华北克拉通中部古元代地质演化--来自吕梁杂岩岩浆、变质作用的证据

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1、分类号：P588学校代码：10697密级：公开学号：201210209博士学位论文DOCTORALDISSERTATION华北克拉通中部古元古代地质演化-来自吕梁杂岩岩浆、变质作用的证据学科名称：矿物学、岩石学、矿床学作者:赵娇指导老师：张成立教授西北大学学位评定委员会二○一八年分类号:P588学校代码：10697密级:公开学号：201210209华北克拉通中部古元古代地质演化-来自吕梁杂岩岩浆、变质作用的证据学科名称：矿物学、岩石学、矿床学作者：赵娇指导老师：张成立教授西北大学学位评定委员会二〇一八年ThePaleoproterozoictectonicevolutionofthec

2、entralsegmentoftheNorthChinaCraton–constrainedbymagmaticandmetamorphicrecordsofLüliangComplexAthesissubmittedtoNorthwestUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorinMineralogy,Petrology,MineralDepositGeologyByZhaoJiaoSupervisor:ProfessorZhangChengli2018摘要摘要近年来，华北克拉通前寒武纪基底

3、构造单元的划分及拼合过程、重大构造、岩浆、变质事件研究已取得了重大进展，但华北克拉通在新太古代末到古元古代早期的构造转化、古元古代中期的构造属性(是长期演化的岛弧或者曾存在陆内裂谷的发育?)以及古元古代晚期微陆块的具体拼合过程仍然存有争议，是需要进一步探讨的关键科学问题。吕梁杂岩位于华北克拉通中部带中部，出露古元古代多期次岩浆岩和变质表壳岩，是探讨华北克拉通古元古代构造属性和演化的理想地区。本文通过对该区不同期次代表性的盖家庄正长花岗岩、吕梁群变基性火山岩、古元古代晚期花岗质岩石岩石成因和形成环境以及界河口群泥质混合岩变质作用P–T–t轨迹的综合研究，为客观恢复华北克拉通中部古元古代地

4、质演化过程提供重要的依据。古元古代早期盖家庄正长花岗岩获得2398~2408Ma的形成年龄。该岩体高Si、K、碱、FeOT/MgO，低Ca、Mg，相对富集Rb、Th、U、K、Pb，亏损Ba、Nb、Ta、Sr、P和Ti等，具弱轻重稀土分异和强负Eu异常的“海鸥式”稀土分配模式，并具高的Ga/Al值和高锆石饱和温度，显示A2型花岗岩的特征。岩体全岩εNd(t)=2.01~2.30，TDM2(Nd)=2606~2629Ma，锆石εHf(t)=2.25~7.10，TDM2(Hf)=2494~2791Ma略高或接近其形成年龄，一致证明主要源自新太古代新生下部陆壳物质的部分熔融，并可能有少量幔源物

5、质的添加。结合区域地质及同期钾质花岗岩类的广泛出现，盖家庄正长花岗岩与同期钾质花岗岩一同代表了华北克拉通~2.5Ga形成后，于古元古代早期~2.4Ga发生的一次陆壳伸展拉张作用引发的与地幔物质上涌基性岩浆上侵导致下部新生陆壳物质增温发生部分熔融构造岩浆事件，指示陆壳已转入伸展拉张构造环境。古元古代中期吕梁群近周营组基性火山岩获得2180±19Ma的形成年龄。岩石地球化学低TiO2、高Al2O3和K2O，属钙碱性系列。微量元素富集Rb、Ba、Th、U、Sr等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素，富集Pb，具轻稀土略富集的右倾稀土模式，与典型消减带弧岩浆产物特征一致。同位素组成

6、显示正εNd(t)(1.0~2.6)和εHf(t)(1.8~9.2)，指示它们来源于亏损地幔，低的Ti/Y(246~385)和Ce/Y比值(0.99~1.77)进一步揭示，地幔源区受到俯冲流体的交代和沉积物参与的改造，是楔尖晶石二辉橄榄岩与石榴石二辉橄榄岩过渡带略亏损地幔区发生部分熔融，并经历了橄榄石、单斜辉石等矿物分离结晶作用而形成。结合同期埃达克岩–高镁安山岩–富Nb玄武岩–安山I西北大学博士学位论文岩组合以及弧花岗岩类的出现提出，~2.2Ga华北中部已演化至活动大陆边缘弧构造环境。古元古代晚期惠家庄花岗岩、西榆皮花岗岩脉和大草坪似斑状花岗岩分别得到了1854±20、1830±21

7、Ma和1760±20Ma的形成年龄。惠家庄和西榆皮花岗岩具有变化的SiO2，高K2O+Na2O，低Al2O3、P2O5，高分异的稀土谱型，中等Eu负异常，富集Rb、Th、U、K、Pb，亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti，与I型花岗岩特征一致。岩石负的εNd(t)(–5.7~–4.1)和锆石εHf(t)(–5.5~2.3、–9.6~–3.1)表明它们主要来源于古元古代到太古代陆壳物质熔融。大草坪似斑状花岗岩更富SiOTT2、K2O、FeO/(FeO+