华北克拉通东北部新太古代晚期地壳生长:来自板石沟表壳岩年代学和Hf同位素的证据

对板石沟表壳岩中的斜长角闪岩和角闪片岩进行了锆石U-Pb年代学、地球化学以及Hf同位素分析,以探讨华北克拉通东北部新太古代晚期的构造环境和地壳演化。板石沟表壳岩主要岩石类型包括斜长角闪岩、斜长片麻岩、角闪片岩和磁铁石英岩,LA-ICP-MS锆石U-Pb测年显示斜长角闪岩(BA-1)岩浆锆石形成于2548±11Ma,绿帘角闪片岩(BA-6)岩浆锆石形成于2548±23Ma,代表了表壳岩的形成时代,在绿帘角闪片岩中识别出3颗年龄为2754±80Ma~2710±92Ma的捕获锆石,表明板石沟地区可能存在新太古代早期岩浆事件。斜长角闪岩和角闪片岩的原岩为玄武质火山岩,微量元素特征指示其形成于岛弧环境。Hf同位素分析结果显示斜长角闪岩εHf(t)为正值(0.29~8.89),单阶段模式年龄(tDM1)分布在2877~2469Ma之间,绿帘角闪片岩多具正的εHf(t)值(-0.78~8.03),tDM1介于2871~2544Ma,表明岩浆主要来源于亏损地幔,伴随少量古老地壳物质的再造,部分tDM1与207Pb/206Pb年龄相近,并同时具有高εHf(t)值的锆石反映板石沟地区新太古代晚期(2550Ma)发生过地壳增生事件。结合其他地区表壳岩研究成果,认为华北克拉通可能存在新太古代吉-辽-冀弧陆碰撞造山带,板石沟地区属于该造山带的一部分。     

吉林省和龙地区鸡南BIF型铁矿床含矿建造地球化学特征及形成时代

鸡南铁矿床位于吉林省和龙地区,地处华北克拉通北缘与兴蒙造山带接壤的龙岗地块北部,是东北地区发现较早的BIF型铁矿床之一。该矿床铁矿体主要呈层状、似层状、扁豆状赋存于鞍山群鸡南组上段中部层位,含矿岩石以黑云斜长片麻岩、角闪黑云斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩及斜长角闪岩为主,为角闪岩相的中低级区域变质岩系;主要矿石类型为条带状磁铁石英岩型和块状磁铁角闪岩型。为确定该矿床含矿建造的原岩、变质时代及构造背景,重点对含矿岩系中的斜长角闪岩进行了岩石地球化学和锆石U-Pb年代学研究。结果表明：斜长角闪岩的地球化学特征表现为富集大离子亲石元素、轻微富集重稀土元素;主量元素质量分数与中性-基性岩类基本相似,结合原岩恢复图解,判断其原岩类型为亚碱性玄武岩（拉斑玄武岩）,形成于弧后盆地背景;LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究中,2个较老的锆石测点年龄分别为（2 468±15）和（2 469±9）Ma,代表区内峰期变质年龄（约2 460 Ma）,26个锆石测点的测年数据较为集中,加权平均年龄为（2 275±25）Ma,代表区内退变质年龄。通过与国内外典型BIF型铁矿床的对比研究认为,区内的鸡南铁矿与官地铁矿同属Algoma型铁矿床。     

北京密云沙厂BIF型铁矿地质地球化学特征与成矿时代

北京密云沙厂铁矿为产于太古宙密云岩群变质岩系中的鞍山式铁矿,具有条带状铁建造(BIF)特征。矿石主要呈条带状构造,致密块状结构;矿石类型以磁铁石英岩型铁矿石为主,w(Fe)=25%~30%。围岩主要有黑云母(角闪)斜长片麻岩、辉石变粒岩和斜长角闪岩,局部见英云闪长质片麻岩。对选自黑云斜长片麻岩中的锆石进行U-Pb定年,具有核边结构、Th/U0.4的锆石其核部2组年龄为2 619Ma±25Ma和2 544Ma±16Ma。锆石的2 619Ma±25Ma年龄代表原岩为基性火山岩的黑云斜长片麻岩的形成年龄,同时也代表火山喷发和沙厂铁矿BIF沉积年龄;2 544 Ma±16 Ma锆石年龄可能代表后期TTG特征的花岗质片麻岩的侵位、叠加改造年龄。岩石的主、微量元素特征表明黑云斜长片麻岩富集Rb、Ba、Sr,亏损Th、U,表明沙厂BIF沉积时可能存在新太古代(约2 550 Ma)地壳增生事件。认为沙厂铁矿属Algoma型BIF,是新太古代末华北陆块初步克拉通化和大规模岩浆热事件的代表之一。     

