胶北～2.5Ga岩浆热事件的锆石Hf同位素特征及其对地壳演化的指示意义

位于华北克拉通东缘的胶北地体,被普遍认为是胶-辽-吉带的西南组成部分,经历了多期岩浆-变质热事件,而晚太古宙末期约2.5Ga的岩浆事件是该区最强的岩浆事件;为了确定该期岩浆热事件的性质,本文选取2件形成于约2.5Ga的英云闪长质片麻岩及花岗质片麻岩开展锆石Hf同位素测试分析;总计69个锆石Hf同位素分析点的结果显示,它们均具有正的εHf(t)值,在10.71到3.0之间,平均为6.02,两阶段锆石Hf模式年龄主要分布于2.6～2.9Ga之间,平均为2747Ma,明显大于锆石的207Pb/206Pb年龄,表明约2.5Ga的TTG及花岗质片麻岩主要源于2.6～2.9Ga新生地壳的重熔或再造;另外,一些锆石具有极正的εHf(t)值,它们的锆石Hf模式年龄与U-Pb年龄相近,这暗示在约2.5Ga有亏损地幔物质加入地壳,并发生了即时重熔;根据本次研究获得的锆石Hf同位素数据,结合前人的Nd同位素结果,我们认为胶北地体内约2.5Ga的岩浆活动可能主要表现为与地幔岩浆低侵作用有关的新生地壳的重熔或再造,约2.9Ga和2.7～2.8Ga是胶北地体地壳生长的两个时期,并且与华北克拉通大部分地区一样,2.7～2.8Ga是胶北地体新生地壳形成最重要的时期。

华北克拉通～2.5Ga地壳再造事件:来自中条山TTG质片麻岩的证据

华北克拉通中部中条山区涑水杂岩是华北克拉通新太古代TTG质片麻岩地体之一。为了探讨华北克拉通新太古代构造-岩浆事件的性质及早前寒武纪地壳的形成和演化,选择涑水杂岩中TTG质岩石进行研究。研究表明这套TTG质岩石富Na、高Al、Sr,低Y、Cr、Ni含量。稀土元素配分曲线右倾,富Rb、Ba等大离子亲石元素,强烈亏损Nb、Ta等高场强元素。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,这套TTG质片麻岩形成于2553～2561Ma,属新太古代晚期产物。锆石Lu-Hf同位素分析结果显示εHf(t)为正值,两阶段模式年龄集中在2.7～2.8Ga。结合涑水杂岩中TTG质片麻岩的岩石地球化学特征,认为这套TTG片麻岩可能主要来自2.7～2.8Ga的下地壳镁铁质岩石在新太古代晚期的部分熔融,可能有少量的地幔物质加入。考虑同期发育大量花岗质岩石的事实,说明新太古代晚期在华北克拉通中部并不存在大规模的俯冲作用,华北克拉通在新太古代晚期已经基本成型。结合前人研究成果和本文锆石Lu-Hf同位素分析结果,提出中条山区～2.5Ga岩浆事件代表一期重要的陆壳再造事件。

夹皮沟片麻杂岩对吉林南部地区太古宙地壳演化的制约——来自岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学方面的证据

吉林南部地区是华北克拉通北缘重要的太古宇出露区。为探讨华北克拉通新太古代构造-岩浆热事件的性质及早前寒武地壳的形成与演化,选择吉林南部夹皮沟TTG片麻杂岩进行研究。研究表明这套岩石高Al(Al2O3=14.97%~16.28%),富Na(Na2O=3.73%~4.54%)、低Mg(MgO=1.96%~2.56%)且平均镁指数为43;富集LREE,亏损HREE,Eu异常并不明显;富集Sr(358×10^(-6)~1114×10^(-6))、Ba(613×10^(-6)~1200×10^(-6))等大离子亲石元素,亏损Nb(6.39×10^(-6)~11.2×10^(-6))、Ta(0.384×10^(-6)~0.679×10^(-6))等高场强元素;Yb(1.17×10^(-6)~1.89×10^(-6))和Y(9.93×10^(-6)~19.3×10^(-6))含量也很低,Sr/Y比值很高(36.0~57.7),以上地球化学特征表明其残留相主要为石榴子石、角闪石和含Ti矿物,没有斜长石,属于高压型TTG岩类。LA-ICPMS锆石U-Pb结果表明其形成于~2509Ma,属于新太古代晚期的产物。结合以往TTG片麻岩类的地球化学研究及Nd模式年龄,这期岩浆事件可能代表古老地壳(~2.8Ga)的重熔。岩相学和锆石形态学研究表明研究区经历了多期变质作用,其中~2509Ma的高级变质事件与岩浆事件几乎同时,可能与地幔柱环境下的岩浆底侵作用有关。