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。     

华北克拉通南缘小秦岭地区新太古代晚期-古元古代晚期岩浆构造热事件:锆石U-Pb-Hf同位素和地球化学证据

为了探讨华北克拉通南缘早前寒武纪形成演化,对华北克拉通南缘小秦岭地区早前寒武纪变质基底花岗质片麻岩开展了SHRIMP U-Pb锆石定年、Hf同位素组成及地球化学组成研究,获得了2个TTG片麻岩样品~2.50 Ga的岩浆锆石年龄和时代相近的变质锆石年龄,岩浆锆石ε_Hf（t）值为0.71~4.37;1个花岗质片麻岩样品的岩浆锆石年龄为~2.30 Ga,ε_Hf（t）值为－1.21~0.11.它们也记录了古元古代晚期变质锆石年龄或显示古元古代晚期构造热事件影响的存在.岩石以轻重稀土强烈分异为特征,大离子亲石元素相对富集,Nb、P、Ti相对亏损.在小秦岭地区首次发现新太古代晚期TTG岩石,并识别出新太古代晚期构造热事件.现有资料支持华北克拉通南缘与华北克拉通其他地区具有类似的早前寒武纪形成演化历史的认识.但是,华北克拉通南缘以2.3 Ga左右岩浆作用十分发育而显示出独特性.      

华北克拉通新太古代地壳增生:来自山西云中山地区TTG片麻岩和二长花岗片麻岩的证据

通过详细的野外地质工作,本文在山西云中山地区识别出一套岩石组合完整的TTG片麻岩岩系,与TTG片麻岩共生的还有后期发育的二长花岗片麻岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,花岗闪长质片麻岩的形成时间为2486±9Ma,二长花岗片麻岩的形成时间为2448±11Ma。地球化学特征显示研究区TTG片麻岩为高铝TTG。奥长花岗质片麻岩总体表现为高SiO_2(69.82%~73.54%)、富Na_2O(4.19%~5.16%)、高CaO(1.45%~3.03%)的特征,Al_2O_3含量为14.31%~15.74%,铝饱和指数(A/CNK)为1.00~1.03,属富钠过铝质系列岩石;英云闪长质片麻岩的特征与奥长花岗片麻岩基本相似,但K_2O含量更低,CaO含量更高;花岗闪长质片麻岩SiO_2(61.23%~61.97%)含量相对偏低,Na_2O/K_2O为1.00~1.32,Al2O3含量为15.03%~15.73%,铝饱和指数(A/CNK)为0.96~1.05,为准铝质或过铝质系列岩石。与上述TTG片麻岩不同的是,本区出露的二长花岗片麻岩表现为富钾(K_2O/Na_2O=1.22~1.44)、贫Al_2O_3(12.81%~14.27%)的特征。岩石稀土总量较低(∑REE=52.71×10~(-6)~262.0×10~(-6)),轻稀土富集,重稀土亏损,轻、重稀土强烈分馏。微量元素具有富集K、Rb、Th等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti等元素的特点,Cr、Ni等相容元素含量也较低,表现出岛弧岩浆的特征。花岗闪长片麻岩和二长花岗片麻岩εHf(t)值均为正值,前者成岩年龄与二阶段模式年龄较为接近,暗示其来源为2.5~2.6Ga的新生地壳,而后者成岩年龄与二阶段模式年龄则相差较多,其测点大都落在2.7~2.8Ga地壳演化线的区域内,表明二长花岗片麻岩来自于2.7~2.8Ga的古老地壳。根据上述地球化学特征,并结合区域地质特征,推测研究区高Al的TTG片麻岩是"平俯冲"状态下洋壳部分熔融的产物,而二长花岗片麻岩为底侵古老地壳部分熔融的产物,形成于大陆边缘弧的构造环境,代表云中山地区一次重要的以水平增生为主的地壳生长事件,同时也表明在新太古代末期,云中山地区已完成克拉通化,进入陆内演化阶段。     

