华北克拉通孔兹岩带磴口和佘太地区花岗片麻岩和斜长角闪岩变质锆石对其北界位置的再约束
发布时间：2022-02-12 23:43
准确限定古老陆块及其之间造山带或缝合带的位置一直是早前寒武纪研究的难点和热点之一.前人对华北克拉通西部孔兹岩带边界在磴口地区的延伸方向以及在佘太地区的具体位置一直存在着争议.基于此,本次研究对孔兹岩带西部磴口地区的花岗片麻岩和中部佘太地区的斜长角闪岩中的变质锆石进行了矿物包裹体、U-Pb同位素以及微量元素的研究.结果表明磴口地区一个花岗片麻岩岩浆锆石的U-Pb年龄为2 549±14 Ma,变质锆石年龄为1 874±26 Ma,另一个花岗片麻岩变质锆石的U-Pb年龄为1 877±25 Ma,锆石的稀土元素整体呈现出左倾的特征.佘太地区北部一个斜长角闪岩样品变质锆石的UPb年龄为2 469±15 Ma,南部两个样品的变质年龄为1 924±25 Ma和1 800±20 Ma,锆石的稀土元素同样表现为左倾的特征.结合岩石组合、新太古代末和古元古代两期变质事件的空间分布及前人的研究成果,表明在磴口地区孔兹岩带与阴山陆块的边界更有可能向西延伸,而非以往认为的向西南方向延伸,而在佘太地区这条边界应沿武川-固阳-佘太分布,而非以往认为的沿武川-固阳-乌拉特后旗分布.
【文章来源】：地球科学. 2020,45(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：17 页
【部分图文】：
华北克拉通西部陆块的构造划分图（据Zhao et al.,2002修改）
斜长角闪岩变质锆石（13ZB28-2)CL图、年龄谐和图及稀土元素含量图
Zhao et al.(2005）依据岩石组合、构造形迹和变质时代等差别在北部的阴山陆块与南部的鄂尔多斯陆块之间识别出了孔兹岩带（图1）.从岩石组合来看，孔兹岩带岩石类型主要为孔兹岩系、TTG片麻岩夹铁镁质麻粒岩以及同构造花岗岩等，其中孔兹岩系主要为富石墨石榴矽线片麻岩、大理岩、石榴石英岩、钙硅酸岩和斜长角闪岩等.北部的阴山陆块出露的前寒武纪结晶基底主要为太古代花岗-绿岩地体和高级变质杂岩地体，花岗-绿岩带整体上为一套新太古代TTG片麻岩、赞岐岩类片麻岩及绿片岩相变质的火山-沉积岩系，高级变质杂岩以麻粒岩和紫苏花岗岩为主（张成立等，2018）.从构造形迹来看，孔兹岩带内发育古元古代晚期东西向陡倾叶理及大规模韧性剪切带，北侧阴山陆块则缺乏此期变形（吴昌华，2006；董晓杰，2009）.从变质时代来看，孔兹岩带大青山-乌拉山杂岩的孔兹岩系经历了新太古代末约2.5 Ga及古元古代晚期1.8～1.9 Ga两期变质作用的改造，而带内其他地区仅有古元古代晚期变质事件的记录.新太古代末变质作用由于受到古元古代晚期变质作用叠加改造仅保留了变质年龄，记录了新太古代末变质作用的岩石主要为花岗岩及辉长岩，而记录了古元古代晚期变质作用的岩石其原岩多为泥质系列，也有少量基性岩.其中泥质麻粒岩主要变质相为中压麻粒岩相，压力范围在1.0～1.5 GPa，温度范围为800～950℃，峰期矿物组合为矽线石-钾长石-石榴石，局部地区可见超高温变质作用发育（董春艳，2007;Yin et al.,2011,2014；蔡佳，2014；马铭株，2015;Liu et al.,2017;Gou et al.,2019）.北侧的阴山陆块前寒武纪基底岩石仅经历了一期新太古代末2.5 Ga变质事件，目前尚未发现古元古代晚期变质事件的记录.其中低级花岗-绿岩带变质级别为绿片岩相-低角闪岩相，高级变质杂岩地体变质级别达高角闪岩相-麻粒岩相，峰期压力达1.2 GPa，峰期温度达880℃（赵国春等，2002；董晓杰，2009；马旭东等，2013）.基于上述岩石组合、构造形迹及变质年代学的差异，Zhao et al.(2005）划定了阴山陆块与孔兹岩带的界线如图1b所示，从东向西沿集宁-武川-固阳-乌拉特后旗-沁格勒图分布.关于华北克拉通1.8～1.9 Ga变质事件的构造背景，不同的学者给出了不一样的解释，Rogers and Santosh(2002）提出了哥伦比亚超大陆的概念，并在后续研究中提出内蒙-河北北部造山带，华北克拉通以内蒙-河北北部造山带与波罗的及亚马逊克拉通连接（Kusky et al.,2007），内蒙-河北北部造山带在Zhao et al.(2002）模型中等同于阴山陆块，近年来大量研究表明阴山陆块缺乏1.8～1.9 Ga变质事件，所以此理论无法解释为何内蒙-河北北部造山带缺乏1.8～1.9Ga变质事件的记录.Zhao et al.