华北克拉通中部阜平杂岩中2.7Ga与2.1-2.0Ga岩浆事件及其地质意义

The crustal growth and processes of cratonization are key subjects on the Precambrian geology of the Earth. Hot debate occurs on the evolutionary history of the North China Craton (NCC). Some researchers propose 2.5 Ga amalgamation of the NCC by several microblocks. Whereas, others consider that the NCC finished cratonization at ca. 1.8 Ga. Study on the early Neoarchean and Paleoproterozoic magmatic events will provide the better constraints on the evolutionary process of the NCC. In this proposal, we study on the ca. 2.7 Ga gneisses and 2.1-2.0 Ga intrusions (granitic and some mafic plutons) in Fuping Complex, central of the NCC. Based on the detailed geological investigation and petrological studies, we choose samples for zircon SHRIMP and/or LA-ICPMS U-Pb dating (to the mafic rocks by sphene and baddeleyite U-Pb dating), whole rock geochemical (mineral composition analyses for the mafic plutons) and Sr-Nd-Pb-O-Hf isotopic analyses. We intend to: 1) discover the scale of the early Neoarchean gneisses, and disclose their petrogenesis and tectonic setting, and meanwhile, 2) reveal the tectonic mechanism of the middle Paleoproterozoic magmatism. The results are of great significance to research the 2.7 Ga crustal growth, and build the reasonable evolutionary model on the NCC.

早期地壳生长与克拉通化过程是前寒武纪地质研究的重要科学问题。华北早前寒武纪地质演化过程存在很大争议，并存在 ~2.5 Ga和~1.8 Ga克拉通化两种观点。新太古代早期和古元古代岩浆事件研究可为重塑华北早期历史提供重要的地质约束。本项目选择华北克拉通中部阜平杂岩中~2.7Ga片麻岩和2.1~2.0 Ga花岗岩（部分基性岩）为研究对象，以野外地质和岩石学研究为基础，以锆石SHRIMP（部分LA-ICPMS锆石/榍石/斜锆石）U-Pb定年、全岩地球化学（部分矿物化学）和Sr-Nd-Pb-O-Hf同位素示踪为主要手段，查明区域内新太古代早期片麻岩的分布规模、成因与构造环境，探究古元古代中期岩浆事件的构造动力学机制。该项目对深入认识华北~2.7 Ga的地壳生长特征，构建客观、合理的华北克拉通早期演化模式提供重要的限定资料。

选择华北克拉通中部阜平杂岩中~2.7 Ga片麻岩和2.1~2.0 Ga花岗岩为主要研究对象。对阜平杂岩中南部2.7 Ga片麻岩、新太古代变质表壳岩和和古元古代中期2.1~2.0 Ga花岗岩进行了较系统的野外地质调查。在野外工作基础上，对新太古代早期（~2.7 Ga）片麻岩完成了锆石U-Pb-Hf同位素和全岩地球化学分析；从古元古代中期2.1~2.0 Ga的南营、岗南、上庄和白羊岭四个花岗岩单元中选择典型样品完成了锆石U-Pb-Hf同位素和全岩地球化学分析。此外，对阜平岩群变质表壳岩进行了锆石U-Pb定年。.研究发现，阜平杂岩中新太古代早期~2.7 Ga的片麻岩可以分为TTG片麻岩和变质中-酸性火山岩两类，两者都可能形成于板块俯冲环境。在阜平杂岩中识别出新太古代晚期的变质变形，并在阜平岩群元坊岩组中获得新太古代晚期（2531±15 Ma）和古元古代晚期（1943±16 Ma）两期变质年龄。阜平杂岩古元古代中期岩浆活动集中于2.1~2.0 Ga，岩性以二长花岗岩和钾质花岗岩为主，具有高温A型花岗岩特征，推断形成于裂谷环境。综合本项目和前人的资料初步提出，阜平杂岩新太古代早期-古元古代晚期地质演化过程为：新太古代早期~2.7 Ga阜平微板块边界出现初始岛弧，热的俯冲下覆含水板片部分熔融形成TTG，成分主要为英云闪长岩，同时在陆块边部可能发育同期的火山岩；新太古代晚期，随着岛弧俯冲的持续，俯冲板片和加厚的基性下地壳部分熔融形成大量的TTG岩石，同时阜平微陆块参与到华北新太古代末的初步克拉通化过程中，区域上出现较为明显的新太古代末期变质变形；古元古代早期，华北克拉通相对稳定，仅在局部发育有一定规模的岩浆活动。古元古代中期，华北克拉通处于陆内裂谷阶段，发育有大量的2.2-2.0 Ga的岩浆岩，同期的裂谷盆地中发育一系列火山-沉积岩系。在中部造山带内，该阶段岩浆活动具有一定的分带性：五台、吕梁和中条地区多集中于2.2-2.1 Ga，而阜平和赞皇主要集中于2.1-2.0 Ga，盆地的发育也和岩浆岩特征类似；古元古代晚期，伴随着陆内裂谷盆地的闭合和陆壳加厚，阜平地区乃至中部带发育广泛的变质作用，华北形成稳定的克拉通。