华北克拉通中部带赞皇杂岩新太古代—古元古代地质演化

论文摘要

华北克拉通（NCC）是由一系列微陆块通过造山带聚合而成,但微陆块的划分数目,以及这些微陆块何时、如何聚合成统一的克拉通基底仍然存在很大的争议,目前存在好几种构造模式来解释,但仍未取得广泛的共识。赞皇杂岩是出露于华北克拉通中部造山带（TNCO）中段的一个前寒武纪变质杂岩地体,主要位于太行山南部的东麓山区。如同华北克拉通内的其他变质基底,赞皇地区主要出露有新太古代TTG片麻岩,钾质花岗岩类,以及不同时代的表壳岩（变质火山-沉积序列）。赞皇杂岩的特殊构造位置,使之成为探究华北克拉通中部地区新太古代-古元古代的大地构造背景和地质演化的重要窗口。本论文以赞皇地区出露的前寒武纪变质基底为研究对象,在详细野外地质工作的基础上,以地质年代学和岩石地球化学为主要研究手段,对赞皇地区出露的新太古代-古元古代各类花岗质岩石,以及表壳岩（变质火山-沉积序列）进行了详细研究,试图深入了解赞皇地区乃至TNCO的新太古代-古元古代重大地质事件及构造演化历史。赞皇地区新太古代花岗质岩石分布广泛,种类多样,记录了地壳演化过程中关键转折时期的典型特征。根据岩石类型和成因可分为四类,即TTG片麻岩、赞岐岩、壳源花岗岩和混合成因花岗岩。根据形成时代和成因联系,又可进一步分为两个阶段。三个期次的TTG片麻岩（2.70-2.51 Ga）形成于时间跨度大的早期阶段;而另外三类形成于很短的时间段（2.53-2.49 Ga）且相对较晚的晚期阶段。TTG片麻岩可能形成于俯冲相关的洋壳部分熔融过程。赞岐岩则是俯冲过程结束时,由已经遭受板片熔体/流体交代的含水地幔橄榄岩部分熔融而形成。壳源类的花岗岩形成于已有地壳的再循环,即早期TTG和变质沉积岩不同比例的重融。混合成因的花岗岩,如郝庄岩体（2511-2528 Ma）,则同时具有壳源花岗岩和幔源花岗岩（赞岐岩）的特征,被解释为是两类岩浆混合而成。这些花岗质岩石的时空分布指示他们均形成于新太古代末期华北克拉通东部陆块（包括赞皇西部区块）和阜平弧地体（包括赞皇东部区块）之间的俯冲-碰撞相关的地质过程。通过对赞皇地区官都群表壳岩的详细研究,发现所谓的官都群并不是一个统一的连续的地层沉积单元,而可以解体成新太古代末期单元（单元1）和古元古代单元（单元2）,两者被后期构造作用拼贴到一起。野外研究表明,官都群的变质基性岩可以分成两种类型。类型1位于官都群的最西侧,具有非常特征的角闪片岩基质包裹绿帘岩透镜体的构造样式,被视为变形的残余枕状玄武岩。类型2分布于官都群的中部,主要是斜长角闪岩/角闪片岩,仅局部有基性岩脉改造成的绿帘石透镜体,与其他沉积岩（大理岩,长英质片岩）互层接触,形成典型的火山-沉积序列。对类型1变质基性岩中的绿帘岩（样品D0527-2）进行SHRIMP锆石测年,得到结果为2501±12 Ma,作为其结晶年龄。由此可知,类型1的变质基性岩形成于新太古代末期。对于类型2的变质基性岩,虽然精确的形成年龄还不清楚,但与它互层的沉积岩的碎屑锆石年龄分布可以限定其形成于古元古代（2.1 Ga之后）,类型2变质基性岩的TDM模式年龄在2.2-2.3 Ga,同样支持其形成时代应当晚于2.2 Ga。而类型1变质基性岩εNd（t）值在+0.43+1.47,TDM模式年龄在2.75-2.97 Ga。新太古代末期单元（主要是类型1变质基性岩）形成于阜平弧地体（包括赞皇东部区块）和NCC东部陆块（包括赞皇西部区块）之间的大洋盆地。而古元古代单元（主要包括类型2变质基性岩和相关变质沉积岩）形成于古元古代大陆伸展而成的裂谷-洋盆环境。赞皇地区在新太古代-古元古代经历了复杂的构造演化。通过综合已有数据和证据,提出新的两阶段构造事件模式来解释赞皇地区早前寒武纪地壳的演化和构造热事件。在2.5 Ga之前,NCC东部陆块的西缘沉积了单元1的火山-沉积序列。在2.5 Ga,阜平弧（包括赞皇东部区块）和NCC东部陆块（包括赞皇西部区块）之间发生弧-陆俯冲和碰撞,形成了大量TTG和花岗质岩石。随后是一段较长的寂静期。在大约2.1 Ga时,发生了伸展和随后的大陆裂谷,形成了许亭花岗岩,沉积了甘陶河群,并打开了小洋盆,沉积了单元2的火山-沉积序列。小洋盆在1.9-1.85 Ga经历了俯冲和闭合,伴随着华北克拉通的最终聚合并形成了TNCO,以及广泛的变质作用。

