第 期 蔡春红等 辽西建平杂岩中新太古代变质基性岩的地球化学 年代学及其地质意义 udy m m m d p N K yw d p mp m b p p N W L v 引 构造机制是岛弧根部幔源岩浆底侵还是地幔柱尚 言 存在许多争议 以上研究对认识华北克拉通基底 辽西建平地区新太古代变质杂岩形成于

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1 现代地质 GEOSCIENCE 第 29 卷第 4 期 2015 年 8 月 Vol 29 No 4 Aug 2015 辽西建平杂岩中新太古代变质基性岩的地球化学 年代学及其地质意义 蔡春红 1, 赵国春 1, 任留东 2, 李崇 2 1, 关家敏 (1 中国地质大学 ( 北京 ) 地球科学与资源学院, 北京 ;2 中国地质科学院地质研究所, 北京 ) 摘要 : 在野外地质调查的基础上, 对辽西建平杂岩中斜长角闪岩和基性麻粒岩进行了 LA ICP MS 锆石 U Pb 同位素年代学和地球化学研究 结果显示, 研究区新太古代末 古元古代初的变质年龄主要集中在 2465~2453Ma, 结晶年龄为 ~2593Ma 变基性岩原岩多属于拉斑玄武岩系列 两类岩石具有较高的 Al 2 O 3 含量 ( 平均值 14 49%) 和较高的 TiO 2 含量 ( 平均值 1 15%), 与大洋玄武岩特征相似 样品 Mg # 变化较大 (35~63), 可能与岩浆上升过程中遭受地幔物质不同程度的混染有关 Ce/Yb Ce 图解反映了本区岩石样品起源于石榴子石二辉橄榄岩地幔 部分样品的轻 重稀土元素分馏程度相对较强 ((La/Yb) N =5 67~10 87), 同时具明显的 Nb Ta Ti 负异常, 与岛弧玄武岩的特征类似 平坦型稀土配分曲线显示正常型洋中脊玄武岩的特征 综合分析认为, 本区新太古代末期基性岩浆作用形成于活动大陆边缘弧的构造背景下, 并在稍晚的碰撞过程中发生变质作用, 进而推断出新太古代末期研究区存在与现代板块类似的构造体制 关键词 : 建平杂岩 ; 变基性岩 ; 岩石成因 ; 板块构造 ; 新太古代 ; 辽西中图分类号 :P588 3 文献标志码 :A 文章编号 : (2015) GeochemistryandSignificanceoftheNeoarcheanMeta maficrockof JianpingMetamorphicComplexinWesternLiaoningProvince CAIChun hong 1,ZHAOGuo chun 1,RENLiu dong 2,LIChong 2,GUANJia min 1 (1 SchoolofEarthSciencesandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing ,China; 2 InstituteofGeology,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing ,China) Abstract:Basedonthefieldwork,LA ICP MSzironU Pbgeochronologyandgeochemistryoftheamphibolite andgranulitefrom JianpingmetamorphiccomplexinWesternLiaoningProvince,thisstudysuggeststhatthe metamorphiceventoflateneoarcheanandearlypaleoproterozoicaremainlyfocusedin maand theageofcrystalizationis ~2593Ma.ThetwotypesofsampleshaverelativelyhighAl 2 O 3 (averageis 14 49%)andhighTiO 2 (averageis1 15%),whicharesimilartotherocksoriginatedfromoceanbasalt.Mg # valuesofsampleshavealargervariation(35-63)whichindicatethatmagmamaybecontaminatedbymantle substancesduringtheirascent.ce/yb Cediagramreflectthatsamplesstemfromgarnetlherzolitemantle.Am phiboliteandmostgranulitesarecharacterizedbyenrichedlree((la/yb) N = ),andobvious depletionofnb,ta,ti,whichissimilartothatofislandarcbasalt,whileflatcurvehasacharacterofn type MORB.Comprehensiveanalysisshowsthatthemaficmagmatismisformedinanactivecontinentalmargintec tonicsetinginthelateneoarchean,andthenmetamorphosedduringtheprocesofcolision.soitissuggested 收稿日期 : ; 改回日期 : ; 责任编辑 : 楼亚儿 基金项目 : 中国地质调查局地质调查项目 ( , ) 作者简介 : 蔡春红, 女, 硕士研究生,1990 年出生, 矿物 岩石 矿床学专业, 主要从事岩石学方面的研究 caichunhongliv@163 com 通信作者 : 赵国春, 男, 副教授,1963 年出生, 矿物 岩石 矿床学专业, 主要从事构造地质学 岩石学等研究 gczhao@cugb edu cn

2 第 期 蔡春红等 辽西建平杂岩中新太古代变质基性岩的地球化学 年代学及其地质意义 udy m m m d p N K yw d p mp m b p p N W L v 引 构造机制是岛弧根部幔源岩浆底侵还是地幔柱尚 言 存在许多争议 以上研究对认识华北克拉通基底 辽西建平地区新太古代变质杂岩形成于克拉 通基底形成阶段 对于变质杂岩的年龄 一些 形成和演化具有重要的地质意义 但是它只是在 一定程度上解释了建平地区的区域演化 变质作 学者对研究区的表壳岩和 TTG质片麻岩进行了详 用 形成环境 本文在野外和岩相学观察基础上 细的锆石定年研究 得出变质表壳岩系的原岩形 对建平地区新太古代变质基性岩进行详细的地球 成于 M 最早可能始于 M 化学和年代学分析 为探讨其原岩性质 地球化 大规模花岗质岩浆侵位时间为 M 学成因及可能的大地构造背景提供了重要依据 从而形成了区域上大量闪长质和 TTG质片麻岩的 原岩 TTG质片麻岩形成于 M 上 地质背景 述岩石类型遭受了 M的区域麻粒岩相变 华北克拉通被认为是西部陆块在 G沿 质作用以及 M的退变质事件的改 中部造山带与东部陆块拼合形成的 其中辽 造 表明建平杂岩形成于新太古代末期 古 西建平地区位于东部陆块的西北缘 图 b 该 元古代初期 前人研究结果显示 太古宙高压麻 区主要出露 太 古 宙 建 平 杂 岩 中 元 古 界 沉 积 岩 粒岩是太古宙存在板块俯冲 碰撞作用的有力证 中生代侵入岩和显生宙盖层 建平杂岩主要出露 BC 逆时针 据 并且建平杂岩具有近等压冷却 I 在区内北北东走向的努鲁儿虎隆起上 主要由少 p T 轨迹 但是对于这种轨迹变质作用的 量连续性很差的表壳岩 太古宙 TTG岩系和其他 图 华北克拉通基底构造单元划分及研究区地质简图 据内蒙古地区 万区域地质矿产报告① b 据 Z F T d v f m w kd m f N C C b m d mp f d m p f u d y 万区域地质矿产报告 ① 内蒙古自治区地质局 内蒙古地区

