胶北早元古代钙硅酸盐岩和超基性岩的岩石成因、交代作用及其流体活动研究

This project designs to study petrogenesis, metasomatism and fluid activity of the Paleoproterozoic calc-silicate and ultramafic rock in the Jiaobei terrane, eastern Shandong. Detailed studies include the determination of equilibrated mineral assemblages in FMCAS mafic system and FMSH ultramafic system, genetic types of calc-silicate and serpentinized ultramafic rock, calculation of PT conditions by using internal consistent thermodynamic data set, and investigation of the relationship between calc-silicate and ultramafic rock during metamorphism. Project also involves studies on bulk and mineral geochemistry, Rb-Sr、Sm-Nd and O isotope etc. in order to figure out the source of fluid and metasomatic process of calc-silicate and ultramafic rocks in Jiaobei terrane, to understand the geological background of investigated rocks. Meanwhile, using SHRIMP U-Pb zircon dating to determine metamorphic stages of calc-silicate and serpentinized ultramafic rocks, and the accurate times of each metamorphic events, which would help to probe into the formation, development, geological background and evolution of Jiao-Liao-Ji belt and its contribution to final convergence of the Huabei craton.

本项目以胶北早元古代钙硅酸盐岩和超基性岩的岩石成因、交代作用以及流体活动为研究对象。通过岩石学、岩石和矿物地球化学的研究，确定其成因特征、形成条件、构造背景和演的化过程，建立FMCAS基性岩体系和FMSH超基性岩体系的相平衡关系，阐明超基性岩、基性麻粒岩与钙硅酸盐岩形成的地质条件及相互关系。通过对钙硅酸盐岩、基性麻粒岩、超基性岩及矿物的稀土、微量元素地球化学和同位素地球化学研究，结合Rb-Sr、Sm-Nd同位素和O同位素研究，拟对胶北隆起带中的超基性岩和钙硅酸盐岩交代流体的来源、流体作用过程进行探讨，以确定胶北研究区基性麻粒岩、钙硅酸盐岩和超基性岩的成因类型和构造属性。同时利用SHRIMP U-Pb 锆石定年技术确定不同岩性的变质事件期次、相互关系，以及每一期变质事件发生的精确时间，从而探讨胶-辽-吉构造活动带在前寒武纪时期的形成发展、构造属性、演化历史以及在华北克拉通的整体拼合中的贡献。

本项目以胶北早元古代钙硅酸盐岩和超基性岩的岩石成因、交代作用以及流体活动为研究对象。通过电子探针、XRF、LA-ICM-PS等技术方法进行岩石学、岩石和矿物主微量元素地球化学以及同位素年代学的研究，确定其成因特征、变质作用、构造背景和演化过程。根据SACMF体系矿物组合演化的PT视剖面图，得出基性麻粒岩经历了早期780–850°C / 1.0–1.1Gpa的变质作用和晚期400 – 650°C / 0.6–0.75 Gpa的退变质作用和Ca质交代作用，从而得出顺时针的P-T轨迹，钙硅酸盐岩化形成于陆－陆碰撞过程的晚期阶段，是高压基性麻粒岩在折返过程中经历退变质和Ca质交代联合作用的结果。胶北地块变质基底的超基性岩蛇纹岩、蛇纹岩化尖晶石方辉橄榄岩、尖晶石橄榄斜方辉石岩、角闪石岩和斜长角闪岩自形成以后，经历了早期的高角闪岩相和晚期绿片岩相的变质作用, 岩石矿物学研究表明超基性岩可能是具有堆晶成因的一套幔源岩浆系列。对变质钙硅酸盐岩碎屑锆石年代学研究得出最老的岩浆锆石年龄为太古代3.04 Ga的年龄, 其主要岩浆事件年龄峰值约为2.68 Ga以及 2.87Ga, 2.78Ga；而变质锆石年龄范围为2.51–2.09 Ga。高压麻粒岩锆石的CL结构和REE特征都表现出典型的变质成因, 其207Pb/206Pb同位素麻粒岩相变质年龄为古元古代晚期的1.86–1.84 Ga，而中元古代早期1.76–1.84 Ga的年龄，可能与其后角闪岩相退变质作有关。地球化学研究表明高压基性麻粒岩形成于大陆边缘的岛弧环境其原岩是拉斑玄武岩质岩石，可能是形成于弧后扩张背景下基性的侵入岩或喷出岩，在胶-辽-吉带碰撞闭合过程中，经历了麻粒岩相变质作用，表明胶辽吉活动带的演化过程始于陆内裂谷，随之发生了俯冲作用，在其过程中发生了高压变质作用，从而使得胶辽吉活动带的闭合。