岩石学报  2012, Vol. 28 Issue (11): 3446-3456   PDF    
引用本文
张旗, 翟明国. 2012. 太古宙TTG岩石是什么含义？. 岩石学报, 28(11): 3446-3456  
ZHANG Q and ZHAI MG. 2012. What is the Archean TTG?. Acta Petrologica Sinica, 28(11): 3446-3456(in Chinese with English abstract)   
太古宙TTG岩石是什么含义？
张旗, 翟明国     
中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029
2012-07-06 收稿; 2012-08-20 改回.
基金项目: 本文受国家自然科学基金重大研究计划(91014001、90714007、90714011) 资助
第一作者简介: 张旗，男，1937年生，研究员，岩石学和地球化学专业, E-mail: zq1937@126.com
摘要: 太古宙TTG岩石的成因是一个热门话题，它与太古宙麻粒岩地体并称为太古宙两大疑案。TTG岩石关系到地球早期陆壳是如何形成、生长和演化的。现在流行的观点是，太古宙TTG要么产于板块消减带，要么来自加厚的下地壳，这两种说法孰对孰错？笔者认为二者证据都不充分。上述认识是将太古宙TTG与现代埃达克岩简单对比得出来的，而这种对比忽略了地质时代和构造背景的差异，正确的对比应当是在太古宙不同类型花岗质岩石之间进行。太古宙地壳异常的热，什么时候开始出现板块构造至今没有得到明确的结论。太古宙TTG是太古宙地壳的主要成分，太古宙TTG地体反映的是太古宙地壳的平均厚度，加厚是相对于正常地壳厚度而言的。太古宙地质研究存在一个明显的误区，即不恰当地运用“将今论古”的原则，“将今论古”只适合显生宙或中-新元古代。研究TTG岩石意义十分重大，对我们理解前板块构造以及板块构造何时开始的是很关键的。
关键词: 太古宙     TTG     花岗岩     加厚地壳     板块构造     将今论古    
What is the Archean TTG?
ZHANG Qi, ZHAI MingGuo     
Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
Abstract: The Archean granulite massif and Archean TTG are two big mystery in Archean. Archean TTG has long been a hot topic. It is related to how the early continental crust formed grew and evolved. It has been widely acknowledged that Archean TTG formed either in a subduction zone or a product of melting thickened lower continental crust. However, these understandings were based on a simple comparison between Archean TTG and modern adakite. Instead, the correct comparison should be made between various types of Archean granites. And the Archean crust was abnormally hot and the presence of plate tectonics in Archean is still questioned. As the major component of the Archean crust, Archean TTG reflects the average thickness of the Archean crust. But, thickened crust is a concept compared to normal crust thickness. Consequently, there is a significant misunderstanding in the studies on Archean geology and improper usage of the principle of uniformitarianism. Such principle is only applicable in Phanerozoic and Proterozoic other than Archean. TTG research is a key for us to understand the former plate tectonics and when the plate tectonics started.
Key words: Archean     TTG     Granite     Thickened crust     Plate tectonics     "Present being a key to past"    
1 引言

TTG是太古宙花岗岩的主要成员，也是太古宙地壳的主要成员。据统计，太古宙地壳中TTG所占比例很大，在南非克拉通，太古宙TTG出露面积约占74%，在澳大利亚，太古宙TTG出露的面积超过太古宙克拉通的50%。太古宙TTG主要由奥长花岗岩-英云闪长岩-花岗闪长岩组成，其余是少量的高钾钙碱性花岗岩和钾质花岗岩。关于太古宙TTG的成因主要有两种观点：一种认为TTG类似现代埃达克岩(O型的)，是俯冲洋壳板片部分熔融形成的；还有的认为太古宙TTG与现代岛弧地球化学特征接近，可以用板块俯冲机制来解释。另一种观点认为TTG与(O型) 埃达克岩虽然有类似之处，但也有所区别，应当是由加厚地壳玄武岩底侵作用导致的下地壳底部变质岩部分熔融形成的，熔融残留物有石榴石存在。这两种见解究竟哪一个对呢？有人可能同意俯冲的观点，有人可能赞同地壳加厚的说法。但笔者认为，上述两种见解可能都不对。问题的根源在于太古宙TTG能否与现代埃达克岩进行对比？太古宙是否存在板块构造？我们如何估计太古宙地壳厚度？TTG究竟反映了太古宙地壳的什么特征？本文尝试探讨这几个问题。

2 TTG的地球化学特征

TTG是一套富Si和Na的花岗岩(TTG是单独的岩浆系列，显生宙的埃达克岩也不属于CA系列)，Na/K>2(表 1)，在K-Na-Ca三角图中(图 1b) 遵循Td (奥长花岗岩) 的趋势，向富Na的方向演化，与显生宙花岗岩有很大的不同，后者大多遵循CA (钙碱性) 趋势。上述特征表明TTG很可能是贫钾的玄武质源岩在很高的温度下高程度部分熔融形成的。太古宙也有一些高钾钙碱性花岗岩，它们与TTG的区别主要在K含量不同以及同位素特征上的不同。为了区别它们，笔者收集了国内外部分太古宙宙花岗岩的资料，其几个代表性的地球化学数据列于表 2，二者的区别见图 2。从表 2和图 2看出，太古宙TTG富钠，Na2O/K2O比值大多大于2，部分大于1；而太古宙高钾花岗岩的Na2O/K2O比值大多在1~0.5之间(图 2a)。高钾花岗岩则落入高钾钙碱性系列和钾玄岩系列(图 2c)。太古宙TTG富Sr贫Yb (表 2)，大多落入埃达克岩范围，部分位于喜马拉雅型范围；而太古宙高钾花岗岩也是富Sr贫Yb的，不过Sr含量不如TTG高而已(表 2)，在图 2b中高钾花岗岩主要是喜马拉雅型的，少数落入埃达克型范围(图 2b)。太古宙宙TTG虽然分为富Al和贫Al两类(TTG富硅质的岩石，SiO2=65%~75%、Al2O3>15%(SiO2≤70%), < 14%(SiO2≥70%)、(FeOT+MgO) < 3.4%、FeOT/MgO=2~3、CaO=1.5%~3%、Na2O=4%~5.5%、K2O≤2%、Na2O/K2O >1)，在SiO2=70%，如果Al2O3>15%，为高铝TTG，如果Al2O3 < 15%，则为低铝TTG。而太古宙高钾花岗岩变化范围较大，主要集中在14 %左右(图 2d)。

表 1 太古宙TTG、埃达克岩和赞岐岩平均成分(主量元素：wt%；稀土和微量元素：×10-6)(据Martin et al., 2005) Table 1 Average composition for Achean TTG, adakite and sanukite (Major elements: wt%; Trace elements: ×10-6) (after Martin et al., 2005)

图 1 花岗岩K-Na-Ca三角图(据Martin et al., 2005) (a)-埃达克岩:LSA-空心圆；HAS-实心圆；(b)-TTG-实心菱形；(c)-赞岐岩(SiO2>62%-实心方块；SiO2 < 62%-空心方块) 和Closepet型花岗岩(产于印度的一类赞岐岩)(SiO2>62%-实心三角；SiO2 < 62%-空心三角).Td-奥长花岗岩演化趋势；CA-钙碱性系列演化趋势(Td和CA趋势据Barker and Arth, 1976)；灰色圈定的范围为太古宙TTG分布区(据Martin, 1994) Fig. 1 K-Na-Ca diagram for granites (after Martin et al., 2005)

图 2 太古宙TTG与高钾花岗岩对比图 (a)-Na2O-K2O图；(b)-Sr-Yb图；(c)-SiO2-K2O图；(d)-Al2O3-K2O图.红色空心圆-TTG；蓝色实心菱形-HKG (高钾花岗岩).图 2b中的五角星分别代表TTG (黄色) 和高钾花岗岩(绿色) 的平均值.资料来源：TTG：Naqvi and Prathap, 2007; Naqvi et al., 2009; Wyman et al., 2000, 2011; Zhang et al., 2012; Clemens et al., 2006; Samsonov et al., 2005; Liu et al., 2004; Althoff et al., 2004; Kampunzu et al., 2003; Stevenson et al., 2006; Tian et al., 2006; Wang et al., 2004; Diwu et al., 2011; Steenfelt et al., 2005; Jahn et al., 1998; Whalen et al., 2004a, b; Jayananda et al., 2006; Almeida et al., 2010; Hoffmann et al., 2011; Long et al., 2010; Huang et al., 2010; Manikyamba et al., 2009; Samsonov et al., 2005; 张永清等，2006；Frost et al., 1998; 万渝生等，2005；周艳艳等，2009；第五春荣等，2007；周红英，2007; 高钾花岗岩：Naqvi et al., 2009; Wyman et al., 2011; Zhang et al., 2012; Clemens et al., 2006; Samsonov et al., 2005; Althoff et al., 2004; Kampunzu et al., 2003; Stevenson et al., 2006; Wan et al., 2011; Steenfelt et al., 2005; Jahn et al., 1998; Shang et al., 2010; Whalen et al., 2004a, b; Frost et al., 1998; Jayananda et al., 2006; Almeida et al., 2010; Drüppel et al., 2009; Long et al., 2010; Zhou et al., 2011; 辛兰等，2002；万渝生等，2005；周艳艳等，2009；周红英，2007 Fig. 2 Comparing for Archaear TTG with high-K granite in the world