3 现 代 深成侵入体组成 图 研究区基性麻粒岩主 要位于建平杂岩出露区的 西 南段 斜长角闪岩 地 年 地质学和岩石学特征 主要位于 东 北段 它们在空间上大致呈北东东 南西西向带状展布 并且与 TTG岩系呈侵位接 质 本文分析了 个变基性岩样品 岩石学特征 和采样位置列于表 触关系 这种构造格局显示出它同下伏太古宙岩 基性麻粒岩样品呈条带状 透镜状和似层状 石单元经历了完全不同的地质演化历史 变基性 产出 手标本呈灰黑色 条带状 岩均经历了不同程度的麻粒岩相和角闪岩相变质 构造 图 主要由单斜辉石 斜 本文着重对辽西建平杂岩中的斜长角闪岩和基性 长石 角闪石 黑云 麻粒岩进行地球化学和同位素测年工作 从而确 母 石榴子石 组成 副矿物主 定研究区样品的地球化学特征和形成时代 并通 要为磁铁矿 磷灰石组成 采自建平和小巴沟的 过原岩恢复对其形成的构造环境进行分析探讨 出现白眼圈结构 图 b 基性麻粒岩 表 辽西建平地区新太古代变基性岩特征 T b F u fm m f k p f W L v 样品编号 采样位置 岩石名称 结构 构造 主要矿物成分 辽宁建平青峰山乡田家杖子南西 m 含榴辉石麻粒岩 条带状构造 Op G Cp Ap 辽宁建平青峰山乡王家杖子北东 m 黑云角闪辉石麻粒岩 条带状构造 Cp M B 辽宁建平富山镇 岔不岔村 含榴角闪透辉麻粒岩 条带状构造 G Cp M 辽宁北票小巴沟南 三道沟与后胡台之间 含榴透辉角闪麻粒岩 鳞片花岗变晶结构 条带状构造 G Cp M 辽宁建平县大营子桥北东 m 斜长角闪岩 块状构造 Ep Qz 辽宁北票上三家子村北 m铁矿坑 斜长角闪岩 块状构造 B Amp Qz M 辽宁北票上鸡冠子山东 m 斜长角闪岩 细粒变晶结构 条带状构造 B Ep Qz M 辽宁阜新巴楼子村北 Km处的金矿坑 斜长角闪岩 块状构造 Qz Ep 注 G 石榴子石 Cp 单斜辉石 Op 斜方辉石 角闪石 M 磁铁矿 Qz 石英 B 黑云母 Ep 绿帘石 Ap 磷灰石 Amp 透闪石 斜长石 图 辽西建平地区新太古代基性麻粒岩 b 和斜长角闪岩 d 野外及显微镜下照片 F F d dm p p fm f u d mp b p f W L v G 石榴子石 Cp 单斜辉石 普通角闪石 斜长石 A 阳起石

4 第 4 期 蔡春红等 : 辽西建平杂岩中新太古代变质基性岩的地球化学 年代学及其地质意义 847 说明岩石有较多的流体活动存在和经历了减压过 3 2 锆石 U Pb 年龄程 基性麻粒岩中石榴子石 (Grt) 的冠状次变边的含榴辉石麻粒岩样品 JP31-2 中锆石颗粒主厚度较大, 同时白眼圈是减压反应的标志, 表明要为球状 ( 如 #17) 和长柱状 ( 如 #16), 长宽比为岩石的退变质作用强烈 [13] 此时岩石所具有的变 1 1~2 1 在 CL 图像上, 锆石为暗化或亮白颗质矿物组合为 Grt+Cpx+Hbl+Pl, 形成于变质作粒, 表现为无内部结构 ( 如 #36) 和模糊宽缓环带用的峰期稍后阶段 [9] ( 如 #3), 为典型的变质锆石 锆石多具亮白变质斜长角闪岩, 呈透镜状 似层状在区域上广边 (#27,#36), 多被溶蚀为不规则形状 ( 如 #26, 泛分布, 手标本呈灰黑色, 具, 块 #34)( 图 3a) 其中测点 28 给出最老的 207 Pb/ 206 Pb 状构造 ( 图 2c), 主要矿物为斜长石 (25% ~ 年龄 (2499±33)Ma( 表 2), 年龄最小的测点 (spot 45%) 角闪石(50% ~70%) 石英(2%) 黑云 25) 的 207 Pb/ 206 Pb 年龄为 (2423±34)Ma( 表 2), 反母 (2% ~5%), 副矿物为绿帘石 磁铁矿 磷灰映了麻粒岩相变质作用的时代 对该样品共进行石等 采自建平 北票 阜新一带的斜长石呈它 33 颗锆石 36 个点位的 LA ICP MSU Pb 同位素定形粒状或柱状, 部分斜长石发生绢云母化 ; 角闪年分析, 选择其中谐和度较好的 10 颗锆石 (#3, 石呈绿色, 以纤维状集合体的形式产出 ( 图 2d) #17, #25, #27, #28, #29, #30, #31, #34, 矿物粒径较小, 为 0 5~1 0mm #35) 获得其 207 Pb/ 206 Pb 平均年龄 (2465±21)Ma 3 分析方法及结果 (1σ,MSWD=0 4,n=10)( 图 4(a)), 该年龄与 建平地区麻粒岩相峰期变质年龄 (~2485Ma) 近 3 1 测试方法于同期 结合 CL 图像,(2465±21)Ma 被解释为主量和微量元素数据在国家地质实验测试中样品的麻粒岩相变质年龄 心测定, 其中主量元素用 X 射线荧光光谱仪测定, 斜长角闪岩样品 JP50-1 