华北克拉通怀安杂岩新太古代和古元古代富铝变质表壳岩的地球化学特征及构造意义

晋冀蒙三省交界地区富铝变质表壳岩的时代归属及形成的构造背景长期存在争议。通过天镇地区1∶5万区域地质调查,在怀安杂岩中识别出两期富铝变质表壳岩组合,分别为新太古代榴云片麻岩岩组和古元古代黄土窑岩组,两者在岩石组合、特征矿物组合、含矿性、同位素年龄以及岩石地球化学特征等方面存在明显区别,为不同沉积环境的产物。新太古代榴云片麻岩岩组野外呈带状、似层状或透镜状产出,以石榴黑云斜长片麻岩为主体,含少量斜长变粒岩,局部与BIF共生,矿物组合为石榴子石+黑云母+斜长石+石英±条纹长石±夕线石。岩石地球化学研究表明石榴黑云斜长片麻岩样品富Na2O、Al2O3和CaO,低K2O,属于过铝质岩石,铕异常不明显,轻重稀土元素分异相对较强((La/Yb)N=3.69~27.76)。古元古代黄土窑岩组以构造岩片形式产出,为一套孔兹岩系组合,产出石墨矿。其中变泥砂质岩石的矿物组合为石墨+夕线石+石榴子石+条纹长石+斜长石+石英,为过铝质,富Al2O3和K2O,低Na2O和CaO,负铕异常明显(δEu=0.47~0.80),轻重稀土元素分异弱((La/Yb)N=3.37~10.58)。两套富铝变质表壳岩具有相似的微量元素蛛网图特征,富集大离子亲石元素如Rb和Ba,高场强元素如Zr、Hf含量相对较低,明显亏损Nb、Ta、P和Ti等元素。石榴黑云斜长片麻岩中碎屑锆石年龄峰值为~2.45Ga,黄土窑岩组中岩石碎屑锆石年龄主要介于1.99~2.30Ga,两套岩石均遭受古元古代末期(1.81~1.85Ga)麻粒岩相变质-深熔作用叠加改造。新太古代榴云片麻岩岩组的原岩为一套含黏土质杂砂岩建造,成熟度较低,来源于英云闪长岩-花岗闪长岩风化源区,形成于大陆岛弧环境。黄土窑岩组孔兹岩系原岩为一套富铝黏土岩和杂砂岩建造,夹少量碳酸盐岩和石英砂岩,沉积物源以古元古代中期(2.3~2.0Ga)上地壳长英质成分为主,可能形成于相对稳定的大陆边缘环境。怀安杂岩中两期富铝变质表壳岩组合均卷入了古元古代末期的造山作用,两者的厘定为研究华北克拉通北部新太古代-古元古代大陆地壳演化及构造格局恢复具有重要地质意义。