表 2 太古宙TTG与高钾花岗岩对比(主量元素：wt%；稀土和微量元素：×10-6) Table 2 Comparing to Archean TTG with high-K granite (Major elements: wt%; Trace elements: ×10-6)
3 讨论

对太古宙TTG岩石，学术界普遍的见解是：

(1) 太古宙TTG岩石的许多地球化学特征，如富Na贫K，钙碱性系列，负的Ti-Nb-Ta异常，高(La/Yb)N比值，低YbN丰度，中等至高的Sr/Y比值和低的Y丰度等，均可用含水镁铁质地壳的部分熔融来解释。

(2) 相平衡和微量元素模拟表明，TTG岩石可能是含水变质玄武岩部分熔融形成的，残留相为角闪岩、含石榴石的角闪岩或榴辉岩(Arth and Hanson, 1972; Beard and Lofgren, 1991; Rapp et al., 1991, 2003; Foley et al., 2002, 2003; Moyen and Stevens, 2006)。

(3) TTG代表的地球动力学环境要么类似现代的消减带环境(Martin, 1986; Drummond and Defant, 1990; Martin, 1999; Foley et al., 2002; Rapp et al., 2003; Smithies et al., 2003; Steenfelt et al., 2005) 或是加厚镁铁质地壳的部分熔融形成的(Smithies et al., 2000; Condie, 2005)。

(4) 对TTG的岩石成因已经进行了广泛的实验研究(Rapp et al., 1991; Rapp and Watson, 1995; Schmidt et al., 2004; Klemme et al., 2005; Xiong et al., 2006)，大多认为熔融的最小压力约为10kbar (相应的最小地壳厚度为30km)，相应于石榴石的稳定范围。TTG与埃达克岩的对比使许多人相信，TTG的压力应当>1.5GPa，残留相为榴辉岩，需要的地壳厚度>50km，太古宙地壳厚度普遍很厚(如Clemens et al., 2006)。

问题是，上述见解都是合适的吗？能否换一个思路来考虑一下？下面谈谈笔者的想法。

3.1 TTG富Sr的说法是怎么来的？

TTG的Sr含量高是一个普遍的现象，TTG很高的Sr是怎么得出来的？是比较出来的。怎么比较？是拿TTG与现代埃达克岩比较。现代埃达克岩Sr高，是与现代岛弧ADR比较得出来的。现代地壳厚度平均约35km，相应的花岗岩为浙闽型(张旗等，2008)。埃达克岩Sr含量高，需要更大的压力，需要残留相中斜长石消失和石榴石(和金红石) 出现，最佳源岩为角闪榴辉岩和榴辉岩，压力通常>1.5GPa，因此，才推论它来自加厚的地壳(>50km)。按理，比较应当在太古宙之间进行，即太古宙TTG与太古宙花岗岩去比较，才能确定Sr含量是否高，地壳是否厚。而现在的做法是用太古宙TTG与现代埃达克岩比较，这种比较本身就不恰当。实际上太古宙TTG的Sr不是统统都高，而是变化很大。据笔者收集的资料，太古宙TTG的Sr含量高的可超过1000×10-6，低的则不到100×10-6(如图 2b所示)，且均贫Yb，相当于埃达克型和喜马拉雅型花岗岩。太古宙非TTG的花岗岩属于高钾钙碱性系列，它们的Sr含量也不低(图 2b)，与TTG的Sr含量大体相当。不同在于TTG多数是埃达克型的，少数是喜马拉雅型的(平均416×10-6)；而太古宙花岗岩大多是喜马拉雅型的，少数是埃达克型的(平均269×10-6)。

Sr高可能是太古宙花岗岩质岩浆的一个固有的特点。在埃达克岩术语提出以前，人们对TTG的Sr含量高低并没有给予很大的关注。实际上，太古宙花岗质岩石Sr所谓的高，是太古宙花岗岩正常的地球化学范围内的事情。说太古宙TTG岩石Sr高是埃达克岩出现以后人们对Sr和Y、Yb的含量给予特别的关注造成的。这可以举Sanukite (赞岐岩) 为例加以说明。赞岐岩原产地在日本，日本的赞岐岩Sr含量并不高，大多低于400×10-6(集中在200×10-6~300×10-6之间，Tatsumi, 1982)，由于世界其他地方赞岐岩的产出很少，赞岐岩很少受到关注。直到1984年Shirey and Hanson发现太古宙的高镁闪长岩类似日本赞岐岩的特征，并且用日本赞岐岩的成因来解释太古宙高镁闪长岩，赞岐岩术语才广为流传。由于太古宙高镁闪长岩的Sr含量很高，通常大于500×10-6，而Martin et al.(2005)统计的太古宙赞岐岩Sr平均含量甚至超过1000×10-6(见表 1)。Shirey and Hanson (1984)在定义太古宙赞岐岩时，将Sr含量高作为了一个指标(其余指标是贫Si、富Mg、Ni、Cr和K)。埃达克岩名词出来以后，人们发现，太古宙赞岐岩恰恰是富Sr贫Y和Yb的，类似埃达克岩的特征，而忘记了原产地日本赞岐岩的Sr含量并不高。按照日本赞岐岩的地球化学特征，它不可能是埃达克岩；而按照太古宙赞岐岩的标准，它是埃达克岩。于是以讹传讹，太古宙赞岐岩也成了埃达克岩的一员了(如Martin et al.(2005)所定义的低硅埃达克岩)。太古宙赞岐岩Sr为什么高，日本的赞岐岩Sr含量为什么低(仅为太古宙赞岐岩的1/2至1/4)，反倒很少有人注意了。

太古宙Sr为什么高？笔者估计可能与太古宙中酸性岩浆岩有更多幔源组分的带入有关，与地壳更具有原始的性质有关。太古宙TTG和高钾钙碱性花岗岩普遍富Sr贫Rb (表 2)，而显生宙花岗岩由于地壳成熟度高，普遍富钾贫Sr富Rb。史长义等(2005)统计的中国花岗岩平均值，太古宙花岗质岩石的Sr和Rb分别为235×10-6和118×10-6，而新生代花岗岩的Sr和Rb分别是125×10-6和262×10-6。也就是说，太古宙宙花岗质岩石Sr含量比现今高了约1倍，Rb比现今低了约1倍。因此，太古宙TTG岩石的Sr含量高是太古宙花岗质岩石固有的特点，是很正常的现象。

3.2 太古宙地壳有多厚？ 3.2.1 太古宙地温梯度是多少？

太古宙地温梯度应当很高，我们如何估计太古宙的地温梯度呢？

笔者估计，显生宙的地温梯度大约在7~16℃/km之间。本文的估计不同于学术界流行的估计，说明如下：

(1) 以青藏高原为例。青藏高原地壳是世界上最厚的(50~80km)，地球物理研究表明，青藏高原下地壳底部并未发生部分熔融，表明光靠地热增温率还达不到花岗岩部分熔融的条件。如图 3所示，该图取自熊小林等(2005)，其中，(无水) 斜长石的消失界线取自熊小林等(2011)。该相图中含水和无水斜长石的稳定范围差别很大，含水越多越不稳定。如果估计地温梯度为7℃/km，当地壳厚达86km时，温度仅为600℃，还不足以使下地壳发生部分熔融。图 3中7℃/km的地温梯度线不与固相线相交，表明在这个地温梯度下，依靠地热增温率永远不可能出现岩浆，这可能是极端的情况。

图 3 含水玄武岩部分熔融域温度-压力相图以及太古宙地温梯度 固相线、角闪石、石榴石和斜长石相边界熊小林等(2005)，无水斜长石消失线据熊小林等(2011) Fig. 3 P-T phase relationships in the partial melting field of basaltic composition system and geothermal gradient of Archean crustal

(2) 在正常的情况下，如果估计地温梯度为16℃/km，该地温梯度线穿过了石榴石和金红石出现的线，说明熔融的残留相有石榴石和金红石出现，与野外实际观察吻合。如果地温梯度超过16℃/km，曲线与金红石出现的线即不可能相交。这种情况不符合野外实际，故我们推测现代的地温梯度很少能够超过16℃/km。有不少相图假定现代地温梯度可达30℃/km，可能是极其罕见的情况。