鲁西地区新太古代地壳增生事件：来自花岗岩和二长花岗岩U-Pb年代学、Hf同位素和岩石地球化学的证据

鲁西地区是全球完整保存新太古代早期TTG（英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩）和绿岩带的区域,是研究太古宙岩浆演化类型和太古宙时期壳幔作用以及构造模式的典型区域。本文在野外地质调查的基础上,通过年代学、Hf同位素和岩石地球化学等手段,探讨了鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩的地球化学特征和形成背景。鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩U-Pb年龄主要为2 537和2 566 Ma。花岗岩（TA1802）εHf (t)值为-1.4～2.9,平均值为0.65,二阶段模式年龄约为2.9 Ga;二长花岗岩（TA1812）εHf (t) 值为-0.4～2.7,平均值为1.31,二阶段模式年龄为 3 073～2 886 Ma,平均值约为2.9 Ga;二长花岗岩（TA1817）εHf (t) 值为0.3～4.7,平均值为3.35,二阶段模式年龄为3 032～2 762 Ma,平均值约为2.8 Ga。在εHf (t)-t 图解上,鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩年龄演化线均落在2.9～2.8 Ga地壳演化线上,且与二阶段模式年龄大致相同,即表明鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩源于2.9～2.8 Ga的古老地壳重融。鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩均表现为高w(SiO2)、w(Al2O3)和富Na2O特征,大部分属于准铝质岩石。稀土元素球粒陨石标准化分布型式上,均表现为轻稀土元素（LREE）富集和重稀土元素（HREE）亏损,且中重稀土元素出现分馏。花岗岩样品中,有两个样品（TA1801-1与TA1824）表现出Ta富集,其余样品均表现为K、Rb、Ba和Th等大离子亲石元素富集,Nb、Ta、Ti亏损。二长花岗岩也同样表现为K、Rb、Ba和Th等大离子亲石元素富集,Nb、Ta、Ti亏损,部分熔融残余矿物存在石榴石、金红石以及少量斜长石、角闪石。根据上述地球化学特征, 并结合区域地质特征,鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩构造背景为同碰撞背景,该构造模式是大陆地壳有效增生。     

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。     

塔里木盆地东南缘阿克塔什塔格地区新太古代陆壳增生:米兰岩群和TTG片麻岩的地球化学及年代学约束

塔里木盆地东南缘的阿克塔什塔格地区,保存有较为完好的早前寒武纪基底变质岩——阿克塔什塔格杂岩,主要由米兰岩群、新太古代TTG花岗片麻岩和侵入其中的各类古元古代花岗片麻岩构成。其中米兰岩群和TTG片麻岩发育塑性流变褶皱和高角闪岩相-麻粒岩相变质,具有强烈的混合岩化,并遭受后期的角闪岩相变质改造。米兰岩群中的长英质片麻岩和TTG岩系的锆石SHRIMP U-Pb年龄分别为(2 567±32)Ma和(2 592±15)Ma,二者普遍低Si高Al、富Na贫K、富Sr贫Mg、富集LILE和LREE,亏损HSFE和HREE、轻重稀土分馏强烈、Eu异常不明显,具有类似于埃达克岩的岩石地球化学特征,表明它们形成于俯冲带的岛弧环境,为岛弧玄武岩俯冲至下地壳部分熔融的产物,指示了塔里木盆地东南缘新太古代晚期古老克拉通的大陆地壳水平增生。在此基础上,文章还探讨了塔里木盆地周缘早前寒武纪基底岩系的年代格架问题,认为塔里木盆地具有统一的早前寒武纪变质基底。     

华北克拉通新太古代末期的克拉通化: 冀东昌黎碱性花岗质岩石的岩石学、锆石年代学和元素地球化学

冀东地区是华北克拉通早前寒武纪地质研究的经典地区, 赋存有丰富的地球早期地壳演化和太古宙板块构造信息。本文对出露于冀东昌黎地区的一套新太古代碱性花岗质岩石进行了系统的研究。其主要矿物组成为碱性长石、石英和霓辉石, 以及榍石、磷灰石等副矿物, 偶见紫苏辉石。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年显示其成岩年龄为2531~2518Ma。该套碱性花岗质岩石具有高SiO₂(70.2%~73.0%)、K₂O+Na₂O(10.1%~11.0%)、Sr/Y值(44.3~103.5), 低CaO(0.48%~0.94%)、MgO(0.14%~0.33%)、Cr (4.96×10^-6~10.9×10^-6)、Ni(2.46×10^-6~4.62×10^-6)的特征, 稀土元素配分模式与冀东-辽西地区闪长质及二长-正长花岗质岩石相似, 同时显示Eu的正异常(Eu/Eu^*=1.02~1.49)以及岩浆分异的稀土元素分布特征。根据以上元素地球化学特征以及微量元素的模拟计算, 本文认为这套岩石来自增厚镁铁质下地壳的部分熔融, 并经历了以磷灰石为主同时包括榍石、褐帘石等副矿物的分离结晶。结合前人对区域内同时代变质表壳岩岩石地球化学以及变质作用的研究, 认为增厚下地壳的部分熔融与岩石圈地幔镁铁质岩浆的底垫和侵入有关。陆块发生碰撞后, 岩石圈包括下地壳不断增厚, 岩石圈地幔下部沉入软流圈, 引起了软流圈的上涌以及残余岩石圈地幔的部分熔融。昌黎碱性花岗质岩石形成于新太古代末期碰撞后的拉张环境, 暗示了华北克拉通新太古代末期的克拉通化。

