华北克拉通鲁西地区沂水杂岩研究现状、问题及展望

华北克拉通作为全球最老的克拉通之一,其前寒武纪结晶基底广泛记录了地球早期构造热演化的信息。位于华北克拉通东南缘鲁西地块的沂水杂岩,是华北克拉通前寒武纪结晶基底的典型代表,是我们探讨华北克拉通前寒武纪构造热演化的理想窗口。本文通过对前人研究工作总结,从沂水杂岩的原岩组成、年代学研究、地球化学特征、变质作用及其大地构造意义几个方面全面综述目前研究进展,浅析存在问题及研究展望,为进一步深入研究沂水杂岩前寒武纪构造热演化研究提供参考,进而推动华北克拉通早前寒武纪构造热演化过程以及地球早期板块构造机制的发展。

山东沂水杂岩中变基性岩的岩石地球化学特征及锆石SHRIMP U-Pb定年

山东沂水杂岩由新太古代岩浆杂岩和中太古代的变质杂岩组成,其后者中的变基性岩石,特别是基性麻粒岩,常与紫苏花岗岩紧密伴生,而且多呈大小不等的包体或呈层状体产出。本文主要对变基性岩进行岩石地球化学和锆石SHRIMPU-Pb定年研究。根据岩石学特征,可将变基性岩分为三类:含紫苏辉石斜长角闪岩、含石榴子石角闪二辉斜长麻粒岩和含尖晶石—石榴子石的角闪二辉麻粒岩。它们原岩分别为安山质玄武岩、高铁镁质玄武岩和玄武质科马提岩(?)。三类岩石稀土元素和微量元素配分有一定差别:第一类含紫苏辉石斜长角闪岩富集轻稀土和大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素;后二类麻粒岩相变质岩的稀土配分模式为近平坦型或轻稀土略为富集,K、Rb、Ba等元素也轻微富集,其他元素与MORB的比值接近于1。变基性岩中锆石定年结果显示有四组年龄值,其中2719Ma和2560～2607Ma分别代表早期麻粒岩相变质作用的年龄下限和上限;2509～2522Ma代表另一期角闪岩相—麻粒岩相变质作用的时代,发生在沂水岩浆杂岩侵入之后;2485Ma和2497Ma代表与流体作用有关的变质作用和新生锆石的形成年龄。

沂水杂岩中超镁铁质岩的岩石地球化学特征

主要以捕虏体形式存在于沂水岩浆杂岩和变质杂岩中的超镁铁质岩石不发育鬣刺结构,岩石化学组成以高MgO和低SiO2、TiO2、K2O含量为主要特征。按岩石中是否含有橄榄石大致可以分为橄榄辉石岩和尖晶角闪二辉石岩两种,前者以强烈发育蛇纹石化为特征,矿物组合以单斜（透）辉石＋橄榄石为主（偶见斜方辉石）,蚀变矿物组合为蛇纹石±铬铁矿＋磁铁矿±角闪石±尖晶石等;后者以局部发育滑石化为特征,矿物组合以斜方（古铜）辉石＋单斜（透）辉石＋尖晶石为主,其次是角闪石＋磁铁矿±滑石等。岩石总体以稀土元素总量（∑REE）相对较低、LREE/HREE=1.64~4.40为特征,稀土元素的球粒陨石标准化配分图解显示所有样品均具Eu和Ce的负异常,除3个橄榄辉石岩样品外,多数样品无明显的轻稀土元素、轻重稀土元素和重稀土元素分异。岩石的微量元素组成以不相容元素Rb、Ba、U、Nb、Sr、Zr等具有明显不同的异常为特征：Ba、Nb呈现负异常,而Rb、U呈现正异常,Sr部分呈正异常,Zr和Ti负异常出现在橄榄辉石岩中,其他样品无Zr异常。样品YS0631的SHRIMP锆石U-Pb定年结果显示其变质锆石年龄值为2 560~2 605 Ma;另有一颗结晶锆石的年龄值为2 719 Ma,εHf（t）值为8.2,亏损地幔模式年龄为2 680 Ma。综上所述,该超镁铁质岩石源于地幔,形成于新太古代早期,随后遭受深熔及岩浆作用影响,经历了变质作用的改造。

沂水青龙峪超镁铁质岩石和基性麻粒岩的锆石SHRIMP U-Pb定年

本文主要对沂水青龙峪出露的超镁铁质岩石和基性麻粒岩进行了锆石SHRIMP U-Pb定年研究。超镁铁质岩石以捕掳体形式存在于沂水杂岩中,不发育鬣刺结构,氧化物组成具有超镁铁质科马提岩的高MgO、富CaO、低SiO2、TiO2、K2O和Na2O含量特征;矿物组合以单斜辉石+橄榄石±斜方辉石+铬铁矿为主;变质矿物以角闪石+蛇纹石化为特征;该岩石以稀土元素总含量(∑REE)低、LREE/HREE=3.35～4.40及Ce和Eu负异常为特征。微量元素组成以Ba、Nb、Zr负异常和Nd、Sm正异常为特征。根据锆石SHRIMP U-Pb定年法对该超镁铁质岩石中捕获的早期岩浆结晶锆石和新生的变质锆石进行的研究,年龄值分别为2657～2702Ma和2551～2585Ma,表明该超镁铁质岩石形成年龄为2585～2657Ma。基性麻粒岩的氧化物组成特征表明其属高Mg的洋岛拉斑玄武岩,麻粒岩相——高角闪岩相变质作用与新太古代的深熔和岩浆侵入作用有关,矿物组合以紫苏辉石+单斜辉石±角闪石+斜长石±石榴子石为特征;晚期蚀变作用与辉长岩墙、辉绿岩脉及石英闪长岩买的侵入有关,矿物组合以滑石化+绢云母化+绿泥石化为特征;稀土元素组成以轻重稀土元素无分异和无Eu异常为特征;微量元素组成以Nb、Zr、P、Ti负异常和Sr、K正异常为特征;;锆石SHRIMP U-Pb定年结果表明麻粒岩相——角闪岩相变质作用年龄为2498.4±7.6Ma,导致麻粒岩相——角闪岩相变质的深熔和岩浆结晶年龄为2551±24Ma,晚期蚀变作用的年龄分别为2231～2235Ma和1850±19Ma。

山东沂水地区英灵山花岗岩及其捕虏体的地质、岩石地球化学特征和锆石SHRIM PU-Pb定年

英灵山花岗岩是新太古代沂水岩浆杂岩的重要组成部分之一,主要分布于沂水县城东南部,总体呈北东向分布。花岗岩的片麻理走向北东,南倾,倾角40～50°,侵入于沂水岩群的二辉斜长角闪岩-黑云变粒岩(黑云斜长片麻岩)-二辉斜长片麻岩变质岩组合中,北部与马山岩体、雪山岩体和大山岩体接触,东南与林家官庄岩体接触。岩石呈中—粗粒,略具片麻状,包体发育,SiO2含量73.36%～74.44%,K2O>Na2O>CaO,稀土元素总量较低,为22.25×10-6～88.82×10-6,弱—中等的正Eu异常,轻、重稀土元素分馏较强,La/Yb=11～47,富集K、Rb、Ba等大离子亲石元素和Er、Hf等高场强元素,亏损Sr、Ta、Nb、P等元素,成分上属钾质花岗岩。2个样品YS06-30和YS06-48的锆石SHRIMPU-Pb定年结果分别是2530Ma±7Ma和2531Ma±8Ma,属于新太古代。