华北克拉通大青山巴罗式变质带的成因及早元古代构造演化

Daqingshan region, which is situated at the northeastern part of the Paleoproterozoic Khondalite belt in the west North China Craton, exposes a constant sequence of Barrovian metamorphic zones, with a synchronous volcano-sedimentary succession and granitoid intrusions. In this application, an integrated study with the goal of clarifying the relationship between the metamorphism and the magmatism will be carried out on the metamorphic zones and the relevant volcanic rocks and granitoids. According to the regional geological survey and mapping, a metamorphic geological map of the Daqingshan Barrovian metamorphic series will be finished; by the means of intensive researches on the metamorphism, exact P-T paths of the main Barrovian metamorphic zones will be simulated, and we will judge the metamorphic genesis as the thermal relaxation of the overthicken crust or heating by the magmatism. According to the research on geochemistry, the type of the syn-metamorphic granitoids and their petrogenesis will be suggested to be remelting granitoids or the arc magmatic granitoids. By the means of geochronology, the relationship between the volcanism, crust melting, granitoids intrusion and the Barrovian metamorphism will be constructed on the base of detail fieldwork. After finishing all the researches above, the tectonic setting of the Daqingshan in Paleoproterozoic, the sequence and characteristics of tectothermal event will be clarified, and awareness of tectonic evolution of the Khondalite in west North China Craton will be evaluated.

在华北克拉通西部的大青山地区，位于早元古代孔兹岩带构造带的东北段，不仅发育连续完整的巴罗式中压变质带，而且共生有同时代的火山沉积建造和花岗岩类侵入体。该项申请，拟针对这一变质带及相关火山岩和花岗岩类，进行一项以变质作用和岩浆活动的关系为主要目标的综合研究：通过野外地质调查和填图研究，作出大青山巴罗带的变质地质图；通过详细的变质作用研究，准确刻画巴罗式变质带主要相带的变质作用PT轨迹，区分其变质作用为简单的地壳构造加厚的热松弛类型，还是岩浆活动加热的类型；通过岩石地球化学研究，确定变质作用同期的花岗岩的类型和成因，确定其为老地壳重熔型还是弧岩浆型；在详细野外工作的基础上，通过精确的同位素年代学研究，建立火山活动、地壳熔融和花岗岩侵入与巴罗式变质作用之间的联系。在此基础上，阐明大青山早元古代构造环境和构造热事件的序列和性质，深化对华北克拉通西部孔兹岩带构造演化的认识。

巴罗式变质带是构成造山带的重要组成部分。由于其经历的温度不会太高，能够保留较为完整的变质作用信息，因此对造山带的构造演化过程具有非常重要的意义。通过研究华北克拉通大青山巴罗式变质带的变质作用演化及其与相关岩浆岩的关系，结果表明（1）大青山地区出露较为完整的巴罗式变质带，由低级到高级可分为绿泥石带，黑云母带，石榴石带，十字石带和蓝晶石带。通过详细的变质带填图，红山口地区的变质带保留最为连续且完整；（2）通过对红山口地区出露的石榴石带、十字石带和蓝晶石带进行变质作用的研究，三条变质带的温度峰期温压条件分别为：石榴石带 5.9 kbar，585 ℃，十字石带 6.0 kbar，590 ℃，蓝晶石带7.1 kbar，645 ℃。三条变质带记录了形状相似的顺时针 P-T 轨迹，其中升温升压的进变质过程记录了地壳加厚的过程，到达压力峰期后经历了一小段减压升温，显示了热松弛效应，最后再经历降温降压的折返过程；（3）变质带中的变质泥质岩、变质带上部的变质基性火山岩和其中的浅色岩脉均记录了 1890-1900 Ma的变质年龄，表明该期变质作用在区域上均有影响。而侵入到变质带的未变质变形的花岗岩的结晶年龄为1870 Ma，指示了该期变质作用应在1870 Ma 之前结束。结合前人研究，华北克拉通孔兹岩带中-东段可能在古元古代晚期经历了增生型的造山作用。（4）在红召-金盆地区识别了五种不同类型的花岗岩类岩石(富钾闪长岩、富钠闪长岩、二长花岗岩、正长花岗岩和A型花岗岩)。五类岩石均侵位于 ca.2.48-2.45 Ga, 并经历了 ca. 1.9-1.8 Ga 变质作用的改造。岩石组合特征明显区分于>2.5Ga广泛分布的TTG系列岩石，体现岩石组合从富钠系列向富钾系列的转变，记录了2.56-2.45 Ga期间由挤压到伸展，地壳加厚到减薄的过程，TTG代表的地壳生长向地壳重熔阶段的过渡。其中A型花岗岩是高温低压条件下熔融产物，富钾闪长岩作为交代地幔熔融产物，是陆壳物质再循环进入地幔的直接证据。这套岩石组合代表了伸展环境下幔源底侵岩浆导致地壳不同尺度、不同物质的部分熔融。