2017, Vol. 33
华北克拉通早前寒武纪基底由一系列太古宙地体和三条古元古代活动/造山带构成(Zhai and Santosh, 2011; Zhao and Cawood, 2012)。位于华北克拉通东部的胶-辽-吉活动/造山带由大规模带状分布的变质火山-沉积岩系和花岗质岩石组成, 表壳岩系包括吉南地区的集安群和老岭群、辽东地区的南辽河群和北辽河群、胶北地区的荆山群和粉子山群, 向西南方向有可能穿越郯庐断裂延伸至蚌埠地区的五河岩群, 总体延伸长度超过1000km(刘福来等, 2015)。胶-辽-吉活动/造山带内各区表壳岩的变质程度不一, 但其原岩的沉积时代可大致限定在2.1~1.9Ga之间, 变质程度较高的岩石记录了1.95~1.85Ga区域变质作用(Lu et al., 2006; Wan et al., 2006; Luo et al., 2008; Tam et al., 2012; 谢士稳等, 2014)。空间上胶-辽-吉活动/造山带将华北克拉通东部的太古宙基底分为北侧的龙岗地块以及南侧的狼林和辽南地块(图 1), 其中狼林与辽南地块是否为同一陆壳基底在东西方向上的延伸目前还不清楚。关于胶-辽-吉活动/造山带形成的构造背景一直存在争议, 部分学者认为胶-辽-吉活动/造山带内的大量变质火山-沉积岩系和花岗质岩石是华北克拉通东部陆内裂谷开启-闭合的产物, 龙岗地块和主体在朝鲜境内的狼林地块本属于同一大陆, 在古元古代经历一系列裂解和闭合事件后形成了胶-辽-吉活动/造山带(张秋生和杨振升, 1988; Li et al., 2006; Li and Zhao, 2007; Luo et al., 2008); 也有学者认为胶-辽-吉活动/造山带是一条古元古代弧-陆或陆-陆碰撞带, 南辽河群和北辽河群代表南北向延伸的弧后盆地沉积(白瑾, 1993; Faure et al., 2004; Lu et al., 2006; Zhao et al., 2012)。
|
图 1 华北克拉通东部胶-辽-吉活动/造山带及邻区地质简图(据Zhao et al., 2005修改) Fig. 1 The sketch map of the Jiao-Liao-Ji mobile/orogenic belt and neighbouring terrains in the eastern North China Craton (after Zhao et al., 2005) |
对胶-辽-吉活动/造山带本身物质组成、变质演化和构造变形的研究可为揭示胶-辽-吉活动/造山带形成的构造背景提供关键制约, 而上述模型提出的一个重要前提是胶-辽-吉活动/造山带两侧存在太古宙陆壳基底。关于朝鲜境内早前寒武纪基底研究的最新成果显示, 虽然碎屑锆石年龄谱和Hf同位素组成指示狼林地块应存在太古宙陆壳物质, 但是形成于2.1~1.9Ga的岩石是朝鲜境内早前寒武纪基底的最主要组成部分(吴福元等, 2016), 太古宙岩石并没有大规模在狼林地块内出露(Zhao et al., 2006; 赵磊等, 2016), 也有学者提出狼林地块并不是太古宙形成的陆壳基底(王惠初等, 2015)。因此, 胶-辽-吉活动/造山带南侧辽南地块的属性对探讨胶-辽-吉活动/造山带的形成以及华北克拉通在古元古代的地质演化过程具有非常重要的意义, 辽南地块内太古宙岩石组合的特征、时空分布规律及其与邻区基底的对比研究是进一步恢复胶-辽-吉活动/造山带形成构造背景的重要前提。本文在详细野外地质研究的基础上, 利用LA-ICP-MS方法对辽南地块内部一系列早前寒武纪变质岩石进行了锆石U-Pb年代学研究, 结合已发表的资料, 进一步确认辽南地块记录了一系列新太古代2.52~2.46Ga构造-热事件。本文的研究结果将为探讨胶-辽-吉活动/造山带和华北克拉通古元古代地质演化过程提供制约。
2 地质背景胶-辽-吉活动/造山带的北段从辽东半岛以北东东向延伸至吉林南部集安地区和朝鲜境内, 分别以断层与北侧的龙岗地块、南侧的狼林和辽南地块相隔(图 1)。龙岗地块是华北克拉通东部典型的太古宙基底出露区之一, 由大规模TTG、花岗岩和表壳岩组成。其西部的鞍本绿岩带出露始太古代地质体, 是华北克拉通最古老的陆核(Wan et al., 2005; Wu et al., 2008), 新太古代形成的表壳岩与大量条带状铁建造(BIF)共生, 是我国最重要的铁矿产区(Zhai and Windley, 1990)。清源绿岩带以经历相对较高的变质作用为主要特征, 表壳岩组合中的红透山组含有重要的太古宙块状硫化物铜矿床(Zhai et al., 1985)。主体位于朝鲜境内的狼林地块和辽东半岛南端的辽南地块被认为是胶-辽-吉活动/造山带南侧的太古宙基底出露区, 部分学者认为它们与胶-辽-吉活动/造山带北侧的龙岗地块具有类似的物质组成(张秋生和杨振升, 1988; Li et al., 2006; Li and Zhao, 2007; Luo et al., 2008)。对朝鲜境内狼林地块核心区域河流沉积物中碎屑锆石年代学和Hf同位素研究显示, 虽然锆石Hf同位素模式年龄集中在2.8~2.7Ga, 与华北克拉通基本一致, 但太古宙形成的锆石比例有限, 最主要的年龄峰值为1.9Ga(吴福元等, 2016), 这与狼林地块内只有少量太古宙岩石出露的报道一致(Zhao et al., 2006; 赵磊等, 2016), 有学者提出以往认为的狼林地块是与胶-辽-吉活动/造山带内岩石组合类似的古元古代地质体(王惠初等, 2015; 吴福元等, 2016)。辽南地块位于辽宁省最南端, 包括出露于庄河至大连一带以及长海列岛上的各类地质体, 区域地质资料显示辽南地块由新太古代-古元古代变质基底、新元古代-显生宙盖层、中-新生代侵入体和一些前震旦系混合岩组成(辽宁省地质矿产局, 1989), 野外可见盖层与变质基底的接触关系为角度不整合, 太古宙岩石主要沿辽东半岛海岸线出露, 金州至皮口一带是太古宙地质体出露最多的地区(图 2)。为与龙岗地块西部鞍本地区对比, 早期的地质资料将辽南地块内的太古宙岩石均视为变质地层, 其南部以长英质片麻岩为主, 夹少量石英片岩、斜长角闪岩的岩石组合被命名为鞍山群董家沟组; 北部以斜长角闪岩为主, 夹少量片麻岩和变粒岩的组合命名为鞍山群城子坦组。除此之外, 还有一些岩石含有体积不等的浅色脉体, 被划分为相当于城子坦组的混合岩或前震旦系混合岩(图 2)。路孝平等(2004)对辽南地体的一些基底变质岩系进行了年代学研究, 获得3件花岗质岩石样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为2.50~2.44Ga。
|
