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。

长乐-南澳构造带燕山期(J-K)TTG岩石组合及其地质意义

长乐-南澳构造带火成岩类多年来备受国内外地学界关注和瞩目,但对其构造环境的认识却存在较大分歧。本文通过分析构造带燕山期（J-K）火成岩类的时空分布、岩石学特征及其TTG岩石组合等,讨论厘定构造带的构造性质与岩浆源区。据构造带花岗岩类岩石结构构造特征、锆石SHRIMP U-Pb与LA-ICP-MS U-Pb同位素定年,测年结果集中分布于200~191Ma、155~97Ma与84~69Ma三个区间,暗示构造带燕山期（J-K）岩浆活动可以划分为三个阶段：（1）早侏罗世（J1）,以片麻岩类与糜棱岩类为主;（2）晚侏罗世-早白垩世（J3-K1）,片麻状花岗岩类占优势;（3）晚白垩世（K2）,出现大量的晶洞花岗岩类与脉岩类。采用O’Connor An-Ab-Or标准矿物分类方案识别TTG岩石组合获知,早侏罗世（J1）与晚侏罗世-早白垩世（J3-K1）时,构造带存在TTG岩石组合;晚白垩世（K2）时,构造带TTG岩石组合消失,发育典型的双峰式火成岩。TTG岩石组合以钙性（C）和中钾钙碱性（MKCA）为主,显示奥长花岗岩演化趋势（Tdj）,具大陆边缘弧花岗岩（CAG）的特征,由此可推断长乐-南澳构造带燕山期（J-K）构造性质为主动大陆边缘弧。构造带发育两类成因机制的TTG岩石组合,分别来自不同的岩浆源区：具镁安山质（MA）性质的TTG岩浆来源于玄武质洋壳的脱水融熔,具正常安山质（A）性质的TTG岩浆来源于陆壳底部玄武质岩石的局部熔融。

TTG岩石组合及其成因的实验模拟

对TTG岩石组合及其时空分布特征、成因假说、部分熔融实验模拟进行了综述。TTG岩石重稀土元素分馆模式和亏损重稀土元素的特征表明其源区为铁镁质地壳；部分熔融实验结果显示，TTG岩石最可能的成因机制是角闪岩或榴辉岩在高压（1.6～3．2GPa，最理想约为2．2GPa）下通过较高程度的部分熔融形成的，其残留相为呈悬浮状的榴辉岩团块。

华北克拉通太古宙TTG岩石的形成和演化

华北克拉通具有3．8Ga以上的演化历史，TTG是其地质记录的最重要载体。华北克拉通太古宙（特别是中太古代以前）地质演化在很大程度上与TTG岩石形成演化有关。

夏河-合作矿集区印支期TTG岩石组合、构造意义及其与金成矿关系

西秦岭造山带岩浆活动发育,成矿作用密集,是近年来研究的热点地区。夏河-合作矿集区是西秦岭地区重要的矿集区之一,区内目前已发现早子沟、加甘滩两个特大型金矿及多处中小型金矿床(点),目前对区内的研究主要集中于构造演化、成岩成矿时代等方面,取得一些成果,但对区内的构造环境存在诸多争议,本文通过分析矿集区内侵入岩时空分布、岩石学特征及其TTG岩石组合,讨论了矿集区TTG岩石组合的岩石成因及构造性质,进而分析了其与矿集区内金成矿的关系。根据矿集区内花岗岩类岩石的岩石学、地球化学特征分析与投图研究,矿集区内岩浆岩岩性主要为闪长岩一花岗闪长岩一石英二长岩一黑云母花岗岩,多属于I型花岗岩,具大陆边缘弧花岗岩(CAG)的特征。岩浆主要来源于玄武质洋壳的脱水熔融,为洋壳基性岩浆和大陆上地幔岩浆的混合物。结合区域地质特征分析,该TTG岩石组合与其西延出露的高镁安山岩构成组成极性,表明西秦岭造山带是由一系列微板块与许多小洋盆组成的具有多幕俯冲的多岛洋盆。在石炭纪-三叠纪经历了洋壳俯冲、板片断离及陆陆碰撞的演化过程,在此期间岩浆活动为金矿成矿提供了热液,促使地层中早期汇聚的含金物质再富集,在热动力驱动下沿有利构造方向运移,并不断萃取周围岩层中的金,在构造有利部位富集成矿。

