冀东地区新太古代和古元古代两期构造热事件及其地质意义

Neoarchean and Paleoproterozoic tectono-thermal events have been widely recorded in the North China Craton, and to understand these two events is the key for early Precambrian crustal evolution. Eastern Hebei Province is an important area to investigate the significance of these events because of well-preserved Archean and Paleoproterozoic geological records and good exposures. This proposal aims at establishing the distribution and geological expression of the Paleoproterozoic event using combined field-based structural geology, geochronology (including the Ar-Ar and zircon U-Pb methods) and metamorphic zirconology. The tectonic implications of the Paleoproterozoic event will be examined on the basis of the new results. For the Neoarchean event, depositional processes will be investigated using field geology, geochronology, and structural geology. The chemical composition of Neoarchean curst will be reconstructed using newly-developed methods, and the evolution of the Archean crust will be examined using the Hf-O isotopic systematics of 3.8-2.5 Ga zircons. All this new information will be combined with data obtained from metamorphism, geochemistry and rock associations, and will be used to reconstruct the Neoarchean to Paleoproterozoic tectono-thermal evolution of the study area. The proposed research will significantly contribute to a better understanding of early Precambrian geological processes in eastern Hebei and will facilitate the interpretation of crustal evolution of the North China Craton.

华北克拉通广泛发育新太古代末和古元古代末两期构造热事件，对这两期事件的理解是华北克拉通早前寒武纪研究的关键。冀东地区岩石种类多样，地质记录丰富，出露条件良好，是研究这两期构造热事件地质意义的关键地区。本申请计划结合野外构造地质学、年代学（Ar-Ar方法和锆石U-Pb方法）和锆石成因学，对古元古代构造热事件的影响范围和表现形式进行限定。并据此限定其地质意义。利用野外地质调查、年代学和构造地质学限定新太古代末的沉积作用；利用最新提出的地球化学和同位素方法限定新太古代末的地壳组成特征；利用3.8-2.5 Ga锆石的Hf-O同位素限定太古宙的地壳演化。结合变质作用、地球化学和岩石组成等信息，限定冀东地区新太古代构造热事件的地质意义。这一研究不仅有助于加深对冀东地区早前寒武纪地质过程的认识，也对了解华北克拉通早期地壳演化具有一定的促进作用。

项目试图通过对冀东地区早前寒武纪地质体的形成时代、岩石组合、地球化学和同位素特征以及变质变形特征研究，揭示冀东地区新太古代和古元古代两期构造热事件的地质意义。在项目实施过程中，我们通过详细的野外地质调查和局部重点地区的野外填图工作，结合锆石SHRIMP U-Pb定年和锆石成因学研究、锆石Hf同位素分析、全岩Nd同位素和主微量元素地球化学分析，获得了以下主要认识：（1）作为新太古代晚期长英质变质杂岩的典型代表，安子岭杂岩具有复杂的岩石组成，而且其从形成到侵入并包裹表壳岩到最终抬升发生减压熔融，整个过程在短短40 Ma（2.54-2.50 Ga）内全部完成。（2）冀东地区变质特征和岩石组成各不相同的多个表壳岩单元形成时代均为2.55-2.51 Ga。而且碎屑锆石年代学表明，稍早一些的岩石是其源区的绝对主体组成。前人认为代表太古宙末碰撞造山的“底砾岩”实际是层间砾岩，不具有重要构造指示性意义。（3）新太古代富钠岩石和表壳岩在形成之后不久就发生了部分熔融，表壳岩的参与在新太古代陆壳从富钠向富钾转化的成熟化过程中起到了重要作用。（4）新太古代晚期，冀东东部地区MORB型和岛弧型玄武岩共生，沉积岩中碎屑锆石和形成时代的年龄非常接近，沉积岩形成时期发育较明显的火山作用，TTG岩石最可能的成因是俯冲板片或岛弧岩石的部分熔融。这些特征共同支持新太古代晚期存在类似现代的板块构造机制。（5）在新太古代最末期，从岛弧体系转为垂向上隆的穹隆构造，导致早期岩石的减压熔融和陆壳成熟。（6）锆石成因学研究表明很多古元古代变质锆石形成于构造抬升的退变质阶段。构造地质研究指示冀东很多早期地质体在古元古代变质过程中变形较弱，是作为整体发生构造抬升的。区域可能只存在一期古元古代构造热事件。作为华北克拉通的典型地区，冀东地区新太古代和古元古代的这些新进展可能在整个华北克拉通中都具有普遍意义。