图 2 辽南地块地质简图和采样位置(a, 据Zhao et al., 2005; b, 据辽宁省地质矿产局, 1989修改) Fig. 2 The sketch map of Liaonan terrain and sample locations (a, after Zhao et al., 2005; b, after BGMRL, 1989) |
本文研究的年代学样品来自金州至皮口西北部变质基底出露区, 3件样品(DL05-1、DL05-2、DL10-1) 位于董家沟组出露区, 4件样品(DL07-1、DL07-2、DL12-1、DL12-2) 位于城子坦组出露区, 1件样品(DL17-1) 位于前震旦系混合岩出露区(图 2)。
样品DL05-1和DL05-2(N39°07′34.7″、E121°45′56.2″)来自同一个强变形的含脉黑云角闪片麻岩露头(图 3a), 片麻岩主体(DL05-1) 为灰黑色, 具片麻状或条带状构造, 局部糜棱岩化(图 3b), 暗色矿物为定向排列的角闪石和黑云母, 斜长石和石英发生强烈的拉伸变形或细粒化(图 4a), 推测其原岩可能为石英闪长岩或英云闪长岩。黑云角闪片麻岩中规模较大的脉体(DL05-2) 宽度约20~30cm, 显示与片麻岩相同的变形特征(图 3b), 局部变形较弱的区域保留中-粗粒变余花岗结构, 镜下可见粒度较细的石英或石英集合体定向排列, 一些颗粒较大的石英波状消光, 斜长石发生不同程度绢云母化(图 4b)。样品DL10-1(N39°06′15.1″、E121°52′21.1″)为强烈变形的细粒黑云斜长片麻岩(图 3c), 斜长石和石英呈等粒状结构, 片状的黑云母定向排列, 少量自形或半自形的绿帘石颗粒较大且变形较弱(图 4c), 它们可能是流体参与下形成的晚期矿物, 推测黑云斜长片麻岩(DL10-1) 的原岩为英云闪长岩。两组样品DL12-1和DL12-2(N39°09′6.4″、E121°57′3.6″), DL07-1和DL07-2(N39°14′3.7″、E121°57′48.8″)分别来自两个斜长角闪岩与花岗片麻岩共生的露头, 岩石组合与野外产状类似, 均为片麻岩侵入或包裹斜长角闪岩(图 3d)。其中斜长角闪岩样品(DL12-1和DL07-1) 具块状构造和中-粗粒变晶结构, 局部含浅色脉体(图 3e), 镜下可见斜长石遭受不同程度的蚀变(图 4d)。2个花岗片麻岩样品(DL12-2和DL07-2) 表面风化为灰黄色(图 3d), 变形较强, 暗色矿物为少量黑云母, 石英和长石全部定向排列, 斜长石发生帘石化(图 4e)。样品(DL17-1) 在1:20万地质图中位于前震旦系混合岩区(N39°48′45.5″、E121°29′15.8″), 但采样点处出露的岩石具有花岗岩的野外地质特征(图 3f), 岩石矿物粒度不均匀, 在粗大钾长石或斜长石的边部形成细粒的石英+钾长石+斜长石的矿物集合体, 可能与后期区域强变形作用有关(图 4f)。
|
图 3 辽南地块早前寒武纪变质岩野外照片 Fig. 3 Field photographs of Early Precambrian metamorphic rocks in the Liaonan terrain |
|
图 4 辽南地块早前寒武纪变质岩镜下照片 (a、d)单偏光, 其余正交偏光, 有关内容详见正文.Hbl-角闪石; Qtz-石英; Kfs-钾长石; Pl-斜长石; Ep-绿帘石; Bt-黑云母 Fig. 4 Micro photographs of Early Precambrian metamorphic rocks in the Liaonan terrain (a, d) under PPL, others under CPL, see the text for details. Hbl-hornblende; Qtz-Quartz; Kfs-K feldspar; Pl-plagioclase; Ep-epidote; Bt-biotite |
本文的锆石原位微区U-Pb年代学分析在武汉上谱分析科技有限责任公司利用LA-ICP-MS完成。详细的仪器参数和分析流程见Zong et al. (2017)。GeolasPro激光剥蚀系统由COMPexPro 102 ArF 193nm准分子激光器和MicroLas光学系统组成, ICP-MS型号为Agilent 7700e。激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度, 二者在进入ICP之前通过一个T型接头混合, 激光剥蚀系统配置有信号平滑装置(Hu et al., 2014)。本次分析的激光束斑和频率分别为32μm和5Hz。U-Pb同位素定年和微量元素含量处理中采用锆石标准91500和玻璃标准物质NIST610作外标分别进行同位素和微量元素分馏校正, 标准锆石GJ-1作为未知样品以监测实验过程中锆石U-Pb数据的稳定性和灵敏度。每个时间分辨分析数据包括大约20~30s空白信号和50s样品信号。对分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Pb同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCal完成(Liu et al., 2010), 锆石样品的U-Pb年龄谐和图绘制和年龄加权平均计算采用Isoplot/Ex_ver3完成(Ludwig, 2003), 所获得GJ-1的U-Pb年龄与推荐值在误差范围内一致(Jackson et al., 2004)。待测样品的U-Th-Pb同位素组成列于电子版附表 1。
|
附表 1 辽南早前寒武纪变质岩锆石的U-Th-Pb组成 AppendixTable1 U-Th-Pb isotopic composition for zircons from the Early Precambrian metamorphic rock of the Liaonan terrain |
黑云角闪斜长片麻岩样品DL05-1中多数锆石为自形的长柱状颗粒, 长轴150~250μm, 透射光下干净透明, 极少有其它矿物的微粒包裹体, 阴极发光下多数锆石具有明显的成份环带(图 5a)。39个位于成份环带较清晰的分析点显示它们的Th含量和Th/U比值分别为34×10-6~655×10-6和0.30~1.37(附表 1)。所有分析点均位于谐和线附近, 其中01号分析点的207Pb/206Pb年龄为2.76Ga, 是原岩形成过程中的继承或捕获锆石, 其他分析点的207Pb/206Pb年龄集中于2.5Ga前后, 25个谐和度最高的数据(谐和度≥95%)给出207Pb/206Pb加权平均年龄为2523±11Ma(MSWD=0.62, 图 6a, 附表 1), 代表原岩的形成时代。侵入黑云角闪片麻岩(DL05-1) 的花岗质脉体(DL05-2) 中锆石多为长柱状或短柱状, 粒径变化较大, 长轴50~250μm, 透射光下干净透明, 阴极发光下多数锆石显示明显的成份环带(图 5b)。38个分析点的Th含量和Th/U比值分别在75×10-6~963×10-6和0.25~2.04之间变化, 只有1个分析点(39号)的Th/U比值 < 0.1(附表 1)。所有分析点构成的不一致线上交点年龄为2513Ma, 与谐和度最高的20个数据点207Pb/206Pb加权平均年龄2505±13Ma(MSWD=0.67, 图 6b)在误差范围内一致, 2505Ma代表花岗质脉体的形成时代。
