华北克拉通东部胶北地体太古宙花岗岩类多矿物年代学研究：解码多期构造热事件的演化历程

针对华北克拉通东部胶北地体前寒武纪基底演化中多期构造热事件记录不清的问题，研究人员通过锆石（zircon）、磷灰石（apatite）和榍石（titanite）的U-Pb年代学分析，揭示了太古宙TTG（英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩）与花岗片麻岩的2.54–2.52 Ga侵位事件、2.46 Ga区域变质作用，以及古元古代（1.91–1.86 Ga）高压麻粒岩相变质和中元古代（1.30 Ga）裂解事件，为哥伦比亚超大陆裂解与克拉通多阶段演化提供了关键约束。

　　

华北克拉通作为全球最古老的克拉通之一，其复杂的构造演化历史一直是地质学家关注的焦点。胶北地体作为华北克拉通东部的重要构造单元，保存了从太古宙到中生代的多期岩浆和变质事件记录。然而，长期以来，关于该地区太古宙花岗岩类是否经历了古元古代变质作用、以及中元古代构造热事件的性质等问题仍存在争议。这些问题的解答对于理解华北克拉通从稳定化到再活动的完整演化历程至关重要。

针对上述科学问题，中国某研究机构的研究人员Yan-Ping Chen、Fan-Mei Kong、Xu-Ping Li和Hans-Peter Schertl合作，对胶北地体栖霞地区太古宙TTG和花岗片麻岩开展了系统的多矿物（锆石、磷灰石、榍石）U-Pb年代学研究。研究发现这些岩石不仅记录了晚太古代（2.54–2.52 Ga）的岩浆侵位和随后（2.46 Ga）的区域变质事件，还首次在胶北地体识别出1.91–1.86 Ga（榍石）、1.84–1.80 Ga（磷灰石）的古元古代变质事件，以及1.69–1.61 Ga和1.30 Ga的中元古代热事件，为华北克拉通在哥伦比亚超大陆裂解过程中的响应提供了直接证据。相关成果发表在《Precambrian Research》上。

研究团队采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）技术对锆石、磷灰石和榍石进行U-Pb定年，结合阴极发光（CL）成像和原位微量元素分析。样品采自胶北地体栖霞地区典型的TTG和花岗片麻岩露头，通过矿物分选和制靶后，使用32 μm激光束斑和5 Hz频率进行数据采集，以锆石标准物质91500作为外标进行年龄校正。

研究结果
锆石U–Pb年龄与微量元素特征
锆石分析显示TTG和花岗片麻岩的原岩侵位年龄集中在2.54–2.52 Ga（误差±0.02 Ga），而变质锆石年龄为2.46 Ga，表明晚太古代岩浆活动后迅速发生了区域变质作用。微量元素图谱显示重稀土（HREE）亏损和正铕异常（Eu/Eu*>1），指示石榴子石残留和高压条件下熔融。

多矿物记录的变质事件序列
榍石（闭锁温度650–780°C）记录了1.91–1.86 Ga的高压麻粒岩相变质，磷灰石（375–600°C）则保存了1.84–1.80 Ga的角闪岩相退变质年龄。此外，两者共同揭示了1.69–1.61 Ga和1.30 Ga的热事件，可能对应哥伦比亚超大陆裂解引发的伸展构造。

中生代热叠加证据
样品20JSJ-09的磷灰石边部获得315±20 Ma年龄，与古特提斯洋壳晚石炭世俯冲引起的热扰动相关，揭示了克拉通边缘的再活化。

讨论与结论
该研究通过多矿物年代学体系，首次构建了胶北地体从太古宙到中生代的完整热演化序列：

1. 晚太古代（2.5 Ga）是华北克拉通重要的地壳生长期，伴随TTG岩浆侵位和快速变质；
2. 古元古代（1.9–1.8 Ga）高压麻粒岩相变质与胶-辽-吉带（JLJB）造山作用直接相关；
3. 中元古代（1.3 Ga）热事件可能响应哥伦比亚超大陆裂解，填补了华北克拉通中元古代活动的空白记录；
4. 晚古生代热扰动揭示了克拉通对周边板块构造的远程响应。

这项研究不仅为理解华北克拉通多阶段演化提供了关键年代学约束，更展示了磷灰石和榍石U-Pb定年在解密前寒武纪地体复杂热历史中的独特优势，对全球古老克拉通的比较研究具有方法论意义。