中锆石多为不规则除了 FeO 采用国标 GB/T 为标样, 形状的细小颗粒 (#37), 并且多有一定的圆化, 部其余用 X 荧光光谱仪以 GB/T 为标分颗粒为长柱状 (#6,#8) 短柱状 (#11) 晶形, 准测定, 微量元素用等离子光谱仪 (X series) 依据长宽比集中在 1 1~2 1 之间 在 CL 图像上显示 DZ/T 方法测定 所有样品锆石的分选出复杂的内部结构, 可以将它们分为 3 类 :(1) 宽在河北省廊坊市诚信地质服务有限公司实验室进缓环带结构 (#12);(2) 模糊环带结构 ( 如 #38); 行, 锆石的阴极发光图像和背散射图像在中国地 (3) 部分为暗化颗粒, 表现为无内部结构 (#35) 质科学院矿产资源研究所 LA ICP MSFEIPHILIPS 部分颗粒发育较薄的变质亮白边 (#39)( 图 3b) XL30SFEG 电镜上进行 锆石 U PbLA ICP MS 定这些内部结构特征反映该样品锆石均不同程度遭年测试在国家地质实验测试中心 ThermoElementI 受后期蚀变作用的改造 最老的继承锆石给出质谱仪上进行 (2647 7±42)Ma 的年龄 (spot2),4 个继承锆石 图 3 建平地区变基性岩锆石 CL 图像特征 Fig 3 Cathodoluminescence(CL)imagesofrepresentativezirconsfrommeta maficrocksinjianpingarea 实线圈及数字为锆石 U-Pb 年龄测点及点号, 锆石下方数据代表测点 207 Pb/ 206 Pb 年龄

5 848 现代地质 2015 年 表 2 变基性岩锆石 LA ICP MSU Pb 分析数据 Table2 ZirconLA ICP MSU Pbanalyticaldataformeta maficrocks 测点 同位素比值 207 Pb/ 206 Pb 1σ 207 Pb/ 235 U 1σ 206 Pb/ 238 U 1σ Th/U 年龄 /Ma 207 Pb/ 206 Pb 1σ 206 Pb/ 238 U 1σ 207 Pb/ 235 U 1σ JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP JP

6 第 期 蔡春红等 辽西建平杂岩中新太古代变质基性岩的地球化学 年代学及其地质意义 续 表 变基性岩锆石 LA I C MSU b分析数据 u d T b Z LA I C MSU b y d f m m f k C 测点 同位素比值 b b σ b U σ b U σ T U 年龄 M b b σ b U σ b U σ

7 850 现代地质 2015 年 (#15,#24,#33,#34) 核部颗粒给出 207 Pb/ 206 Pb 平基性岩, 岩石富镁 (4 27% ~9 55%) 富钙均年龄为 (2539±35)Ma(1σ,MSWD=0 31,n= (7 28% ~12 92%)( 表 3), 符合初始形成的具有 4)( 图 4(b)),Th/U 比值 0 13~0 35, 平均值斜长石和辉石成分组合的基性岩石的特征 具有 0 23, 代表了样品 JP50-1 的原岩结晶年龄 变质相对较高的 Al 2 O 3 含量 ( 平均值为 14 49%) 和较高生长边 (Spot34) 的 207 Pb/ 206 Pb 最大年龄 (2525± 的 TiO 2 含量 ( 平均值为 1 15%), 与大洋玄武岩特 34)Ma( 表 2), 最小年龄 (Spot22) 为 (2345±33) 征相似 Mg # 在 35 24~63 46 之间, 平均值为 Ma( 表 2),9 个变质生长边 (#3,#7,#8,#11,# 50 76, 可能与岩浆上升过程中遭受地幔物质不同 22,#23,#25,#34,#38) 的 207 Pb/ 206 Pb 平均年龄程度的混染有关 [17], 指示岩浆经过高度演化 为 (2453±42)Ma(1σ,MSWD=2 7,n=9)( 图 4 Ce/Yb Ce 图解 ( 图 5) 表明, 研究区变基性岩多产 (c)), 代表了该样品的变质年龄, 反映区域内新于石榴石二辉橄榄岩部分熔融, 少有尖晶石二辉太古代末期 