華北地臺前寒武花崗巖類、陸殼演化與克拉通形成

1、ACTA PETROLOGICA SINICA 1999年 第15卷 第2期 Vol.15 No.2 1999華北地臺前寒武花崗巖類、陸殼演化與克拉通形成 *鄧晉福 1吳宗絮 2趙國春 1趙海玲 1羅照華 1莫宣學 1摘要通過華北前寒武紀花崗巖類的研究,提出英云閃長巖和奧長花崗巖 (T1T 2代表不成熟陸殼組成,T 1T 2G 1G 2代表半成熟陸殼組成,花崗閃長巖和花崗巖 (G1G 2代表成熟陸殼組成。討論了大陸根的形成與性質(zhì)。識別出華北地臺內(nèi)10個太 古陸核。討論了中太古代初始陸核、新太古代陸核;新太古代末兩個微大陸尺度的陸 核的形成;早元古代兩個成熟陸核的構(gòu)造拼合并形成華北克拉通。關(guān)鍵詞

2、華北地臺;花崗巖類;陸殼演化;大陸根;陸核與克拉通形成中圖法分類號P588.121Precambrian granitic rocks,continental crustal evolution and craton formation of the North China PlatformDeng JinfuZhao GuochunZhao HailingLuo ZhaohuaMo Xuanxue(China University of Geosciences,Beijing 100083;Wu Zongxu(Institute of Geology,State Seismological

3、Bureau,Beijing 100029AbstractBased on study of Precambrian granitic rocks, this paper suggests that T1T 2, T 1T 2G 1G 2 and G1G 2 associations represent inmature,semi-mature and mature continental crustal composition, respectively. Continental root and its nature are discussed. Ten Archean continent

4、al nucleuses have been recognized. Formation of Mezoarchean initial continental nucleus, Archean continental nucleus in Neoarchean, two micro-continental scale continental nucleus in the latest Archean, and formation of the North China craton by tectonic assemblage of the two mature continental nucl

5、euses in Paleoproterozoic are disussed.Key wordsNorth China Platform, Granitic rocks,Continental evolution,Continental root,Continental nucleus,Craton formation大陸根(或克拉通巖石圈根的形成及其性質(zhì)是討論大陸動力學的基本科學問題 之一(李曉波,肖慶輝等譯,1993。最近,美國以大陸根為主題開展學術(shù)討論 。華 北地臺前寒武紀花崗巖類發(fā)育完整,可以較好地重建陸殼演化過程,是討論大陸根形 成的一個典型地區(qū)。1前寒武花崗巖類與陸殼演化1.1前寒

6、武花崗巖類前寒武花崗巖類主要包括,英云閃長巖(以下簡稱T 1、奧長花崗巖(下稱T 2、花崗 閃長巖(下稱G 1和花崗巖(下稱G 2。一般認為太古宙花崗巖類主要由T 1T 2G 1構(gòu)成,代表 初始陸殼組成,早元古代開始才有大量的鉀質(zhì)花崗巖類(G2和G 1形成,代表成熟陸 殼組成(例如,Baker,1979; Condie,1981; Jahn et al.,1984;Taylor et al.,19 85;Martin,1987。 在詳細研究太行-五臺山區(qū)前寒武花崗巖類的基礎(chǔ)上,對比世界上典型的太古宙T 1 T2G 1之后,提出太古宙早期的T 1T 2組合為初始的不成熟陸殼組成,太古宙晚期的T

7、1T 2G 1或 T 1T 2G 1G 2組合為半成熟陸殼組成,早元古代的G 1G 2組合為成熟 陸殼組成,例如西格陵 蘭的阿米佐克灰色片麻巖(3.753.7Ga和北芬蘭的灰色片麻巖(3 .1 Ga為T 1T 2組合, 遼寧白家墳花崗質(zhì)片麻巖(3.8Ga為T 2;東芬蘭灰色片麻巖(2. 86 2.65Ga為 T 1T 2G 1G 2;剛果Ntem深成巖體(2.6Ga為T 1T 2G 1G 2;冀東地區(qū)灰色片麻巖(2.7 2.5Ga為T 1T 2G 1(羅淑蘭等,1997。太行-五臺地區(qū)新太古代花崗巖類為T 1T 2G 1G 2組合,可識別出3個亞類型(表1。本 區(qū)晚太古花崗巖類的TTGG組合,