(2002）提出此期变质事件可能与哥伦比亚超大陆汇聚有关，中部造山带可与印度大陆通过其中部构造带拼贴成一个更大的克拉通，不同学者对造山带位置不同的理解造成了哥伦比亚超大陆不同格局的恢复，本次研究中1.8 Ga变质作用可能与阴山陆块及鄂尔多斯陆块之间俯冲阶段有关，而1.87～1.92 Ga变质事件可能体现了阴山陆块与鄂尔多斯陆块的碰撞，之后1.80～1.85 Ga东西陆块碰撞形成统一的华北克拉通.Zhang et al.(2013）依据变质年代学数据、岩石组合、沉积时代及Hf同位素研究对孔兹岩带在千里山地区以北如何延伸提出了新的观点（图1b），他们认为孔兹岩带北界在千里山地区北侧应向西延伸，而非Zhao et al.(2005）提出的向西南方向延伸.主要证据包括阿拉善陆块南部北大山杂岩中2.5 Ga形成并马上遭受变质作用的花岗闪长质片麻岩，形成于2.5 Ga左右并遭受了1.85 Ga左右变质作用的奥长花岗质片麻岩，（Zhang et al.,2013）；龙首山杂岩中经历了1.85 Ga变质改造的斜长角闪岩（宫江华等，2011;Gong et al.,2016）；阿拉善陆块东北部巴彦-乌拉山杂岩的石榴云母二长片麻岩记录的1.85 Ga的变质年龄（董春艳等，2007）.这些花岗质片麻岩及斜长角闪岩记录的构造热事件与孔兹岩带大青山地区可以对比，即阿拉善地区与大青山地区早前寒武纪基底岩石均遭受了古元古代晚期变质作用的改造，其中北大山杂岩还经历了新太古代末一期变质事件的改造.此外，北大山杂岩内泥质片麻岩、石英岩、钙质硅酸岩和大理岩的岩石组合也与孔兹岩带岩石组合类似，并且其原岩沉积时代在1.95～2.00 Ga，这也和孔兹岩带原岩沉积时代类似（Wan et al.,2006;Yin et al.,2011).
【参考文献】：
期刊论文
[1]华北南缘信阳古元古代花岗岩的年代学和地球化学特征及其对地壳演化的启示[J]. 艾磊,平先权,郑建平,苏玉平. 地球科学. 2020(06)
[2]辽东半岛隆昌地区～2113 Ma变辉长岩地球化学与Hf同位素研究：对胶辽吉造山带构造演化的制约[J]. 赵岩,寇林林,张朋,毕中伟,李东涛,陈聪. 地球科学. 2019(10)
[3]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[J]. 张成立,苟龙龙,第五春荣,刘欣雨,赵娇,胡育华. 岩石学报. 2018(04)
[4]内蒙古集宁三岔口夕线堇青石榴二长片麻岩变质作用及年代学研究[J]. 蔡佳,刘福来,刘平华,施建荣. 岩石学报. 2014(02)
[5]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[J]. 马旭东,范宏瑞,郭敬辉. 岩石学报. 2013(07)
[6]内蒙古武川西乌兰不浪地区早前寒武纪变质基底锆石SHRIMP定年及Hf同位素组成[J]. 马铭株,徐仲元,张连昌,董春艳,董晓杰,刘守偈,刘敦一,万渝生. 岩石学报. 2013(02)
[7]华北克拉通孔兹岩带中段大青山—乌拉山变质杂岩立甲子基性麻粒岩年代学及地球化学研究[J]. 刘平华,刘福来,蔡佳,刘建辉,施建荣,王舫. 岩石学报. 2013(02)
[8]内蒙古大青山北麓2.7 Ga花岗质片麻岩的发现及其地质意义[J]. 董晓杰,徐仲元,刘正宏,沙茜. 地球科学(中国地质大学学报). 2012(S1)
[9]阿拉善地块南缘龙首山岩群及相关岩石的起源和归属——来自LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄的制约[J]. 宫江华,张建新,于胜尧. 岩石矿物学杂志. 2011(05)
[10]Reappraisement and refinement of zircon U-Pb isotope and trace element analyses by LA-ICP-MS[J]. LIU YongSheng 1,HU ZhaoChu 1,ZONG KeQing 1,GAO ChangGui 1,GAO Shan 1,2,XU Juan 1 & CHEN HaiHong 1 1 State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources,Faculty of Earth Sciences,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China;2 State Key Laboratory of Continental Dynamics,Department of Geology,Northwest University,Xi’an 710069,China. Chinese Science Bulletin. 2010(15)
