从变质作用观看板块构造何时在华北克拉通开始

了解板块构造在地球上何时和怎样开始的是地球科学领域还没有解决的重要问题之一。作为板块运动的最终结果,大陆碰撞造山带是识别地球历史演化中板块构造机制起主导作用的重要标志。大陆碰撞带变质作用一般以顺时针p-T轨迹演化为特征,尤其伴有峰期变质之后的等温减压过程。这样,具有峰后等温减压过程的顺时针p-T轨迹是识别地球早期的板块构造作用的重要标志之一。作为世界上最古老的克拉通陆块之一,华北克拉通基底岩石变质作用p-T演化在过去几年已得到广泛深入的研究,使得该克拉通可能成为应用大规模变质作用p-T轨迹途径来探讨构造环境和构造演化过程的最佳场所。构造上,华北克拉通可划分为三个小的陆块(东部陆块、阴山陆块和鄂尔多斯陆块)和三个古元古代活动带(华北中部碰撞带、孔兹岩带和胶—辽—吉带)。东部陆块和阴山陆块新太古代基底岩石变质作用具有等压冷却型逆时针p-T演化轨迹特征,反映变质作用热源与大量地幔岩浆底板垫托或侵位有关。尽管理论上这样大规模的地幔岩浆可形成在大陆岩浆弧、地幔柱或大陆裂谷环境,只有地幔柱模式才能合理地解释东部陆块和阴山陆块新太古代基底岩石时空分布、岩石组合和构造特征。这样,地幔柱可能是主导东部陆块和阴山陆块新太古代地壳形成和演化的主要构造机制,而板块构造在晚太古宙并不是其主要的构造机制。古元古代孔兹岩带和华北中部碰撞带基底岩石变质作用均具有等温减压型顺时针p-T演化特征,反映两造山带都经历地壳加厚和随后的隆升剥蚀构造过程。这样的构造过程是板块构造体制下的碰撞造山带的典型标志。古元古代胶—辽—吉带可进一步划分为南部带和北部带,其中南部带基底岩石具有逆时针p-T演化特征,而北部带基地岩石具有顺时针p-T演化特征,也反映板块构造机制下的产物。现代规模的板块构造在华北克拉通上的启动时间可以由三个活动带中最老的与板块俯冲有关的新生地壳形成时间来大致标定。目前,华北克拉通内部三个活动带中可识别出来的最老的与板块俯冲有关的新生地壳是华北中部碰撞带2·56Ga五台花岗岩,它们的形成可能大致标志着现代样式的板块构造在华北克拉通大规模作用的开始。     

华北克拉通的组成及其变质演化

华北克拉通早前寒武纪变质基底主要由五套不同类型的变质岩系组成。克拉通在形成过程中经历了多期构造活动、多期岩浆侵位、多期变质作用以及不同程度的混合岩化和深熔作用,岩石已遭受多次不同地质作用的叠加改造,因此华北克拉通具有复杂的演化历史。从太古宙到古元古代末的克拉通形成,华北克拉通主要经历了五期区域变质作用。鞍山地区的古—中太古代经历了角闪岩相变质作用改造,尚未获得变质年龄数据。但在TTG岩系中已获得3 560 Ma和3 000~3 300 Ma早期的变质年龄。河南鲁山太华杂岩的中太古代斜长角闪岩中获得2 776~2 792 Ma和2 671~2 651 Ma两期变质作用年龄信息,代表了新太古代早期的变质作用。新太古代麻粒岩-TTG岩系和新太古代花岗-绿岩系都经历了新太古代晚期—古元古代初的变质作用改造。在古元古代阶段,在华北克拉通北缘在1 965~1 900 Ma期间发生了中低压/高压麻粒岩相变质,局部发生超高温变质,这期变质作用与陆块间的俯冲碰撞及其后的地幔上涌有关。在古元古代晚期(1 890~1 800 Ma)在华北克拉通的中部及东部的胶—辽—吉带发生了高压麻粒岩相-角闪岩相的区域变质,代表了陆块间的碰撞拼合过程。不同变质岩系类型经历的变质作用反映了不同的构造背景。太古宙晚期大量的TTG岩系及呈面状分布的中/低压麻粒岩主要出露在华北克拉通的中北部,普遍具有逆时针的p-T轨迹,反映了地幔柱底板垫托的构造环境。新太古代的花岗-绿岩系在新太古代晚期—古元古代早期经历的变质作用多为顺时针的p-T演化轨迹,反映其发生可能与弧后+地幔柱联合作用的构造背景。古元古代晚期的两期变质作用多表现为高压麻粒岩相的顺时针p-T演化轨迹,反映了不同陆块(地块)之间碰撞拼合的过程,意味着类似显生宙的板块构造体制已经出现。     