8、既有奧長花崗巖趨勢,又疊加了鈣堿性趨勢,總體上 反映了過渡性陸殼組成的特征(圖1。早元古代呂梁期的花崗巖體蓮花山和鳳凰 山巖體,為鉀質(zhì)花崗巖和石英二長巖,具典型的鈣堿性趨勢,為成熟陸殼組成(圖1, 羅淑蘭等,1997。巖石學報990204圖1太行-五臺山地區(qū)前寒武紀不同時代花崗巖類的An-Ab-Qr、K-Na-Ca和Q-A b-Qr圖 解(據(jù)羅淑蘭等,1997,綜合為英云閃長巖;為花崗閃長巖;為石英二長巖;為奧長花崗巖;為花崗巖 Tdj為奧長花崗巖趨勢;CA為鈣堿性趨勢;為新太古代巖體;+為元古代巖體 Fig.1An-Ab-Or,K-Na-Ca and Q-Ab-Qr diagrams of

9、granitic rocks in Taihang-Wutai area表1太行-五臺山區(qū)前寒花崗巖類K 2O與K 2O/Na2O值 *Table 1K 2O and K2O/Na2O value of Precambrian granitic rocks in Taihang-Wutai area時代 巖體 車廠-北臺新太古代 早元古代 蘭芝山 峨口 石佛 王家會 鳳凰山 蓮花山 伍家善等(1998在鞍山地區(qū)出色的工作成果表明,白家墳花崗質(zhì)片麻巖 (3.8Ga為T 2;陳臺溝花崗巖體(3.3Ga、立山花崗巖體(3.14Ga、東鞍山花崗巖 體(3.0Ga為 T2G 2型;鐵架山巖體(2.96G

10、a、齊大山巖體(2.47Ga為G 2型。按太 古宙的4分方案(Shen and Qian,1996與太行-五臺地區(qū)相比,鞍山地區(qū)記錄了一個更 完整的陸殼演化過程,從始太古代的不成熟陸殼(T2古太古代到中太古代早期的 半成熟陸殼(T2G 2中太古代晚期和新太古代的成熟陸殼(G2;同時陸殼成熟早 于五臺-太行地區(qū);上述兩個特征表明鞍山地區(qū)可能是華北地臺最早形成的陸核之一。 1.2花崗巖類K 2O含量與陸殼成熟度Brown(1982從弧成熟度系統(tǒng)地討論了巖漿弧花崗巖類隨時間的組成演化趨勢。就 現(xiàn)代弧的演化而言,他指出:(1不成熟島弧無前寒武基底,發(fā)育貧鉀的鈣性閃長巖-二長巖組合;(2成熟的“大陸化”

11、(continentalized的弧由(1演化而來,當它堆積在洋殼上的 火山噴發(fā)堆積加厚到一定程度時,就可以產(chǎn)生深成作用,逐漸演變?yōu)槌墒斓摹按箨?化”的弧,發(fā)育鈣堿性的輝長巖、英云閃長巖、花崗閃長巖侵入體;(3成熟的大陸 邊緣弧有或者沒有前寒武紀基底,發(fā)育鈣堿到堿鈣性巖套;(4陸-陸碰撞帶或陸 內(nèi)“弧”,是巖漿形成的最成熟的會聚邊界帶,發(fā)育酸性、鈣堿性的二云母花崗巖, 隨時間和遠離俯沖邊緣,(2和(3均顯示硅和鉀的濃度增加。他還指出,在一個給 定的地帶,隨時間,地殼的成熟度和厚度增加,在1001000Ma的時期內(nèi),巖漿類型可 以產(chǎn)生從(1到(4的一個完整的范圍,逐漸加厚的陸殼對侵入巖的組成可以

12、施加主 要的約束。我們可以看出,Brown弧成熟度與弧火成巖中K 60(標準化到SiO 2=60%時的巖石學報990204K 2O含量的時空演化是一致的。與現(xiàn)代巖漿弧的成熟度類似,前寒武紀花崗巖類的 K 2O含量、K 2O/Na2O比值等亦是陸殼成熟度的一種重要指標(見表1和表2。表2鞍山地區(qū)太古宙花崗巖類K 2O、K 2O/Na2O值 *Table 2K 2O and K2O/Na2O value of Archean granitic rocks in Anshan area時代 巖體 始太古白家墳古太古陳臺溝中太古 新太古 齊大山 立山 東鞍山 鐵架山亞類型 T 2T 2G 2T 2G

13、2T 2G 2G 2G 2*據(jù)伍家善等(1998的原始資料計算而得。隨陸殼成熟度的升高,與K 2O和K 2O/Na2O比值的升高相適應(yīng),不相容元素(Rb、 Sr、 Ba、U、Th、REE升高,而相容元素(Cr、Ni、Co減少,具體數(shù)據(jù)請參見羅淑 蘭等(1997表2以及伍家善等(1998專著。1.3花崗巖類巖漿的源巖關(guān)于T 1T 2巖漿的源巖主要有二種不同觀點:(1由地殼的玄武質(zhì)源巖經(jīng)局部熔融 產(chǎn)生,這種源巖或是角閃巖,或是榴輝巖;(2由地幔橄欖巖局部熔融產(chǎn)生,主要依 據(jù)是同位素Sr和Nd的初始比值類似地幔巖石。對于鉀質(zhì)花崗巖(G2源自陸殼硅鋁質(zhì) 巖石的局部熔融,這一點已達共識。高溫高壓實驗表明

