的结果。

坦桑尼亚乌本迪造山带Kipili英安岩-流纹岩的年代学、地球化学特征及岩石成因

Kate-Kipili火山-侵入岩组合位于乌本迪带西缘与班韦乌卢地块的结合部位,通常被认为代表了造山后阶段的岩浆活动记录。本文对Kipili火山岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年的结果显示,3件样品的207Pb/206Pb年龄加权平均值分别为1887.0±8.6Ma、1885.4±8.0Ma和1869.0±8.0Ma,指示其形成于古元古代晚期。全岩地球化学分析表明,Kipili英安岩-流纹岩样品总体表现为高硅、高碱和低钛、低铁、低镁和低磷的特征,属于偏铝质—弱过铝质、高钾钙碱性系列岩石;所有样品均富集轻稀土元素及Rb、Th和K等大离子亲石元素,具中等的负Eu异常,亏损Nb、Ta、P和Ti等高场强元素,Ba、Sr含量变化较大。本文样品具有高的分异指数(DI=94~98)、低的铝饱和指数(A/CNK=0.82~1.10)和刚玉分子数(<1.0%),其斑晶通常仅见黑云母(绿泥石化)、石英和长石,而未出现白云母、石榴子石等富铝矿物,暗示它们属于高分异I型长英质岩石。Kipili火山岩的锆石εHf(t)值变化范围大(-5.42~+2.16)、全岩εNd(t)值为较小的负值(-1.83~+0.11)并具有高的锆饱和温度,Hf-Nd二阶段模式年龄均为古元古代早期—新太古代,表明本文英安岩-流纹岩是古老的下地壳物质遭受幔源基性岩浆底侵发生部分熔融并与之混合后的母岩浆经历高程度分离结晶作用形成的。结合区域上已有的资料,本文认为Kipili火山岩很可能形成于乌本迪造山作用同碰撞到后碰撞过渡阶段的伸展背景。

大别山南缘~2.5Ga钾质花岗岩的发现及其意义

太古代-古元古代地壳在扬子克拉通的出露极为有限,且成分主要为TTG质片麻岩,本文报告了大别山南缘地区新发现的2.5~2.0Ga钾质花岗岩。为明确该陆壳岩石的性质,揭示扬子克拉通的早期演化历史,对花岗岩及同期基性岩进行了锆石U-Pb年代学、元素-同位素地球化学分析及对比研究。两期钾质花岗岩的形成年龄分别为2443~2463Ma、1995~2048Ma,其中前者的Sr含量和Sr/Y值中等,具有-0.1的εNd(t)值和略早于成岩年龄的2.87Ga模式年龄;后者的Sr含量和Sr/Y值相对前者降低,K、Rb、U、∑REE含量和LREE/HREE值升高,具有明显的Nb、Ta亏损,以及-6.8~-9.4的εNd(t)值和远大于成岩年龄的3.03~3.24Ga模式年龄。研究表明,前者代表的地壳成因主要受地幔垂向添加的模式主导,而后者可能已转变为横向增生的板块构造模式,反映了扬子克拉通的主要生长期在太古代,而元古代以后代之以俯冲碰撞导致的壳内重熔和再造。对比显示,大别山南缘所在区域于新太古代-古元古代已经出现相对成熟的大陆地壳,钾质花岗岩的出现表明此时的扬子陆块已经完成克拉通化。大别山南缘与核部具有相似的成岩和变质作用历史,暗示它们整体属于扬子北缘或相关微陆块的组成部分。

吉南天桥地区基性岩墙与其围岩TTG片麻岩的成因及构造意义

吉南地区太古宙基底中发育大量早前寒武纪基性岩墙群,是陆壳伸展的直接证据。对白山市东部天桥太古宙基底出露区内基性岩墙及其围岩进行了锆石U-Pb定年和地球化学分析,以确定该期伸展事件的形成机制及地质意义。天桥地区基性岩墙岩性为斜长角闪岩,侵位于TTG片麻岩中。英云闪长质片麻岩(TN1)中锆石具核-边结构,岩浆核的LA-ICP-MS测年结果为2500±6Ma,指示其形成于新太古代末期。天桥岩墙(TN3)中的锆石内部结构与TN1相同,酸性岩浆核的SHRIMP测年结果为2490±17Ma,与TN1在误差范围内一致,表明这些锆石不是基性岩墙原生锆石,而是岩墙侵位过程中在围岩中捕获的锆石,但根据岩墙仅侵位在太古宙基底中且变质程度高于周围古元古界老岭群,将其侵位年龄大致限制在新太古代末期-古元古代早期。地球化学特征显示,基性岩墙具有低SiO_2、Na_2O、K_2O含量,高CaO、MgO含量,A/CNK=0.56～0.59,属于准铝质的拉斑玄武岩系列岩石,∑REE低、配分曲线平坦,富集LILE(Rb、Ba和K),亏损HFSE(Th、U、Nb和Ta),具有与原始地幔相同的Nb/Ta、Zr/Hf比值及接近地壳的Nb/U、Ta/U比值,指示其岩浆可能来源于地幔且在上升过程中受到地壳混染,形成于板内伸展环境。TTG片麻岩具有中等的SiO_2和MgO含量,高Al_2O_3和Na_2O含量以及低CaO含量,A/CNK=1.00～1.14,属弱过铝质的钙碱性系列岩石,∑REE低、具有右倾的REE配分曲线,轻稀土富集、重稀土亏损,富集LILE(Rb、Ba、K和Sr),强烈亏损HFSE(U、Nb、Ta、Sm和Ti),其岩浆可能来源于变质玄武质岩石和极少量沉积岩的部分熔融,结合邻区TTG的研究成果,认为其形成于与俯冲相关的活动大陆边缘环境。前人研究表明,新太古代晚期板块构造体制可能已经启动,结合我们以往研究,认为新太古代晚期华北克拉通东北部可能发生了弧陆碰撞造山运动,天桥岩墙的侵位标志着新太古代末期至古元古代早期之间华北克拉通东北部进入造山后伸展环境,可能是对新太古代造山运动结束的响应。

山东省济宁群形成时代探讨

济宁群是在铁矿勘查过程中发现的埋藏于地下近千米深度以下的全隐伏浅变质地层。通过对济宁群中变质火山岩同位素年龄测试和千枚岩中微体古生物分析,结合区域地层和含铁建造对比,探讨了济宁群的形成时代。结果表明,翟村组变英安岩中的锆石成因比较复杂,在15颗锆石上进行了16个数据点分析,其中7个数据点构成不一致线的上交点年龄为(2 522±7)Ma,最年轻锆石的年龄值为(2 487±7)Ma;在30件岩石样品中,发现11件样品含有微古植物化石,为类型分异度不高的疑源类化石组合,以简单球形的疑源类为主,如光面球藻(Leiosphaeridia)、鮫面球藻(Trachysphaeridium)、线脊球藻(Stictosphaeridium)。比较发现:济宁群特征及变质程度,与华北古-中元古代地层的相似程度大于与太古宙地层的相似程度;含铁岩系特征与鲁西及华北克拉通其他新太古代BIF有明显差异,而与山西袁家村BIF相似。综合分析认为,济宁群是新太古代—古元古代过渡期的岩石地层单位,对其深入研究可以揭示太古宙—元古宙过渡期的地质环境演变。