冀北中低级变质表壳岩的年代学特征及其对华北克拉通构造演化的约束

华北克拉通在新太古代末期发生克拉通化,形成了现今规模的古陆,大量的太古宙岩石均经历了~2500Ma左右的区域高级变质作用(高角闪岩相-麻粒岩相)。而华北克拉通北部冀北地区出露一套中低级变质(绿片岩相-角闪岩相)的火山-沉积岩系,主要包括胡麻营地区红旗营子表壳岩和大阴山地区单塔子表壳岩中变质程度较低的部分。胡麻营地区红旗营子表壳岩系主要岩石组合为变基性火山岩、绿帘角闪岩、斜长角闪岩、含石榴石斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、黑云二长片麻岩、石英片岩、磁铁石英岩等,SIMS锆石U-Pb定年结果表明斜长角闪岩形成于2486±18Ma(MSWD=1.4),而黑云斜长片麻岩形成于2507±37Ma(MSWD=2.0)。大阴山地区单塔子中低级变质表壳岩系主要由浅变质火山岩、云母石英片岩、斜长角闪岩、磁铁石英岩和大理岩等组成,SHRIMP锆石U-Pb定年结果显示,浅变质火山岩中的变玄武岩形成于2490±19Ma(MSWD=2.0),而变英安岩形成于2502±8Ma(MSWD=0.83)。因此,冀北中低级变质的表壳岩系主要形成于新太古代末期,形成年龄为2507~2486Ma;结合冀东青龙地区新太古代末期(2511~2503Ma)的浅变质火山-沉积岩系(青龙表壳岩),我们认为新太古代末期,中低级变质表壳岩系广泛分布于华北克拉通的核部和边缘地区,此套岩系覆盖在太古宙高级变质杂岩之上,代表华北克拉通化之后的稳定盖层,是克拉通化的主要标志之一。     

冀东地区新太古代晚期的岩浆事件与地壳增生:来自岩石地球化学和锆石年龄及Hf同位素的制约

在华北克拉通东部冀东的遵化-迁西-迁安地区广泛分布有新太古代晚期的斜长角闪岩(基性火山岩)、TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩。锆石U-Pb同位素测定表明,该区的斜长角闪岩、TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩几乎同时形成于2529±30Ma到2555±14Ma期间。这是华北克拉通新太古代晚期一次重要的岩浆事件,并紧随有2.5Ga左右的麻粒岩相变质作用。阴极发光图像显示,TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩中一些锆石的核部为灰黑色,具杉树叶结构或无内部结构,意味着这些锆石核部的U-Th-Pb同位素体系在变质作用期间受到了干扰或重置,因此岩浆锆石核部的207Pb/206Pb加权平均年龄通常被解释为代表岩浆事件最年轻的年龄。新太古代晚期TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩的岩浆锆石具有正的εHf(t)值(-0.08~9.49),计算的tDM1(Hf)模式年龄介于2572~2896Ma之间,峰值年龄为2.72Ga。这表明,TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩的母岩浆是从亏损地幔源分异出来的,且2.7Ga是研究区和华北克拉通最重要的一次地壳增生事件。地球化学和岩石成因研究表明,本区的TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩是由来自新生地壳基性岩石部分熔融形成的岩浆通过结晶分离形成的,其中角闪石是主要的分离相矿物。地幔柱模式更有利于解释本区TTG片麻岩和紫苏闪长岩/紫苏花岗岩的成因以及冀东地区的许多其他地质特征。     