14、:(1地幔橄欖巖的局部熔融不能產(chǎn)生花崗巖類巖漿 (Wyllie,1984;(2玄武質(zhì)源巖的局部熔融實驗(正向途徑表明,較低的壓力 (1.0GPa下形成T 1T 2巖漿,留下麻粒巖相殘余礦物組合(例如,Holloway et al., 1972;Heiz et al.,1976;Rapp et al., 1991;Winther et al.,1991;Wolf et al.,1994,較 高的壓力(1.5GPa形成TT巖漿,留下榴輝巖相殘余礦物組合(例如, Rapp et al., 1991;Winther et al.,1991;T 1T 2巖漿的液相線多元礦物飽和實驗(反向途徑,在 1.5

15、GPa條件下,T 1T 2巖漿與榴輝巖相礦物組合平衡,支持它們的源巖是玄武質(zhì)的,而不 是地幔橄欖巖(Johnston,1998;Carroll et al.,1990。Johannes and Holtz (1996在對大量高溫高壓實驗成果的評述后認為,陸殼的形成有 3個階段:(1由地幔橄欖巖局部熔融形成玄武質(zhì)殼;(2玄武質(zhì)殼的局部熔融產(chǎn)生 早期陸殼的T 1T 2G 1組合;(3T 1T 2的局部熔融產(chǎn)生鉀質(zhì)花崗巖(G2的上地殼。 痕量元素示蹤認為,T 1T 2G 1巖漿源于玄武質(zhì)源巖,而不是地幔橄欖巖,鉀質(zhì)花崗 巖則是硅鋁質(zhì)陸殼局部熔融產(chǎn)物(例如,Barker et al.,1979;Jah

16、n et al.,1984; Martin,1987; Wedpohl et al.,1991。江博明等(Jahn et al.,1984指出,TT具有類似地幔的Sr(和Nd 初始值可用這樣的模型來解釋,即它們的玄武質(zhì)源巖從地幔中分出時間不長,就被局巖石學報990204部熔融產(chǎn)生TT巖漿,因而玄武質(zhì)源巖仍具有類似地幔的Sr和Nd初始值。1.4陸殼演化的階段由上面的敘述我們可以引出陸殼演化的4個階段:(1地球形成最初期的玄武質(zhì) 殼 (2始太古代-古太古代的T 1T 2型幼年期陸殼(不成熟陸殼階段(3古太古 代-中太古代或新太古代的T 1T 2G 1G 2型青年期陸殼(半成熟階段(4新太古代或 早

17、元古代的G 1G 2型成年期陸殼(成熟陸殼階段和克拉通化的完成。2大陸根的形成與性質(zhì)2.1大陸根的形成Polet and Anderson(1995根據(jù)全球大陸地幔的地震層析成像(CT研究,提出把 古老大 陸分為兩個年齡省:>1.7Ga(太古宙和早元古代的大陸具大陸根,1.70.8Ga (中元古代的大陸沒有大陸根。>1.7Ga的大陸下面有一個明顯的高速異常,其深度約 達250km,北美、歐洲和西非克拉通下面其深度可達約300km到約450km(Polet et al., 1995,加拿大蘇比利爾湖地區(qū)2.7Ga陸殼下面大陸根深達400km(NRC,1993。中國 大陸內(nèi)的太古宙和早

18、元古代的揚子、塔里木和中朝等3個克拉通亦有一個大約200km深 度的大陸根。中朝克拉通東部的大陸根在燕山期構(gòu)造巖漿事件中已被“去根”而不復(fù) 存在了(鄧晉福等,1996。古老大陸兩個年齡省的識別表明,太古宙和早元古代克拉 通下伏的地幔是一直被牢固地粘結(jié)在上覆大陸上的,在板塊運動中大陸根與其上面的 大陸是粘結(jié)在一起移動的,被稱為構(gòu)造圈(tectosphere(Jordan,1975。具大陸根的克拉通陸殼以太古宙形成的T 1T 2G 1G 2為主體,那么它下面的大陸根的 地幔是否亦是太古宙形成的呢?地幔橄欖巖捕擄體的Re-虧損事件的Re-Os同位素定年新 技術(shù)表明,南非Kaapvaal和西伯利亞克拉

19、通虧損的大陸根地幔形成的年齡為2.8 2.9Ga,最大為3.13.3Ga(Carlson et al.,1994,中國下?lián)P子克拉通下面的大陸根形成于2.8 3.4Ga(孫為東等,1997。這一最新成果表明,(1大陸根確形成于太古宙,它與以 T 1 T2G 1G 2為主體的地殼形成于同時,(2它進一步支持了虧損的大陸根與豐滿的大 陸地殼在化學組成上是互補的,后者是從前者中分離出來的。另外,太古宙海水中 87Sr/86Sr和沉積巖中K 2O/Na2O平均比值明 顯低于后太古宙, 2.52.65Ga是前寒武紀巖漿活動的頂峰時期(GSC et al.,1980,這亦表明太古宙結(jié)束 時大陸殼有一個明顯的