那么，太古宙地温梯度是多少呢？如果估计太古宙地温梯度比现今高3倍，应当是在20~50℃/km之间。如果取25℃/km，该地温梯度线约在900℃时与石榴石出现的线相交，虽然(含水) 斜长石消失了，但是，还没有达到无水斜长石的消失线。角闪石稳定范围变化也很大，图中的角闪石消失线代表了其稳定的最大范围(大约在2.2~2.5GPa和1050℃，据熊小林等，2011)。因此，在地温梯度为25℃/km的情况下，温度在900~1100℃时，压力在1.1~1.3GPa之间，出现的矿物组合应当是石榴石+斜长石+角闪石，大体相当于高压麻粒岩组合。但迄今的研究表明，太古宙未发现有含石榴石的高压麻粒岩和榴辉岩出露。因此，25℃/km的地温梯度可能偏低了。如果取30℃/km，温度达到1200℃仍然不与石榴石出现的线相交，在温度900~1050℃时共存的组合是斜长石+角闪石，压力大体在0.9~1.1GPa之间，相当于斜长角闪岩相，表明太古宙TTG熔融残留相为斜长角闪岩相，没有石榴石出现，与野外证据一致(Stern, 2007)。因此，太古宙地温梯度至少应当>30℃/km。按照30℃/km的标准估计，温度达到1000℃时，已经足以使玄武质的下地壳发生部分熔融了。而这时所需的压力不到1GPa，对应的地壳厚度不到30km。因此，在太古宙高的地温梯度情况下，玄武质源岩部分熔融形成TTG的地壳厚度不超过30km即足矣。在太古宙高地温梯度的情况下，50km厚的地壳由于温度太高(约1500℃)，即使是玄武质成分的地壳也会很快融化了。如果地温梯度再高，地壳厚度还要薄一些才合理。

3.2.2 由TTG资料估计的太古宙地壳厚度是多少？

目前一些研究者认为太古宙TTG岩石估计的加厚地壳厚度是怎么得来的呢？是与现代埃达克岩比较得来的。埃达克岩富Sr贫Y和Yb的特征要求相应的地壳厚度>50km，这个结论已经得到许多资料的证实(详见张旗等，2008及其所引用的文献)。许多人认为TTG可以与埃达克岩比较，其地球动力学意义也可以仿照埃达克岩去解释，于是TTG形成的地壳厚度也应当>50km，而且太古宙TTG占优势，于是进一步推测太古宙地壳统统是厚的。

太古宙地壳都是加厚的说法使笔者产生疑问。什么叫加厚？加厚是相对于正常地壳厚度而言的。正常地壳厚度代表一个时代的主体和普遍的情况，而加厚只是局部的现象。例如现代正常的地壳厚度在30~40km之间，平均约35km，由浙闽型花岗岩代表。埃达克岩的形成需要50km的厚度，于是地壳加厚了。而太古宙TTG占优势，按照逻辑推理，TTG所估计的地壳厚度应当代表太古宙平均的地壳厚度。如本文上一节讨论的，TTG形成所需的地壳厚度大约为30km左右，这个厚度即太古宙地壳的平均厚度。而太古宙高钾花岗岩形成的厚度应当比TTG薄一些，应当不到30km。

3.2.3 太古宙变质岩与太古宙地壳厚度

太古宙普遍发育绿岩带，国外绿岩带多为未变质或很浅变质的，它们围绕高级区形成线状向斜盆地。高级区则为高级变质岩石，主要是TTG片麻岩和少量表壳岩与辉长岩，它们多变质为麻粒岩相，部分为高级角闪岩相。华北太古宙绿岩带变质程度普遍较高，属绿帘角闪岩相-角闪岩相，少量达麻粒岩相，它们多是在~25亿年新太古宙末变质的。然而华北太古宙绿岩带的变质程度仍然是低于高级区。高压麻粒岩主要出现在元古代，变质时代约在1.9Ga (翟明国，2011)。元古代高压麻粒岩指示的压力不如显生宙高，大多属于中压相系的，不到1.0GPa，部分可达1.2GPa。如果按照现代地热梯度计算，厚度约40km，最厚达45km，和世界上许多克拉通的厚度相似。仅及青藏高原最大厚度的一半。相反，太古宙却不乏高温和超高温麻粒岩，其变质温度可高达1000℃以上，也暗合了太古宙高地温梯度的特点。

3.3 太古宙热状态

太古宙(3.75~2.5Ga) 究竟有多热是一个没有解决的问题，这牵涉到地球早期演化的历史。地球演化是一个热不断散失的过程。在地球形成初期的冥古宙(4.5~3.75Ga)，地球为一个火球，地球上遍布岩浆海，为“火球时代”(Zhang and Guo, 2009; Stevenson, 2008; 张旗和李承东，2012)。随着热量的逐渐散失，初期的原始地壳可能开始出现(澳大利亚)，主要由TTG组成。根据地球上原始地幔的样品以及太阳系其它星球的陨石的定年，推测地球的年龄大约为45.6~46亿年，与月球的年龄相当。地球上最古老的岩石不是斜长岩，而是TTG片麻岩。TTG是奥长花岗岩(trondhjemite)、英云闪长岩(tonalite)、花岗闪长岩(granodiorite) 的缩写，是一种高钠低钾的硅铝质(花岗质) 岩浆，在地壳的早期形成中具有重要意义。对于它的成因也有岩浆海模式或岩浆分异的说法(Jordan, 1978; Stevenson, 2008)。加拿大克拉通的条带状英云闪长岩(Acasta gneiss) 有约40.25~40.65亿年的锆石U-Pb同位素年龄，是目前世界上最古老的岩石，出露面积约20km2。在西澳的Yiligarn地盾上的太古宙沉积砾岩中发现的碎屑锆石的U-Pb同位素年龄高达44.04亿年，稳定同位素证实它们的母岩是TTG片麻岩。说明在44亿年之前，地球上已经存在TTG质的陆壳。而大量的约38~39亿年的TTG岩石则被报道在几乎所有的古老克拉通上。比较著名的是西格陵兰和苏格兰等地，古老的TTG片麻岩还共生有37~38亿年的沉积岩和基性火成岩。沉积岩中代表性的是条带状硅铁建造(BIF)，它们是有生物参与的化学沉积岩，说明在28亿年前已有水的存在并在地质过程中发挥着重要作用。然而地球上至今没有公认的大于20亿年的洋壳玄武岩。

太古宙有些特殊的岩石是元古代以后少见的，如科马提岩、斜长岩和TTG，表明太古宙地温梯度异常的高，估计的地热梯度大约是现在的3倍。这时的地幔对流可能主要是全地幔的对流，上地幔和下地幔可能还没有分出来，或上下地幔的界线还不那么明显。大概从2.5Ga开始的元古代时期，才有了类似现代的地壳出现，标志地球演化进入了“热球时代”，板块构造是热球时代的标志。目前的研究表明，最早的蛇绿岩是1.9Ga的，2.5~1.9Ga时是否出现板块构造以及板块构造是个什么特征还不清楚。在热球时代，上下地幔明显分野，地幔对流主要是上地幔内的对流，地幔柱导致的上下地幔之间的对流处于次要地位，地壳也越来越富钾。地球的热散失主要在洋脊处，其次为热点和大火成岩省。如上所述，我们现在处于热球时代，而太古宙属于火球时代，二者的地球动力学背景是明显不同的，太古宙TTG与现代花岗岩也不能用统一的地球动力学模式来解释。

3.4 太古宙有否板块构造？

太古是否有板块构造，这是学术界争论的焦点之一(Bickle et al., 1995; Davies, 1992; Goodwin, 1996; Hammond and Nisbet, 1992; Padgham, 1992; Hamilton, 1998; Stern, 2007)。2006年在美国怀俄明州Lander市召开的Penrose会议就板块构造的启动时间进行了专题讨论。会议的决议有点长，但很有深度，特引述如下：“地球是唯一存在着板块构造的行星，但地球为何发育板块构造以及板块构造何时开始等问题目前还存在着很大的争议。一些学者提出板块构造开始于太古宙，而另一些学者则坚持认为其启动时间要远远晚于太古宙。数值模拟实验表明，地幔对流主要受地球内部热圈层和岩石圈控制。目前认为俯冲带高密度的岩石圈下沉是板块运动和洋底扩张的诱因，也是地球冷却的主要方式。地球早期较高的温度导致当时的岩石圈非常薄弱且密度低，地幔对流方式可能与现代不同。此项成果对人们的经验认识(地质事件和实验数据的解释) 至关重要。要证实地球某一时期存在板块构造，必须提供相关的板块俯冲以及用其他独立方法得到的板块移动和旋转等方面的证据。板块构造启动的时间和机制是地球科学中几个悬而未决的重大问题之一。解决这个问题需要创新性的思维和跨学科的研究--理论上的分析包括地球的热历史、板块运动的动力来源以及地球持续冷却对地球演化的影响等。经验上的认识包括一些指示板块运动、俯冲带和洋中脊存在的野外地质观察和实验室测试分析结果。板块构造的判别标志包括：古地磁、岩浆岩同位素和微量元素组成、变形方式、俯冲产物(如蛇绿岩、蓝片岩、榴辉岩、含柯石英和金刚石的超高压岩石组合) 的时代分布以及稳定存在的、与板块构造密切伴生的地质体(如被动边缘沉积序列和岛弧岩石组合) 等”(以上引自Stern, 2007)。