华北克拉通～2.7Ga的BIF:来自莱州-昌邑地区含铁建造的年代学证据

越来越多的研究资料显示~2.7Ga是华北克拉通陆壳生长的一个重要阶段,但缺少同时期的世界主要克拉通上广泛发育的BIF铁矿。胶北莱州-昌邑地区的BIF铁矿赋存在原划分的粉子山群小宋组含铁建造中,含铁建造的岩石组合主要为黑云斜长变粒岩、斜长角闪岩、含石榴黑云片岩夹角闪磁铁石英岩,磁铁浅粒岩。岩石地球化学分析显示,斜长角闪岩具有岛弧玄武岩的地球化学特点,变质酸性火山岩具有埃达克质岩的地球化学特点,故推测莱州-昌邑地区的含铁建造形成于与岛弧相关的构造环境,而与粉子山群形成的裂谷构造背景无关。锆石同位素年代学研究表明,含铁建造中变质酸性火山岩(埃达克质火山岩)的岩浆结晶年龄为2726±10Ma,在变质泥砂岩中获得了~2.73Ga和~2.9Ga两组碎屑锆石U-Pb年龄,并缺少新太古代晚期(~2.5Ga)的构造岩浆热事件信息;在斜长角闪岩中获得的变质锆石年龄为~1850Ma,并有2.68Ga的继承或捕获锆石年龄信息;因此推断莱州-昌邑地区的BIF铁建造有可能形成于新太古代早期(~2.7Ga),而在新太古代晚期(~2.5Ga)则处于相对稳定的构造背景。含铁建造被~2.17Ga的二长花岗岩侵入,并共同卷入胶北古元古代晚期(~1.85Ga)的变质变形作用改造。莱州-昌邑地区含铁建造的岩石组合和锆石年龄信息与胶北地块栖霞地区比较有所不同,这可能揭示出胶北地块在新太古代早期(~2.7Ga)构造环境差异和古板块构造演化的重要信息。     

延边地区官地铁矿床形成时代及其构造意义

官地铁矿床位于吉林省和龙地区,地处华北克拉通北缘与兴蒙造山带东段接合带附近的和龙地块北部。主矿体呈层状、似层状、透镜状赋存于鞍山群甲山组下段;含矿岩石以磁铁石英岩、长英片麻岩、云母片岩、斜长浅粒岩为主,其变质程度为绿片岩相-角闪岩相的中低级区域变质;主要矿石类型为条带状铁建造。为确定矿床的形成时代,重点对含矿变质岩系中的斜长浅粒岩开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究。结果表明,官地铁矿床含矿变质岩的原岩(酸性火山岩)形成于(2551±44)Ma,在(2525±48)Ma经历区域变质作用,随后又受古元古代构造热事件的改造。官地铁矿床与华北克拉通内鞍山地区铁矿床具有相似的成矿地质条件、矿床特征和形成时代,同属于鞍山式(阿尔戈马型)沉积变质型铁矿床。根据测年结果,并与邻区的锆石年龄对比分析,认为和龙地块应归属华北克拉通,这为索伦-西拉木伦-长春缝合带的东延问题研究提供了新的证据。     