20、增長,大陸根的形成與此密切相關(guān)。2.2大陸根的性質(zhì)物理學上,大陸根具有明顯的幾個特征:(1密度小和浮力大;(2冷和溫度 低;(3巖石圈強度大。一般地說,地球物質(zhì)密度的大小取決于兩個主要因素:(1 隨溫度升高,密度降低;(2特殊的地幔巖石學組成。對于冷的大陸根來說,特殊的地 幔巖石學組成應(yīng)是其密度小的根本原因,貧揮發(fā)份則是巖石圈強度大的主要原因,因 此,大陸根物理學上的特殊性與它的化學上的特殊性密切相關(guān),化學上的特殊性可總 體概括為大陸根地幔強烈虧損了易熔組分(即分離走的陸殼組分的地幔(Polet et al .,1995;NRC,1993;Carlson et al.,1994;鄧晉福,199

21、6,1998。殼幔物質(zhì)的分異,直至產(chǎn)生花崗質(zhì)(G1G 2陸殼端元的過程可稱為“花崗巖化過 程” 。伴隨玄武質(zhì)巖漿從地幔中分離出來,以及陸殼從不成熟轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒爝^程,地幔 內(nèi)不斷虧損易熔組分,留下難熔的強虧損的地幔物質(zhì),后者構(gòu)成了大陸巖石圈根。大陸根的形成與主要特征可歸納為:(1玄武質(zhì)巖漿從地幔中不斷分出,使地幔橄欖巖 虧 損揮發(fā)份、堿質(zhì)(K、Na、Ca、Fe、Al;(2Al的減少使虧損地幔中高密度礦物 石榴石的含量減少;(3 相對低的Fe含量使虧損地幔密度減小;(4揮發(fā)分和 堿質(zhì)的丟失,使虧損的地幔呈現(xiàn)“干”的狀態(tài),大大增加了巖石的強度與剛性;(5 陸殼的不斷“花崗巖化”,導(dǎo)致陸殼密度的不斷減小

22、,總的結(jié)果是,殼-幔系統(tǒng)中低熔 巖漿的大量和不斷分出,導(dǎo)致地球從內(nèi)部放熱和不斷冷卻,最終導(dǎo)致巨厚的、密度 小、強度大和冷的大陸根的形成,使它長期地穩(wěn)定漂浮在軟流圈上,大陸根的特殊的 物質(zhì)組成和性質(zhì)是地臺長期穩(wěn)定的根本原因。 金伯利巖中地幔橄欖巖捕擄體提供了大陸的直接樣品,與南非Kaapvaal和西伯利亞 主要由強 虧損的方輝橄欖巖構(gòu)成的地幔捕擄體(例如Carlson et al.,1994一樣,華北 地臺金伯利巖中的捕擄體的研究表明,大陸根主要由強虧損的方輝橄欖巖和二輝橄欖 巖構(gòu)成,橄欖石的Mg值范圍為91.594.5,峰值在92.5附近(張安棣等,1991;池際尚, 路鳳香等,1996;Wa

23、ng et al.,1995。3華北地臺陸殼演化階段與克拉通形成3.1概述王鴻禎(Wang et al.,1996基于地球演化階段論提出華北地臺形成的三階段模 型:始太古代(Ar1-中太古代(Ar3為大陸核形成階段,新太古代(Ar4-早元古代 (Pt1為原始地臺形成階段,中元古代(Pt2開始為地臺形成階段;并劃分出兩種類 型,共5個陸核,即古太古代原核,包括曹莊和鞍山,中太古代陸核包括鄂爾多斯、吉 遼、河 淮、太華和阿拉善。伍家善等(1998在詳細的地質(zhì)學、巖石學和年代學研究 基礎(chǔ)上把華北地臺劃分為膠遼、遷 懷、晉冀、蒙陜和豫皖5個陸塊,并提出了地臺東部 膠遼、遷懷陸塊的形成和拼接過程的構(gòu)造模

24、型。Shan and Qian(1996系統(tǒng)地總結(jié)了華 北地臺的地質(zhì)學、巖石學和年代學研究成果,特別強調(diào)了克拉通化主要形成于新太古 代時期。錢祥麟和王仁民等(1994和翟明國等(Zhai et al.,1996通過華北北部麻粒 巖帶的詳細研究,特別強調(diào) 了鄂爾多斯與華北東部陸塊的碰撞造山的拼合過程?；?上述研究成果和其他的有關(guān)最新成果,我們主要側(cè)重于從T 1T 2G 1G 2花崗巖類指示的陸 殼演化階段這一思路,參與華北地臺克拉通化過程的討論。3.2中太古代初始陸核與太古宙陸核的識別伍家善等(1998指出,膠遼陸塊發(fā)育環(huán)形地質(zhì)結(jié)構(gòu)式樣,中部是由T 1T 2G 1為主構(gòu) 成的中太古代鐵架山穹隆