华北克拉通西部基底早前寒武纪地质事件、性质及其地质意义

综合华北克拉通西部陆块阴山地块、孔兹岩带和鄂尔多斯地块基底正、副片麻岩以及鄂尔多斯地块现代河流沙锆石U-Pb和Hf同位素资料,并根据最新获得的鄂尔多斯基底及盖层继承碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素统计分析揭示,该陆块存在古、中太古代陆壳物质,自新太古代以来先后发生了新太古代~2.7Ga、2.55~2.45Ga以及古元古代2.2~2.0Ga和1.95~1.85Ga等多期构造热事件。由基底和盖层中各类岩石中获得的~2.5Ga锆石的εHf(t)多为正值,Hf陆壳模式年龄(t_(DM)~C)介于2.9～2.6Ga之间(峰值～2.75Ga),阴山地块存在～2.7Ga的岩石,鄂尔多斯地块基底有～2.7Ga继承锆石记录,证明新太古代存在一期重要的陆壳生长。2.55～2.45Ga的岩浆活动在西部陆块不同地质单元基底岩石中均有记录,出现大量壳源花岗岩和幔源岩浆侵入及麻粒岩相变质作用,它们的锆石εHf(t)值由负到正变化大,Hf陆壳模式年龄(t_(DM)~C)除少数接近岩浆活动年龄外,多数明显高于它们的形成年龄,指示了强烈的陆壳再造和一定陆壳生长,岩石组合及地球化学特征反映了汇聚挤压转为伸展环境,类似于华北陆块～2.5Ga广泛的岩浆变质事件及构造背景,揭示了不同陆块碰撞拼合而后转为伸展的构造演化过程。古元古代2.2～2.0Ga期间,沿鄂尔多斯地块北部及东部边缘出现大洋俯冲消减有关的陆缘弧花岗岩类,它们的锆石εHf(t)和t_(DM)~C值变化范围很大,表明在古元古代中晚期鄂尔多斯地块基底仍发生有陆壳增生和再造。此后在1.95～1.85Ga期间,沿鄂尔多斯地块北部的孔兹岩带和东部的中部构造带均发生顺时针P-T演化轨迹的变质作用,证明～1.95Ga鄂尔多斯地块相继与北部阴山地块和东部陆块碰撞拼合为一体,至～1.85Ga发生陆壳抬升与伸展、发生陆壳物质减压熔融的强烈混合岩化和大量S型花岗岩形成,其后发生镁铁质岩墙侵入,标志着华北陆块最终克拉通化完成。     

丹东地区古元古代晚期花岗岩对胶-辽-吉带造山作用的制约

华北克拉通古元古代胶-辽-吉带造山过程保存了丰富的变质-变形、岩浆-构造热事件与成矿作用记录,带内广泛存在的高压麻粒岩变质作用演化p-T-t轨迹呈顺时针,指示胶-辽-吉带经历了俯冲-碰撞-后碰撞折返伸展造山过程,但这时期的俯冲碰撞或陆-陆碰撞与之后伸展造山作用的时代目前仍有争议.本文对丹东地区大楼房古元古代花岗岩进行了...     