Stern (2007)详细考察了板块构造开始启动的各种证据，得出结论认为，古元古代开始出现蛇绿岩，但是，真正的类似于现今板块构造特征的标志是在新元古代出现的。太古宙存在壳幔交换作用，但是，它明显不同于板块构造体制。

太古宙是否存在板块构造是太古宙地球动力学研究的一个最重要的前提，前提不清楚，其结论也就靠不住。Stern (2007)强调指出，在建立板块构造判别标志的工作中，必须持谨慎态度，以避免自我循环推论。尤其需要注意的是，不能将观察到的现象与对其的解释混为一谈(例如，具有Nb亏损特征的枕状玄武岩是观察事实，它的弧后盆地成因是解释)。而现在的大多数文献是怎样从TTG去讨论太古宙板块构造的呢？他们主要是证明TTG类似埃达克岩，或钙碱质花岗岩类似现代岛弧岩浆岩，然后就推测太古宙存在俯冲，有俯冲就有了板块构造。笔者认为，太古宙是否存在弧岩浆岩需要一个前提，前提即太古宙存在板块构造。前提明确，推理才可信。由于太古宙是否存在板块构造并不确定，因而太古宙存在岛弧的推论并不可信。

3.5 太古宙是否存在蛇绿岩？

板块构造存在的主要标志是海底扩张。有海底扩张，才有板块俯冲，并在上地幔范围内形成一个对流圈。蛇绿岩是海底扩张的直接产物，岛弧岩浆岩是板块俯冲的直接证据。因此，如果要探讨太古宙是否出现板块构造，首先必须查明有否太古宙的蛇绿岩，其次才是有否太古宙的岛弧岩浆岩。太古宙存在岛弧岩浆岩的报道已经很多很多了，但太古宙存在蛇绿岩的报道却少之又少，且没有一个太古宙蛇绿岩是被学术界公认的(包括南非和华北)。华北2.5Ga的东湾子蛇绿岩曾被认为是迄今发现的最古老的蛇绿岩(Kusky et al., 2001)，但遭到广泛的质疑(Zhai et al., 2002; 张旗等，2003；Witze, 2006; Zhao et al., 2007)。目前尚无争议的最古老的蛇绿岩分别是加拿大Purtuniq约2.0Ga蛇绿岩(Scott et al., 1992) 和芬兰Jormua 1.96Ga蛇绿岩(Peltonen et al., 1996)。含硬柱石榴辉岩的确指示了俯冲带变质作用，但这种岩石目前只在显生宙地体中产出(Tsujimori et al., 2006)。中温高压榴辉岩和麻粒岩的最老时代可追溯到晚太古宙，但它们反映了比现代俯冲带更高的地热梯度(Brown, 2006)。地球演化历史过程中的变质类型表明，在新元古代之前的岩石中并未发现与现代俯冲带相似的低温高压变质作用(Stern, 2007)。

太古宙蛇绿岩的识别，是探讨在太古宙是否存在板块构造以及具体在那个时代开始有板块构造的主要依据之一，因此很多年来不少科学家致力于这一研究(参阅Tim Kusky主编的“Precambrian Ophiolites and Related Rocks”，2004)。被假设最早的蛇绿岩是西格陵兰的Isua表壳岩系(Furnes et al.2007), 基性岩石的同位素年龄是~3.8Ga。被假设的年龄大约在3.0~2.7Ga之间的蛇绿岩有3.0Ga的东西伯利亚阿尔丹地盾的Olondo，2.8Ga的东北俄罗斯Baltic地盾的Karelian SSZ型蛇绿岩以及2.7Ga的蛇绿岩如加拿大的Slave克拉通、Zimbabwe克拉通(Cocoran et al., 2004; Shchipansky et al., 2004; Kusky, 1989, 1998; Kusky and Kidd, 1992; Hofmann and Kusky, 2004) 以及2.5Ga的华北遵化东湾子蛇绿岩等(Kusky et al., 2001; Li et al., 2002)。所有上述的蛇绿岩无一例外都还存在争议，主要是和显生宙蛇绿岩在岩石组合、产状和地球化学特征等方面存在明显的差异。目前的资料似乎说明地球的陆壳形成早于洋壳，或者早期的洋壳与现代洋壳在岩石组合与地化性质上有很大不同。如上所述，太古宙既然没有蛇绿岩，表明太古宙海底扩张的证据不充分。因此太古宙俯冲和岛弧的有关的见解也是不确定的。

3.6 太古宙绿岩带是否相当于蛇绿岩？

太古宙变质岩出露区主要出露两类岩石：一是高级变质的片麻岩带，二是低级变质的以火山岩为主的绿岩带。高级变质区最常见的岩石类型是麻粒岩相到高角闪岩相的片麻岩类，以及少量表壳岩(沉积岩和火山岩)、层状基性侵入杂岩。

绿岩带是地壳最古老的岩石建造之一。世界各地太古宙的核心都是由花岗岩-绿岩组成的。绿岩带分布具全球性，是地球演化特定阶段的产物，受早期大陆地壳的性质、构造体制、热流体系以及早期地慢热力学状态的制约。绿岩带由变火山岩和变沉积岩组成，呈带状或不规则状分布在花岗质岩石内。绿岩带的完整层序自下而上可分三套岩石建造：底部是双峰式系列，由科马提岩、拉斑玄武岩及少量的长英质凝灰岩与层状隧石组成；中部是钙碱性火山岩系列，包含拉斑玄武岩、英安岩、安山岩和少量的科马提岩及碎屑沉积；上部则广泛发育浊积岩和化学沉积的条带状含铁建造隧石等。整个层序自下而上呈明显的火山-沉积旋回。绿岩带的变质作用一般是较低级的，大致在绿片岩相到绿帘角闪岩相。在花岗岩侵入体附近变质程度可以高达角闪岩相。绿岩带的岩石建造除在垂直方向上有变化外，在横向上也有变化。下部层位的超镁铁质和镁铁质火山岩一般分布广泛，连续性好，呈盆地式组成一个广阔连续的地台。而中上部层位的安山岩和长英质火山岩常呈穹隆状产出，分布面积并不广泛。各类碎屑沉积岩在长英质火山岩中心部位分布较少，在穹窿的侧翼部沉积岩层增厚。条带状含铁建造在绿岩带三大层位都有广泛分布。沉积岩中常有氧化物相、硅酸岩相、碳酸盐相和硫化物相(王廷印和张铭杰，1999；李俊建等，1999；翟明国，2012)。上述特征表明，绿岩带与蛇绿岩相去甚远。

即使假设新太古宙末陆壳的面积与现代相当，当时的洋壳也非常发育，蛇绿岩没有发现，很可能绝大多数已经消失掉了。太古宙热散失比现在快，散热的方式也不同于现在。也许如许多模式所推测的，太古宙地幔对流圈比现代小，比现代多，而且可能是全地幔的对流，类似地幔柱的模式，而非仅限于上地幔。绿岩带与洋壳的组成和结构相差甚远，(Bickle et al., 1995; Hamilton, 1998)，因此翟明国(2012)假设绿岩带可能是在古陆群之间的小型裂谷-海盆，并不代表当时的大洋。当时陆壳的形成和生长是以地幔柱模式为主，可能有小的陆块的横向运动的机制。有人指出，太古宙由于热流值高，板块俯冲的角度小，可能不存在消减带之上的地幔楔。而另外一种模式推测太古宙地幔对流圈小，进入地幔的俯冲角度比现代更陡。这些模式还都属于猜测的范畴，同时我们需要注意的是，板块构造的一个理论支柱是地球存在一个刚性的岩石圈，并且可以在软流圈之上滑动。俯冲以及仰冲的板块必须有足够的刚性来支持它们之间的相对运动，这是太古宙热的地壳和岩石圈很难达到的。

3.7 太古宙TTG与显生宙花岗岩的区别

下列两条是学术界普遍的共识，也是本文讨论的基础：

(1) 太古宙TTG是普遍的，为大陆地壳的主要组成，而显生宙富钠的埃达克岩是罕见的，需要特殊的条件，主要是高热状态，主要出露在消减带构造背景。上述特征表明，显生宙与太古宙的地质背景存在很大的差别，这个差别主要体现在热状态的不同上。