     

华北克拉通东北部新太古代晚期岩浆作用和地壳增生:锆石U-Pb-Hf同位素、微量元素和地球化学制约

辽西-辽南地区新太古代花岗质岩石的锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和微量元素及全岩地球化学和锆石Hf同位素研究为探讨华北克拉通东北部前寒武纪地壳生长和演化提供了制约。结果表明,辽西地区钓鱼台二长花岗岩和辽南地区城子坦片麻状石英闪长岩、安波花岗质片麻岩中锆石均发育岩浆生长环带,结合相对高的Th/U比值(0.24~1.75)和锆石稀土元素特征,暗示它们均为岩浆锆石。定年结果显示,钓鱼台二长花岗岩、城子坦片麻状石英闪长岩和安波花岗质片麻岩的原岩分别形成于2519±9Ma、2505±10Ma和2519±11Ma,即它们均形成于新太古代晚期。辽西-辽南地区新太古代花岗质岩石均具有高SiO2(61.85%~73.38%)、低MgO(0.36%~2.83%)、富Na2O+K2O(7.64%~10.86%)的特征,为准铝质-弱过铝质的高钾钙碱性系列岩石;富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损重稀土元素和高场强元素,发育弱的Eu负异常和Sr、P、Ti的亏损。岩浆锆石均具有正的εHf(t)值,介于0.4~5.9之间,tDM1变化于2595~2798Ma之间,峰值年龄为2740Ma,与华北克拉通最重要的一次地壳增生事件相一致。辽西-辽南地区新太古代花岗质岩石形成于板块俯冲的弧构造环境下新增生下地壳物质的部分熔融。     

华北克拉通新太古代早期—中太古代晚期（2.6~3.0 Ga）巨量陆壳增生:综述

在对一些重点地区新太古代早期—中太古代晚期（2.6~3.0 Ga）岩石的空间分布、岩石类型和形成时代作简要介绍基础上,文章总结了华北克拉通这一时代花岗质岩石的年龄分布模式、地球化学和Nd-Hf-O同位素组成特征。新太古代早期—中太古代晚期变质基底具有如下特征:①新太古代早期—中太古代晚期岩浆作用在华北克拉通几乎连续分布,峰期为2.70~2.75 Ga;②新太古代早期—中太古代晚期岩石在华北克拉通广泛存在,主要分布在东部古陆块、中部古陆块和南部古陆块中;③新太古代早期—中太古代晚期侵入岩以英云闪长岩为主,存在奥长花岗岩和花岗闪长岩及其他类型岩石;④新太古代早期—中太古代晚期表壳岩规模很小,零星分布于花岗质岩石中,岩石类型主要为变玄武质岩石,一些地区存在变质科马提岩、变质安山质?英安质火山岩和变质碎屑沉积岩;⑤2.6 Ga可作为华北克拉通新太古代早期和晚期的界线;⑥TTG岩石的Sr/Y和La/Yb比值存在很大变化,在Sr/Y-Y和La/Yb-Yb图中位于高压、中压和低压TTG分布区;除少量富钾花岗岩外,华北克拉通新太古代早期—中太古代晚期岩石大都具有亏损Nd-Hf同位素组成特征;岩浆锆石O同位素组成与全球太古宙岩浆锆石类似;⑦许多地区都具有类似地质特征,但一些地区显示出较大的独特性。新的研究进一步支持了这样的认识:与全球其他许多典型克拉通类似,新太古代早期—中太古代晚期是华北克拉通最重要的陆壳增生时期,主要区别是华北克拉通叠加了强烈的新太古代晚期岩浆构造热事件。      

Late Neoarchean volcanic rocks in the southern Liaoning Terrane and their tectonic implications for the formation of the eastern North China Craton