华北克拉通孔兹岩带东端孤山剖面石榴石基性麻粒岩的变质作用及年代学研究

大同孤山石榴石基性麻粒岩出露在华北克拉通孔兹岩带与中部带的构造接触部位,以大小不等的透镜体形式产于孔兹岩带内的夕线石榴片麻岩和紫苏二长片麻岩中.根据岩相学观察、矿物化学研究、P-T视剖面图和传统温压计计算结果,揭示孤山石榴石基性麻粒岩经历了4个阶段的变质演化:早期进变质阶段(M1)的主要矿物组合为石榴石核心及其内部包体矿物单斜辉石+角闪石+斜长石+石英+钛铁矿±金红石.反环带斜长石富钠核部记录了早期压力可达11k bar;峰期变质阶段(M2)的矿物组合是石榴石斑晶和基质中的单斜辉石+斜方辉石+斜长石+钛铁矿+石英,记录的温压条件为850～900℃、9～10kbar;峰期后降压阶段(M3)的标志是石榴石外围发育的后成合晶和冠状环,主要有单斜辉石+斜长石、斜方辉石+斜长石和角闪石+斜长石组合,其形成温压条件为760 ～820℃、5～8kbar;晚期低角闪岩相角闪石的生长表明岩石又经历了降温冷却的过程(M4),温度降至690℃以下.石榴石基性麻粒岩记录了含有近等温降压(ITD)阶段的顺时针变质作用P-T轨迹,揭示了阴山地块与鄂尔多斯地块之间俯冲碰撞加厚下地壳的折返过程.石榴石基性麻粒岩的变质锆石LA-ICP-MS U-Pb定年得到了两组变质年龄数据,分别为1945±25Ma和1828±36Ma,它们与阴山地块、鄂尔多斯地块碰撞形成孔兹岩带的时代及华北克拉通东、西陆块碰撞形成中部带的时代一致.结合该地区其他研究结果推断,石榴石基性麻粒岩在～ 1.95Ga鄂尔多斯地块与阴山地块碰撞过程中俯冲进入下地壳底部,经历早期的高压麻粒岩阶段,随后缓慢地抬升到下地壳上部;之后在～1.85Ga东、西部陆块碰撞过程中,石榴石基性麻粒岩折返到中上地壳.     

贺兰山高压泥质麻粒岩——华北克拉通西部陆块拼合的岩石学证据

贺兰山孔兹岩系作为华北克拉通西部孔兹岩带的重要组成部分,其成因问题一直存在争议。近来,在对贺兰山富铝岩系研究过程中,发现了具有"蓝晶石+条纹长石+石榴石"特征组合的高压泥质麻粒岩。通过岩相观测与相平衡定量模拟,确定其曾经历四个阶段的变质演化过程,即早期进变质阶段(M1)、变质峰期阶段(M2)、峰期后降压阶段(M3)和晚期退变阶段(M4)。早期进变质阶段,以石榴石中包裹黑云母和白云母为特征。变质峰期阶段,以出现"蓝晶石+条纹长石+石榴石"组合为特征,变质温、压条件为850～870℃、1.4～1.5GPa。峰期后降压阶段以峰期石榴石和蓝晶石转变为堇青石和夕线石为特征,温压条件大致为840～860℃、0.6～0.8GPa。晚期退变阶段以出现新生黑云母为标志,温、压条件为780～810℃、0.45～0.55GPa。PT轨迹具有顺时针演化样式,峰期后表现为先发生近等温降压(ITD)、后发生近等压冷却(IBC)的退变过程,反映陆-陆碰撞发生高压麻粒岩相变质作用,后又快速折返到正常地壳深度的变质动力学过程,进而从岩石学角度证明华北克拉通西部孔兹岩带是由北部的阴山陆块与南部的鄂尔多斯陆块发生碰撞所致。     