25、和龍崗穹隆,西半部邊緣由新太古代島弧系巖帶所圍繞。當 我們把中太古代巖石的分布圖與新太古代巖石的分布圖(Shen and Qian,1996,Fig.1和 Fig.2套疊在一起時,發(fā)現(xiàn)幾個中太古代巖石分布區(qū)均作為核心,周圍被新太古代巖石 環(huán)繞。這樣,基于這種陸殼水平生長的模式,并考慮到早元古代巖系常常分布在太古 宙陸核的邊緣這一特征,我們識別出華北陸臺內(nèi)可能有10個這樣的太古陸核(圖2。 圖2華北地臺太古宙陸核(區(qū)域尺度示意圖Fig.2Carton showing Archean continental nucleuses (regional scale1.吉遼;2.燕遼;3.懷宣;4.膠遼;

26、5.魯西;6.沁水;7.太華;8.五淮(?;9.鄂爾多 斯;10.阿拉善資料來源:Shen and Qian (1996; 程裕淇等(1990; 伍家善等(1998; Zhai et al.,(1996有始太古代和古太古代年齡記錄(鞍山地區(qū)和冀東的遷西、曹莊的兩個中太古 代初始陸核 分布在吉遼太古宙陸核和燕遼太古宙陸核之內(nèi)(圖2。膠遼、魯西、懷(安宣(化三個太古冊陸核屬同一類型,還沒有發(fā)現(xiàn)始太古 代和古太古代的年齡記錄。膠遼太古代陸核內(nèi)膠東棲霞附近的中太古花崗巖類屬T 1T 2型,表明中太古是不成熟陸殼。魯西宙太古陸核內(nèi)沂水地區(qū)有中太古代年齡記錄的是 角閃巖類(2970Ma(伍家善等,1998

27、和魯西的青山角閃巖類(2840Ma(莊育勛 等,1997,魯西新太古代的花崗巖類總體為T 1T 2G 1G 2型(伍家善等,1998,莊育勛 等 (1997的研究表明,新太古代早期的望俯山片麻巖(2700和2593Ma為T 1T 2型,新 太古代晚期花崗巖類(25602500Ma為T 1G 2型。懷宣太古陸核內(nèi)太古宙花崗巖類總 體為T 1T 2G 1G 2型,這一類型的太古宙陸核中不成熟陸殼的生成時期顯然晚于吉遼陸 核。阿拉善和太華二個太古宙陸核屬第三種類型,它們主要由新太古代巖石構(gòu)成,中 太古代巖石 只有個別記錄,阿拉善已發(fā)現(xiàn)有大于2900Ma的變質(zhì)基性火山巖,太華陸核內(nèi)的魯山地區(qū)英云閃長質(zhì)

28、片麻巖(T1已發(fā)現(xiàn)有2841Ma和登封群內(nèi)2945Ma變英安巖的 最高年齡(伍家善等,1998。最老的年齡屬于T 1型亦表明,不成熟陸殼生成的時期明 顯晚于吉遼陸核。太華陸核內(nèi)太古宙花崗巖類總體為T 1T 2G 1G 2型。鄂爾多斯和沁水太古宙陸核屬第四種類型,它們是華北地臺中構(gòu)造上最穩(wěn)定的兩 個盆地,在 中生代中國東部構(gòu)造活化時,這兩個盆地內(nèi)沒有火山巖噴發(fā),只有在其盆 緣有花崗巖侵入體的少量分布?；谂璧刂苓叿植嫉男绿糯鷰r石和早元界,結(jié)合太 古宙早元古代華北克拉通形成以來構(gòu)造上一直保持穩(wěn)定性來看,盆地下面可能存在 中太古代初始陸核。五(河淮(南太古宙陸核(圖2純屬推測,只分布有新太古代巖石

29、。 3.3新太古代末期兩個微大陸型陸核的識別華北地臺東部的早元古界大多沿太古陸核的邊緣呈線形分布(圖2,包括五臺山 區(qū)的滹沱 群、遼東的遼河巖群和榆樹砬子群、豫西的嵩山群、冀東的朱杖子群、魯東 的粉子山群和荊山群(程裕祺等,1990和太行的甘陶河群和東焦群(河北省地質(zhì)礦產(chǎn) 局,1989。它們普遍以區(qū)域不整合覆于太古界之上,一般為厚度大的淺變質(zhì)巖系(主 要為低綠片巖相,底部是底礫巖層,整個巖系顯示大型沉積韻律組合的陸源碎屑沉 積,由下到上,一般為石英巖 、板巖、千枚巖(白云巖,白云巖內(nèi)出現(xiàn)疊層石,火山 活動弱或無(程裕祺等,1990;河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1989。它們屬于原拗拉槽(如滹 沱系和半穩(wěn)