(2) 太古宙TTG岩石的源岩主要是贫钾的玄武岩，太古宙高钾花岗岩的源岩主要是陆壳岩石，包括变质岩、基性岩、沉积岩和古老的TTG片麻岩。太古宙TTG片麻岩被称为初始陆壳，是因为它们还具备有原岩的地幔地球化学特征。太古宙高钾花岗岩具有陆壳的或壳-幔混然的地化性质，属于成熟地壳。而显生宙的花岗岩特征和太古宙的高钾花岗岩相同，都属于成熟地壳。

TTG代表的陆壳在英文中被称为初始陆壳(juvanile crust)。其含义就是从亏损地幔中经过某种地质过程形成的TTG。这些TTG仍然保持着一些地幔的同位素特征(亏损Nd和Hf同位素)。由于地幔不能直接部分熔融产生花岗质岩浆，因此TTG岩浆的形成一般被解释为是由地幔中熔出的玄武质岩浆经过二次熔融形成的。而且，作为母岩的玄武岩应该是短寿命的(short-life)，同位素体系没有发生变化。如何使玄武岩部分熔融呢？洋壳俯冲是一个比较容易的解释，同时根据TTG岩石LREE和HREE分离、HREE相对亏损以及Eu无异常/正异常的特点，推测在熔融残留物中有石榴子石、单斜辉石或角闪石存在，岩浆相有较多的斜长石，从而进一步推断俯冲洋壳还应该有较大深度，达到了榴辉岩相或者含榴的麻粒岩相和角闪岩相。这样TTG片麻岩的成因就和埃达克岩很相似，于是，TTG片麻岩成了太古宙埃达克岩的同义词。然而这个解释仍存在很大的争议与不完善处。(1) 从岩石化学上来看，TTG片麻岩总体上比埃达克岩的Mg#低(图 4)，该值通常被考虑为地幔组分的参与程度。由于太古宙整体地球的温度较高，地热梯度高于显生宙，这是必须考虑的因素。(2) 至今没有发现和证实有与现代洋壳相似的太古宙洋壳存在，也没有在广泛分布的TTG片麻岩中发现有残留的洋壳碎片，也没有任何洋壳熔融残留的榴辉岩或其它岩石的报道。(3) 较高的地热梯度还使得洋壳的刚性程度降低，难以俯冲到陆壳或仰冲盘洋壳之下，更难达到榴辉岩相深度。

图 4 太古宙TTG与埃达克岩对比的Mg#-SiO2图(据Smithies and Champion, 2000) Fig. 4 Mg# vs. SiO2 variation diagram comparing fields for TTG and Cenozoic adakite (after Smithies and Champion, 2000)

加厚地壳可以熔融出TTG岩石是一个折衷的说法，也是要求下地壳的基性岩石厚到一定程度，达到部分熔融所需的温压条件。但是，是什么机制导致地壳加厚仍然是一个没有解决的问题。为此，地幔柱理论遂应运而成为流行的模式(Condie and Kröner, 2008)。地幔柱构造解释巨量TTG片麻岩的形成，其依据之一是有同时期大规模的岩浆活动(被称为大火成岩省)，它们以绿岩带的形式广泛分布，岩石以高温的高程度熔融的科马提岩为代表。科马提岩和玄武岩的部分熔融是TTG片麻岩大量形成的机制。在新太古宙末之后，地球的主要机制由地幔柱机制向横向运动为主的机制转变，TTG片麻岩也不再大量出现，代之为地壳部分熔融的钙碱性花岗质岩石。

需要强调的是：

(1) 学术界广为流行的TTG类似埃达克岩的说法，主要依据的是TTG与现代埃达克岩的对比。这种比较是不合适的，正确的方法应当是太古宙不同花岗岩之间去比较，而不是与现代埃达克岩去比较。太古宙有TTG和高钾花岗岩，它们的Sr平均含量大体相当，而TTG是太古宙出露最广泛的花岗岩，因此，TTG富Sr是太古宙花岗质岩石自身的特点，是太古宙正常的现象。

(2) 太古宙TTG来自加厚地壳的说法是不可信的。太古宙地壳主要由绿岩带和TTG组成，TTG约占60%~80%。TTG所判别的地壳厚度即代表了太古宙平均的地壳厚度，不存在加厚的问题。

(3) 太古宙TTG岩石与埃达克岩地球化学性质有相似性，也有差异，其实验岩石学和模式计算的研究有待深化。太古宙地温梯度高，在高温和源岩富Sr的条件下形成的TTG岩石，熔融留下的残留相可能不需要有石榴出现，有角闪石即可。

(4) TTG岩石经常出现基性的条带(斜长角闪岩或基性麻粒岩)，因此又称为条带状片麻岩(banded gneiss)，一些学者视它们为双峰式岩浆。这是洋壳俯冲所无法解释的。此外在如此大面积分布的TTG片麻岩中从来没有人报道有熔融残留体存在，也没有在TTG片麻岩“海”中包裹的众多斜长角闪岩-基性麻粒岩的透镜体、岩片中发现有残留的洋壳。因此地质调查和岩石学的工作非常重要，值得在今后研究中予以高度重视。

4 结论

(1) 地球史是一个热逐渐散失和降温的历史。太古宙为火球时代，热散失很快；现代为热球时代，热散失速度明显降低了。板块构造是地球演化到一定阶段的产物，板块构造最典型的标志(如蛇绿岩、蓝片岩、榴辉岩、含柯石英和金刚石的超高压岩石组合等) 大多是在元古代以后出现的。将来地球还会进入冷球时代，板块构造也会相应停止。

(2) TTG异常富Si、Na和Sr，是太古宙花岗质岩岩石自身的特点。取决于它的不同于现代的特殊的源岩(贫K拉斑玄武岩) 和热机制(异常高的地热梯度)。TTG是太古宙分布最广的陆壳岩石，因此，由TTG反映的地壳厚度为太古宙地壳的平均厚度。

(3) 太古宙TTG岩石研究可能需要在以下几个前提下进行：(A) 太古宙异常的热；(B) 太古宙不同于现代的对流方式；(C) 太古宙洋壳的组成以及与现代的差异。

(4)“将今论古”是地质学最重要的原则之一，但是，由于太古宙与现代的诸多不同，由研究现代地质现象得出的规律可能不适合推广到太古宙去。

后记    本文已酝酿多年，初稿完成后笔者之间还就若干问题讨论了近一年之久，大的修改即有4次。感谢两位审稿人对本文的评论和批评，感谢焦守涛硕士对笔者的帮助。根据审稿意见笔者对本文作了较大幅度的修改，调整和补充了有关太古宙板块构造、蛇绿岩和绿岩带等方面的论述，进一步阐述了笔者的见解，虽然还有许多琢磨不透的问题。太古宙地质有极大的魅力，笔者热诚欢迎有更多学者(包括年轻人) 参与进来，共同推进对太古宙构造的讨论。