吉林省太古宙TTG岩石的两种演化趋势

吉林省太古宙ＴＴＧ岩石形成于２．７～２．８Ｇａ，其母岩浆来自于下地壳角闪质岩石的部分熔融。母岩浆通过结晶分异作用形成了英云闪长质片麻岩类和花岗闪长质片麻岩类两大类岩石，早期的英云闪长质片麻岩类构成奥长花岗岩演化趋势，晚期的花岗闪长质片麻岩类则构成钙碱性演化趋势。研究表明这两种演化趋势的形成与岩浆结晶分离矿物相的种类及其比例有关。

扬子克拉通东南缘新元古代陆缘弧型TTG的厘定及其构造意义

在扬子克拉通东南缘的江山-绍兴结合带沿线多处出露新元古代深成杂岩,以往被认为是沿扬子克拉通和华夏地块碰撞缝合带侵入的板内型深成岩类。本文选择其中的浙江金华罗店中酸性深成杂岩进行了系统的岩石学、年代学和地球化学研究,提出它们属TTG岩石组合,包括英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩组合(T1T2G1)和二长花岗岩-花岗岩组合(G2QM)两类,普遍以明显富集Rb、Ba、K、Pb等大离子亲石元素而强烈亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素为特征,δCe为弱负异常或无异常,属典型的弧岩浆岩类。T1T2G1组合富钠贫钾,εNd(t)值=+2.6^+9.4,Mg#值为41.5~63.1,推断由玄武质俯冲板片脱水部分熔融而成,并受到地幔楔橄榄岩熔体的混染。G2QM组合与T1T2G1组合地球化学特征类似,但又明显富K2O(2.75%~5.08%)、LILE和LREE,低Mg#值(27.2~52.31)和εNd(t)值(+1.7^+2.0),应是T1T2G1源区继续部分熔融的产物,可能未受到明显的地幔楔橄榄岩混染。测得花岗闪长岩(G1)锆石SHRIMP U-Pb年龄为841±10Ma,奥长花岗岩(T2)锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为793±13Ma,前人报道之花岗岩(G2)年龄为832±44Ma,结合上述地球化学特征,说明T1T2G1和G2QM组合是由新元古代古华南洋向扬子东南缘持续俯冲形成的。综合区域地质资料及前人研究结果,提出金华罗店与诸暨璜山、绍兴平水等地的深成杂岩共同构成了扬子克拉通东南缘一条长达200km的青白口纪(930~793Ma)陆缘弧型深成杂岩带,反映迟至793Ma前仍存在强烈的洋壳俯冲,扬子克拉通尚未与华夏地块发生碰撞拼合,且T1T2G1-G2QM组合的出现指示洋壳俯冲正处于早-中期阶段。

河北赞皇杂岩中2.7Ga TTG片麻岩的厘定及其地质意义

本文对赞皇杂岩中的条带状TTG片麻岩样品进行了岩石化学、锆石U-Pb年龄和锆石Hf同位素研究。其中ZH39-1和ZH39-2的岩性为英云闪长质片麻岩,TZ50-1和TZ50-2为奥长花岗质片麻岩。对岩浆锆石的定年结果显示英云闪长质片麻岩ZH39-1具有2702±13Ma的结晶年龄,奥长花岗质片麻岩TZ50-2具有2690±10Ma的结晶年龄。同时这2个样品均具有新太古代晚期的变质年龄记录,说明岩石受到了新太古代晚期构造-热事件的影响。该片麻岩主量元素均具有高硅(66.4%～74.3%)、高铝(14.0%～15.9%)、富钠(4.13%～5.20%)、贫钾(1.17%～2.54%)和MgO(0.68%～2.12%)、具有低K_2O/Na_2O比值(0.25～0.62)的特征,Mg~#在43.0～47.4之间。微量元素具有富集Ba、Sr、Zr、Hf和Th,亏损Nb、Nd、Ti的特征,稀土元素具有总含量较低为47.6×10^(-6)～120×10^(-6),(La/Yb)_N为16.4～56.5,Eu无异常或较强正异常,这些特征同太古宙高铝TTG岩系一致。英云闪长质片麻岩样品ZH39-1中绝大多数锆石具有ε_(Hf)(t)正值,变化范围是1.52～5.59,该样品锆石两阶段Hf模式年龄为2874Ma,显示新生地壳来自于亏损地幔。在赞皇杂岩不同地点再次发现～2.7Ga的TTG岩石,证明该地区在中太古代晚期和新太古代早期存在大规模陆壳增生事件。