河北滦平周台子条带状铁矿地质特征、围岩时代及其地质意义

河北滦平县周台子铁矿位于华北克拉通北缘,是产于前寒武纪单塔子群变质岩系中的鞍山式铁矿,具有条带状铁建造(BIF)特征。矿石主要呈条带状构造,有的呈条纹和致密块状构造。矿石类型主要以石英磁铁矿型为主,含铁介于30%~35%。前寒武纪变质岩是矿床的主要围岩,出露有黑云母(角闪)斜长片麻岩和斜长角闪岩,局部见花岗片麻岩。原岩恢复表明,黑云母(角闪)斜长片麻岩的原岩为英安岩-流纹岩,斜长角闪岩原岩为玄武岩。花岗片麻岩的SiO₂含量大于56%,MgO含量小于3%,Al₂O₃含量大于15%,Sr含量大于500×10^-6,Yb含量均小于1.9×10^-6,轻重稀土元素分异明显,重稀土元素强烈亏损,并且Eu负异常不明显,表明该片麻岩具埃达克质岩石的地球化学特征。锆石U-Pb定年结果显示出几组年龄,分别是2512±21Ma, 2452±9.6Ma,2394±55Ma。大体看,2512Ma代表了火山喷发和周台子铁矿BIF沉淀年龄,2452Ma左右的锆石年龄代表了TTG质花岗片麻岩的侵位结晶年龄,2394Ma锆石年龄代表了周台子铁矿经历了一次变质作用,并对原有的岩石和矿石进行了改造。锆石Hf同位素特征显示斜长角闪岩和TTG质片麻岩的岩浆源区受到过古老地壳物质的混染。周台子铁矿构造环境可能是与裂谷有关的张性环境。     

朝阳北部早前寒武纪变质杂岩地质事件序列

朝阳北部早前寒武纪变质杂岩是华北克拉通北缘承德-阜新变质地块的一个重要组成部分,主要由一套变质火山岩、火山碎屑岩及其相伴生沉积岩等表壳岩组成,被TTG片麻岩、辉长岩和石英闪长岩等深成侵入体侵位。这些表壳岩和深成侵入体均经历了高角闪岩相变质作用。表壳岩中石榴石斜长角闪岩(CY004-3),其原岩岩浆结晶年龄为2513～2520Ma,遭受了2447Ma变质作用改造。石榴石透辉石斜长角闪岩(CY006-6),其原岩岩浆结晶年龄2481～2568Ma,记录了～2400Ma变质事件。小角度切割变质火山岩和磁铁石英岩的早期二长花岗质片麻岩脉体,岩浆结晶年龄为2496～2501Ma,表明这些变质火山岩的岩浆结晶年龄应在2500Ma以上。侵位于这些变质层状岩系内的不同规模的深成侵入体记录了古元古代早期重要的岩浆事件。石榴石辉石斜长角闪岩(CY004-4),原岩为辉长岩,岩浆就位年龄为2394Ma,记录2354Ma的变质年龄。黑云角闪斜长片麻岩(CY005-1),原岩为石英闪长岩,其岩浆就位结晶年龄为～2403Ma。变质辉长辉绿岩(CY014-1)给出了2399～2404Ma的岩浆就位结晶年龄。上述变质火山岩等表壳岩系主期变质作用发生在古元古代(2350～2460Ma),与变质深成侵入体就位同时发生。这些年代学结果表明,这一地区大规模的铁镁质火山喷发作用发生在新太古代末期,在古元古代(2350～2460Ma)发生主期变质作用和深成岩浆作用。     

内蒙古大青山地区新太古代晚期岩浆作用:来自锆石SHRIMP U-Pb定年的证据

本文报道了华北克拉通西部大青山地区新太古代晚期变质深成侵入岩的锆石SHRIMP年龄。本文涉及的3个样品取自大青山的石拐南部,岩性为黑云母二长花岗质片麻岩、紫苏石英闪长质片麻岩和闪长质片麻岩。根据矿物组合,黑云母二长花岗质片麻岩和紫苏石英闪长质片麻岩遭受高角闪岩相-麻粒岩相变质,闪长质片麻岩遭受角闪岩相变质。锆石具核-幔-边或核-边结构。岩浆锆石年龄为2484±7Ma、2494±12Ma和2495±10Ma,考虑到岩石遭受后期构造热事件强烈改造,岩浆锆石发生不同程度变质重结晶,振荡环带变得模糊,年龄很可能偏年轻,岩浆锆石真实的形成年龄应更大一些,形成于新太古代晚期。2个样品记录早期变质锆石年龄为2441±7Ma和2481±10Ma;2个样品记录晚期变质锆石年龄为1847±35Ma和为1919±73Ma。结合前人工作,可得出如下结论:1)石拐地区存在新太古代晚期二长花岗岩、石英闪长岩和闪长岩等不同类型变质深成侵入岩。新太古代晚期岩浆作用在整个大青山地区很可能广泛发育,古元古代晚期孔兹岩带是在太古宙基底之上或其邻区发展起来的。2)与大青山地区其它古元古代早期以前的地质体类似,新太古代晚期变质深成侵入岩普遍遭受古元古代早期和晚期构造热事件叠加改造。     