30、定的海盆型(如嵩山群(Wang et al.,1996,按Condie(1982分類 它們?yōu)榭死ńM合,與冒地槽組合類似,屬于全球元古代巖石組合之一,即石英巖、 碳酸巖、頁巖組合。早元古末期,呂梁運動使它們發(fā)生強烈的褶皺變形,類似于顯生 宙的前陸褶皺。另一類早元古界分布于鄂爾多斯的東緣和北緣,廣布的孔茲巖系,巖石變質(zhì)作用可 達角閃巖相和麻粒巖相,廣泛的巖漿活動和內(nèi)生成礦作用,廣布的韌性變形帶等指明 它們的造山帶屬性。中條山地區(qū),對于涑水雜巖和絳縣群的時代歸屬,由于出現(xiàn)兩組(新太古代和早 元古代的同位素年齡值,存在很大分歧(孫大中等,1993;白瑾等,1997。但是, 下述三個方面是沒有分歧或有

31、清楚的一組年齡數(shù)據(jù):(1中條群均認為屬早元古界, 它的中下部是蓖子溝組變質(zhì)火山巖,以基性巖為主,已變質(zhì)為角閃巖相的斜長角閃巖 和十字石榴片巖等(孫大中等,1993;山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1989,上部泥質(zhì)巖石的變 質(zhì)作用具碰撞造山帶型的順時針PTt軌跡(孫大中等,1993;(2有早元古代T 1T 2G 2類發(fā)育,早期的寨子英云閃長巖質(zhì)片麻巖(T1,2321Ma、中期的北峪奧長花崗巖和 虎坪花崗質(zhì)片麻巖(T2G 2,2100Ma和橫嶺關(guān)花崗巖(T2,2231Ma和末期的南部永 濟“涑水雜巖”中的紅色花崗巖(G2,1888Ma 和1695Ma(孫大中等,1993,表明 早期有新生的不成熟陸殼;(3著名

32、的中條山銅礦,包括斑巖銅礦在內(nèi)均形成于早元 古代,采自銅礦峪銅礦五號礦體中的石英斑巖和石英二長巖中的鋯石分別為 2195Ma和 2188Ma,蓖子溝礦坑晚期礦脈中晶質(zhì)鈾礦和鈦鈾礦為1833Ma(孫大中等,1993。上 述三個事實表明,中條山的早元古界巖石-構(gòu)造組合類似早期活動大陸邊緣,后期則屬 于碰撞造山帶屬性。如果說它是一個碰撞造山帶,那么可以推測,“涑水雜巖”和絳 縣群 “的兩組年齡數(shù)據(jù)可解釋為,它們不是真正的地層單元,而是構(gòu)造混合的巖石組 合,而這一特征正是碰撞造山帶所特有的。呂梁山地區(qū)原歸屬于新太古界呂梁群中的近周峪組雙峰式變質(zhì)火山巖中,鋯石年 齡為2.1Ga(于津海等,1997,這一

33、最新成果表明,呂梁群應(yīng)歸屬于早元古代。呂梁 群為巨厚的陸源沉積加火山巖,早中期為淺海相,晚期為深海相濁積巖,下部變質(zhì)達 角閃巖相,平臥褶曲發(fā)育(山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1989,這些特征以及雙峰式火山巖表 明,它們早期類似大陸邊緣裂谷帶(于津海,1997,后期則轉(zhuǎn)變?yōu)榕鲎苍焐綆А?鄂爾多斯北緣和東緣北端廣布的孔茲巖系達麻粒巖相,和廣泛的深熔作用鉀 質(zhì)花崗巖,變質(zhì)作用具順時針PTt軌跡,以及大量發(fā)育韌性變形帶,一致認為是,鄂爾 多斯陸塊與其外緣陸塊的碰撞造山帶,主要的分歧在于時代歸屬為早元古代或為新太 古代(錢祥麟等,1994:Zhai et al.,1996;盧兆良等,1996;吳昌華等,1997;

34、金巍 等,1994。這一情況類似于我們前面討論的中條山地區(qū)。金巍和李樹勛(1994對大 青山的詳細工作指出,太古宙T 1T 2G 1巖系中年齡數(shù)據(jù)大于25002450Ma,早元古代孔 茲巖系和鉀長花崗巖年齡一般為22001800Ma,再造巖系(即我們上面所說的構(gòu)造混 雜巖石組合中同位素年齡數(shù)據(jù)多在24001800Ma之間,屬于混合年齡,是多次地質(zhì) 事件疊加的結(jié)果。由上,我們認為,孔茲巖系屬早元古代,其巖石-構(gòu)造組合具碰撞造 山帶屬性。另外金巍和李樹勛(1994指出太古宙T 1T 2G 1巖系無Eu異常和具逆時針PTt 軌跡,而早元古代孔茲巖系為負Eu異常和順時針PTt軌跡。由負Eu異?？梢酝茰y