辽西建平变质杂岩中花岗岩类岩石的锆石蒸发年龄及其地质意义

建平变质杂岩是辽宁西都太古代最下部地质单元，是华北地台北缘麻粒岩相带的重要组成部分。它由少量连续性很差的表壳岩及大量的ＴＴＧ岩石和其他深成侵入体组成。采用单颗粒锆石Ｐｂ蒸发法对其中的ＴＴＧ岩石及其他侵入岩进行了年龄测定。结果表明：本区ＴＴＧ花岗质岩浆约于２５２１Ｍａ开始活动，并于２５００Ｍａ左右达到高峰，形成了大量的ＴＴＧ质侵入体（包括部分喷出岩）；紧随其后，本区发生强烈的高级变质变形事件，此事件约于２４８３～２４９０Ｍａ达到高峰，使得已形成的岩石变成麻粒岩、紫苏花岗岩及斜长紫苏花岗岩等；于２４７２Ｍａ就位的与退变质作用有关的后构造花岗岩标志着本区高级变质变形事件的结束。据此，可以推测建平变质杂岩可能形成于陆块形成后不久即发生大陆碰撞和地壳加厚的晚太古活动大陆边缘的环境中。

基性岩高温-超高温变质作用与TTG质岩成因

变质基性岩在高温-超高温下部分熔融可以形成TTG(英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质)质熔体,有关熔融反应机理、熔体地球化学特征以及太古宙TTG质岩石成因问题备受国内外学者关注。本文基于对相关实验岩石学研究的总结,结合基性岩高温-超高温相平衡的模拟计算,分析了变质基性岩(斜长角闪岩)深熔变质反应过程、P-T条件及其与TTG质岩石成因的联系。变质基性岩高温-超高温深熔作用主要受角闪石脱水熔融反应控制。在1.0GPa以下的无石榴石域,角闪石分解反应主要为:角闪石=单斜辉石+斜方辉石+斜长石+熔体(R1),该反应为多变滑动反应,以斜方辉石出现(800℃)和角闪石消失(1000~1100℃)为标志,其滑动温度范围超过200~300℃。实验岩石学确定的斜长角闪岩开始熔融或缺流体固相线大致相当于斜方辉石出现温度。实际上角闪石脱水熔融反应是从饱和水固相线开始的,反应为:角闪石+石英=单斜辉石+斜长石+熔体(R1a),开始有黑云母参与熔融反应,但该反应对熔体贡献有限。在1.0GPa以上的石榴石域,不同实验所确定的石榴角闪岩缺流体固相线温度主要介于800~900℃之间,固相线表现为正斜率、负斜率、或者为与压力无关的直线等不同结果。相平衡模拟计算表明在石榴石稳定域角闪石脱水熔融反应为较陡的负斜率,分为两部分:当有斜长石存在时,反应为角闪石+斜长石+石英=石榴石+单斜辉石+熔体(R2),低温部分有白云母、绿帘石参与反应。该反应从饱和水固相线(约630℃)开始,到角闪石消失(超过1000℃),滑动温度范围可超过400℃,跨越石榴角闪岩亚相与角闪高压麻粒岩亚相范围;在斜长石消失后角闪石脱水熔融反应为角闪石+石英=石榴石+单斜辉石+熔体(R2a),低温部分有绿帘石、白云母参与熔融反应,该反应从饱和水固相线(约650℃)开始,到角闪石消失(超过900℃),滑动温度范围可超过200~300℃。角闪石脱水熔融反应形成的无水残余物形成麻粒岩和榴辉岩,无水麻粒岩的峰期温度会超过1000℃,由于降温过程中的退变质演化,如超固相线下滞留熔体与残余物之间发生的深熔反应的逆反应,以及在亚固相线下离子交换反应,导致大多数麻粒岩只记录缺流体固相线组合与退变质温度。基性岩部分熔融的熔体成分取决于全岩成分、P-T条件及熔融程度。当熔融程度很低时(如小于5%)可形成富钾花岗质熔体,随着熔融程度增加,熔体成分可转变为奥长花岗质(如5%~20%)和英云闪长质(如大于20%),部分熔融的熔体成分受全岩成分影响很大,只有相对富钾的基性岩才能形成花岗闪长质到石英二长质熔体。太古宙TTG质岩石表现出富Sr、低Y、Yb、Nb、Ta、Ti以及稀土分馏程度高等地球化学特征,要求部分熔融压力较高,残余物中有石榴石(及金红石)存在。争论的焦点是部分熔融究竟发生在石榴角闪岩亚相(及角闪高压麻粒岩亚相),还是发生在榴辉岩相。对此,不同实验给出的不同结论应该与源岩地球化学特征不同有关。考虑到TTG质岩石的可能源岩如太古宙科马提岩和玄武岩地球化学特征的多样性,TTG质岩石本身地球化学特征上的差异也许不能完全指示熔融发生的P-T条件。综合实验岩石学和相平衡模拟结果,本文确定TTG质岩石是由基性岩在角闪石和石榴石共同稳定域由角闪石脱水熔融反应R2和R2a在角闪高压麻粒岩亚相和角闪榴辉岩亚相形成的,P-T条件为1.0~2.5GPa和800~1000/1100℃。角闪高压麻粒岩亚相相对应的地热梯度为15~25℃/km,角闪榴辉岩亚相对应的地热梯度为10~15℃/km。TTG质岩石形成的构造环境不能简单对应发生在显生宙的洋壳热俯冲带、碰撞造山带和洋底高原等。