The late Neoarchean metamorphosed volcanic rocks in the southern Liaoning Terrane (SLT) of the eastern North China Craton (NCC) are mainly composed of amphibolites and felsic gneisses and can be chemically classified as basalt (Group#1), basaltic andesite (Group#2), dacite (Group#3) and rhyodacite (Group#4). LA-ICP-MS zircon U–Th–Pb dating reveals that they formed at ~2.53–2.51 ​Ga. Group#1 samples are characterized by approximately flat chondrite-normalized rare earth element (REE) patterns with low (La/Yb)_N ratios and a narrow range of (Hf/Sm)_N ratios, and their magmatic precursors were generated by partial melting of a depleted mantle wedge weakly metasomatized by subducted slab fluids. Compared to Group#1 samples, Group#2 samples display strongly fractionated REE patterns with higher (La/Yb)_N ratios and more scattered (Hf/Sm)_N ratios, indicative of a depleted mantle wedge that had been intensely metasomatized by slab-derived melts and fluids. Group#3 samples are characterized by high MgO and transition trace element concentrations and fractionated REE patterns, which resemble typical high-Si adakites, and the magmatic precursors were derived from partial melting of a subducted oceanic slab. Group#4 samples have the highest SiO₂ and the lowest MgO and transition trace element contents, and were derived from partial melting of basaltic rocks at lower crust levels. Integrating these tholeiitic to calc-alkaline volcanic rocks with the mass of contemporaneous dioritic-tonalitic-trondhjemitic-granodioritic gneisses, the late Neoarchean volcanic rocks in the SLT were most likely produced in an active continental margin. Furthermore, the affinities in lithological assemblages, metamorphism and tectonic regime among SLT, eastern Hebei to western Liaoning Terrane (EH–WLT), northern Liaoning to southern Jilin Terrane (NL–SJT), Anshan-Benxi continental nucleus (ABN) and Yishui complex (YSC) collectively indicate that an integral and much larger continental block had been formed in the late Neoarchean and the craton-scale lateral accretion was a dominantly geodynamic mechanism in the eastern NCC.     

冀东新太古代晚期界岭口闪长岩成因:U-Pb-Nd-Hf-O同位素研究

本文报道了华北克拉通东部冀东地区界岭口闪长岩及其中基性岩包体的锆石定年结果和地球化学组成。界岭口闪长岩是华北克拉通规模最大的太古宙闪长质侵入体,总面积约650km2。界岭口闪长岩由闪长岩和石英闪长岩组成,两者渐变过渡。在界岭口闪长岩中存在基性岩包体,包括辉绿岩、细粒辉长岩和辉长岩,一些基性岩包体边部存在冷凝边。石英闪长岩和细粒辉长岩包体的岩浆锆石年龄分别为2533±5Ma和2534±8Ma。闪长岩和石英闪长岩元素组成类似(13个样品),主要区别是后者SiO_2相对较高一些。它们稀土总量较高(TREE=93. 0×10~(-6)~234. 2×10~(-6)),轻重稀土分异程度不强((La/Yb)N=10. 4～23. 9),无明显铕异常(Eu/Eu*=0. 80～1. 05)。在MORB标准化的微量元素图解上,大离子亲石元素相对富集,高场强元素相对亏损。全岩εNd(t)和tDM1(Nd)分别为-1. 20～2. 13和2. 73～2. 95Ga(7个样品),岩浆锆石εHf(t)和tDM1(Hf)分别为1. 66～4. 37和2. 60～2. 78Ga(13个数据点),δ~(18)O值为5. 00‰～6. 83‰(13个数据点)。相对于闪长岩-石英闪长岩,基性岩包体(3个样品)的MgO和CaO含量明显增高。岩石稀土总量偏低(TREE=82. 4×10~(-6)～155. 7×10~(-6)),轻重稀土分离不强((La/Yb)N=3. 3～6. 0),出现较弱的负铕异常(Eu/Eu*=0. 71～0. 88),在MORB标准化的微量元素图解上,大离子亲石元素相对富集,高场强元素相对亏损。全岩εNd(t)和tDM1(Nd)分别为-0. 70和2. 97Ga(1个样品),岩浆锆石εHf(t)和tDM1(Hf)分别为0. 52～4. 72和2. 66～2. 82Ga(16个数据点),δ~(18)O值为4. 88‰～6. 72‰(13个数据点)。结合前人研究,可得出如下结论:1)界岭口闪长岩是基性岩浆结晶分异和陆壳物质影响双重作用的产物,而陆壳物质参与可能起了更重要的作用; 2)界岭口闪长岩形成于新太古代晚期总体上仍处于挤压的岛弧构造环境; 3)在华北克拉通,至少一部分具有中太古代晚期-新太古代早期Nd-Hf模式年龄的新太古代晚期TTG岩石形成与新太古代晚期富集地幔添加有关或是新太古代晚期亏损地幔添加与陆壳物质影响共同作用的结果。     

