中条山东部～2.5Ga不同类型花岗岩的成因及地质意义

A suit of ca. 2.5 Ga granitoids have been identified that are spatially associated in the eastern Zhongtiao Mountains, including TTG-like trondhjemite, allanite-bearing granite and A-type granite. This proposal focus on the spatio-temporal coupled three types of granitoids. In-situ analyses on melt inclusion and minerals, such as zircon, apatite, epidote, allanite and biotite, will be used to constrain the source nature and formation-condition of the three types of granitoids. In addition, systematic analyses on major and trace elemental composition and isotopic compositions can also be used to further constrain the source nature and to reveal tectonic setting and deep magmatic processes. Furthermore, comprehensively investigation on the spatial and temporal distribution of the three types of granitoids can indicate the regional geodynamic evolution of Neoarchean. Therefore, the implementation of this proposal is not only can constrain the nature of ca. 2.5 Ga teco-magmatic activates in Zhongtiao Mountains, but also can reconstruct the evolution of crust and deep mantle in the central North China Craton during the transition of Neoarchean-Proterozoic.

申请者在中条山东部厘定出了～2.5GaTTG质的奥长花岗岩和非TTG质的含褐帘石花岗岩及A型花岗岩，三者在空间上紧密共生。本项目拟以这三类性质不同、但具有明显时空耦合关系的花岗岩为研究对象，通过典型矿物(锆石、磷灰石、岩浆成因绿帘石-褐帘石、黑云母等)原位化学组成的分析和熔融包裹体的系统研究（显微测温和成份分析），约束三类花岗岩形成的物理化学条件和源区性质；通过岩石主量元素、微量元素和同位素(全岩分析和典型矿物原位分析) 地球化学特征的系统研究，进一步限定三类花岗岩的源区性质，探讨其形成机制和构造背景，反演岩浆活动的深部过程；在此基础上，对三类花岗岩的空间展布特征和形成的精确时序进行研究，揭示它们时空耦合的地球动力学机制。本项目的实施，不但能有效地限定中条山地区～2.5Ga构造-岩浆活动的性质，还能为阐述华北克拉通中部带新太古代-古元古代这一关键转折期地壳及深部演化提供新的约束。

在中条山地区分布同善、落家河和王屋三个空间毗邻的构造剥蚀天窗，其内出露的TTG（落家河、虎坪）、含褐帘石花岗岩（落家河）和A型花岗岩三类花岗质岩均形成于~2.5Ga，显示了时空耦合特征。岩相学和元素地球化学的综合研究显示，落家河TTG源于加厚的铁镁质下地壳，其熔融温度和压力分别介于650~850°C和1.0~1.5Gpa之间；虎坪含褐帘石TTG可能形成于高温（>850°C）条件下深源镁铁质岩石的熔融，且形成的压力可能更高，它可能是拆沉下地壳部分熔融的产物；王屋A型花岗岩可能是浅部地壳似TTG质岩石部分熔融的产物；而落家河含褐帘石花岗岩则可能是下地壳镁铁质岩石浅部高温部分熔融的产物。显然，三类不同地球化学性质的花岗质岩石均为地壳改造的结果。.宋家山群底部存在着一套绿片岩相的变基性岩，其稀土元素的特征与富集的大洋中脊玄武岩（E-MORB）和洋岛玄武岩（OIB）稀土元素配分近似，它可能是富集的尖晶石二辉橄榄岩地幔部分熔融的产物。尽管在华北克拉通南缘确实存在着~2.5Ga基性岩浆岩，但仍以花岗岩为主，表明~2.5G的岩浆活动以地壳改造为主。.通过不同性质花岗岩和基性岩的综合研究，认为岩石圈拆沉和软流圈上涌是引发华北克拉通南缘新太古代末大规模岩浆活动的主要诱因，而这种地球动力学机制不能用单一的地幔柱活动或现代板块构造模式来解释，它更可能是二者共同作用的结果。此外，研究还认为，地壳不同层次的熔融可能是引发全球新太古代末大陆地壳组成发生变化的重要机制，这也暗示从此地壳结构趋于稳定，其构造体制也趋于现今的式样。.通过野外地质观察、矿物化学、流体包裹体和C-H-O-S同位素等综合研究，刻画了宋家山群变基性岩中变质铜矿床的成矿过程，发现变质铜矿床的形成与基性岩的初始铜富集有关，但主要的成矿作用却发生在其的变质作用叠加改造过程；而Cu的溶解、外部S的加入和变质流体的不混溶可能是其成矿的必要条件。