|
图 5 辽南早前寒武纪基底变质岩锆石CL图像 Fig. 5 CL images of zircons from Early Precambrian metamorphic rocks of the Liaonan terrain |
|
图 6 辽南早前寒武纪基底变质岩锆石U-Pb谐和图 Fig. 6 U-Pb concordia of zircons from Early Precambrian metamorphic rocks of the Liaonan terrain |
黑云斜长片麻岩样品DL10-1中多数锆石为长轴>150μm的长柱状自形或半自形晶体, 透射光下干净透明, 阴极发光下可见多数锆石发育核边结构, 核部具有明显的岩浆震荡环带, 发光性强的白色亮边宽度较窄无法进行分析(图 5c)。除06号分析点的Th含量较低外( < 2×10-6), 其它37个位于成份环带清晰的分析点Th含量和Th/U比值分别为56×10-6~458×10-6和0.20~1.62(附表 1)。23个谐和度最高的数据点207Pb/206Pb加权平均年龄2521±12Ma(MSWD=1.15, 图 6c), 代表原岩的形成时代, 2个分析点的206Pb/238U表面年龄为172Ma, 它们的形态与~2.5Ga锆石颗粒相似但阴极发光性较强, 可能是原岩遭到后期热事件改造的结果, 也可能没有地质意义, 本文不做进一步讨论。
2个斜长角闪岩样品(DL12-1和DL07-1) 的锆石形态差别较大, 绝大多数DL12-1中的锆石为粒径约100μm的浑圆或短柱状他形颗粒, 阴极发光下可见宽缓的成份环带, 具有高温岩浆锆石的结构特征(图 5d)(Corfu et al., 2003)。而DL07-1中的锆石多数为长柱状, 长轴200~400μm, 阴极发光下没有明显内部结构, 是后期变质事件引起锆石重结晶后Th、U含量均一化的结果(图 5e)(Corfu et al., 2003; Hoskin and Schaltergger, 2003)。DL12-1的Th含量和Th/U比值变化较大, 分别为0.4×10-6~206×10-6和0.02~1.15(附表 1), Th/U比值较低( < 0.1) 的分析点其207Pb/206Pb年龄与其它分析点没有明显区别, 28个谐和度最高的数据点207Pb/206Pb加权平均年龄2521±16Ma(MSWD=1.9, 图 6d), 锆石结构特征表明该年龄代表斜长角闪岩原岩的形成时代。DL07-1的锆石以低Th、U含量(分别为6×10-6~29×10-6、9×10-6~26×10-6)和高Th/U比值(0.71~1.34) 为特征, 25个谐和度最高的数据点207Pb/206Pb加权平均年龄2464±20Ma(MSWD=0.72, 图 6e), 结合锆石的结构和Th-U体系特征, 该年龄应代表锆石发生变质重结晶的时代。包裹斜长角闪岩(DL12-1) 的花岗片麻岩样品(DL12-2) 中锆石颗粒多数为自形长柱状, 长轴50~200μm, 阴极发光下可见岩浆震荡环带, 一些锆石看似发育核边结构(图 5f), 但核部与边部分析点的207Pb/206Pb表面年龄并没有明显差别。39个分析点的Th含量和Th/U比值均变化较大, 分别为0.7×10-6~190×10-6和0.01~0.71(附表 1), 但锆石的207Pb/206Pb年龄与Th-U体系没有直接关系, 18个谐和度最高的数据点207Pb/206Pb加权平均年龄2498±18Ma(MSWD=1.4, 图 6f), 代表花岗岩的结晶年龄。侵入斜长角闪岩(DL07-1) 的花岗片麻岩样品(DL07-2) 中锆石为短柱状, 多数颗粒的长轴在50~100μm之间, 阴极发光下可分为两类, 一类整体以弱发光性为特征, 保留黑色的核和相对较亮的窄边, 核部无法分辨其内部结构, 边部较亮, 但宽度窄无法进行测试; 另一类整体的发光性较强, 核部可见弱的成份环带(图 5g)。29个第一类锆石核部分析点以极高的Th含量(多数为1000×10-6~10000×10-6)和高Th/U比值(多数>2.0) 为特征(附表 1), 构成的不一致线上交点年龄为2105±22Ma(图 6g), 表明原岩的形成时代为古元古代; 6个第二类锆石分析点的207Pb/206Pb表明年龄介于2.60~2.38Ga之间(附表 1), 是花岗岩形成时的继承或捕获锆石。
钾质花岗岩样品(DL17-1) 中锆石为多半自形的短柱状晶体, 长轴100~200μm, 锆石表面裂隙发育, 透射光下不透明, 表明锆石晶体遭受的放射性损失较强, 阴极发光下可见多数锆石保留较亮的核和发光性弱的边(图 5h)。核部锆石的Th含量通常 < 100×10-6, 207Pb/206Pb表面年龄谐和度较高, 介于2.61~2.51Ga之间, 暗色边部的Th、U含量较高, 多数为>200×10-6和>500×10-6, 207Pb/206Pb表面年龄谐和度低(附表 1), 所有分析点构成的不一致线与谐和曲线相较于2570Ma附近。核部分析点的表明年龄及Th、U含量差别较大, 是岩浆结晶时的继承锆石, 而代表钾质花岗岩结晶时代的暗色边部由于Pb丢失太强, 没有获得准确的时代, 2570Ma是介于岩浆锆石构成的不一致线上交点年龄与继承锆石最大谐和年龄之间的一个混合值, 没有实际地质意义。根据该样品的野外产状、锆石形态和U-Th-Pb体系特征, 推测该钾质花岗岩的形成时代为新太古代晚期。本文研究的8件年代学样品中3件显示较强的Pb丢失, 分析点构成的不一致线与谐和曲线的下交点年龄在0~200Ma之间, 由于年龄误差较大, 本文对下交点年龄的含义不做进一步讨论。
