華北東南緣五河雜巖的古元古代變質(zhì)作用和部分熔融及其與膠-遼-吉帶的關(guān)系.pdf

1、華北東南緣五河雜巖（前寒武紀(jì)變質(zhì)基底）中巖石類型豐富，主要包括TTG片麻巖、石榴斜長角閃巖/榴閃巖、石榴麻粒巖、花崗片麻巖、云母片巖、大理巖和變質(zhì)砂巖等，并伴生有古元古代片麻狀鉀長花崗巖和中生代花崗巖類。本文以五河雜巖中2.1 Ga形成的花崗質(zhì)巖石（花崗片麻巖和鉀長花崗巖）和1.85-1.90 Ga變質(zhì)形成的基性麻粒巖為主要研究對象，通過系統(tǒng)的巖石學(xué)、地球化學(xué)和鋯石學(xué)研究:
　　(1)查明了基性高壓麻粒巖的變質(zhì)演化過程和變質(zhì)時(shí)代，

2、并重建了其P-T-t軌跡;
　　(2)確定了古元古代花崗質(zhì)巖石的形成、變質(zhì)和深熔時(shí)代，探討了其巖石成因及構(gòu)造背景;
　　(3)提供了變基性巖部分熔融作用的巖相學(xué)證據(jù)。在此基礎(chǔ)之上，將五河雜巖古元古代地殼演化過程與膠-遼-吉帶膠北地體進(jìn)行了詳細(xì)的比較，首次為揭示二者之間的構(gòu)造關(guān)系提供了綜合制約。
　　在基性高壓麻粒巖中識別出古元古代變質(zhì)演化的三個(gè)階段，并利用多種地質(zhì)溫壓計(jì)計(jì)算了各個(gè)階段的溫壓條件，重建了峰期后近等溫減壓及

3、降壓冷卻的順時(shí)針P-T軌跡。峰期高壓麻粒巖相變質(zhì)階段，代表性礦物組合為基質(zhì)中的石榴子石（富Ca核部）+單斜輝石（富Al）+斜長石+石英+金紅石±角閃石(富Ti)，所記錄的峰期溫壓條件為850-900℃/1.5 GPa;峰期后近等溫減壓麻粒巖相變質(zhì)階段，富Ti角閃石分解在周圍形成石榴子石+斜方輝石+斜長石±單斜輝石/石榴子石+單斜輝石+斜長石后成合晶，所記錄的溫壓條件分別為～900℃/1.1-1.2GPa和800℃/1.1 GPa;晚期角

4、閃巖相退變質(zhì)階段，石榴石分解產(chǎn)生角閃石+斜長石±石英，所記錄的溫壓條件為600-680℃/0.65-0.75 GPa。石榴斜長角閃巖和石榴麻粒巖的鋯石LA-ICP-M S U-Pb定年結(jié)果表明，峰期高壓麻粒巖相、中壓麻粒巖相和退變角閃巖相變質(zhì)時(shí)間分別為～1.90 Ga、～1.85 Ga和～1.78 Ga。
　　華北東南緣前寒武紀(jì)變質(zhì)基底在～2.1Ga發(fā)生了地殼重熔，形成了兩類花崗質(zhì)巖石—鉀長花崗巖和花崗片麻巖。二者SHRIMP鋯石

5、U-Pb年齡一致，207Pb/206Pb年齡分別為2096±9 Ma和2096±8Ma。多數(shù)樣品富集HREE，Zr，Nb，Ga和Y，虧損V，Cr和Ni，TFeO/MgO比值較高，Zr飽和溫度超過850℃，這些特征與A型花崗巖一致。二者Nd-Hf同位素特征一致，εNd(t)值為-3.0--0.9，εHf(t)值為-3.3-1.9，二階段模式年齡為2.6-2.9 Ga，與鄰近地區(qū)～2.5 Ga的TTG片麻巖一致。因此，～2.5 Ga TTG

6、片麻巖是～2.1 Ga花崗巖類的主要源區(qū)。
　　2.1 Ga花崗片麻巖經(jīng)歷了1.85 Ga麻粒巖相變質(zhì)作用和相關(guān)的深熔作用，形成了變質(zhì)鋯石和深熔鋯石。在CL圖像中，花崗片麻巖中的鋯石具有清晰的核-幔-邊結(jié)構(gòu)。幔部區(qū)域LREE、Th和Pb含量較低，Th/U比值低于0.1，是典型的變質(zhì)鋯石，207Pb/206Pb平均年齡為～1.85 Ga，在該區(qū)麻粒巖相變質(zhì)作用年齡范圍之內(nèi)。邊部區(qū)域LREE、U、Th和Pb含量相對稍高，Th/U比值為

7、0.1-0.3，與深熔鋯石特征一致，207Pb/206Pb年齡為1.81-1.83 Ga。變基性巖在麻粒巖相變質(zhì)過程中同樣經(jīng)歷了深熔作用，形成了石榴子石等礦物中鉀長石+石英+鈉長石等代表長英質(zhì)熔體的多相礦物包裹體。
　　五河雜巖中2.1 Ga的花崗質(zhì)巖漿作用、～1.90 Ga高壓麻粒巖相變質(zhì)作用、～1.85 Ga中壓麻粒巖相變質(zhì)作用和深熔作用以及順時(shí)針P-T-t軌跡與膠-遼-吉帶膠北地體可以對比，證明五河雜巖是膠-遼-吉帶的一部分