华北克拉通辽南地块新太古代晚期TTG岩石成因及其构造意义

为加深对华北克拉通辽南地块太古宙大陆地壳形成与演化历史的认识,以辽南地块十间房地区新太古代TTG(奥长花岗岩—英云闪长岩—花岗闪长岩)片麻岩为研究对象,开展了详细的野外地质调查、锆石U-Pb定年、锆石Lu-Hf同位素分析以及全岩地球化学分析。结果表明:十间房地区TTG片麻岩的结晶年龄为(2499.7±5.4)Ma。TTG片麻岩样品具有高的SiO_(2)含量(质量分数,下同,66.1%~69.1%)和Al_(2)O_(3)含量(14.6%~15.6%),富Na、贫K(K_(2)O/Na_(2)O值为0.41~0.51),具有弱的Eu正异常(1.06~1.59),相对富集大离子亲石元素(Ba、Rb、K等)和高场强元素(Zr、Hf等),具有相对高的Sr/Y值(44.3~69.5)和(La/Yb)_(N)值(11.8~24.0)以及亏损的锆石Hf同位素特征,Hf二阶段模式年龄为2903~2687 Ma;相比源自加厚下地壳部分熔融的TTG岩石,十间房地区TTG片麻岩具有相对高的MgO、Cr、Ni含量。上述地球化学特征揭示十间房地区TTG片麻岩为典型的中压TTG岩石,是中—新太古代玄武质地壳部分熔融的产物,其源区富集石榴子石和角闪石,缺乏金红石和斜长石。综合前人研究认为,十间房地区TTG片麻岩形成于俯冲板片的部分熔融,指示古老大陆边缘的暖俯冲构造体制,且新太古代晚期华北克拉通可能同时受控于板块构造和地幔柱构造体制。

辽南地块新太古代2.52～2.46Ga构造-热事件的识别及地质意义

胶-辽-吉活动/造山带是华北克拉通早前寒武纪基底三条古元古代构造带之一,对其邻区内太古宙地质体的岩石组合和时空分布的研究,可为制约胶-辽-吉带的构造属性以及华北克拉通东部在古元古代时期的构造格局提供重要依据。胶-辽-吉带的北侧为龙岗地块,南侧为辽南和狼林地块,本文对辽南地块中典型前寒武纪基底变质岩石进行了详细的野外地质、岩石学和锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,结果显示原岩为石英闪长岩或英云闪长岩的黑云角闪片麻岩(DL05-1)和侵入其中的花岗质脉体(DL05-2)分别形成于2523±11Ma(MSWD=0.62)和2505±13Ma(MSWD=0.67),原岩为TTG岩系的黑云斜长片麻岩(DL10-1)形成于2521±12Ma(MSWD=1.15)。2件斜长角闪岩样品(DL12-1和DL07-1)分别给出2521±16Ma(MSWD=1.9)和2464±20Ma(MSWD=0.72)的^(207)Pb/^(206)Pb加权平均年龄,前者的锆石形态、结构和Th-U体系组成具有高温岩浆成因的特征,因此2521±16Ma代表基性原岩的形成时代,后者的锆石没有明显的内部结构,且Th、U含量低(分别为6×10^(-6)~29×10^(-6)、9×10^(-6)~26×10^(-6))具变质重结晶锆石的特征,2464±20Ma代表区域变质事件的年龄。侵入斜长角闪岩的2件花岗片麻岩样品(DL12-2和DL07-2)207Pb/206Pb加权平均年龄分别为2498±18Ma(MSWD=1.4)和2.1Ga,1件钾质花岗岩样品(DL17-1)由于强烈的Pb丢失未能获得准确的形成年龄,根据野外产状和锆石U-Th-Pb组成推测该钾质花岗岩形成于新太古代晚期。虽然辽南地块内太古宙表壳岩的时空分布规律目前还不清楚,但本文的研究结果进一步确认,辽南地块内存在新太古代2.52Ga基性岩、闪长岩和TTG组合,它们的形成时代总体上不晚于共生的花岗岩(2.50Ga),而后辽南地块经历了新太古代晚期2.46Ga区域变质作用的改造。侵位时代接近2.1Ga花岗岩的存在表明辽南地块太古宙陆壳在形成后受到2.1Ga构造-热事件的影响。另一方面,本文研究的花岗质岩石样品中残余锆石核年龄分布于2.61~2.51Ga,表明辽南地块内古老大陆地壳物质的形成时代至少可以追溯至新太古代早期。辽南地块内太古宙岩浆、变质作用时限和陆壳物质的形成时间都与华北克拉通东部可以对比,具有华北的太古宙基底属性。与狼林地块相比,辽南地块内太古宙的岩石类型更加丰富,规模也更大;与胶-辽-吉活动/造山带北侧龙岗地块相比,辽南地块内尚没有发现大规模条带状铁建造(BIF)和形成于新太古代之前(>2.8Ga)的岩石,且变质程度相对较低。目前的地质和年代学证据尚不支持辽南地块与胶-辽-吉带北侧的龙岗地块原属于同一陆壳基底。