华北克拉通辽北清原地体新太古代基性麻粒岩变质作用演化

对华北克拉通新太古代的构造演化模式有多种不同的认识, 需要进行更加深入的变质作用研究。通过对辽北清原地体基性麻粒岩进行系统的岩相学观察、矿物化学分析、相平衡模拟和锆石定年研究, 以阐明其变质演化过程和大地构造意义。研究选择的基性麻粒岩样品分为含石榴石域(19DJ07-GD)和不含石榴石域(19DJ07-NGD)两类, 含石榴石的区域呈条带状且分布不均匀。两种区域都发育两期麻粒岩相组合。在含石榴石域, 第一期变质矿物组合为石榴石+单斜辉石+斜方辉石+角闪石+黑云母+斜长石+石英。其中, 第一期斜长石(Pl1)发育复杂成分环带, 钙长石摩尔分数(xAn)从核部到幔部升高, 然后再向边部降低; 第一期角闪石(Amp1)的Ti成分环带同样为从核部到幔部升高再向边部降低。通过矿物组合和相应的成分环带推测第一期麻粒岩相变质作用具有逆时针型P-T轨迹, 包含峰期前升温升压阶段以及峰后降温降压阶段。通过相平衡模拟约束峰期温压条件为0.8~0.9 GPa/900~950 ℃, 达到高温—超高温(high-ultrahigh temperature)变质条件。锆石定年结果表明变质作用峰后冷却时间为2498±6.9 Ma(MSWD=0.39)。综合区域上的"穹隆-龙骨"构造、逆时针的变质轨迹以及和TTG岩浆活动晚期脉冲几乎一致的表壳岩变质时间, 表壳岩超高温麻粒岩相变质作用被认为受太古宙特有的垂向构造/沉落(sagduction)构造体制控制。第二期变质组合以局部生长的石榴石+石英±单斜辉石的后成合晶/冠状体为特征, 代表一期与古元古代造山事件有关的高压麻粒岩相变质作用。     

华北克拉通北缘尚义地区新太古代TTG成因分析：洋壳玄武岩不同深度下熔融的产物

尚义玄武岩为尚义-赤城新太古代洋壳残片的组成端元,地球化学性质指示其源于富集地幔。根据稀土元素分配特征,尚义玄武岩可被分为TH1型(稀土元素平坦型)和TH2型(稀土元素分异型)。尚义TTG属于中钾偏铝质钙碱性岩类,其Al2O3含量与低铝型TTG相近,同时微量元素Rb、Sr、Y和REE表现出俯冲板片熔融成因的埃达克岩的性质。根据主量元素SiO2、K2O、Na2O、Al2O3和微量元素Rb、Sr、Y、REE等指标判别和微量元素平衡熔融模式计算得出,尚义TTG形成压力遍及低压—高压范围,是洋壳玄武岩(TH1型)在深度压力变化的条件下部分熔融形成的,其中的低铝型TTG形成于低压熔融。     

