华北克拉通古老大陆地壳组成及演化

万渝生， 董春艳，颉颃强， 郑建平， 刘守偈，马铭株， 谢士稳，任 鹏， 孙会一， 刘敦一

(1. 中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心，北京 100037;2. 中国地质大学地球科学学院地质过程与矿产资源国家重点实验室, 湖北 武汉 430074)

华北克拉通古老大陆地壳组成及演化

万渝生1， 董春艳1，颉颃强1， 郑建平2， 刘守偈1，马铭株1， 谢士稳1，任 鹏1， 孙会一1， 刘敦一1

(1. 中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心，北京 100037;2. 中国地质大学地球科学学院地质过程与矿产资源国家重点实验室, 湖北 武汉 430074)

对鞍本、冀东、鲁西、阴山等早前寒武纪典型地区和深部物质进行了深入研究，总结了华北克拉通早期地壳形成演化历史。揭示出鄂尔多斯地块本身强烈卷入了古元古代晚期构造热事件。首次在华北克拉通划分出3个>2.6 Ga古陆块。

华北克拉通；太古宙；构造划分；Hf同位素

0 引言

本文报道了中国地质调查局项目“华北克拉通太古宙早期古老陆壳物质的寻找、鉴别和研究”等项目的主要成果。由中国地质科学院地质研究所和中国地质大学(武汉)共同完成。此外，还得到国家“973”项目和国家自然科学基金项目资助。主要成果已在Chemical Geology, Precambrian Research, Gondwana Research, Lithos, American Journal of Science，《岩石学报》、《地质学报》等国内外刊物上发表[1-20]。一些重要成果已被地质志采用。

1 主要成果

(1) 鞍山-本溪地区∶①在深沟寺杂岩一个很短的剖面识别出～3 780 Ma、3 600～3 660 Ma、～3 450 Ma、3 330～3 310 Ma和～3 140 Ma等多期岩浆事件(图1)，白家坟杂岩和东山杂岩具类似特征。露头尺度就记录了长期连续的岩浆作用，在全球范围也十分罕见。研究表明，中太古代之前地壳增生以垂直方式为主；②对2.5～3.8 Ga岩石开展了广泛的锆石原位高分辨率O同位素研究，表明3.8 Ga鞍山就存在壳内再循环作用；③对亚洲最大规模的2.5 Ga正长花岗岩开展了地质、年代学和地球化学综合研究，它们形成于伸展构造体制，是成熟度高的古老陆壳物质再循环的产物，与该区存在长期地质演化历史有关。

(2) 冀东地区∶在新的岩石类型角闪片麻岩和石榴黑云片麻岩中发现大量3.4～3.8 Ga碎屑锆石，其Hf同位素组成揭示物源区存在多期地幔添加作用。表明冀东是我国除鞍山之外又一始太古代(>3.6 Ga)陆壳物质分布区，其深入研究有望发现始太古代岩石。根据最年轻碎屑锆石和变质锆石年龄，限定曹庄岩系形成于2.5～3.4 Ga之间，而不是以往认为的3.5 Ga。首次发现3.4 Ga岩石。

图1 鞍山深沟寺杂岩地质剖面和样品位置，锆石年龄记录了3.1～3.8 Ga长期连续的地质过程(括号内的in和me分别代表残余锆石和变质锆石年龄)Fig.1 Photographic mosaic showing the studied section of the Shengousi Complex, with the sample sites marked. Zircons recorded 3.1 to 3.8 Ga ages (in and me mean inherited and metamorphic zircons respectively)

(3) 鲁西地区∶鲁西是华北克拉通迄今所知新太古代早期和晚期深成侵入岩和表壳岩都发育的唯一地区，对该区太古宙地质演化历史进行了总结。①发现大量2.6～2.75 Ga岩石；②分辨出新太古代早期和晚期两个不同时代的表壳岩系；③把鲁西花岗绿岩带划分为3个岩带；④把鲁西花岗绿岩带形成演化划分为新太古代早期(2.6～2.75 Ga)和新太古代晚期(2.5～2.6 Ga)两个阶段；⑤在2 525 Ma左右，鲁西地区构造体制从挤压转变为伸展。

(4) 阴山地区∶④识别出新太古代早中期(2.6～2.7 Ga)TTG岩石和古元古代中晚期(1.9～2.2 Ga)花岗质岩石；②确定存在新太古代晚期-古元古代早期(2.47～2.51 Ga)和古元古代晚期(1.86～1.94 Ga)两期重大构造热事件；③阴山地块与孔兹岩带和华北克拉通东部早前寒武纪基底十分类似。为从总体上认识华北克拉通早前寒武纪地质演化历史提供了重要资料。