华北克拉通南缘太华杂岩组成及演化

太华杂岩位于华北克拉通南部,其组成复杂,记录了几乎所有早前寒武纪各阶段重要的地质事件;此外,由于其所处特殊地理位置,研究太华杂岩对于华北克拉通早前寒武纪地壳形成和演化、构造单元划分和基底拼合等都具有举足轻重的科学价值。本文综合已有的岩石学、变质作用、地球化学以及同位素年代学等诸多研究工作,得到以下阶段性结论和认识:1)将鲁山地区太华划分为以深成侵入岩为主的片麻岩系和以变质沉积-火山岩为主的表壳岩系;前者形成于中太古代晚期-新太古代早期,后者形成于古元古代晚期。而小秦岭地区太华杂岩中变质深成侵入岩形成时间跨度较大,为中太古代晚期-古元古代早期;而其上覆的火山-沉积岩可与鲁山太华杂岩的表壳岩类比,形成时间亦为古元古代晚期。2)中太古代-新太古代(2.91～2.50Ga)为华北克拉通南部大陆最主要的地壳形成时期。提出太华杂岩在太古宙经历了两期明显的地壳生长时间,一期发生在2.85～2.70Ga,以鲁山太华片麻岩系中的深成侵入岩和斜长角闪岩为代表;另一期发生在～2.50Ga,以小秦岭华山和崤山地区太华杂岩中各类花岗质岩石为代表。3)太华杂岩在所谓的全球陆壳生长"沉寂期(2.45～2.20Ga)"岩浆活动异常发育,推测这一时期的岩石形成于古元古代俯冲-汇聚环境,可能是与华北克拉通南部太古宙陆块和其他陆块汇聚-碰撞相关。4)太华杂岩在古元古代晚期普遍遭受了强烈的变质和变形,其变质程度主体为高角闪岩相,局部可达麻粒岩相,且记录了包含近等温降压退变质片段的顺时针变质作用P-T轨迹,经历了一个漫长的变质演化过程(1.97～1.80Ga),变质作用的时限跨度可达150Myr。5)提出华北克拉通南部曾经为一个统一基底,称之为"南部太古宙地块",此地块形成时间为新太古代末期(～2.5Ga)。该古老陆块经历了如下5个构造-演化阶段:(1)冥古宙-始太古代初始陆核形成;(2)中太古代-新太古代陆壳快速生长;(3)古元古代早期(～2.3Ga)岩浆活动异常活跃;(4)古元古代(2.30～1.97Ga)陆内拉伸-破裂;和(5)古元古代末期(1.97～1.80Ga)陆块最终拼合。     

山东省麻粒岩与麻粒岩相变质作用——研究现状及对前寒武纪大地构造演化的启示

本文系统收集整理了近年来与山东省境内麻粒岩有关的研究资料,将山东省麻粒岩划分为沂水麻粒岩带、平度—栖霞麻粒岩带、海阳所—威海麻粒岩带三个麻粒岩相带,总结了各带的地质概况、变质温压条件及P—T—t轨迹、变质时代及演化过程,探讨了麻粒岩的成因。认为山东省各麻粒岩带均是多期次麻粒岩相变质作用的产物,其中2.7Ga、2.5Ga两期麻粒岩相变质作用均为中低压条件下的产物,发生时间与区内TTG的形成时间较为一致,P—T—t轨迹为逆时针型,反映当时形成的大地构造背景为地幔底辟引发的拉张环境;而1.9Ga、210Ma两期麻粒岩相变质作用则高压、中低压麻粒岩都有,反映其非均质变质环境的特点,P—T—t轨迹为顺时针型,指示其与俯冲—碰撞造山过程有关。其中1.9Ga期与古元古代胶辽吉活动带发生俯冲—碰撞造山过程有关,而210Ma期则是华北—扬子两大板块三叠纪碰撞产生的榴辉岩的退变质产物。结合省内基础地质研究的最新进展,对山东省前寒武纪大地构造演化作了部分探讨,并建立了年代学格架。认为平度—栖霞麻粒岩带古元古代高压麻粒岩相变质和苏鲁超高压变质带三叠纪的榴辉岩相变质事件可能是胶东地区太古宙绿岩带金元素活化迁移并在中生代成矿的决定性因素。山东省太古宙大地构造演化具有一定的旋回性,每个旋回由绿岩带—基性—超基性侵入体—TTG花岗岩类—热变质事件组成,很好地符合TTG的玄武质岩浆底侵成因模式。自1.9Ga才有高压麻粒岩的形成,暗示了具有一定规模的板块之间的俯冲活动始于1.9Ga之前的古元古代。鲁西陆块与胶辽陆块在古元古代可能并不是两个完全独立的块体,其巨大差异可能是由于两个陆块的大地构造位置差异和后期抬升剥蚀程度不同而引起。     

