揭示华北古老大陆地売结构及演化过程

摘要：对鞍本、冀东、鲁西、阴山等太古宙典型地区和深部物质进行了深入研究，总结了华北克拉通早期地壳形成演化历史，揭示出鄂尔多斯地块本身强烈卷入了古元古代晚期构造热事件，在华北克拉通划分出3个大于2.6Ga的古陆块。

1.项目概况

地球早期演化是人类探索自然最富挑战性的科学问题之一。华北克拉通是地球上已发现大于3.8Ga岩石仅有的几个地区之一，进一步寻找、鉴别和研究古老物质的时空分布和确定其物质组成特征，对于探讨早期大陆地壳的形成机制和构造背景、建立太古宙早期构造岩浆年代格架具有重大的科学意义。在地质矿产调查评价项目“华北克拉通太古宙早期古老陆壳物质的寻找、鉴别和研究”(2011—2013年）和国家973项目、国家自然科学基金项目的资助下，中国地质科学院地质研究所联合中国地质大学（武汉）结合多学科专家的意见，对华北克拉通早前寒武纪古老物质进行解剖，获得了大量的第一手资料，极大提高了对华北克拉通早期地壳形成演化的认识。

2.成果简介

(1)鞍山一本溪地区：①在深沟寺杂岩一个很短的剖面，识别出约3780 Ma、3600~3660 Ma、约3450 Ma、3330~3310 Ma和约3140 Ma的 多期岩浆事件（图1)，白家坟杂岩和东山杂岩具类似特征，露头尺度记录了长期连续的岩浆作用，在全球范围也十分罕见；②对2.5~3.8Ga岩石开展了广泛的锆石原位高分辨率0同位素研究，表明3.8 Ga鞍山地区就存在壳内再循环作用；③对亚洲最大规模的2.5Ga正长花岗岩开展了地质、年代学和地球化学综合研究，它们形成于伸展构造体制，是成熟度高的古老陆壳物质再循环产物。

(2)冀东地区：在新的岩石类型角闪片麻岩和石榴黑云片麻岩中发现大量3.4~3.8 Ga碎屑锆石，其Hf同位素组成揭示物源区存在多期地幔添加作用。表明冀东是我国除鞍山之外又一始太古代（>3.6 Ga)陆壳物质分布区，其深人研究有望发现始太古代岩石。根据最年轻碎屑锆石和变质锆石年龄，限定曹庄岩系形成于 2.5~3.4 Ga之间，而不是以往认为的3.5 Ga，首次发现3.4 Ga岩石。

(3)鲁西地区：是华北克拉通迄今所知新太古代早期和晚期深成侵人岩和表壳岩都发育的唯一地区，对该区太古宙地质演化历史进行了总结。①发现大量2.6~2.75Ga岩石；②分辨 出新太古代早期和晚期2个不同时代的表壳岩系；③把鲁西花岗绿岩带划分为3个岩带；④把鲁西花岗绿岩带形成演化划分为新太古代早期 (2.6~2.75 Ga)和新太古代晚期（2.5~2.6 Ga) 2 个阶段；⑤在2525 Ma左右，鲁西地区构造体制从挤压转变为伸展。

(4)阴山地区：①识别出新太古代早中 期（2.6~2.7 Ga)TTG岩石和古元古代中晚期 (1.9~2.2 Ga)花岗质岩石；②确定存在新太古代晚期一古元古代早期（2.47~2.51 Ga)和古元 古代晚期（1.86~1.94 Ga)2期重大构造热事件; ③阴山地块与孔兹岩带和华北克拉通东部早前寒武纪基底十分类似。为从总体上认识华北克拉通早前寒武纪地质演化历史，提供了重要资料。

(5)对年轻火山岩中的深源包体进行了系统深入的岩相学、矿物化学、岩石地球化学和锆石U-Pb及Hf同位素研究，总结了华北克拉通深源包体提供的深部过程的大量信息。在很多地区鉴别出，新太古代地幔添加、壳内再循环作用及古元古代晚期构造热事件。

(6)对鄂尔多斯盆地深部钻孔的早前寒武纪变质基底岩石样品进行了锆石定年和Hf同位素分析。研究表明鄂尔多斯地块本身卷人了古元古代晚期强烈构造热事件。这为构建华北克拉通西部的构造模型提供了新的制约。

(7)对各典型地区太古宙地壳形成演化及华北克拉通新太古代晚期正长花岗岩和BIF铁矿、构造岩浆热事件进行了系统总结。结合面上研究，在华北克拉通划分出3个古陆块（>2.6 Ga)，即东部古陆块、南部古陆核和中部古陆块（图2)。

3.成果意义

华北克拉通在许多方面与全球其他典型克拉通类似，不同的是华北克拉通遭受了新太古代晚期强烈构造热事件的叠加改造。古老陆块区划可作为今后一段时间华北克拉通太古宙 地质研究的工作模型，对古老物质寻找、新太古代晚期构造体制研究和太古宙BIF铁矿找矿靶区确定都具有重要意义。鄂尔多斯基底研究 为建立新的华北克拉通古元古代晚期构造模型提供了可能。项目成果确定了华北克拉通从始太古代到新太古代早期一批新的地质体、岩石和碎屑锆石年代学记录，刷新了对早期地壳形 成与演化的认识，并对广泛被接受的华北克拉通构造演化模型提出质疑，很多地质年代学研究成果被广泛接受，提高了我国在早前寒武纪研究领域的国际地位。(中国地质科学院地质研究所 万渝生供稿）