博士论文
[1]华北克拉通西部典型地区早前寒武纪地质演化[D]. 马铭株.中国地质科学院 2015
[2]华北克拉通北缘中段古元古代花岗岩类地球化学、年代学与构造意义[D]. 钟长汀.中国地质大学（北京） 2006
硕士论文
[1]内蒙古西乌兰不浪地区高级变质岩的变质作用特征、时代及其构造意义[D]. 董晓杰.吉林大学 2009
本文编号：3622603
【文章来源】：地球科学. 2020,45(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：17 页
【部分图文】：
华北克拉通西部陆块的构造划分图（据Zhao et al.,2002修改）
斜长角闪岩变质锆石（13ZB28-2)CL图、年龄谐和图及稀土元素含量图
Zhao et al.(2005）依据岩石组合、构造形迹和变质时代等差别在北部的阴山陆块与南部的鄂尔多斯陆块之间识别出了孔兹岩带（图1）.从岩石组合来看，孔兹岩带岩石类型主要为孔兹岩系、TTG片麻岩夹铁镁质麻粒岩以及同构造花岗岩等，其中孔兹岩系主要为富石墨石榴矽线片麻岩、大理岩、石榴石英岩、钙硅酸岩和斜长角闪岩等.北部的阴山陆块出露的前寒武纪结晶基底主要为太古代花岗-绿岩地体和高级变质杂岩地体，花岗-绿岩带整体上为一套新太古代TTG片麻岩、赞岐岩类片麻岩及绿片岩相变质的火山-沉积岩系，高级变质杂岩以麻粒岩和紫苏花岗岩为主（张成立等，2018）.从构造形迹来看，孔兹岩带内发育古元古代晚期东西向陡倾叶理及大规模韧性剪切带，北侧阴山陆块则缺乏此期变形（吴昌华，2006；董晓杰，2009）.从变质时代来看，孔兹岩带大青山-乌拉山杂岩的孔兹岩系经历了新太古代末约2.5 Ga及古元古代晚期1.8～1.9 Ga两期变质作用的改造，而带内其他地区仅有古元古代晚期变质事件的记录.新太古代末变质作用由于受到古元古代晚期变质作用叠加改造仅保留了变质年龄，记录了新太古代末变质作用的岩石主要为花岗岩及辉长岩，而记录了古元古代晚期变质作用的岩石其原岩多为泥质系列，也有少量基性岩.其中泥质麻粒岩主要变质相为中压麻粒岩相，压力范围在1.0～1.5 GPa，温度范围为800～950℃，峰期矿物组合为矽线石-钾长石-石榴石，局部地区可见超高温变质作用发育（董春艳，2007;Yin et al.,2011,2014；蔡佳，2014；马铭株，2015;Liu et al.,2017;Gou et al.,2019）.北侧的阴山陆块前寒武纪基底岩石仅经历了一期新太古代末2.5 Ga变质事件，目前尚未发现古元古代晚期变质事件的记录.其中低级花岗-绿岩带变质级别为绿片岩相-低角闪岩相，高级变质杂岩地体变质级别达高角闪岩相-麻粒岩相，峰期压力达1.2 GPa，峰期温度达880℃（赵国春等，2002；董晓杰，2009；马旭东等，2013）.基于上述岩石组合、构造形迹及变质年代学的差异，Zhao et al.(2005）划定了阴山陆块与孔兹岩带的界线如图1b所示，从东向西沿集宁-武川-固阳-乌拉特后旗-沁格勒图分布.关于华北克拉通1.8～1.9 Ga变质事件的构造背景，不同的学者给出了不一样的解释，Rogers and Santosh(2002）提出了哥伦比亚超大陆的概念，并在后续研究中提出内蒙-河北北部造山带，华北克拉通以内蒙-河北北部造山带与波罗的及亚马逊克拉通连接（Kusky et al.,2007），内蒙-河北北部造山带在Zhao et al.(2002）模型中等同于阴山陆块，近年来大量研究表明阴山陆块缺乏1.8～1.9 Ga变质事件，所以此理论无法解释为何内蒙-河北北部造山带缺乏1.8～1.9Ga变质事件的记录.Zhao et al.(2002）提出此期变质事件可能与哥伦比亚超大陆汇聚有关，中部造山带可与印度大陆通过其中部构造带拼贴成一个更大的克拉通，不同学者对造山带位置不同的理解造成了哥伦比亚超大陆不同格局的恢复，本次研究中1.8 Ga变质作用可能与阴山陆块及鄂尔多斯陆块之间俯冲阶段有关，而1.87～1.92 Ga变质事件可能体现了阴山陆块与鄂尔多斯陆块的碰撞，之后1.80～1.85 Ga东西陆块碰撞形成统一的华北克拉通.Zhang et al.(2013）依据变质年代学数据、岩石组合、沉积时代及Hf同位素研究对孔兹岩带在千里山地区以北如何延伸提出了新的观点（图1b），他们认为孔兹岩带北界在千里山地区北侧应向西延伸，而非Zhao et al.(2005）提出的向西南方向延伸.