6 讨论 6.1 原岩组合及时代原有的地质资料将辽南地块中太古宙岩石划归为鞍山群的一部分(辽宁省地质矿产局, 1989), 但岩石的野外产状、结构特征和矿物组合显示, 本文进行定年研究的几个片麻岩样品并没有典型表壳岩的特征, 除形成时代接近2.50Ga花岗岩(DL12-2) 和花岗岩脉(DL05-2) 以外, 黑云角闪片麻岩DL05-1和黑云斜长片麻岩DL10-1的原岩应为时代接近(同为2.52Ga)的闪长岩或TTG质岩石。斜长角闪岩的原岩可以是玄武岩或辉长(绿)岩, 目前还没有足够的证据进行限定, 1件斜长角闪岩样品记录了辽南基性岩浆作用的时代为2.52Ga, 与变质闪长岩和TTG的形成时代一致, 但由于前者与闪长岩或TTG质岩石在野外没有直接接触, 无法判断先后关系。本文确定的“前震旦系混合岩”样品DL17-1实际为新太古代形成的含脉钾质花岗岩, 初步研究表明一些认为是“前震旦系混合岩”的地质体很可能是含浅色脉体的岩石发生强烈变形的结果, 而这些浅色脉体的形成时代要比围岩晚的多(刘福来和王伟, 未发表数据)。根据现有的野外和年龄证据可以确定的是, 辽南地块存在新太古代晚期2.52Ga的基性岩、闪长岩和TTG质岩石组合, 花岗岩的时代稍晚接近2.50Ga, 空间上基性岩在辽南地块的北侧分布更广, 新太古代形成的典型表壳岩组合, 如变泥砂质岩石、条带状铁建造(BIF)等在辽南地块的空间分布规律及其与深成岩的关系有待进一步研究。
本文和已有的年代学数据表明, 辽南地块内新太古代基性岩、闪长岩和TTG岩石组合的形成时代(2.52Ga)总体上不晚于花岗岩(2.50Ga), 这与全球太古宙克拉通基底中普遍记录的岩石组合年龄规律是一致的, 即与陆壳稳定化相关的大规模壳熔成因花岗岩通常会在一期岩浆活动的晚期阶段出现(Davis et al., 1994; Sylvester, 1994; Moyen et al., 2003)。本文的研究进一步证实, 一方面辽南新太古代2.52~2.50Ga岩浆活动年代学记录与华北克拉通最强烈的新太古代晚期岩浆事件时间一致, 另一方面斜长角闪岩DL07-1记录区域变质事件的时间为2.46Ga, 这与华北克拉通东部已知的冀东、辽西、清源绿岩带和胶北地体中获得的变质作用时间(2.50~2.45Ga)也是一致的(Grant et al., 2009; Nutman et al., 2011; Wang et al., 2014), 因此辽南地块记录的太古宙岩浆作用和变质作用时限都与华北克拉通东部可以对比。黑云角闪斜长片麻岩(DL05-1) 中存在2.76Ga的继承锆石, 花岗片麻岩(DL07-2) 中最古老的继承锆石年龄为2.60Ga, 钾质花岗岩(DL17-1) 较谐和的残余锆石核年龄分布于2.61~2.51Ga, 可见辽南地块内古老大陆地壳物质的形成时代至少可以追溯至新太古代早期, 这也与华北克拉通新太古代主要的陆壳形成时间吻合(Wu et al., 2005; Geng et al., 2012)。因此辽南地块早期陆壳的形成和新太古代晚期构造-热事件的年龄结构都反应出华北克拉通的属性, 是华北克拉通东部太古宙陆壳基底的组成部分。
本文获得, 1件侵入斜长角闪岩(DL07-1) 的花岗片麻岩样品(DL07-2) 其形成时代为古元古代, 虽然所分析的锆石在谐和线上没有数据点, 但不一致线的上交点年龄可以大致限定该花岗岩的侵位时代接近2.1Ga, 这与胶-辽-吉带内大面积出露的条痕状花岗岩时代一致。该年龄信息表明辽南地块太古宙陆壳在形成后受到2.1Ga构造-热事件的影响。
6.2 区域对比及意义胶-辽-吉带的属性是关系华北克拉通东部在古元古代时期的构造格局和地质演化过程的重要问题, 一种观点认为胶-辽-吉带是陆内裂解-闭合的产物, 其南侧的辽南和狼林地块与北侧的龙岗地块本属于同一陆壳基底(张秋生和杨振升, 1988; Li et al., 2006; Li and Zhao, 2007; Luo et al., 2008); 另一种观点认为胶-辽-吉带代表弧-陆或陆-陆碰撞带(白瑾, 1993; Faure et al., 2004; Lu et al., 2006; Zhao et al., 2012)。从本文和已有的资料可知, 同样位于胶-辽-吉带南侧的辽南地块和狼林地块内早前寒武纪基底岩石组合是明显不同的, 狼林地块内太古宙岩石所占的比例有限, 其主体是与胶-辽-吉带内岩石组合类似的古元古代地质体(吴福元等, 2016), 而辽南地块内太古宙岩石反映的构造-热事件年代学记录及陆壳形成时限与华北克拉通可以对比, 虽然目前还不能确认辽南是否存在类似绿岩带的表壳岩组合, 但辽南地块内已确认的太古宙岩石类型比狼林地块更多, 规模也更大, 相对而言古元古代的岩石所占比例较低。龙岗地块内出露的大面积太古宙基底自西向东大致可分为鞍本绿岩带、清源绿岩带和吉南太古宙地体, 其中以保留始太古代地质体和大量BIF为特征的鞍本绿岩带在空间上与辽南地块的距离最近, 与之相比, 到目前为止辽南地块内既没有发现新太古代之前(>2.8Ga)形成的岩石或陆壳物质, 也没有大规模BIF和典型太古宙表壳岩被确认。清源绿岩带主体的形成时代为新太古代晚期2.60~2.50Ga, 但其经历较高的变质作用和含有太古宙块状硫化物矿床的特征也与辽南地块存在明显的区别。出露于龙岗地块东部辽东和吉南地区的太古宙变质基底由一系列形成于2.68~2.52Ga的表壳岩、TTG和花岗质深成岩组成(Guo et al., 2015, 2016), 变质程度局部达到麻粒岩相(李俊建等, 1996), 因此辽南地块与龙岗地块东部基底的年龄结构及变质程度亦有差别。笔者认为目前的证据并不支持辽南地块与龙岗地块原属于同一陆壳基底。
在赵国春教授研究团队的模型中, 胶-辽-吉带大致沿东西方向延伸至辽南地块的西侧后向南进入胶东半岛(Zhao et al., 2005), 有研究表明在辽南地块东南侧长海列岛上出露的早前寒武纪岩石中存在古元古代表壳岩并记录1.95~1.85Ga区域变质作用(Meng et al., 2013), 也有学者提出胶-辽-吉带从辽南地块的东侧向南延伸到胶东半岛, 胶-辽-吉带的东南侧并不存在太古宙基底(王惠初等, 2015)。目前在辽南地块内可以确定的太古宙岩石其分布面积仅与胶北太古宙地体相当, 另一方面, 辽南和胶北的太古宙岩石都记录新太古代晚期2.50~2.45Ga区域变质作用。无论辽南地块与北侧的龙岗地块是否来自同一陆壳基底, 现今的空间关系、辽南地块内太古宙岩石的展布特征及其记录的2.52~2.46Ga构造-热事件年龄结构表明辽南陆块的太古宙岩石很可能与胶北地体类似, 是卷入古元古代造山带中的小规模太古宙刚性块体, 而辽-吉活动/造山带南侧界限的位置和延伸方向都有待进一步确认(图 7)。
|
图 7 胶-辽-吉活动/造山带空间展布示意图 Fig. 7 Sketch map of the spatial distribution of the Jiao-Liao-Ji mobile/orogenic belt |