柏树岗金红石矿床含矿岩系地质特征

河南方城柏树岗金红石矿床含矿岩系主要由角闪(片)岩、变粒岩、斜长片岩、石英(片)岩及云母片岩组成、前者是主要含矿岩石。分为石英(片)岩、角闪(片)岩-云母斜长片岩、云母片岩-石英(片)岩三个岩性段,二段是主要含矿岩段。原岩为一套火山岩、正常沉积岩岩性组合。经历了两次变质作用,变质温压400～485℃、200～700MPa,变质时间416.1±0.5Ma,变质热液产生了少量细脉及脉岩。含矿岩系的形成变化是板块运动的结果。基性岩及基性岩质凝灰岩是钛的主要来源,变质作用是主要成矿作用。     

内蒙古固阳绿岩带高腰海BIF型铁矿锆石LA-ICP-MS年代学、地球化学特征及地质意义

内蒙古高腰海BIF（条带状建造）型铁矿位于华北克拉通西部陆块北缘,产于固阳绿岩带。矿体赋存于新太古代-古元古代色尔腾山群毛忽洞组斜长角闪岩中。铁矿石发育针柱状-粒状变晶结构,具条带状构造。矿物成分以磁铁矿、石英、角闪石为主。对选自赋矿围岩——斜长角闪岩中的热液锆石进行LA-ICP-MS U-Pb定年,得出了（1 933±12）Ma的加权平均年龄,其代表高腰海BIF富矿热事件。原岩恢复显示斜长角闪岩为正变质岩,Zr/Ti-Nb/Y图解显示其为亚碱性玄武岩系列。元素地球化学特征显示原岩可能为T-MORB（过渡型洋脊玄武岩）。结合T-MORB形成的构造环境及区域上BIF成矿规律,初步认为高腰海铁矿形成于岛弧叠加地幔柱的构造环境。     

阴山地块晚太古代岩浆作用、变质作用对地壳演化及BIF成因的启示

阴山地块是华北克拉通西部太古代基底出露最大最完整的地区.固阳地区是阴山地块最具代表性的地区,主要由中西部低级别变质的晚太古代花岗-绿岩地体和东部的高级变质杂岩地体组成.统计结果表明,无论是绿岩带,花岗岩类侵入体,还是高级别变质杂岩的原岩都形成于晚太古代末期(2562 ～ 2510Ma),形成时间上相互重叠,在～2500Ma,～2480Ma分别经历了两期变质事件,第一期为逆时针的P-T轨迹,与洋脊俯冲有关;第二期则表现顺时针的P-T轨迹,与晚期碰撞造山有关.科马提岩-科马提质玄武岩、高镁安山岩-富Nb火山岩、TFG和Sanukitoid多种具有特殊构造意义的岩石同时发育.综合已有资料获得如下启示,阴山地块在晚太古代受板块体制控制,并先后经历了洋脊俯冲和碰撞造山过程.将区域内的BIF与相关岩石联系起来考虑,得出BIF的形成与洋脊俯冲有关,BIF中的Si来源于绿岩带底部的玄武岩,Fe来源于同层位的科马提岩.     

吉林和龙太古代铁矿床地质特征、矿化类型及形成环境

和龙太古代铁成矿带是延边重要的铁成矿带,以官地铁矿为主体,近年来铁矿勘查工作取得重大进展,相继勘查新增资源储量或新发现了鸡南、东南村、泉水洞、土山子、大开河等多个铁矿床,使该地区成为延边地区重要的小型—中型铁矿开发基地。这些铁矿床均赋存于太古界鞍山群深变质的基性火山岩-沉积岩建造中。矿体有明显的层位,与围岩呈整合接触,矿床成因类型属铁硅质建造沉积变质铁矿床。     