主要证据包括阿拉善陆块南部北大山杂岩中2.5 Ga形成并马上遭受变质作用的花岗闪长质片麻岩，形成于2.5 Ga左右并遭受了1.85 Ga左右变质作用的奥长花岗质片麻岩，（Zhang et al.,2013）；龙首山杂岩中经历了1.85 Ga变质改造的斜长角闪岩（宫江华等，2011;Gong et al.,2016）；阿拉善陆块东北部巴彦-乌拉山杂岩的石榴云母二长片麻岩记录的1.85 Ga的变质年龄（董春艳等，2007）.这些花岗质片麻岩及斜长角闪岩记录的构造热事件与孔兹岩带大青山地区可以对比，即阿拉善地区与大青山地区早前寒武纪基底岩石均遭受了古元古代晚期变质作用的改造，其中北大山杂岩还经历了新太古代末一期变质事件的改造.此外，北大山杂岩内泥质片麻岩、石英岩、钙质硅酸岩和大理岩的岩石组合也与孔兹岩带岩石组合类似，并且其原岩沉积时代在1.95～2.00 Ga，这也和孔兹岩带原岩沉积时代类似（Wan et al.,2006;Yin et al.,2011).
【参考文献】：
期刊论文
[1]华北南缘信阳古元古代花岗岩的年代学和地球化学特征及其对地壳演化的启示[J]. 艾磊,平先权,郑建平,苏玉平. 地球科学. 2020(06)
[2]辽东半岛隆昌地区～2113 Ma变辉长岩地球化学与Hf同位素研究：对胶辽吉造山带构造演化的制约[J]. 赵岩,寇林林,张朋,毕中伟,李东涛,陈聪. 地球科学. 2019(10)
[3]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[J]. 张成立,苟龙龙,第五春荣,刘欣雨,赵娇,胡育华. 岩石学报. 2018(04)
[4]内蒙古集宁三岔口夕线堇青石榴二长片麻岩变质作用及年代学研究[J]. 蔡佳,刘福来,刘平华,施建荣. 岩石学报. 2014(02)
[5]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[J]. 马旭东,范宏瑞,郭敬辉. 岩石学报. 2013(07)
[6]内蒙古武川西乌兰不浪地区早前寒武纪变质基底锆石SHRIMP定年及Hf同位素组成[J]. 马铭株,徐仲元,张连昌,董春艳,董晓杰,刘守偈,刘敦一,万渝生. 岩石学报. 2013(02)
[7]华北克拉通孔兹岩带中段大青山—乌拉山变质杂岩立甲子基性麻粒岩年代学及地球化学研究[J]. 刘平华,刘福来,蔡佳,刘建辉,施建荣,王舫. 岩石学报. 2013(02)
[8]内蒙古大青山北麓2.7 Ga花岗质片麻岩的发现及其地质意义[J]. 董晓杰,徐仲元,刘正宏,沙茜. 地球科学(中国地质大学学报). 2012(S1)
[9]阿拉善地块南缘龙首山岩群及相关岩石的起源和归属——来自LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄的制约[J]. 宫江华,张建新,于胜尧. 岩石矿物学杂志. 2011(05)
[10]Reappraisement and refinement of zircon U-Pb isotope and trace element analyses by LA-ICP-MS[J]. LIU YongSheng 1,HU ZhaoChu 1,ZONG KeQing 1,GAO ChangGui 1,GAO Shan 1,2,XU Juan 1 & CHEN HaiHong 1 1 State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources,Faculty of Earth Sciences,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China;2 State Key Laboratory of Continental Dynamics,Department of Geology,Northwest University,Xi’an 710069,China. Chinese Science Bulletin. 2010(15)
博士论文
[1]华北克拉通西部典型地区早前寒武纪地质演化[D]. 马铭株.中国地质科学院 2015
[2]华北克拉通北缘中段古元古代花岗岩类地球化学、年代学与构造意义[D]. 钟长汀.中国地质大学（北京） 2006
硕士论文
[1]内蒙古西乌兰不浪地区高级变质岩的变质作用特征、时代及其构造意义[D]. 董晓杰.吉林大学 2009
本文编号：3622603
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