辽南地块内的早前寒武纪变质岩系存在太古宙基性岩、闪长岩、TTG和花岗岩的组合, 主体形成于新太古代2.52~2.50Ga之间, 其中花岗岩的时代较其他岩石类型稍晚, 变基性岩记录2.46Ga区域变质作用, 表明辽南地块存在具有华北属性的太古宙陆壳岩石。一些侵入斜长角闪岩的花岗岩形成于2.10Ga, 还有部分样品中的锆石存在中-新生代的年龄信息, 这表明辽南的太古宙陆壳受到古元古代和中-新生代构造-热事件的改造。从现有的资料来看, 辽南太古宙岩石的组成和分布面积都不能与胶-辽-吉带北侧的龙岗地块对比, 它有可能只是卷入古元古代造山带的小规模太古宙刚性块体。
致谢 感谢刘建辉研究员和蔡佳博士在本文研究过程中给予的帮助和相关问题的讨论; 数据处理过程中得到宗克清副教授的帮助; 审稿过程中审稿人提出了建设性意见; 在此一并表示感谢。| [] | Bai J. 1993. The Precambrian Geology and Pb-Zn Mineralization in the Northern Margin of North China Plateform. Beijing: Geological Publishing House. |
| [] | Bureau of Geology and Mineral Resource of Liaoning Province (BGMRL). 1989. Regional Geology of Liaoning Province. Beijing: Geological Publishing House. |
| [] | Corfu F, Hanchar JM, Hoskin PWO and Kinny P. 2003. Zircon. Washington:Mineralogical Society of America, 469-500 |
| [] | Hoskin PWO and Schaltergger U. 2003. Zircon. Washington:Mineralogical Society of America, 27-62 |
| [] | Davis WJ, Fryer BJ, King JE. 1994. Geochemistry and evolution of Late Archean plutonism and its significance to the tectonic development of the Slave Craton. Precambrian Research, 67(3-4): 207–241. DOI:10.1016/0301-9268(94)90011-6 |
| [] | Faure M, Lin W, Monié P, Bruguier O. 2004. Palaeoproterozoic arc magmatism and collision in Liaodong Peninsula (north-east China). Terra Nova, 16(2): 75–80. DOI:10.1111/ter.2004.16.issue-2 |
| [] | Geng YS, Du LL, Ren LD. 2012. Growth and reworking of the Early Precambrian continental crust in the North China Craton:Constraints from zircon Hf isotopes. Gondwana Research, 21(2-3): 517–529. DOI:10.1016/j.gr.2011.07.006 |
| [] | Grant ML, Wilde SA, Wu FY, Yang JH. 2009. The application of zircon cathodoluminescence imaging, Th-U-Pb chemistry and U-Pb ages in interpreting discrete magmatic and high-grade metamorphic events in the North China Craton at the Archean/Proterozoic boundary. Chemical Geology, 261(1-2): 155–171. DOI:10.1016/j.chemgeo.2008.11.002 |
| [] | Guo BR, Liu SW, Zhang J, Yan M. 2015. Zircon U-Pb-Hf isotope systematics and geochemistry of Helong granite-greenstone belt in Southern Jilin Province, China:Implications for Neoarchean crustal evolution of the northeastern margin of North China Craton. Precambrian Research, 271: 254–277. DOI:10.1016/j.precamres.2015.10.009 |
| [] | Guo BR, Liu SW, Zhang J, Wang W, Fu JH, Wang MJ. 2016. Neoarchean Andean-type active continental margin in the northeastern North China Craton:Geochemical and geochronological evidence from metavolcanic rocks in the Jiapigou granite-greenstone belt, southern Jilin Province. Precambrian Research, 285: 147–169. DOI:10.1016/j.precamres.2016.09.025 |
| [] | Hu ZC, Zhang W, Liu YS, Gao S, Li M, Zong KQ, Chen HH, Hu SH. 2014. "Wave" signal-smoothing and mercury-removing device for laser ablation quadrupole and multiple collector ICPMS analysis:Application to lead isotope analysis. Analytical Chemistry, 87(2): 1152–1157. |