冀西北怀安地体高级变质表壳岩的锆石年代学研究

位于华北克拉通中部造山带中北段的怀安地体与内蒙孔兹岩带相接,出露高压麻粒岩和退变榴辉岩等多种高级变质岩,是洞悉华北克拉通古元古代构造演化历史的重要窗口。研究区变质表壳岩包括夕线石榴长英质片麻岩、石榴长英质粒状岩石以及紫苏黑云二长片麻岩。阴极发光图像特征显示研究区样品的锆石主要包括碎屑锆石和变质锆石,其中碎屑锆石具有岩浆结晶环带,而变质锆石为单颗粒或围绕着继承性碎屑锆石边部生长,内部结构均匀,Th/U比值较低。锆石LAICP-MS U-Pb定年结果与前人研究结果综合表明该区变质表壳岩石的碎屑锆石的207Pb/206Pb年龄主要集中在~2040Ma,其原岩形成时代与孔兹岩带变泥质岩石相近,均为~2.0Ga。变质锆石记录其变质时代为1957~1804Ma,结合前人对怀安地区变泥质岩和变基性岩变质作用和年代学研究结果,推测得出1.95~1.92Ga代表了峰期(高压)麻粒岩相变质时代,1.90~1.85Ga代表峰后减压阶段变质时代,而1.85~1.80Ga代表退变质晚期的时代。怀安地区变质岩石可能卷入了阴山陆块、鄂尔多斯陆块以及东部陆块间的先后碰撞造山过程,并持续较长时间(1.95~1.80Ga),最终拼贴为统一的整体。     

大青山地区2.5 Ga紫苏花岗岩——对深熔石榴花岗岩成因模式的启示

华北克拉通北缘西部陆块早前寒武纪基底分布广泛,现有的研究普遍认为经历 2.5 Ga,2.45~2.37 Ga,1.95 Ga和1.85 Ga变质热事件影响。华北克拉通北缘阴山陆块中2.5 Ga的紫苏花岗岩研究已经成为了揭示华北克拉通北缘早前寒武纪构造演化的一个热点,但孔兹岩带中却鲜少有新太古代晚期构造热事件的相关报道。近年来,相继从大青山地区的孔兹岩带石榴黑云母片麻岩中分辨出一期具有2.45~2.37 Ga变质锆石年龄的大青山表壳岩,同时出露与其成因关系密切的深熔石榴花岗岩,但其深熔成因的模式存在争议。本文对大青山地区新发现的新太古代晚期紫苏花岗岩、石榴花岗岩及其围岩的野外空间产出关系和锆石年代学进行对比分析,为探究深熔石榴花岗岩成因模式提供重要的启示。     

Composite nature of the North China Granulite-Facies Belt: Tectonothermal and geochronological constraints

Granulite-facies rocks are intermittently exposed in a roughly E–W trending belt that extends for approximately 2000 km across the North China Craton, from the Helanshan, Qianlishan, Wulashan–Daqingshan, Guyang and Jining Complexes in the Western Block, through the Huai'an, Hengshan, Xuanhua and Chengde Complexes in the Trans-North China Orogen, to the Jianping (Western Liaoning), Eastern Hebei, Northern Liaoning and Southern Jilin Complexes in the Eastern Block. The belt is generally referred to as the North China Granulite-Facies Belt, previously interpreted as the lowest part of an obliquely exposed crust of the North China Craton. Recent data indicate that the North China Granulite-Facies Belt is not a single terrane. Instead, it represents components of three separate terranes: the Eastern and Western Blocks and Trans-North China Orogen. Each of these units records different metamorphic histories and reflect the complex tectonic evolution of the NCC during the late Archean and Paleoproterozoic. Mafic granulites in the Eastern Block and the Yinshan Terrane (Western Block) underwent medium-pressure granulite-facies metamorphism at about 2.5 Ga, with anticlockwise P–T paths involving near isobaric cooling following peak metamorphism, reflecting an origin related to intrusion and underplating of mantle-derived magmas. Pelitic granulites in the Khondalite Belt (Western Block) underwent medium-pressure granulite-facies metamorphism at about 2.0–1.9 Ga, with clockwise P–T paths, which record the Paleoproterozoic amalgamation of the Yinshan and Ordos Terranes to form the Western Block. Mafic and pelitic granulites in the Trans-North China Orogen experienced high- to medium-pressure granulite-facies metamorphism at 1.85 Ga, with clockwise P–T paths involving nearly isothermal decompression following peak metamorphism, which are in accord with the final collision between the Eastern and Western Blocks to form the North China Craton at 1.8 Ga. The NCGB cannot therefore represent a separate unique terrane; instead it reflects the amalgamation of three separate granulite terranes that evolved independently and at different times.     