参考文献
[] Almeida JAC, Dall'Agnol R, Dias SB, Althoff FJ. 2010. Origin of the Archean leucogranodiorite-granite suites: Evidence from the Rio Maria terrane and implications for granite magmatism in the Archean. Lithos, 120(3-4): 235–257. DOI:10.1016/j.lithos.2010.07.026
[] Althoff F, Barbey P, Boullier AM. 2004. 2.8~3.0Ga plutonism and deformation in the SE Amazonian craton: The Archaean granitoids of Marajoara (Carajás Mineral Province, Brazil). Precambrian Research, 104(3-4): 187–206.
[] Arth JG, Hanson GN. 1972. Quartz diorites derived by partial melting of eclogite or amphibolite at mantle depths. Contributions to Mineralogy and Petrology, 37(2): 161–174. DOI:10.1007/BF00371074
[] Barker F, Arth JG. 1976. Generation of trondhjemitic-tonalitic liquids and Archean bimodal trondhjemite-basalt suites. Geology, 4(10): 596–600. DOI:10.1130/0091-7613(1976)4<596:GOTLAA>2.0.CO;2
[] Beard JS, Lofgren GE. 1991. Dehydration melting and water-saturated melting of basaltic and andesitic greenstones and amphibolites at 1, 3, and 6~9 kb. Journal of Petrology, 32(2): 365–401. DOI:10.1093/petrology/32.2.365
[] Bickle MJ, Nisbet EG, Martin A. 1995. Archean greenstone belts are not oceanic crust. The Journal of Geology, 102(2): 121–137.
[] Brown M. 2006. Duality of thermal regimes is the distinctive characteristic of plate tectonics since the Neoarchean. Geology, 34(11): 961–964. DOI:10.1130/G22853A.1
[] Clemens JD, Yearron LM, Stevens G. 2006. Barberton (South Africa) TTG magmas: Geochemical and experimental constraints on source-rock petrology, pressure of formation and tectonic setting. Precambrian Research, 151(1-2): 53–78. DOI:10.1016/j.precamres.2006.08.001
[] Cocoran PL, Mueller WU and Kusky TM. 2004. Inferred ophiolites in the Archean Slave craton. In: Kusky TM (ed.). Precambrian Ophiolites and Related Rocks. Developments in Precambrian Geology, 13: 363-404
[] Condie KC. 2005. TTGs and adakites: Are they both slab melts?. Lithos, 80(1-4): 33–44. DOI:10.1016/j.lithos.2003.11.001
[] Condie KC, Kröner A. 2008. When did plate tectonics begin? Evidence from the geologic record. The Geological Society of America Special Paper, 440: 281–294.
[] Davies GF. 1992. On the emergence of plate tectonics. Geology, 20(11): 963–966. DOI:10.1130/0091-7613(1992)020<0963:OTEOPT>2.3.CO;2
[] Defant MJ, Drummond MS. 1990. Derivation of some modern arc magmas by melting of young subducted lithosphere. Nature, 347(6294): 662–665. DOI:10.1038/347662a0
[] Diwu CR, Sun Y, Lin CL, Liu XM, Wang HL. 2007. Zircon U-Pb ages and Hf isotopes and their geological significance of Yiyang TTG gneisses from Henan Province, China. Acta Petrologica Sinica, 23(2): 253–262.
[] Diwu CR, Sun Y, Guo AL, Wang HL, Liu XM. 2011. Crustal growth in the North China Craton at~2.5Ga: Evidence from in situ zircon U-Pb ages, Hf isotopes and whole-rock geochemistry of the Dengfeng complex. Gondwana Research, 20(1): 149–170. DOI:10.1016/j.gr.2011.01.011
[] Drummond MS, Defant MJ. 1990. A model for trondhjemite-tonalite-dacite genesis and crustal growth via slab melting: Archean to modern comparisons. Journal of Geophysics Research, 95(B13): 21503–21521. DOI:10.1029/JB095iB13p21503
[] Drüppel K, McCready AJ, Stumpfl EF. 2009. High-K granites of the Rum Jungle Complex, N-Australia: Insights into the Late Archean crustal evolution of the North Australian Craton. Lithos, 111(3-4): 203–219. DOI:10.1016/j.lithos.2009.04.007
[] Foley S, Tiepolo M, Vannucci R. 2002. Growth of early continental crust controlled by melting of amphibolite in subduction zones. Nature, 417(6891): 837–840. DOI:10.1038/nature00799
[] Foley SF, Buhre S, Jacob DE. 2003. Evolution of the Archaean crust by delamination and shallow subduction. Nature, 421(6920): 249–252.
[] Frost CD, Frost BR, Chamberlain KR, Hulsebisch TP. 1998. The Late Archean history of the Wyoming province as recorded by granitic magmatism in the Wind River Range, Wyoming. Precambrian Research, 89(3-4): 145–173. DOI:10.1016/S0301-9268(97)00082-X
[] Furnes H, De Wit MJ, Staudigel H, Rosing M, Muehlenbachs K. 2007. A vestige of Earth's oldest ophiolite. Science, 315(5819): 1704–1707. DOI:10.1126/science.1139170
[] Goodwin AM. 1996. Principles of Precambrian Geology. London: Academic Press.
[] Hamilton WB. 1998. Archean magmatism and deformation were not products of plate tectonics. Precambrian Research, 91(1-2): 143–179. DOI:10.1016/S0301-9268(98)00042-4
[] Hammond RL and Nisbet BW. 1992. Towards a structural and tectonic framework for the central Norseman-Wiluna greenstone belt, Western Australia. In: Archaean: Terrains, Processes and Metallogeny. University of Western Australia, Geology Department Publication, 22: 39-49
[] Hofmann A and Kusky TM. 2004. The Belingwe greenstone belt: Ensialic or oceanic? In: Kusky TM (ed.). Precambrian Ophiolites and Related Rocks. Developments in Precambrian Geology, 13: 487-538
[] Hoffmann JE, Münker C, Naraa T, Rosing MT, Herwartz D, Garbe-Schönberg D, Svahnberg H. 2011. Mechanisms of Archean crust formation inferred from high-precision HFSE systematics in TTGs. Geochimica et Cosmochimica Acta, 75(15): 4157–4178. DOI:10.1016/j.gca.2011.04.027
[] Huang XL, Niu YL, Xu YG, Yang QJ, Zhong JW. 2010. Geochemistry of TTG and TTG-like gneisses from Lushan-Taihua complex in the southern North China Craton: Implications for Late Archean crustal accretion. Precambrian Research, 182(1-2): 43–56. DOI:10.1016/j.precamres.2010.06.020
[] Jahn BM, Gruau G, Capdevila R, Cornichet J, Nemchin A, Pidgeon R, Rudnik VA. 1998. Archean crustal evolution of the Aldan Shield, Siberia: Geochemical and isotopic constraints. Precambrian Research, 91(3-4): 333–363. DOI:10.1016/S0301-9268(98)00057-6
[] Jayananda M, Chardon D, Peucat JJ, Capdevila R. 2006. 2.61Ga potassic granites and crustal reworking in the western Dharwar craton, southern India: Tectonic, geochronologic and geochemical constraints. Precambrian Research, 150(1-2): 1–26. DOI:10.1016/j.precamres.2006.05.004
[] Jordan TH. 1978. Composition and development of the continental tectosphere. Nature, 274(5671): 544–548. DOI:10.1038/274544a0
[] Kampunzu AB, Tombale AR, Zhai M, Bagai Z, Majaule T, Modisi MP. 2003. Major and trace element geochemistry of plutonic rocks from Francistown, NE Botswana: Evidence for a Neoarchaean continental active margin in the Zimbabwe craton. Lithos, 71(2-4): 431–460. DOI:10.1016/S0024-4937(03)00125-7
[] Klemme S, Prowatke S, Hametner K, Günther D. 2005. Partitioning of trace elements between rutile and silicate melts: Implications for subduction zones. Geochimica et Cosmochimica Acta, 69(6): 2361–2371.
[] Kusky TM. 1989. Accretion of the Archean Slave Province. Geology, 17(1): 63–67. DOI:10.1130/0091-7613(1989)017<0063:AOTASP>2.3.CO;2
[] Kusky TM. 1998. Tectonic setting and terrane accretion of the Archean Zimbabwe craton. Geology, 26(2): 163–166. DOI:10.1130/0091-7613(1998)026<0163:TSATAO>2.3.CO;2
[] Kusky TM, Kidd WSF. 1992. Remnants of an Archean oceanic plateau, Belingwe greenstone belt, Zimbabwe. Geology, 20(1): 43–46. DOI:10.1130/0091-7613(1992)020<0043:ROAAOP>2.3.CO;2
[] Kusky TM, Li JH, Tucker RT. 2001. The Archean Dongwanzi ophiolite complex, North China Craton: 2.505-billion-year-old oceanic crust and mantle. Science, 292(5519): 1142–1145. DOI:10.1126/science.1059426