古元古代初期不同构造时间对原生橄榄岩部分熔融, 说明岩石存在较低的熔融程度, 岩浆锆石的变质改造 并且残留相以石榴石为主 [28] 在 Nd/Yb-Nb/Yb 3 3 岩石地球化学特征图解中 ( 图 6), 部分样品 (XJ 2 ML 1) 落在 MORB SiO 2 含量变化范围为 44 89% ~51 01%, 属 -OIB 确定的地幔趋势内, 且主要分布在 N MORB 表 3 建平地区新太古代变质基性岩主量元素分析结果 (w B /%) Table3 MajorandtraceelementanalysesofNeoarchaeanmeta maficrocksinthejianpingarea(%) 类型样品编号 岩石名称 SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 FeO Fe 2 O 3 MnO MgO CaO Na 2 O K 2 O P 2 O 5 烧失量总量 Mg # ML 1 ML 2 ML 3 JP31 2 含榴辉石麻粒岩 JP34 2 含榴角闪透辉麻粒岩 JP32 1 黑云角闪辉石麻粒岩 JP49 3 含榴透辉角闪片麻岩 JP39 5 斜长角闪岩 XJ 1 JP43 3 斜长角闪岩 JP45 2 角闪变粒岩 XJ 2 JP50 1 斜长角闪岩 注 :Mg # 为 Mg/(Fe 2+ +Mg) 的原子百分比 表 4 建平地区新太古代变质基性岩微量元素分析结果 (w B /10-6 ) Table4 MajorandtraceelementanalysesofNeoarchaeanmeta maficrocksinthejianpingarea(10-6 ) 类型 样品编号 岩石名称 Li Be Sc V Cr Co Ni Cu Zn Ga Ge ML 1 JP31 2 含榴辉石麻粒岩 JP34 2 含榴角闪透辉麻粒岩 ML 2 JP32 1 黑云角闪辉石麻粒岩 ML 3 JP49 3 含榴透辉角闪片麻岩 JP39 5 斜长角闪岩 XJ 1 JP43 3 斜长角闪岩 JP45 2 角闪变粒岩 XJ 2 JP50 1 斜长角闪岩 类型 样品编号 岩石名称 Rb Sr Ba Y Zr Hf Nb Ta Cs ML 1 JP31 2 含榴辉石麻粒岩 JP34 2 含榴角闪透辉麻粒岩 ML 2 JP32 1 黑云角闪辉石麻粒岩 ML 3 JP49 3 含榴透辉角闪片麻岩 JP39 5 斜长角闪岩 XJ 1 JP43 3 斜长角闪岩 JP45 2 角闪变粒岩 XJ 2 JP50 1 斜长角闪岩

8 第 4 期 蔡春红等 : 辽西建平杂岩中新太古代变质基性岩的地球化学 年代学及其地质意义 851 表 5 建平地区新太古代变质基性岩稀土元素分析结果 Table5 MajorandtraceelementanalysesofNeoarchaeanmeta maficrocksinthejianpingarea 类型 样品编号 岩石名称 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb ML 1 JP31 2 含榴辉石麻粒岩 JP34 2 含榴角闪透辉麻粒岩 ML 2 JP32 1 黑云角闪辉石麻粒岩 ML 3 JP49 3 含榴透辉角闪片麻岩 JP39 5 斜长角闪岩 XJ 1 JP43 3 斜长角闪岩 JP45 2 角闪变粒岩 XJ 2 JP50 1 斜长角闪岩 类型 样品编号 岩石名称 Dy Ho Er Tm Yb Lu (La/Yb) N δeu ML 1 JP31 2 含榴辉石麻粒岩 JP34 2 含榴角闪透辉麻粒岩 ML 2 JP32 1 黑云角闪辉石麻粒岩 ML 3 JP49 3 含榴透辉角闪片麻岩 JP39 5 斜长角闪岩 XJ 1 JP43 3 斜长角闪岩 JP45 2 角闪变粒岩 XJ 2 JP50 1 斜长角闪岩 注 :(La/Yb) N 为球粒陨石标准化后的值 图 5 建平地区变基性岩 Ce/Yb-Ce 图解 ( 底图据文献 [14]) [9] ( 引自崔文元等和刘东盛 [15] ) Fig 5 Plots ofce/yb Ce ofmeta mafic rocks in the Jianpingarea 