冀北单塔子杂岩的地质学和锆石U-Pb年代学

冀北单塔子杂岩位于华北克拉通北缘中段隆化-赤城断裂以南,主要由高角闪岩相-麻粒岩相变质的英云闪长质、奥长花岗质、花岗闪长质片麻岩(TTG岩套)和铁镁质二辉麻粒岩、辉石斜长角闪岩、石榴石斜长变粒岩、石榴石夕线石黑云母片岩及少量的大理岩等表壳岩残留体组成。详细的SHRIMP和LA-ICPMS锆石U-Pb同位素地质年代学研究表明,冀北单塔子杂岩的形成主要经历了7个演化阶段:(1)2600～2530Ma之间形成了单塔子杂岩中英云闪长质和奥长花岗质片麻岩的围岩,其中一部分铁镁质表壳岩,即铁镁质二辉麻粒岩,可能为英云闪长质—奥长花岗质岩浆的源岩;(2)2517～2505Ma主要为英云闪长质岩浆的侵位结晶阶段;(3)2494～2473Ma,奥长花岗质片麻岩侵位结晶;(4)2427～2404Ma,发生了早期麻粒岩相变形变质作用和深溶混合岩化作用,使这一杂岩经历了强烈的改造;(5)～1859Ma,铁镁质岩浆侵位,形成一些铁镁质岩株和岩脉;(6)～1834Ma到1793Ma,单塔子杂岩经历了最强烈的变质作用改造,形成了晚期麻粒岩相变质作用;(7)～1730Ma经历了强烈的流体活动,使得一些锆石发生了流体交代和改造。但是总体上单塔子杂岩没有经历～300Ma的古生代的变质作用。

鲁西～2.6 Ga构造热事件:来自锆石SHRIMP U-Pb定年和O同位素的证据

鲁西地区发育大量的TTG岩石和表壳岩系。从东北到西南依次划分为新太古代晚期壳源花岗岩（A带）、新太古代早．中期古老岩石带（B带）和新太古代晚期新生岩石带（C带）。

华北地台北缘鞍山白家坟奥长花岗岩地球化学特征、锆石U-Pb年龄及意义

太古宙TTG岩石的成因及年代学研究是理解前板块构造和板块构造开始及其演化过程的关键,是陆壳增生的重要标志,为太古宙地质体研究的热点和难点之一。对鞍山地区的白家坟岩体进行了地球化学研究和锆石U-Pb测年。数据结果显示,该岩体具有正片麻岩特征,Si、Na含量高,TFeO、MgO、CaO含量低,轻、重稀土元素分异程度低,且具有一定变化。稀土元素总量偏低(12.6×10^-6~119.34×10^-6),LREE/HREE值为8.98~13.11。微量元素富集K、Rb、Ba,亏损Nb、Ce、Zr、Sm、Ti、Y、Yb;K/Rb平均值为229.37,Rb/Sr平均值为0.58,Ba/Sr平均值为3.28,Y/Nb平均值为3.36。表明该岩体为岩浆作用的产物,也有部分为壳内再循环的产物或受到陆壳物质影响。测得207Pb/206Pb年龄加权平均值为3816±14Ma,锆石具有清晰的振荡环带结构,所有核部锆石分析点的Th/U值在0.05~0.54之间,具有岩浆锆石的特点,代表了白家坟奥长花岗质岩石的结晶时代。3613~3651Ma和3331Ma两组年龄数据代表早太古代的一次岩浆事件及重要的陆壳增生时期的热事件。