华北克拉通赞皇地区新太古代绿帘岩成因及大地构造意义

Epidosites can form in specific tectonic settings, such as subduction collision zones and mid-ocean ridges. Therefore, their identification can provide important constraints for determining the tectonic environment of a rock assemblage. Epidosites usually form at the bottom of a hydrothermal mineralization system, where different elements can migrate. Thus, the formation of epidosites is closely related to formation of copper ore deposits or massive sulfide deposits, and has important significance for prospecting for these deposits. The epidosites in this study have been recently documented in the Neoarchean tectonic mélange belt in the Zanhuang Massif of the North China Craton. Based on detailed and large-scale field litho-structural mapping of targeted outcrops where epidosites are concentrated, this project will analyse the structural relationships between epidosites and different litho-structural units of the Zanhuang Neoarchean mélange. The formation age of the epidosites will be constrained by LA-ICP-MS dating of zircons collected from epidosites. Combining the analysis of lithology, geochemistry and isotope geochemistry, we plan to determine the protolith and petrogenesis of the epidosites, examine whether they are related to mineralization or not, and further discuss the tectonic environment of the study area. This project will also provide key geological evidence for the long-term controversial study on early Precambrian tectonic evolution of the North China Craton and even the Archean accretionary orogenic belt.

绿帘岩可产出于俯冲碰撞带、大洋中脊等多种构造背景，其识别可为研究区大地构造环境提供重要约束，而且它通常形成于热液成矿系统底部，伴随着元素迁移，多与铜金属矿床和块状硫化物矿床形成关系密切，具有重要找矿指示意义。本项目以申请人在华北克拉通赞皇地区新近识别出的一套产出于新太古代构造赞皇混杂岩中的绿帘岩团块为研究对象，拟通过详细野外构造解析为基础的大比例尺岩石构造填图，解析绿帘岩团块与混杂岩内部不同岩石构造单元的构造成因关系，并通过LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学测试限定绿帘岩形成时代，结合岩相学、岩石地球化学及氧同位素分析，恢复绿帘岩原岩类型，分析绿帘岩成因，并检验是否与成矿作用有关，进而探讨研究区大地构造环境，为长期存在争议的华北克拉通早前寒武纪大地构造演化、乃至太古宙增生型造山带大地构造演化规律研究提供关键地质依据。

绿帘岩通常形成于俯冲碰撞带洋底热液系统底部的热流上升区，其形成过程伴随着广泛的元素迁移，对于分析区域大地构造背景和大地构造演化具有重要的指示意义。华北克拉通新太古代赞皇蛇绿混杂岩中的绿帘岩，是为数不多的保存完好的太古宙绿帘岩之一，为研究太古宙绿帘岩的成因、海底热液蚀变过程和大地构造演化提供了难得的研究对象。本项目通过野外大比例尺填图、岩石地球化学、氧和锶同位素地球化学和锆石年代学多学科综合分析，厘清了绿帘岩与新太古代赞皇混杂岩内部不同岩石构造单元的构造成因关系，对太古代绿帘岩成因、元素迁移规律和研究区大地构造背景有了进一步认识。主要结果如下：1）大比例尺岩石-构造填图表明，绿帘岩主要保存在变枕状熔岩的核部，以团块形式散布在变泥质岩和斜长角闪岩基质中；枕状玄武岩边部保存了原始的火成岩结构，将其作为原岩分析绿帘岩的元素活动性。2）绿帘岩主要矿物组成为绿帘石（50-55%）和石英（45-50%），并含少量角闪石、斜长石和磁铁矿。3）主微量元素分析表明，绿帘岩相较于其原岩（枕状熔岩边部）强烈贫化Na2O (0.01–0.25 wt.%), MgO（0.43–3.01 wt.%）以及大离子亲石元素（例如Rb、Ba、Cs），过渡金属元素（例如Co、Sc、Cu、Cr、Ni、Zn）具有不同程度的贫化，而CaO（13.35–21.0 wt.% ）、Sr 、Pb表现为强烈富集，高场强元素（例如Zr、Hf、Ti、Th）变化很大，稀土元素则几乎不变。熔岩边部以富集大离子亲石元素、亏损高场强元素为特征，具有平坦重稀土元素配分模式和显著的Ti负异常以及Pb、Ba正异常，表明形成于弧前构造环境。4）绿帘岩氧（δ18O）和锶（87Sr/86Sr）同位素比值分别为5.0–8.5‰ 和 0.704–0.706，二者均高于新鲜的玄武岩，表明其原岩遭受了海底热液系统的蚀变。5）对三个绿帘岩中挑选出的岩浆锆石进行U-Pb测年结果得出平均年龄分别为2496±21 Ma、2512±12 Ma和2542±12 Ma，代表绿帘岩原岩的形成年龄，表明其形成于晚太古代。6）与全球不同时代典型绿帘岩对比发现太古代的海底热液活动与如今正在发生的海底热液活动十分相似。