Late Archean to Paleoproterozoic evolution of the North China Craton: key issues revisited

A recently proposed model for the evolution of the North China Craton envisages discrete Eastern and Western Blocks that developed independently during the Archean and collided along the Trans-North China Orogen during a Paleoproterozoic orogenic event. This model has been further refined and modified by new structural, petrological and geochronological data obtained over the past few years. These new data indicate that the Western Block formed by amalgamation of the Ordos Block in the south and the Yinshan Block in the north along the east-west-trending Khondalite Belt some time before the collision of the Western and Eastern Blocks. The data also suggest that the Eastern Block underwent Paleoproterozoic rifting along its eastern continental margin in the period 2.2–1.9 Ga, and was accompanied by deposition of the Fenzishan and Jingshan Groups in Eastern Shandong, South and North Liaohe Groups in Liaoning, Laoling and Ji’an Groups in Southern Jilin, and possibly the Macheonayeong Group in North Korea. The final closure of this rift system at ∼1.9 Ga led to the formation of the Jiao-Liao-Ji Belt. In the late Archean to early Paleoproterozoic, the western margin of the Eastern Block faced a major ocean, and the east-dipping subduction beneath the western margin of the Eastern Block led to the formation of magmatic arcs that were subsequently incorporated into the Trans-North China Orogen. Continued subduction resulted in a major continent-continent collision, leading to extensive thrusting and high-pressure metamorphism. The available age data for metamorphism and deformation in the Trans-North China Orogen indicate that this collisional event occurred at about 1.85 Ga ago, resulting in the formation of the Trans-North China Orogen and final amalgamation of the North China Craton.     

Highly Silica-Undersaturated Sapphirine Granulites from the Daqingshan Area of the Western Block, North China Craton: Palaeoproterozoic UHT Metamorphism and Tectonic Implications

Sapphirine-bearing granulites have recently been found in the Daqingshan and Jining areas, both of which are located in a Palaeoproterozoic collisional belt, named the Khondalite Belt, along which the Yinshan Block in the north and the Ordos Block in the south were amalgamated to form the Western Block at～1.95 Ga, and then the Western Block collided with the Eastern Block along the Trans-North China Orogen to form the coherent basement of the North China Craton at～1.85 Ga.     