(5) 对年轻火山岩中的深源包体进行了系统深入的岩相学、矿物化学、岩石地球化学和锆石U-Pb及Hf同位素研究，总结了华北克拉通深源包体提供的深部过程的大量信息。在广泛地区鉴别出新太古代地幔添加和壳内再循环作用及古元古代晚期构造热事件。

(6) 对鄂尔多斯盆地深部钻孔的早前寒武纪变质基底岩石样品进行了锆石定年和Hf同位素分析。研究表明，与华北克拉通其他许多地区一样，鄂尔多斯地块本身也卷入了古元古代晚期强烈构造热事件，而不是作为太古宙陆块与其他陆块碰撞拼合。现有涉及华北克拉通西部的构造模型都需修改。

(7) 对各典型地区太古宙地壳形成演化及华北克拉通新太古代晚期正长花岗岩和BIF铁矿、构造岩浆热事件进行了系统总结。从太古宙岩石的锆石年龄-Hf同位素组成关系可以看出，华北克拉通存在多期次的构造岩浆热事件及地幔添加和壳内再循环作用(图2)。结合面上工作，在华北克拉通首次划分出3个古陆块(>2.6 Ga)，即东部古陆块、南部古陆核和中部古陆块(图3)。

图2 华北克拉通太古宙岩石的锆石年龄-εHf(t)图(短线：176Lu/177Hf=0.015；点线：176Lu/177Hf=0.01)Fig.2 εHf(t) vs. formation age diagram for zircons of Archean rocks from the North China Craton (Dotted and dashed lines represent felsic crust with 176Lu/177Hf being 0.01 and 0.015, respectively)

图3 华北克拉通太古宙早期(>2.6 Ga)古陆块(古陆核)分布图(EAT. 东部古陆块；SAT. 南部古陆块；CAT. 中部古陆块)Fig.3 Distribution of ancient (>2.6 Ga) terranes in the North China Craton (EAT. Eastern Ancient Terrane; SAT. Southern Ancient Terrane; CAT. Central Ancient Terrane)

2 成果意义

华北克拉通在许多方面与全球其他典型克拉通类似，不同的是，华北克拉通遭受了新太古代晚期强烈构造热事件的叠加改造。古老陆块区划可作为今后一段时间华北克拉通太古宙地质研究的工作模型，对古老物质寻找、新太古代晚期构造体制研究和太古宙BIF铁矿找矿靶区确定都具有重要意义。鄂尔多斯基底研究为建立新的华北克拉通古元古代晚期构造模型提供了可能。

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Composition and Evolution of the Ancient Basement of the North China Craton

WAN Yu-sheng1, DONG Chun-yan1, XIE Hang-qiang1, ZHENG Jian-ping2, LIU Shou-jie1,MA Ming-zhu1, XIE Shi-wen1, REN Peng1, SUN Hui-yi1, LIU Dun-yi1

(1.BeijingSHRIMPCenter,InstituteofGeology,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037,China;2.StateKeyLaboratoryofGeologicalProcessesandMineralResources,FacultyofEarthSciences,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074,China)

We carried out integrated geological, geochronological and geochemical studies on typical early Precambrian areas of the North China Craton, such as Anshan-Benxi, eastern Hebei, western Shandong and Yinshan, and synthesized the general geological records of the Archean basement relating to Archean crust formation and evolution of the North China Craton. This study also revealed that the Ordos basement was involved in a widespread late Paleoproterozoic tectono-thermal event. We defined and outlined three ancient terranes containing abundant 3.8～2.6 Ga rocks for the first time in the North China Craton, namely the Eastern Ancient Terrane, Southern Ancient Terrane and Central Ancient Terrane.

North China Craton; Archean; tectonic subdivision; Hf isotope

2015-01-17；改回日期：2015-02-10。

中国地质调查“华北克拉通太古宙早期古老陆壳物质的寻找、鉴别和研究(编号：1212011120151)”、“华北克拉通太古宙早期陆核形成与演化(编号：12120114021301)”、 国家“973”项目“太古宙陆壳增生与条带状铁矿发育规律(编号：2012CB416601)”、国家自然科学基金项目“鲁西花岗-绿岩带的形成和演化：地质、地球化学和锆石SHRIMP U-Pb定年(编号：41172127)”等项目联合资助。

万渝生(1958—)，男，博士，研究员，主要从事早前寒武纪地质和锆石年代学研究。Email: wanyusheng@bjshrimp.cn。

P534.2

A

2095-8706(2015)03-0001-04