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摘要

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第1章绪论

1.1 早前寒武纪地质研究及华北克拉通研究现状

1.1.1 早前寒武纪地质研究现状

1.1.2 华北克拉通前寒武纪基底和主要划分框架

1.1.3 华北中部碰撞带

1.2 选题背景、存在问题及研究意义

1.3 研究思路和技术路线

1.4 实践安排及完成工作量

1.4.1 实践安排

1.4.2 完成工作量

第2章赞皇杂岩地质情况

2.1 基本地质情况

2.2 新太古代-古元古代岩浆活动

2.3 主要地层单元

2.3.1 新太古代赞皇岩群

2.3.2 新太古代-古元古代官都群

2.3.3 古元古代甘陶河群

2.4 研究进展

2.5 变质、变形作用记录

第3章样品分析方法

3.1 样品采集和制备

3.2 主微量元素分析

3.3 全岩Sr-Nd同位素分析

3.4 LA-ICP-MS锆石定年

3.5 SHRIMP锆石定年

3.6 扫描电子显微镜（SEM）

第4章新太古代花岗岩类

4.1 新太古代花岗岩类岩石的成因分类

4.2 TTG片麻岩

4.2.1 地质和岩相学特征

4.2.2 地球化学特征

4.2.3 锆石年代学

4.2.4 成因研究

4.3 壳源的钾质花岗岩

4.3.1 地质和岩相学特征

4.3.2 地球化学特征

4.3.3 锆石年代学

4.3.4 成因研究

4.4 赞岐岩

4.4.1 地质和岩相学特征

4.4.2 地球化学特征

4.4.3 锆石年代学

4.4.4 成因研究

4.5 混合成因花岗岩

4.5.1 地质和岩相学特征

4.5.2 地球化学特征

4.5.3 成因研究

4.6 赞皇地区新太古代地质年代学框架

2.5Ga事件的性质）'> 4.7 构造意义（².5Ga事件的性质）

4.8 本章小结

第5章新太古代-古元古代官都群变质火山-沉积序列

5.1 主要岩性单元

5.2 变质基性岩研究

5.2.1 地质和岩相学特征

5.2.2 锆石年代学研究

5.2.3 元素活动性评估

5.2.4 地球化学特征

5.2.5 Sr-Nd同位素研究

5.3 碎屑沉积岩研究

5.3.1 地质和岩相学特征

5.3.2 锆石年代学

5.3.3 地球化学特征

5.4 讨论

5.4.1 两种类型的变质基性岩及其成因研究

5.4.2 官都群的形成时代

5.4.3 赞皇地区已有构造模式及其证据

2.1Ga构造事件性质'> 5.4.4².1Ga构造事件性质

5.4.5 新的二期构造事件模式

5.5 本章小结

结论及存在问题

致谢

参考文献

附录

个人简历、攻读学位期间的研究成果及公开发表的学术论文

文章来源

类型: 博士论文

作者: 张帆

导师: 王彦斌

关键词: 赞皇杂岩,华北克拉通,前寒武地质,大地构造,地壳生长

来源: 中国地质科学院

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地质学

单位: 中国地质科学院

分类号: P587;P534

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华北克拉通中部带赞皇杂岩新太古代—古元古代地质演化

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