| [] | Jackson SE, Pearson NJ, Griffin WL, Belousova EA. 2004. The application of laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry to in situ U-Pb zircon geochronology. Chemical Geology, 211(1-2): 47–69. DOI:10.1016/j.chemgeo.2004.06.017 |
| [] | Li JJ, Shen BF, Li SB, Mao DB, Luo H, Jin WS. 1996. Geology and geochemistry of Archean granite-greenstone belts in northern Liaoning Province and southern Jilin Province. Geochimica, 25(5): 485–467. |
| [] | Li SZ, Zhao GC, Sun M, Han ZZ, Zhao GT, Hao DF. 2006. Are the South and North Liaohe groups of North China Craton different exotic terranes? Nd isotope constraints. Gondwana Research, 9(1-2): 198–208. DOI:10.1016/j.gr.2005.06.011 |
| [] | Li SZ, Zhao GC. 2007. SHRIMP U-Pb zircon geochronology of the Liaoji granitoids:Constraints on the evolution of the Paleoproterozoic Jiao-Liao-Ji belt in the Eastern Block of the North China Craton. Precambrian Research, 158(1-2): 1–16. DOI:10.1016/j.precamres.2007.04.001 |
| [] | Liu FL, Liu PH, Wang F, Liu CH, Cai J. 2015. Progresses and overviews of voluminous meta-sedimentary series within the Paleoproterozoic Jiao-Liao-Ji orogenic/mobilte belt, North China Craton. Acta Petrologica Sinica, 31(10): 2816–2846. |
| [] | Liu YS, Gao S, Hu ZC, Gao CG, Zong KQ, Wang DB. 2010. Continental and oceanic crust recycling-induced melt-peridotite interactions in Pb dating, Hf isotopes and trace elements in zircons from mantle xenoliths. Journal of Petrology, 51(1-2): 537–571. DOI:10.1093/petrology/egp082 |
| [] | Lu XP, Wu FY, Lin JQ, Sun DY, Zhang YB, Guo CL. 2004. Geochronological successions of the Early Precambrian granitic magmatism in southern Liaodong Peninsula and its constraints on tectonic evolution of the North China Craton. Chinese Journal of Geology, 39(1): 123–138. |
| [] | Lu XP, Wu FY, Guo JH, Wilde SA, Yang JH, Liu XM, Zhang XO. 2006. Zircon U-Pb geochronological constraints on the Paleoproterozoic crustal evolution of the Eastern block in the North China Craton. Precambrian Research, 146(3-4): 138–164. DOI:10.1016/j.precamres.2006.01.009 |
| [] | Ludwig KR. 2003. ISOPLOT 3.00:A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel. California, Berkeley:Berkeley Geochronology Center |
| [] | Luo Y, Sun M, Zhao GC, Li SZ, Ayers JC, Xia XP, Zhang JH. 2008. A comparison of U-Pb and Hf isotopic compositions of detrital zircons from the North and South Liaohe groups:Constraints on the evolution of the Jiao-Liao-Ji Belt, North China Craton. Precambrian Research, 163(3-4): 279–306. DOI:10.1016/j.precamres.2008.01.002 |
| [] | Meng E, Liu FL, Liu JH, Liu PH, Cui Y, Liu CH, Yang H, Wang F, Shi JR, Kong QB, Lian T. 2013. Zircon U-Pb and Lu-Hf isotopic constraints on Archean crustal evolution in the Liaonan complex of Northeast China. Lithos, 177: 164–183. DOI:10.1016/j.lithos.2013.06.020 |
| [] | Moyen JF, Martin H, Jayananda M, Auvray B. 2003. Late Archaean granites:A typology based on the Dharwar Craton (India). Precambrian Research, 127(1-3): 103–123. DOI:10.1016/S0301-9268(03)00183-9 |