和 E MORB 附近 [16,19] 其余样品落在位于 MORB 和 OIB 构建的地幔趋势之上, 表明地幔源区受到了俯冲物质交代作用的影响, 有大量强不相容元素物质 ( 如 La) 的加入 根据球粒陨石标准化稀土图谱和原始地幔标准化微量元素图谱, 研究区基性麻粒岩样品可以分为 3 种类型 ( 图 7(a), (b)):ml 1 为平坦型稀土配分模式, 丰度约为球粒陨石的 10 倍, 与正常型洋中脊玄武岩特征类似,Eu 异常不明显 (δeu=0 96~1 03);ML 2, 图 6 建平变基性岩样品的 Nd/Yb-Nb/Yb 图解 (N MORB E MORB OIB 数据引自 SunandMcDonough [16],1989) Fig 6 PlotsofNd/Yb Nb/Ybofmeta maficrocksinthejian pingarea 轻重稀土分馏程度强,(La/Yb) N =10 73,REE 总体含量为球粒陨石的 100 倍左右, 无明显 Eu 异常 (δeu=1 17), 总体介于 E MORB 与 OIB 之间, 具有明显的 Nb-Ta 负异常和 Ti 的正异常 ;ML 3, 轻重稀土分馏程度较强,(La/Yb) N =7 43, 无明显的 Eu 异常, 样品具有明显的 Nb-Ta 和 Ti 的负异常 斜长角闪岩也可以分为 2 种类型 ( 图 7(c), (d)):xj-1, 轻重稀土分馏程度较大,(La/Yb) N

9 852 现代地质 2015 年 图 7 辽西建平地区变质基性岩的稀土配分曲线图和微量元素蛛网图 ( 球粒陨石和原始地幔标准值均引自 SunandMcDonough [16],1989) Fig 7 REEandtraceelementspaternsofbasaltsintheJianpingareaoftheWesternLiaoningProvince =5 67~10 87, 表现为 Eu 负异常到无 Eu 负异常 (b)) 表明绝大多数样品属于拉斑玄武岩系列 (δeu=0 61~0 98), 该组样品最显著的特征是具 5 构造环境分析明显的 Nb-Ta 和 Ti 的负异常 ;XJ-2, 近平行 微弱右倾的稀土配分模式,(La/Yb) N =2 62, 无由于研究区具有由麻粒岩相先退变为角闪岩明显的 Eu 异常, 具明显的 Nb 负异常 研究区样相然后退变为绿片岩相和由麻粒岩相直接退变为品均具有明显的 Th 负异常, 且变化范围较大, 表绿片岩相的双重退变模式 2, 活动元素易受高级变明 Th 发生了明显的活动 [3,20] 质作用的影响, 所以本文主要依据高场强元素和稀土元素来判别岩石的成因和构造环境 4 原岩恢复从图解 Ta/Yb-Th/Yb( 图 9(a)) 中得出变基斜长角闪岩与磁铁石英岩密切共生, 呈层状性岩主要分布在洋中脊 岛弧玄武岩区域内, 低产出, 原岩为基性火成岩, 并且斜长角闪岩中偶的 Ta/Yb 值和较高的 Th/Yb 值表示具俯冲作用的见半自形板状斜长石残留, 反映其火成岩结构特特征 图解 La/Nb-La( 图 9(b)) 显示, 研究区点 基性麻粒岩呈条带状 透镜状和似层状存在 ML-1 分布在 N-MORB 区域内,ML-2 ML-3 于表壳岩中 但是基性麻粒岩与围岩斜长角闪岩 和 XJ-1 都分布在岛弧玄武岩区域,XJ-2 分布在中酸性片麻岩 变粒岩由于遭受变质变形改造, E-MORB 和 OIB 区域 以上具不同源区类型的岩原始的接触关系难以辨认 从岩相学特征分析可石组合表明它们属于俯冲 - 增生作用的产物 知, 基性麻粒岩具有, 反映其原岩研究区西南段样品与东北段样品相比, 具具有火成岩特征 因此斜长角闪岩和基性麻粒岩较低的 Ti/V TiO 2 Nb/Y 值及较高的 Al 2 O 3 /TiO 2 的原岩为火成岩 从 AFM 图解 ( 图 8(a)) 中看出值 根据稀土配分曲线图和微量元素蛛网图 构样品显示富铁趋势,TFeO/MgO-SiO 2 判别图 ( 图 8 造环境图解和元素的地球化学特征, 了解到具 MORB 2 董万德, 何振清, 王忠江, 等. 建平县幅 (K50C003004)1 25 万区域地质调查成果报告. 辽宁省地质矿产调查院.2003.