胶-辽-吉古元古代造山/活动带巨量变沉积岩系的研究进展

华北克拉通发育三条古元古代构造带,包括:东部陆块内部的胶-辽-吉带(Jiao-Liao-Ji belt)、西部陆块内部的孔兹岩带(Khondalite belt)以及两个陆块之间的中部造山带(Trans-North China Orogen)。通过二十多年的深入研究,在区域构造、变质地质、岩浆作用、地球化学、同位素年代学以及地球物理等方面积累了大量资料,并取得了一系列重要的科学进展。其中,胶-辽-吉带是华北克拉通最具代表性的一条古元古代造山/活动带,它不仅接受了古元古代巨量的陆壳物质沉积,而且经历了十分复杂的构造演化过程,并经受了多期岩浆-变质事件的改造。胶-辽-吉造山/活动带的物质组成最为丰富,以大面积分布的巨量(火山)沉积岩系为特征,在中国境内包括吉南地区的集安群和老岭群、辽东南地区的南辽河和北辽河群、胶北地区的荆山群和粉子山群,向南西则有可能穿越郯庐断裂延伸至徐州-蚌埠一带的五河群,总体呈NE向展布,延伸规模长约1000km。从巨量沉积岩系的岩石组合和空间分布特征来看,荆山群与南辽河群、集安群可以对比,而粉子山群则与北辽河群、老岭群相当。然而,由于多期/多阶段强烈构造变形作用的影响,原来各群、组中地层的上下层位及接触关系已完全破坏,目前均已呈规模不一的构造岩片形式叠置在一起,彼此之间呈断层或韧性剪切带接触。巨量变沉积岩系的源区物质主要来源于造山/活动带内古元古代花岗质岩石和两侧古老陆块的变质基底,原岩形成时代为1.95~2.15Ga左右。以往研究表明,胶-辽-吉造山/活动带变质作用的强度十分不均匀,(中-高压)麻粒岩相变质只局限于胶北的荆山群及相关岩石,而粉子山群以及辽东南的南、北辽河群和吉南的集安群、老岭群只经历了角闪岩相变质,局部甚至只达到绿片岩相变质。粉子山群、北辽河群和老岭群变质演化P-T-t轨迹具有顺时针型式,而荆山群、南辽河群和集安群的P-T-t轨迹则具有逆时针型式。本文最新研究发现,古元古代麻粒岩相变质作用并非只局限于胶北地区的荆山群及其邻区,而是贯穿于整个辽东南地区的南辽河群和吉南地区的集安群,其变质演化P-T-t轨迹与胶北地区荆山群泥质麻粒岩以及基性麻粒岩一样,均具有典型近等温减压(ITD)顺时针型式,整个胶-辽-吉造山/活动带的麻粒岩相峰期变质时代为1.9~1.95Ga左右。野外观察和室内岩相学研究表明,在麻粒岩相变质作用过程中,胶北的荆山群及相关岩石、辽东南的南辽河群以及吉南的集安群中的泥质麻粒岩均广泛发生了深熔作用,长英质脉体呈不规则细脉状、网脉状和透镜状分布于寄主岩石中,且与寄主岩石之间呈渐变过渡关系。深熔锆石U-Pb定年结果显示,区域性的深熔作用(或部分熔融)时代为1.84~1.86Ga之间,表明这期广泛的深熔事件应发生于胶-辽-吉造山/活动带整体构造折返的中-低压麻粒岩相退变质阶段。有关胶-辽-吉古元古代造山/活动带的空间展布、南北边界、延伸规律及其形成的大地构造背景一直存在着分歧和争议,最新研究表明,蚌埠-霍邱一带地表露头及其以西第四系覆盖区之下的花岗质岩石、基性麻粒岩和富Al片麻岩岩心,均记录了1.85~1.95Ga的麻粒岩相变质事件,暗示着胶-辽-吉造山/活动带更有可能穿越郯庐断裂,向鲁西南延伸至蚌埠-霍邱一带及其以西的第四系覆盖区之下的变质基底。而辽南地块和狼林地块大量1.85~1.95Ga变质热事件和1.8~1.9Ga、~2.1Ga两期岩浆事件的记录,则表明辽南地块和狼林地块(至少是一部分变质基底)曾卷入到胶-辽-吉古元古代构造演化事件之中。有关胶-辽-吉古元古代造山/活动带构造演化过程及其形成的大地构造背景,目前有三种构造模式,包括:裂谷开启-闭合模式、弧(陆)-陆碰撞模式和先裂谷-后碰撞造山演化模式,然而,带内异常复杂的巨量火山-沉积岩系的物质组成、多期/多阶段的岩浆作用事件、多种变质作用类型和十分复杂的变质演化P-T-t轨迹样式、多期/多阶段复杂的构造变形特征,难以采用上述任何一种构造演化模式来加以合理解释。由此可见,有关胶-辽-吉古元古代构造/活动带南侧边界需要进一步准确厘定,有关狼林地块和辽南地块的构造归属,特别是胶-辽-吉造山/活动带在古元古代构造演化的动力学过程及其形成的大地构造背景还有待进一步深入探讨。     

Ultra-high temperature overprinting of high pressure pelitic granulites in the Huai'an complex,North China Craton: Evidence from thermodynamic modeling and isotope geochronology

Paleoproterozoic granulite facies rocks are widely distributed in the North China Craton (NCC). The Huai'an terrane, located within the northern segment of the Trans-North China Orogen (TNCO), a major Paleoproterozoic collisional belt in the central NCC expose mafic and pelitic granulites as well as TTG (tonalite-trondhjemite-granodiorite) gneisses. Here we investigate the pelitic granulites from this complex and identify four distinct mineral assemblages corresponding to different metamorphic stages. The prograde metamorphism (M1) is recorded by relict biotite and the compositional profile of X_ca (grt) isopleths. The P_max (M2) is distinguished by the X_ca (grt) isopleths, which corresponds to the kyanite stable area with an inclusion mineral assemblage of Grt-c–(Ky)-Qz-Rt-Kfs-liq suggesting that the pressures were higher than 12 kbar with a temperature below 900 °C. However, kyanite is absent in thin sections suggesting its consumption during later stages. The T_max metamorphism (M3) is characterized by the assemblage: Grt-m-Qz-Pl-Rt-Kfs-Sil-liq in the garnet mantle and also reflected in the compositional profile. Two-feldspar geothermometry yields a P-T range of 940 °C–950 °C and 9.5–10.5 kbar, indicating ultra-high temperature (UHT) metamorphic overprinting. The subsequent retrograde metamorphic stage (M4) is characterized by Grt-r-Bt-Sil-Kfs-Pl-Qz ± Rt ± Ilm with symplectites of Bt-Sil-Qz in the garnet rim suggesting garnet breakdown with P-T conditions estimated as 770 °C–840 °C and 6.5–8 kbar. The pelitic granulites show a clockwise path, with P-T estimates higher than those in estimated in previous studies using conventional techniques.LA-ICP-MS U–Pb analysis of metamorphic zircon grains yield two groups of ages at 1972.9 ± 8.1 Ma and 1873.3 ± 9.9 Ma. We suggest that the protoliths of the Manjinggou HP-UHT granulites were deep subducted where they experienced HP metamorphism associated with the collision of the Ordos and Yinshan blocks at ca. 1.97 Ga. Subsequently, the UHT metamorphic overprint occurred during the assembly of the unified Western and Eastern Blocks of the NCC along the TNCO at ca. 1.87 Ga.     