| [] | Nutman AP, Wan YS, Du LL, Friend CRL, Dong CY, Xie HQ, Wang W, Sun HY, Liu DY. 2011. Multistage Late Neoarchaean crustal evolution of the North China Craton, eastern Hebei. Precambrian Research, 189(1-2): 43–65. DOI:10.1016/j.precamres.2011.04.005 |
| [] | Sylvester PJ. 1994. Archean granite plutons. In:Condie K (ed.). Developments in Precambrian Geology, Archean Crustal Evolution. Amsterdam:Elsevier, 261-314 |
| [] | Tam PY, Zhao GC, Zhou XW, Sun M, Guo JH, Li SZ, Yin CQ, Wu ML, He YH. 2012. Metamorphic P-T path and implications of high-pressure pelitic granulites from the Jiaobei massif in the Jiao-Liao-Ji Belt, North China Craton. Gondwana Research, 22(1): 104–117. DOI:10.1016/j.gr.2011.09.006 |
| [] | Wan YS, Liu DY, Song B, Wu JS, Yang CH, Zhang ZQ, Geng YS. 2005. Geochemical and Nd isotopic compositions of 3.8Ga meta-quartz dioritic and trondhjemitic rocks from the Anshan area and their geological significance. Journal of Asian Earth Sciences, 24(5): 563–575. DOI:10.1016/j.jseaes.2004.02.009 |
| [] | Wan YS, Song B, Liu DY, Wilde SA, Wu JS, Shi YR, Yin XY, Zhou HY. 2006. SHRIMP U-Pb zircon geochronology of Palaeoproterozoic metasedimentary rocks in the North China Craton:Evidence for a major Late Palaeoproterozoic tectonothermal event. Precambrian Research, 149(3-4): 249–271. DOI:10.1016/j.precamres.2006.06.006 |
| [] | Wang HC, Ren YW, Lu SN, Kang JL, Chu H, Yu HB, Zhang CJ. 2015. Stratigraphic units and tectonic setting of the paleoproterozoic Liao-Ji orogen. Acta Geoscientica Sinica, 36(5): 583–598. |
| [] | Wang W, Zhai MG, Li TS, Santosh M, Zhao L, Wang HZ. 2014. Archean-Paleoproterozoic crustal evolution in the eastern North China Craton:Zircon U-Th-Pb and Lu-Hf evidence from the Jiaobei terrane. Precambrian Research, 241: 146–160. DOI:10.1016/j.precamres.2013.11.011 |
| [] | Wu FY, Zhao GC, Wilde SA, Sun DY. 2005. Nd isotopic constraints on crustal formation in the North China Craton. Journal of Asian Earth Sciences, 24(5): 523–545. DOI:10.1016/j.jseaes.2003.10.011 |
| [] | Wu FY, Zhang YB, Yang JH, Xie LW, Yang YH. 2008. Zircon U-Pb and Hf isotopic constraints on the Early Archean crustal evolution in Anshan of the North China Craton. Precambrian Research, 167(3-4): 339–362. DOI:10.1016/j.precamres.2008.10.002 |
| [] | Wu FY, Li QL, Yang JH, Kim JN, Han RH. 2016. Crustal growth and evolution of the Rangnim Massif, northern Korean Peninsula. Acta Petrologica Sinica, 32(10): 2933–2947. |
| [] | Xie SW, Wang SJ, Xie HQ, Liu SJ, Dong CY, Ma MZ, Liu DY, Wan YS. 2014. SHRIMP U-Pb dating of detrital zircons from the Fenzishan Group in eastern Shandong, North China Craton. Acta Petrologica Sinica, 30(10): 2989–2998. |
| [] | Zhai MG, Yang RY, Lu WJ, Zhou JE. 1985. Geochemistry and evolution of the Qingyuan Archaean granite-greenstone terrain, NE China. Precambrian Research, 27(1-3): 37–62. DOI:10.1016/0301-9268(85)90005-1 |