胶北新太古代两类片麻岩的岩石地球化学特征和成因指示

在胶北三口探矿深钻中识别出两类新太古代片麻岩,一种是TTG片麻岩,数量较多;另一类是石榴黑云斜长片麻岩,数量相对较少,以夹层状发育于TTG片麻岩中.已有年代学资料显示,两种片麻岩原岩均形成于～2.5Ga.TTG片麻岩SiO2含量为53.95％ ～ 75.56％,Na2O为1.51％～5.94％,Na2O/K2O＞1;贫Fe2O3T(2.22％～9.54％)和MgO (0.53％ ～4.87％),Al2O3多大于15％(10.45％ ～ 17.64％),A/CNK=1.18～1.75,说明其属于高铝TTG岩系.富集大离子亲石元素(如Rb、Ba、Sr),亏损高场强元素(如Nb、Ta、Zr、Hf),Sr含量高(204×10-6～2906×10-6),Sr/Y比值高(7.30～355).∑REE含量(40.4×10-6～ 512×10-6)相对较高,轻重稀土强烈分异((La/Yb)N=11.5 ～ 121),Eu无异常或弱正异常(δEu=0.79～1.89).以上地球化学性质表明,胶北TTG片麻岩是含水玄武质岩石高压下部分熔融形成的,残留相主要是石榴石、角闪石和含Ti矿物,没有斜长石.全岩Nd和锆石Hf同位素数据显示其模式年龄与形成年龄相近,表明岩石源区可能是来源于亏损地幔的2.57～2.64Ga的初生玄武质地壳.另外,胶北TTG片麻岩高的Mg#值(40 ～67)和Cr(147×10-6～371×10-6)、Ni(6.68×10-6～ 156 × 10-6)含量,表示与地幔楔发生了反应,结合Nb、Ta负异常以及源区为初生的玄武质地壳等特征,说明研究区TTG形成于与俯冲有关的岛弧环境,而非加厚的下地壳.DF值和K-A关系图显示,石榴黑云斜长片麻岩原岩是泥质-粉砂质沉积岩.Cr/Zr比值(0.90 ～1.99,平均为1.62)和Th/Sc比值(平均为0.30)与太古宙沉积岩相应值相近(分别为1.44和0.4),稀土配分型式与太古宙沉积岩类似,表明源区物质以长英质为主.绝大多数样品显示轻稀土富集、重稀土平坦的特征,总稀土含量平均为176×10-6,(La/Yb)N比值平均为14.7,LREE/HREE平均为3.3,Eu无异常或微弱的负异常(δEu=0.69～0.92,平均为0.84),这些特征值表明原岩形成的大地构造背景为岛弧或主动大陆边缘.Grt-Bi地质温度计得到的变质温度为549 ～663℃,其中黑云母化学成分与角闪岩相中黑云母特征相同,共同指示变质程度为角闪岩相,可能代表了～2.5Ga麻粒岩相-高角闪岩相变质作用的退变质阶段.石榴黑云斜长片麻岩原岩与TTG属同一时代(～2.5Ga)的产物,形成的构造背景类似(岛弧或主动大陆边缘),说明当时该区有俯冲过程发生;TTG岩浆事件和～2.5Ga的变质事件大体同时,但变质事件较岩浆事件稍晚,可以用俯冲后的碰撞来解释.因此,研究区在～2.5Ga可能发生过一次重要的俯冲-碰撞拼合事件:TTG和石榴黑云斜长片麻岩原岩形成于俯冲阶段,后期发生碰撞引发麻粒岩相-高角闪岩相的区域变质作用.     

Neoarchean (2.5-2.8 Ga) crustal growth of the North China Craton revealed by zircon Hf isotope: A synthesis

The crustal growth of the North China Craton(NCC) during the Neoarchean time(2.5—2.8 Ga) is a hotly controversial topic,with some proposing thai the main crustal growth occurred in the late Neoarchean (2.5—2.6 Ga),in agreement with the time of the magmatism,whereas others suggest that the main crustal accretion took place during early Neoarchean time(2.7—2.8 Ga),consistent with the time of crustalformation of other cratons in the world.Zircon U-Pb ages and Hf isotope compositions can provide rigorous constraints on the time of crustal growth and the evolution and tectonic division of the NCC.In this contribution, we make a comprehensive review of zircon Hf isotope data in combination with zircon U-Pb geochronology and some geochemistry data from various divisions of the NCC with an aim to constrain the Neoarchean crustal growth of the NCC.The results suggest that both 2.7—2.8 Ga and 2.5—2.6 Ga crustal growth are distributed over the NCC and the former is much wider than previously suggested.The Eastern block is characterized by the main 2.7—2.8 Ga crustal growth with local new crustal-formation at 2.5—2.6 Ga,and the Yinshan block is characterized by～2.7 Ga crustal accretion as revealed by Hf-isotope data of detrital zircons from the Zhaertai Group.Detrital zircon data of the Khondalite Belt indicate that the main crustal growth period of the Western block is Paleoproterozoic involving some～2.6 Ga and minor Early- to Middle-Archean crustal components,and the crustal accretion in the Trans-North China Orogen(TNCO) has a wide age range from 2.5 Ga to 2.9 Ga with a notable regional discrepancy.Zircon Hf isotope compositions,coupled with zircon ages and other geochemical data suggest that the southern margin may not be an extension of the TNCO,and the evolution and tectonic division of the NCC is more complex than previously proposed,probably involving multi-stage crustal growth and subduction processes.However, there is no doubt that 2.7—2.8 Ga magmatism and crustal-formation are more widely distributed than previously considered,which is further supported by the data of zircons from Precambrian lower crustal rocks, overlying sedimentary cover,modern river sediments and Late Neoarchean syenogranites.