胶北地块早元古代钙硅酸盐岩与高压基性麻粒岩成因及地质意义

胶北地块发育一套早元古代变质杂岩,主要由浅变质到中高级变质的滨海相至浅海相的沉积岩系列组成,属于胶-辽-吉构造活动带的一部分。其中具有顺时针变质作用PT轨迹的高压基性麻粒岩和高压泥质麻粒岩指示了造成该带闭合的碰撞构造过程。本文研究与高压基性麻粒岩密切共生的钙硅酸盐岩。首先根据矿物反应关系研究,确定钙硅酸盐岩是由含石榴石的基性麻粒岩经钙质交代形成的。进一步采用残留单斜辉石-石榴石组合、退变矿物组合,并根据SACMF体系矿物组合演化的PT视剖面图,计算得出钙硅酸盐岩经历了早期温压条件为780~850℃、1.0~1.1GPa的变质作用和晚期温压条件为400~650℃、0.6~0.75GPa的退变质作用和交代作用,从而得出顺时针的P-T轨迹。这一结果表明,钙硅酸盐岩形成于陆-陆碰撞过程的晚期阶段,是高压基性麻粒岩在折返过程中经历退变质和Ca质交代联合作用的结果。钙硅酸盐岩的形成机制及其与石榴石基性麻粒岩原岩的成因联系的确立,丰富了对于碰撞变质地块抬升过程及其岩石学效应的认识。     

华北克拉通古元古代地层划分与对比

华北克拉通古元古代地层分布广泛,主要集中于胶辽吉带、中部带和西部孔兹岩带三个带状区域。近年来华北克拉通古元古代地层研究取得了很大的进展,根据作者的研究和前人的大量工作,本文对华北克拉通主要的古元古代地层的组成、时代、形成的构造背景等进行了总结。发现华北克拉通古元古代底部2.47～2.35Ga间的地层普遍缺失,反映了华北克拉通地质演化历史上的一个静寂时期。～2.3Ga在华北克拉通中条山及鲁山等地发育了少量的冷口变质火山岩以及上太华岩群变质地层。大量的年代学资料表明华北克拉通以往认为时代大致始于2.5Ga的滹沱群、甘陶河群、辽河岩群、绛县群、中条群等众多地层实际年龄多集中在2.2～1.9Ga之间,而且大多数地区所划分的不同的古元古代地层在时间上是并置或叠合的,没有新老或上下关系,仅在中条山地区和五台地区的古元古代地层具有从老到新连续演化的特征。目前,古元古代早期2.4～2.3Ga的地层研究程度还不高,形成的构造背景存在岛弧和裂谷两种不同的认识,我们倾向于活动大陆边缘环境,推测在鲁山-华山-中条山-吕梁山一带存在古元古代早期的岛弧与活动大陆边缘的相互作用。2.2～1.9Ga这一阶段的地层除孔兹岩系外,通常为变质火山-沉积岩系,且火山岩基本都具有双峰式火山岩特征,表明它们应该形成于伸展环境,但对伸展的机制还存在裂谷与弧后盆地的争议,根据作者等的工作本文倾向于它们形成于陆内裂谷环境,反映了华北克拉通可能从2.2Ga开始经历了强烈的伸展活动,最终导致了原有基底的裂解。