10 第 4 期 蔡春红等 : 辽西建平杂岩中新太古代变质基性岩的地球化学 年代学及其地质意义 853 图 8 建平地区变质基性岩石 AFM(a) 和 TFeO/MgO-SiO 2 图解 (b)((a) 底图据文献 [21];(b) 底图据文献 [22]; 图例同图 5) Fig 8 PlotsofAFM(a)andTFeO/MgO SiO 2 (b)ofmeta maficrocksinthejianpingarea 图 9 建平地区变基性岩 Ta/Yb-Th/Yb 图解 (a) 和 La/Nb-La 图解 (b) Fig 9 PlotsofTa/Yb Th/Yb(a)andLa/Nb La(b)fordiscriminationformeta maficrocksinthejianpingarea 图例同图 6, 图 (a) 底图据文献 [23]:D 地幔亏损方向 ;E 地幔富集方向 ;F 流体方向 ;CA 钙碱性玄武岩 ;SHO 钾玄岩 ; VAB 火山弧玄武岩 ;WPB 板内玄武岩 ;TH 拉斑玄武岩 ;TR 过渡玄武岩 ;ALK 碱性玄武岩 ; 图 (b) 底图据文献 [24]:N- MORB 正常洋中脊玄武岩 ;OIB 洋岛玄武岩 ;IAB 岛弧玄武岩 特征的变质基性岩主要分布在研究区西南地区, 而具岛弧特征的变质基性岩主要分布在研究区东 北段 此外, 与岛弧俯冲作用过程相关的大规模 TTG 片麻岩同样分布于偏东北的区域 3 根据以上 特征, 推断本区最初洋中脊软流圈部分熔融形成 N MORB 玄武岩, 随后由于洋壳俯冲形成一系列 具俯冲性质的岛弧拉斑玄武岩 因此, 建平地区 在 ~2593Ma 为活动大陆边缘构造体制, 经历了 类似显生宙的俯冲增生造山作用过程 近年来, 越来越多的学者 [7,25-27] 认为与现代 板块类似的构造体制在太古宙晚期就已存在 辽 西建平地区新太古代的构造体制可用板块构造得以解释 该区新太古代变质杂岩主要由 TTG 岩系 表壳岩组成 变质原岩以玄武质 安山质 流纹质等火山岩为主, 还有少量的超基性岩和沉积岩, 岩石组合和地球化学特征与岛弧环境极其相似 [6] 前已论及, 本区新太古代变质岩石具有近等压冷却 (IBC) 型反时针 p T t 轨迹 [9,28], 并且推测这种反时针轨迹与岛弧带岩浆底侵有关 [8-10,29], 并根据该反时针 p T t 轨迹提出了类似现代大陆岩浆弧环境的认识 [30-31] 年代学研究表明, 辽西建平地区变质基性岩形成于 2465~2453Ma,TTG 质岩 3 中国地质科学院地质研究所. 亚洲晚太古代地层全球性对比工作项目成果报告.2014.

11 854 现代地质 2015 年 浆作用时间是 2538~2495Ma [2-3,5-6], 相差很短, 仅为 40~70Ma, 也就是说麻粒岩相 - 角闪岩相变质作用是在 TTG 质岩浆侵位不久后发生的, 可能与俯冲后的碰撞有关, 其中麻粒岩的矿物组合记录了本区变质作用退变质阶段的变质过程 6 结论 (1) 辽西建平地区新太古代变基性岩原岩为基性火山岩, 多属于拉斑玄武岩系列, 形成时代为 2465~2453Ma, 成岩年龄为 ~2593Ma (2) 本区样品基本落在石榴石二辉橄榄岩组成的原始地幔熔融曲线附近, 离尖晶石二辉橄榄岩曲线较远, 并有微弱的岩石圈地幔物质的混染 研究区变基性岩起源于轻稀土元素富集的石榴子石二辉橄榄岩地幔 (3) 建平地区在 ~2593Ma 为活动大陆边缘构造体制, 经历了类似显生宙的俯冲增生造山作用过程, 并在稍晚的碰撞过程中发生了变质作用 参考文献 : [1] 于海峰, 董万德, 何振清, 等. 辽西建平地区区域构造演化与地球动力学探讨 [J]. 地质与资源,2011,20(1): [2] Kr nera,cuiw Y,WangSQ,etal.Singlezirconagesfrom high graderocksofthejianpingcomplex,liaoningprovince,ne China[J].JournalofAsianEarthSciences,1998,16: [3] WangW,LiuSW,BaiX,etal.GeochemistryandzirconU Pb HfisotopicsystematicsoftheNeoarcheanYixian Fuxingreenstone belt,northernmarginofthenorthchinacraton:implicationsfor petrogenesisand tectonicseting[j]. GondwanaResearch, 2011,20: [4] WangW,LiuSW,SimonA,etal.Petrogenesisandgeochrono logyofprecambriangranitoidgneisesinwesternliaoningpro vince:constraintsonneoarcheantoearlypaleoproterozoiccrustal evolutionofthenorthchinacraton[j].precambrianresearch, 2012,222/223: [5] WangW,LiuSW,SantoshM,etal.ZirconU Pb Hfisotopes andwhole-rockgeochemistryofgranitoidgneisesinthejian pinggneisicterane,westernliaoningprovince:constraintson theneoarcheancrustalevolutionofthenorthchinacraton[j]. PrecambrianResearch,2013,224: [6] LiuSW,SantoshM,WangW,etal.ZirconU Pbchronologyof thejianpingcomplex:implicationsfortheprecambriancrustal evolutionhistoryofthenorthernmarginofnorthchinacraton [J].GondwanaResearch,2011,20: [7] 王伟. 