[] Kusky TM. 2004. Precambrian Ophiolites and Related Rocks. Developments in Precambrian Geolog. Elsevier Publishers, 13: 1–748.
[] Li JH, Kusky TM, Huang X. 2002. Archean podiform chromitites and mantle tectonites in ophiolitic mélange, North China Craton: A record of early oceanic mantle processes. GSA Today, 12(7): 4–11. DOI:10.1130/1052-5173(2002)012<0004:APCAMT>2.0.CO;2
[] Li JJ, Shen BF, Li SB, Mao DB. 1999. Archean greenstone belts in northern Liaoning Province and southern Jilin Province. Jour. Geol. & Min. Res. North China, 14(1): 27–34.
[] Liu SW, Pan YM, Xie QL, Zhang J, Li QG. 2004. Archean geodynamics in the Central Zone, North China Craton: Constraints from geochemistry of two contrasting series of granitoids in the Fuping and Wutai complexes. Precambrian Research, 130(1-4): 229–249. DOI:10.1016/j.precamres.2003.12.001
[] Long XP, Yuan C, Sun M, Zhao DC, Xiao WJ, Wang YJ, Yang YH, Hu AQ. 2010. Archean crustal evolution of the northern Tarim craton, NW China: Zircon U-Pb and Hf isotopic constraints. Precambrian Research, 180(3-4): 272–284. DOI:10.1016/j.precamres.2010.05.001
[] Manikyamba C, Kerrich R, Khanna TC, Satyanarayanan M, Krishna AK. 2009. Enriched and depleted arc basalts, with Mg-andesites and adakites: A potential paired arc-back-arc of the 2.6Ga Hutti greenstone terrane, India. Geochimica et Cosmochimica Acta, 73(6): 1711–1736. DOI:10.1016/j.gca.2008.12.020
[] Martin H. 1986. Effect of steeper Archean geothermal gradient on geochemistry of subduction-zone magmas. Geology, 14(9): 753–756. DOI:10.1130/0091-7613(1986)14<753:EOSAGG>2.0.CO;2
[] Martin H. 1994. The Archean grey gneisses and the genesis of the continental crust. In: Condie KC (ed.). Archean Crustal Evolution, Developments in Precambrian Geology. Amsterdam: Elsevier, 11: 205-259
[] Martin H. 1999. Adakitic magmas: Modern analogues of Archaean granitoids. Lithos, 46(3): 411–429. DOI:10.1016/S0024-4937(98)00076-0
[] Martin H, Smithies RH, Rapp R, Moyen JF, Champion D. 2005. An overview of adakite, tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG), and sanukitoid: Relationships and some implications for crustal evolution. Lithos, 79(1-2): 1–24. DOI:10.1016/j.lithos.2004.04.048
[] Moyen JF and Stevens G. 2006. Experimental constraints on TTG petrogenesis: Implications for Archean geodynamics. In: Benn K, Mareschall JC and Condie KC (eds.). Archean Geodynamics and Environments. American Geophysical Monograph, 164: 149-175
[] Naqvi SM, Prathap JGR. 2007. Geochemistry of adakites from Neoarchaean active continental margin of Shimoga schist belt, Western Dharwar Craton, India: Implications for the genesis of TTG. Precambrian Research, 156(1-2): 32–54. DOI:10.1016/j.precamres.2007.03.003
[] Naqvi SM, Mohan MR, Prathap JGR, Sarma DS. 2009. Adakite-TTG connection and fate of Mesoarchaean basaltic crust of Holenarsipur Nucleus, Dharwar Craton, India. Journal of Asian Earth Sciences, 35(5): 416–434. DOI:10.1016/j.jseaes.2009.02.005
[] Padgham WA. 1992. The Slave structural province, North America: A discussion of tectonic models. In: Glover JE and Ho SE (eds.). Proceedings Volume for the Third International Archaean Symposium. University of Western Australia, Geology Department Publication, 22: 381-394
[] Peltonen P, Kontinen A, Huhma H. 1996. Petrology and geochemistry of metabasalts from the 1.95Ga Jormua ophiolite, northeastern Finland. Journal of Petrology, 37(6): 1359–1383. DOI:10.1093/petrology/37.6.1359
[] Rapp RP, Watson EB, Miller CF. 1991. Partial melting of amphibolite eclogite and the origin of Archean trondhjemites and tonalites. Precambrian Research, 51(1-4): 1–25. DOI:10.1016/0301-9268(91)90092-O
[] Rapp RP, Watson EB. 1995. Dehydration melting of metabasalt at 8~32kbar: Implications for continental growth and crust-mantle recycling. Journal of Petrology, 36: 891–931. DOI:10.1093/petrology/36.4.891
[] Rapp RP, Shimizu N, Norman MD. 2003. Growth of early continental crust by partial melting of eclogite. Nature, 425(6958): 605–609. DOI:10.1038/nature02031
[] Samsonov AV, Bogina MM, Bibikova EV, Petrova AY, Shchipansky AA. 2005. The relationship between adakitic, calc-alkaline volcanic rocks and TTGs: Implications for the tectonic setting of the Karelian greenstone belts, Baltic Shield. Lithos, 79(1-2): 83–106. DOI:10.1016/j.lithos.2004.04.051
[] Schmidt MW, Dardon A, Chazot G, Vanucci R. 2004. The dependence of Nb and Ta rutile-melt composition and Nb/Ta fractionation during subduction processes. Earth and Planetary Science Letters, 226(3-4): 415–432. DOI:10.1016/j.epsl.2004.08.010
[] Scott DJ, Helmstaedt H, Bickle MJ. 1992. Purtuniq ophiolite, Cape Smith belt, northern Quebec, Canada: A reconstructed section of Early Proterozoic oceanic crust. Geology, 20(2): 173–176. DOI:10.1130/0091-7613(1992)020<0173:POCSBN>2.3.CO;2
[] Shang CK, Liégeois JP, Satir M, Frisch W, Nsifa EN. 2010. Late Archaean high-K granite geochronology of the northern metacratonic margin of the Archaean Congo craton, Southern Cameroon: Evidence for Pb-loss due to non-metamorphic causes. Gondwana Research, 18(2-3): 337–355. DOI:10.1016/j.gr.2010.02.008
[] Shchipansky AA, Samsonov AV, Bibikova EV, Barbarina II, Komilov AN, Krylov KA, Slabunov AI, Bogina MM. 2004. 2.8Ga boninite-hosted partial suprasubduction zone ophiolite sequences from the North Karelian greenstone belt, NE Baltic Shield, Russia. In: Kusky TM (ed.). Precambrian Ophiolites and Related Rocks. Developments in Precambrian Geology, 13: 425–486. DOI:10.1016/S0166-2635(04)13014-4
[] Shi CY, Yan MC, Liu CM, Chi HQ, Hu SQ, Gu TX, Bu W, Yan WD. 2005. Abundances of chemical elements in granitoids of China and their characteristics. Geochimica, 34(5): 470–482.
[] Shirey SB, Hanson GN. 1984. Mantle-derived Archaean monzodiorites and trachyandesites. Nature, 310: 222–224. DOI:10.1038/310222a0
[] Smithies RH, Champion DC. 2000. The Archaean high-Mg diorite suite: Links to tonalite-trondhjemite-granodiorite magmatism and implications for Early Archaean crustal growth. Journal of Petrology, 41(12): 1653–1671. DOI:10.1093/petrology/41.12.1653
[] Smithies RH, Champion DC. 2003. Adakites, TTG and Archaean crustal evolution. Geophysical Research Abstracts, 5: 01630.
[] Steenfelt A, Garde AA, Moyen JF. 2005. Mantle wedge involvement in the petrogenesis of Archaean grey gneisses in West Greenland. Lithos, 79(1-2): 207–228. DOI:10.1016/j.lithos.2004.04.054
[] Stern RJ. 2007. The start time and mechanism of plate tectonics: Theoretical and empirical exploration. Chinese Science Bulletin, 52(5): 489–501.
[] Stevenson DJ. 2008. A planetary perspective on the deep Earth. Nature, 451(7176): 261–265. DOI:10.1038/nature06582
[] Stevenson RK, David J, Parent M. 2006. Crustal evolution of the western Minto Block, northern Superior Province, Canada. Precambrian Research, 145(3-4): 229–242. DOI:10.1016/j.precamres.2005.12.004
[] Tatsumi Y. 1982. Origin of high-magnesian andesites in the Setouchi volcanic belt, Southwest Japan: Ⅱ. Melting phase relations at high pressures. Earth and Planetary Science Letters, 60: 305–317. DOI:10.1016/0012-821X(82)90009-7