35、早元古 代孔茲巖的源區(qū)不是在它鄰近的太古宙T 1T 2巖系,而是華北地臺東部已大部被剝蝕的 成熟的G 1G 2陸殼組成或是被顯生宙沉積覆蓋的鄂爾多斯成熟的G 1G 2陸殼,它進一步支 持孔茲巖系為早元古代的推論。華北地臺東部重要的鉀質(zhì)花崗巖帶有:鞍本地區(qū)的齊大山、弓長嶺巖帶,冀東遼 西的秦皇島綏中、錦西巖帶,魯西的泰山、魯山、孟良崮巖帶,它們形成于2.55 2.40Ga(伍家善等,1998。鄂爾多斯太古宙陸核與懷宣、沁水和太華三個太古宙陸核的交界部位則發(fā)育早元 古代的鉀質(zhì)花崗巖帶,如天鎮(zhèn)、宣化巖帶(2.22.1Ga(伍家善等、關(guān)帝山巖帶 (2.052.01Ga(山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1989、呂梁

36、山永濟地區(qū)(1.891.7Ga(孫大 中等,1993和內(nèi)蒙大青山地區(qū)(2.21.8Ga(金巍等,1994。 它與該帶早元古界 為碰撞造山帶 和高級變質(zhì)作用相適應(yīng)。表3一些地區(qū)角閃巖的Nd (t或t DMTable 3Nd (t ortDM of amphibolite in some areas地點 遷安 清原 恒山 泰山 崇禮 呂梁山 中條山 巖石 角閃巖 角閃巖 角閃巖 角閃巖 角閃巖 角閃巖 角閃巖 年齡 3.5Ga 2.84Ga 2.86Ga 2.84Ga 2.65Ga 2.1Ga 2.06Ga Nd (t+3.3+3.46 +3.58+4.11 +4.65 +3.60 +3.90+1

37、.59+1.98文獻 Xuan et al.(1986劉建忠等(1997劉建忠等(1997莊育 勛等(1997劉建忠等(1997于津海等(1997孫大中等 (19933.4華北克拉通形成的其它標志(1 中元古界(Pt2的長城系和薊縣系的準地臺蓋層,它直至三疊紀才和覆蓋于上 面的顯生宙地臺沉積蓋層一起發(fā)生褶皺。(2 中元古代晉冀豫廣布基性巖墻群,大紅峪組高鉀質(zhì)火山巖噴發(fā),冀東發(fā)育典型 的斜長巖-奧長環(huán)斑花崗巖組合。(3 從中元古代開始華北地臺南、北緣才形成真正的大陸邊緣沉積。(4古生代發(fā)育含金剛石的金伯利巖巖漿活動。這些標志亦是全球太古代-早元古代克拉通所共有的,它們表明華北地臺在新太古 代末期

38、-早元古代時期已形成了大陸根。4幾點認識由上述三個方面的討論,對華北陸殼形成可以獲得幾個重要認識:(1中太古代是小區(qū)域尺度的初始陸核形成的主要時期,主要為T 1T 2組成的不成熟 陸殼。(2新太古代是區(qū)域尺度的太古宙陸核形成的主要時期,主要為T 1T 2G 1G 2組成的半 成熟陸殼。(3新太古代末期是微大陸塊體尺度的兩個陸核形成的主要時期,即東部的8個太古 宙陸核的 聯(lián)合陸核和西部鄂爾多斯-阿拉善聯(lián)合陸核,陸殼已發(fā)展達G 1G 2組成的成熟陸 殼。(4早元古代是兩個微大陸尺度的成熟陸核的構(gòu)造拼合形成華北克拉通的時期,而 不是陸殼 物質(zhì)的主要增生期,或者說不是主要的造殼時期。Condie(19

39、98等指出,2.4 2.0Ga時期地球上很少發(fā)現(xiàn)有巖漿活動的記錄和全球缺乏這一時期的造殼事件(轉(zhuǎn)引自 孫大中等,1993。華北克拉通形成的過程與全球主要克拉通形成的過程是一致的。 致謝本文完成前得到王鴻禎、董申保和王德滋三位院士的指導(dǎo)、幫助和支 持,深表謝意。*本文受國家攀登專項、國家自然科學基金項目和國土資源部基礎(chǔ)研究項目的資助. 注釋:Workshop on Continental roots,Harvard University and Massachusetts Institute of Technology,Oct.1013th,1997Wang W,Takahashi E,Snen