辽西 冀东北地区前寒武纪地壳演化与壳幔作用过程 [D]. 北京 : 北京大学,2014: [8] 魏春景, 张翠光, 张阿利, 等. 辽西建平杂岩高压麻粒岩相 变质作用的 P-T 条件及其地质意义 [J]. 岩石学报,2001, 17(2): [9] 崔文元, 王长秋, 王时麒. 辽西太古代建平变质杂岩的地球化学和变质作用的 PTt 轨迹 [J]. 岩石学报,1991,7(4): [10] 崔文元, 王长秋. 辽西太古代 建平变质杂岩 的变质作用演化 [J]. 北京大学学报 : 自然科学版,1992,28(6): [11] ZhaoGC,WlideSA,CawoodPA,etal.Archeanblocksand theirboundariesinthenorthchinacraton:lithological,geo chemical,structuralandp-tpathconstraintsandtectonicevo lution[j].precambrianresearch,2001,107: [12] ZhaoGC,SunM,WildeSA,etal.LateArcheantoPaleopro terozoicevolutionofthenorthchinacraton:keyisuesrevisited [J].PrecambrianResearch,2005,136: [13] 李江海, 翟明国, 李永刚, 等. 冀北滦平 承德一带晚太古代高压麻粒岩的发现及其构造地质意义 [J]. 岩石学报, 1998,14(1): [14] NiuY,WaggonerDG,SintonJM.Mantlesourceheterogeneity andmeltingprocesesbeneathseafloorspreadingcenters:the EastPacificRise,18-19 S[J].JournalofGeophysicalRe search,1996,101(b12): [15] 刘东盛. 赤峰 建平一带早中生代麻粒岩与太古代麻粒岩的对比研究 [D]. 北京 : 中国地质大学 ( 北京 ),2011:1-76. [16] SunSS,McDonoughW F.Chemicalandisotopicsystematicsof oceanicbasalts:implicationsformantlecompositionandproceses [J].GeologicalSociety,London,SpecialPublications,1989, 42: [17] MartinH,MoyenJF.Secularchangesintonalite-trondhjemite -granodioritecompositionasmarkersoftheprogresivecoolingof Earth[J].Geology,2002,30(4): [18] 肖龙, 徐义刚, 梅厚钧, 等. 云南宾川地区峨眉山玄武岩地球化学特征 : 岩石类型及随时间演化规律 [J]. 地质科学, 2003,38(4): [19] PearceJA.Geochemicalfingerprintingofoceanicbasaltswithap plicationstoophioliteclasificationandthesearchforarchean oceaniccrust[j].lithos,2008,100: [20] SzilasK,HofmannJE,MunkerC,etal.Eoarcheanwithin- platebasaltsfrom southwestgreenland [J].Geology,2014, doi: /g34563c.1. [21] IrvineTN,BaragerW RA.Aguidetothechemicalclasifica tionofthecommonvolcanicrocks[j].canadianjournalof EarthScience,1971,8: [22] Borden,RichardK.EnvironmentalgeochemistryoftheBingham Ganyonporphyrycopperdeposit,Utah[J].EnvironmentalGeo logy,2003,43(7): [23] PearceJA.Traceelementcharacteristicsoflavasfromdestructive plateboundaries[m] //ThropeRS.Andesite:OrogenicAndes itesandrelatedrocks.chichester:wiley,1982: [24] 李曙光. 蛇绿岩生成构造环境的 Ba-Th-Nb-La 判别图 [J]. 岩石学报,1993,9(2): [25] ZhaiMG,WindleyBF.TheArcheanandEarlyProterozoicban ( 下转第 883 页 )

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