| [] | Zhai MG, Windley BF. 1990. The Archaean and Early Proterozoic banded iron formations of North China:Their characteristics, geotectonic relations, chemistry and implications for crustal growth. Precambrian Research, 48(3): 267–286. DOI:10.1016/0301-9268(90)90012-F |
| [] | Zhai MG, Santosh M. 2011. The Early Precambrian odyssey of the North China Craton:A synoptic overview. Gondwana Research, 20(1): 6–25. DOI:10.1016/j.gr.2011.02.005 |
| [] | Zhang QS, Yang ZS. 1988. Early Crust and Mineral Deposits of Liaodong Peninsula, China. Bejing: Geological Publishing House: 218-450. |
| [] | Zhao GC, Sun M, Wilde SA, Li SZ. 2005. Late Archean to paleoproterozoic evolution of the North China Craton:Key issues revisited. Precambrian Research, 136(2): 177–202. DOI:10.1016/j.precamres.2004.10.002 |
| [] | Zhao GC, Cao L, Wilde SA, Sun M, Choe WJ, Li SZ. 2006. Implications based on the first SHRIMP U-Pb zircon dating on Precambrian granitoid rocks in North Korea. Earth and Planetary Science Letters, 251(3-4): 365–379. DOI:10.1016/j.epsl.2006.09.021 |
| [] | Zhao GC, Cawood PA. 2012. Precambrian geology of China. Precambrian Research, 222-223: 13–54. DOI:10.1016/j.precamres.2012.09.017 |
| [] | Zhao GC, Cawood PA, Li SZ, Wilde SA, Sun M, Zhang J, He YH, Yin CQ. 2012. Amalgamation of the North China Craton:Key issues and discussion. Precambrian Research, 222-223: 55–76. DOI:10.1016/j.precamres.2012.09.016 |
| [] | Zhao L, Zhang YB, Yang JH, Han RY, Kim JN. 2016. Archean rocks at the southeastern margin of the Rangnim massif, northern Korean Peninsula, and their response to Paleoproterozoic tectonothermal event. Acta Petrologica Sinica, 32(10): 2948–2964. |
| [] | Zong KQ, Klemd R, Yuan Y, He ZY, Guo JL, Shi XL, Liu YS, Hu ZC, Zhang ZM. 2017. The assembly of Rodinia:The correlation of early Neoproterozoic (ca. 900Ma) high-grade metamorphism and continental arc formation in the southern Beishan Orogen, southern Central Asian Orogenic Belt (CAOB). Precambrian Research, 290: 32–48. DOI:10.1016/j.precamres.2016.12.010 |
| [] | 白瑾. 1993. 华北陆台北缘前寒武纪地质及铅锌成矿作用. 北京: 地质出版社. |
| [] | 李俊建, 沈保丰, 李双保, 毛德宝, 骆辉, 金文山. 1996. 辽北-吉南地区太古宙花岗岩-绿岩带地质地球化学. 地球化学, 25(5): 458–467. |
| [] | 辽宁省地质矿产局. 1989. 辽宁省区域地质志. 北京: 地质出版社. |
| [] | 刘福来, 刘平华, 王舫, 刘超辉, 蔡佳. 2015. 胶-辽-吉古元古代造山/活动带巨量变沉积岩系的研究进展. 岩石学报, 31(10): 2816–2846. |
| [] | 路孝平, 吴福元, 林景仟, 孙德有, 张艳斌, 郭春丽. 2004. 辽东半岛南部早前寒武纪花岗质岩浆作用的年代学格架. 地质科学, 39(1): 123–138. |
| [] | 王惠初, 任云伟, 陆松年, 康健丽, 初航, 于宏斌, 张长捷. 2015. 辽吉古元古代造山带的地层单元划分与构造属性. 地球学报, 36(5): 583–598. DOI:10.3975/cagsb.2015.05.08 |
| [] | 吴福元, 李秋立, 杨正赫, 金正男, 韩龙渊. 2016. 朝鲜北部狼林地块构造归属与地壳形成时代. 岩石学报, 32(10): 2933–2947. |
| [] | 谢士稳, 王世进, 颉颃强, 刘守偈, 董春艳, 马铭株, 刘敦一, 万渝生. 2014. 华北克拉通胶东地区粉子山群碎屑锆石SHRIMP U-Pb定年. 岩石学报, 30(10): 2989–2998. |
| [] | 张秋生, 杨振生. 1988. 辽东半岛早期地壳与矿床. 北京: 地质出版社: 218-450. |
| [] | 赵磊, 张艳斌, 杨正赫, 韩龙渊, 金正男. 2016. 朝鲜狼林地块东南缘太古宙岩石及其对古元古代构造热事件的响应. 岩石学报, 32(10): 2948–2964. |