40、o S.1995 Geichenical properties of lithospheric mantle beneath Sino-Korean craton(未刊稿第一作者簡介:鄧晉福,男,1935年出生,教授,巖石學專業(yè).作者單位:鄧晉福趙國春趙海玲羅照華莫宣學(中國地質(zhì)大學,北京 100083;吳宗絮(國家地震局地質(zhì)研究所,北京100029;References5 Carlson R W, Shirey S B, Pearson D G et al.1994. The mantle beneath continents. Carn. Instit. Washington, Year

41、Book,93,1091176 Carroll M R and Wyllie P J. 1990. The system tonalite-H2O at 15 kbar and the genesis of calc-alkaline magmas. Am. Mineral,75:3453579 Condie K C. 1982.Plate tectonics and crustal evolution.New York, Perg. Press, 310.11 Deng Jinfu, Zhao Hailing and Luo Zhaohua et al. 1998. Formation an

42、d evolution of the lithosphere-asthenosphere system. In: Ouyang Ziyuan ed., Development of Mineralogy, Petrography and Geochemistry. Beijing: Atom Energy Press, 97104(in Chinese with English abstract12 Gordan T H. 1975. The continental tectosphere. Geology,Space Phys.13:11215 Helz R T. 1976.Phase re

43、lations of basalts in their melting range at PH 2O =5kbar. |Melt composition. J.Petrol.,7:13919316 Holloway J R, Burnham C W. 1972. Melting relations of basalt with equilibium water pressure less than total pressure .J. Petrol,13:12925 Martin H.1987. Petrogenesis of Archean Trondhjemitesm tonalites

44、and granodiorites from eastern Finland : major and trace element geochemitsry .J. Petrol, 28:9 2195328 Qian Xianglin and Wang Renmin ed. 1994.Geological evolution of the granulite terrain in north part of north China craton.Seismol. Press,234(in Chinese with English abstract34 Taylor S R and Mclenna

45、n S M.1985. The continental crust: its composition and evolution. Blackwell Oxford, 31244 Zhang Ante and Xie Silin.Study on diamond prospecting and data base,Beijing:Bei jing Sci. Tech.Press,162(in Chinese with English abstract45 Zhuang Yuxun, Wang Xinshe and Xu Honglin et al.1997.Main geological ev

46、ents and crustal evolution in early Precambrian of Taishan region, Acta Petrol.Sinica,13(3,313330,(in Chinese with English abstract附中文參考文獻2761998-08-28 收稿,1999-03-10改回. 華北地臺前寒武花崗巖類、陸殼演化與克拉通形成作者:鄧晉福 , 吳宗絮 , 趙國春 , 趙海玲 , 羅照華 , 莫宣學 , Deng Jinfu, Wu Zongxu, Zhao Guochun, Zhao Hailing, Luo Zhaohua, Mo Xua

47、nxue作者單位:鄧晉福,趙國春,趙海玲,羅照華,莫宣學,Deng Jinfu,Zhao Guochun,Zhao Hailing,Luo Zhaohua,Mo Xuanxue(中 國地質(zhì)大學,北京,100083 , 吳宗絮,Wu Zongxu(國家地震局地質(zhì)研究所,北京,100029 刊名:巖石學報 英文刊名: ACTA PETROLOGICA SINICA年,卷(期:1999,15(2被引用次數(shù):36次1. 錢祥麟;王仁民 華北北部麻粒巖帶地質(zhì)演化 19942. 盧良兆;徐學純;劉福來 中國北方早前寒武紀孔茲巖系 19963. 羅淑蘭;吳宗絮;鄧晉福 太行-五臺山區(qū)不同時代花崗巖類巖石學和

48、地球化學的特征對比及陸殼演化 期刊論文-巖石學報 1997(024. 李曉波;肖慶輝 美國大陸動力學研究的國家計劃 19935. 金巍;李樹勛 內(nèi)蒙古大青山地區(qū)早元古造山帶的巖石組成及特征 19946. 于津海;王德滋;王賜銀 山西呂梁群早元古雙峰式火山巖地球化學特征及成因 期刊論文-巖石學報 1997(017. 吳昌華;鐘長汀;陳強安 晉蒙高級地體孔茲巖系的時代 期刊論文-巖石學報 1997(038. 伍家善;耿元生;沈其韓 中朝古大陸太古宙地質(zhì)特征及構(gòu)造演化 19989. 孫衛(wèi)東;彭子成;支霞臣 N-TIMS法測定盤石山橄欖巖包體的Os同位素組成 1997(2110. 孫大中;吳維興 中條山前寒武紀年代構(gòu)造格架和年代地殼結(jié)構(gòu) 199311. 山西省地質(zhì)礦產(chǎn)局 山西省區(qū)域地質(zhì)志 198912.