[] Tian W, Liu SW, Liu CH, Yu SQ, Li QG, Wang YR. 2006. Zircon SHRIMP geochronology and geochemistry of TTG rocks in Sushui Complex from Zhongtiao Mountains with its geological implications. Progress in Natural Science, 16(5): 492–500. DOI:10.1080/10020070612330025
[] Tsujimori T, Sisson VB, Liou JG, Harlow GE, Sorensen SS. 2006. Very-low-temperature record of the subduction process: A review of worldwide lawsonite eclogites. Lithos, 92(3-4): 609–624. DOI:10.1016/j.lithos.2006.03.054
[] Wan YS, Song B, Yang C, Liu DY. 2005. Zircon SHRIMP U-Pb geochronology of Archaean rocks from the Fushun-Qingyuan area, Liaoning Province and its geological significance. Acta Geologica Sinica, 79(1): 78–87.
[] Wan YS, Dong CY, Liu DY, Kröner A, Yang CH, Wang W, Du LL, Xie HQ, Ma MZ. 2011. Zircon ages and geochemistry of Late Neoarchean syenogranites in the North China Craton: A review. Precambrian Research. DOI:10.1016/j.precamres.2011.05.001
[] Wang TY, Zhang MJ. 1999. Review on the progress in the study of Early Precambrian geology. Journal of Lanzhou University (Natural Science Edition), 35(3): 164–171.
[] Wang ZH, Wilde SA, Wang KY, Yu LJ. 2004. A MORB-arc basalt-adakite association in the 2.5Ga Wutai greenstone belt: Late Archean magmatism and crustal growth in the North China Craton. Precambrian Research, 131(3-4): 323–343. DOI:10.1016/j.precamres.2003.12.014
[] Whalen JB, McNicoll VJ, Galley AG, Longstaffe FJ. 2004a. Tectonic and metallogenic importance of an Archean composite high-and low-Al tonalite suite, Western Superior Province, Canada. Precambrian Research, 132(3): 275–301. DOI:10.1016/j.precamres.2004.02.008
[] Whalen JB, Percival JA, McNicoll VJ, Longstaffe FJ. 2004b. Geochemical and isotopic (Nd-O) evidence bearing on the origin of late-to post-orogenic high-K granitoid rocks in the Western Superior Province: Implications for Late Archean tectonomagmatic processes. Precambrian Research, 132(3): 303–326. DOI:10.1016/j.precamres.2003.11.007
[] Witze A. 2006. The start of the world as we know it. Nature, 442(7099): 128–131. DOI:10.1038/442128a
[] Wyman DA, Ayer JA, Devaney JR. 2000. Niobium-enriched basalts from the Wabigoon subprovince, Canada: Evidence for adakitic metasomatism above an Archean subduction zone. Earth and Planetary Science Letters, 179(1): 21–30. DOI:10.1016/S0012-821X(00)00106-0
[] Wyman DA, Hollings P, Biczok J. 2011. Crustal evolution in a cratonic nucleus: Granitoids and felsic volcanic rocks of the North Caribou Terrane, Superior Province Canada. Lithos, 123(1-4): 37–49. DOI:10.1016/j.lithos.2010.07.025
[] Xin L, Gan YJ, Zhang RS. 2002. Typical characteristics of TTG rock series in Cenozoic Wutai Period of Matouya area, Feixian County. Shandong Geology, 18(5): 28–33.
[] Xiong XL, Xia B, Xu JF, Niu HC, Xiao WS. 2006. Na depletion in modern adakites via melt/rock reaction within the sub-arc mantle. Chemical Geology, 229(4): 273–292. DOI:10.1016/j.chemgeo.2005.11.008
[] Xiong XL, Adam J, Green TH, Niu HC, Wu JH, Cai ZY. 2006. Trace element characteristics of partial melts produced by melting of metabasalts at high pressures: Constraints on the formation condition of adakitic melts. Science in China (Series D), 49(9): 915–925. DOI:10.1007/s11430-006-0915-2
[] Xiong XL, Liu XC, Zhu ZM, et al. 2011. Adakitic rocks and destruction of the North China Craton: Evidence from experimental petrology and geochemistry. Science China (Earth Science), 54: 858–870. DOI:10.1007/s11430-010-4167-9
[] Zhai MG, Zhao GC, Zhang Q. 2002. Is the Dongwanzi complex an Archean ophiolite?. Science, 295(5557): 923. DOI:10.1126/science.295.5557.923a
[] Zhai MG. 2012. Evolution of the North China Craton and early plate tectonics. Acta Geologica Sinica, 86(9): 1335–1349.
[] Zhang CL, Li HK, Santosh M, Li ZX, Zou HB, Wang HY, Ye HM. 2012. Precambrian evolution and cratonization of the Tarim Block, NW China: Petrology, geochemistry, Nd-isotopes and U-Pb zircon geochronology from Archaean gabbro-TTG-potassic granite suite and Paleoproterozoic metamorphic belt. Journal of Asian Earth Sciences, 47: 5–20. DOI:10.1016/j.jseaes.2011.05.018
[] Zhang Q, Ni ZY, Zhai MG. 2003. Comment on Archean ophiolite in Eastern Hebei. Earth Science Frontiers, 10(4): 429–437.
[] Zhang Q, Wang Y, Xiong XL, Li CD. 2008. Adakite and Granite: Challenge and Opportunity. Beijing: China Land Press.
[] Zhang Q, Li CD. 2012. Granites: Implications for Geodynamics. Beijing: Ocean Press: 1-276.
[] Zhang YG, Guo GJ. 2009. Partitioning of Si and O between liquid iron and silicate melt: A two-phase ab-initio molecular dynamics study. Geophysical Research Letters, 36: L18305. DOI:10.1029/2009GL039751
[] Zhang YQ, Zhang YK, Zheng BJ, Xu GQ, Han JG, Mu ZJ, Zhang LQ. 2006. Geological character and significance of adakite and TTG in Xiaonangou-Mingxinggou district in central of Inner Mongolia. Acta Petrologica Sinica, 22(11): 2762–2768.
[] Zhao GC, Wilde SA, Li SZ, Sun M, Grant ML, Li XP. 2007. U-Pb zircon age constraints on the Dongwanzi ultramafic-mafic body, North China, confirm it is not an Archean ophiolite. Earth and Planetary Science Letters, 255(1-2): 85–93. DOI:10.1016/j.epsl.2006.12.007
[] Zhou HY. 2007. The Early Archaean geological evolution of the Dongshan complex, Anshan region: Constrained by SHRIMP geochronology and Nd and Hf isotopes. Ph. D. Dissertation. Beijing: China University of Geosciences, 1-84 (in Chinese with English abstract)
[] Zhou YY, Zhao TP, Xue LW, Wang SY, Gao JF. 2009. Petrological, geochemical and chronological constraints for the origin and geological significance of Neoarchean TTG gneiss in the Songshan area, North China Craton. Acta Petrologica Sinica, 25(2): 331–347.
[] Zhou YY, Zhao TP, Wang CY, Hu GH. 2011. Geochronology and geochemistry of 2.5 to 2.4 Ga granitic plutons from the southern margin of the North China Craton: Implications for a tectonic transition from arc to post-collisional setting. Gondwana Research, 20(1): 171–183. DOI:10.1016/j.gr.2011.03.004
[] SternRJ. 2007. 板块构造启动的时间和机制:理论和经验探索. 科学通报, 52(5): 489–501.
[] 第五春荣, 孙勇, 林慈銮, 刘小明, 王洪亮. 2007. 豫西宜阳地区TTG质片麻岩锆石U-Pb定年和Hf同位素地质学. 岩石学报, 23(2): 253–262.
[] 李俊建, 沈保丰, 李双保, 毛德宝. 1999. 辽北-吉南地区太古宙绿岩带. 华北地质矿产杂志, 14(1): 27–34.
[] 史长义, 鄢明才, 刘崇民, 迟清华, 胡树起, 顾铁新, 卜维, 鄢卫东. 2005. 中国花岗岩类化学元素丰度及特征. 地球化学, 34(5): 470–482.
[] 万渝生, 宋彪, 耿元生, 刘敦一. 2005. 辽北抚顺-清原地区太古宙基底地球化学组成特征及其地质意义. 地质论评, 51(2): 128–137.
[] 王廷印, 张铭杰. 1999. 早前寒武纪地质研究进展评述. 兰州大学学报(自然科学版), 35(3): 164–171.
[] 辛兰, 甘延景, 张荣隋. 2002. 费县马头崖地区新太代五台期TTG岩系特征. 山东地质, 18(5): 28–33.
[] 熊小林, AdamJ, GreenTH, 牛贺才, 吴金花, 蔡志勇. 2005. 变质玄武岩部分熔体微量元素特征及埃达克熔体产生条件. 中国科学(D辑), 35: 837–846.
[] 熊小林, 刘星成, 朱志敏, 等. 2011. 华北埃达克质岩与克拉通破坏:实验岩石学和地球化学依据. 中国科学(地球科学), 41(5): 654–667.
[] 翟明国. 2012. 华北克拉通的形成以及早期板块构造. 地质学报, 86(9): 1335–1349.
[] 张旗, 倪志耀, 翟明国. 2003. 关于冀东太古宙蛇绿岩的几个问题. 地学前缘, 10(4): 429–437.
[] 张旗, 王焰, 熊小林, 李承东. 2008. 埃达克岩和花岗岩:挑战与机遇. 北京: 中国大地出版社: 1-344.
[] 张旗, 李承东. 2012. 花岗岩:地球动力学意义. 北京: 海洋出版社: 1-287.
[] 张永清, 张有宽, 郑宝军, 徐国权, 韩建刚, 母志军, 张履桥. 2006. 内蒙古中部小南沟-明星沟地区新太古代TTG岩系及其地质意义. 岩石学报, 22(11): 2762–2768.
[] 周红英. 2007.鞍山地区东山杂岩太古宙早期地质演化: SHRIMP年代学及Nd、Hf同位素制约.博士学位论文.北京:中国地质大学, 1-84
[] 周艳艳, 赵太平, 薛良伟, 王世炎, 高剑峰. 2009. 河南嵩山地区新太古代TTG质片麻岩的成因及其地质意义:来自岩石学、地球化学及同位素年代学的制约. 岩石学报, 25(2): 331–347.
太古宙TTG岩石是什么含义？
张旗, 翟明国