Emplacement age of the Songshugou ultramafic massif in the Qinling orogenic belt,and geologic implications

The Songshugou ultramafic massif is located to the north of the Shang‐Dan fault, the Palaeozoic suture between the North and South China blocks. It is the largest Apline‐type ultramafic body in the Qinling orogenic belt of central China, consisting mainly of dunite with a small amount of harzburgite and minor pyroxenite. We present new LA‐ICP‐MS U?Pb dating and trace element results for zircon from two garnet amphibolite samples in the contact metamorphic zone surrounding the massif. One was sampled ～1 m from the massif, the other ～5 m away. The studied zircon grains are small, anhedral, and display typical metamorphic characteristics of low Th/U values (<0.1). The U and Th concentrations of zircon range from several hundred ppm to less than 10 ppm. Cathodoluminescence images show two apparent generations of zircon, with lighter cores and darker rims. Core and rim ages however, are identical within error. These two samples yield identical concordant ages of 506±7 and 510±7 Ma, suggesting that the Songshugou ultramafic massif was emplaced at ～510 Ma. Low HREE concentrations and the absence of Eu anomalies in most analysed zircons suggest that the studied grains most likely formed during garnet amphibolite metamorphism induced by emplacement of the ultramafic massif.

To better understand the cooling history of the massif, ⁴⁰Ar/³⁹Ar ages of amphibole from three garnet amphibolite specimens in the contact metamorphic zone and one amphobolite sample about 20 m away from the massif were determined. The ⁴⁰Ar/³⁹Ar ages increase from 372±15 Ma (JSM‐01) near the massif to disturbed, unreliable ‘plateau’ ages of 474±8 Ma (JSM‐03) and 781±146 Ma (JSM‐04) with increasing distance from the ultramafic massif, showing limited heating during exhumation of the massif, followed by slow cooling. Therefore, the Songshugou ultramafic massif does not reflect the Jining orogeny at ～1 Ga. Instead, it was emplaced into the Proterozoic, Qinling Group during the Palaeozoic, probably due to the subduction along the Shang‐Dan fault.     

内蒙古合教BIF型铁矿的形成时代、地球化学特征及地质意义

内蒙古合教铁矿位于华北克拉通西部陆块北缘阴山地块,是固阳绿岩带内的一例具有中型规模的BIF型铁矿床.本文对矿区斜长角闪岩、铁矿石开展了年代学和岩石地球化学研究.对斜长角闪岩夹层进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,锆石普遍发育振荡环带,Th/U比值均大于0.1（0.27~1.00）,得到上交点年龄为2 549±29 Ma（MSWD=0.51）,可大致代表合教BIF铁矿的形成时代,该时期是华北克拉通早寒武纪构造-变质-热事件和BIF（banded iron formation）形成最为强烈的时期（2.52~2.60 Ga）.斜长角闪岩原岩可能为玄武岩,表明合教铁矿为与火山活动关系密切的Algoma型BIF.斜长角闪岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线近于平坦,与E-MORB和弧后盆地玄武岩（BABB）曲线相似,原始地幔标准化蛛网图与BABB曲线相似,均存在Rb、Ba、Sr、K等大离子亲石元素的富集和Nb、Ta、U、Th等高场强元素的亏损,显示了岛弧岩浆岩的特征,结合前人提出的岛弧叠加地幔柱构造模式,认为合教斜长角闪岩原岩形成于弧后盆地构造环境,并有地幔柱的叠加作用,代表了合教BIF沉积时的构造环境.铁矿石LREE亏损,HREE富集[（La/Yb）_PAAS=0.29~0.50],具有轻微的La正异常（La/La*=1.00~1.13）,不明显的Ce负异常（Ce/Ce*=0.90~0.95）,明显的Eu正异常（Eu/Eu*=1.54~2.27）和较明显的Y正异常（Y/Y*=1.07~1.42）.铁矿石的稀土配分曲线与固阳绿岩带科马提岩和海底热液海水混合物均极为相似,表明合教BIF的形成与海底热液活动有关,认为合教BIF型铁矿的Fe主要由海底高温热液淋滤科马提岩提供.