《Journal of Asian Earth Sciences》:Petrogenesis of ~1.96 Ga Mafic–Intermediate Intrusions in the Daqingshan Area: Constraints on the Tectonic Evolution of the Khondalite Belt, North China Craton
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•大青山地区的基性-中酸性岩浆侵入体形成于约19.7-19.6亿年前,而在约19.4-19.2亿年前经历了变质作用。•阳起石石英闪长岩是经变质作用后的辉长质岩浆的衍生物。•这些基性-中酸性岩浆侵入体源自以软流层物质为主的混合地幔源,并受到俯冲板片来源流体的改造。•约19.7-19
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大青山地区的基性-中酸性岩浆侵入体形成于约19.7-19.6亿年前,而在约19.4-19.2亿年前经历了变质作用。
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阳起石石英闪长岩是经变质作用后的辉长质岩浆的衍生物。
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这些基性-中酸性岩浆侵入体源自以软流层物质为主的混合地幔源,并受到俯冲板片来源流体的改造。
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约19.7-19.6亿年前,角闪岩带很可能位于与俯冲作用相关的构造环境中。
引言
华北克拉通作为世界上最古老的克拉通之一,为研究早期构造格局和地壳演化提供了天然实验室(Zhai和Santosh,2011;Zhao和Zhai,2013;Wan等人,2021)。关于华北克拉通的构造划分与合并,已有多种模型被提出(Zhao等人,2005;Kusky和Li,2003;Zhai和Santosh,2011)。其中Zhao等人(2005)将华北克拉通划分为龙岗、狼耳山、阴山和鄂尔多斯四个地块,并认为它们沿着三条古元古代造山带发生合并,即角闪岩带、横贯华北造山带以及辽辽蓟带(图1a)。
角闪岩带属于华北克拉通西侧地块内的古元古代造山带(Zhao等人,2005)。近年来,有大量研究致力于探讨该带的岩浆活动、变质作用及构造演化过程(Xu等人,2005;Dong等人,2016;Ma等人,2015;Shi,2020;Yin等人,2014;Yin等人,2015;Jiao等人,2017;Liu等人,2013;Cai等人,2014;Li和Wei,2018)。然而,角闪岩带的形成与演化机制仍存在争议。一些研究者认为鄂尔多斯地块向北俯冲到阴山地块的活动大陆边缘之下,最终在约19.5亿年前发生大陆碰撞,从而形成了角闪岩带(Zhao等人,2005);另有一些学者则认为角闪岩带从新太古代到古元古代经历了长期的俯冲-增生作用(Santosh等人,2013;Liu等人,2017a;Wang等人,2020、2021)。还有研究者提出,在晚新太古代克拉通化之后,角闪岩带在23.5亿至18.2亿年间经历了裂解、俯冲、增生和碰撞作用(Zhai和Santosh,2011;Wang等人,2022)。尽管俯冲和碰撞作用在角闪岩带演化中扮演了重要角色,但其碰撞前的构造环境与演化历史至今仍缺乏足够的研究依据。
基性岩石是地球深处热构造作用在地表的重要体现。古元古代的变质基性岩石在角闪岩带广泛分布,对于揭示地壳与地幔的相互作用以及阐明该带的构造演化具有重要的地质意义。在角闪岩带的大青山、济宁和凉城地区已发现了古元古代的变质基性岩浆侵入体(Liu等人,2012;Peng等人,2012;Shi等人,2025;Zhu等人,2023a)。不过,针对大青山地区约19.7-19.6亿年前的基性-中酸性岩浆侵入体的研究还相对较少。Wan等人(2013)仅提供了年代学数据,而Wang等人(2021)仅对两个地点进行了采样分析。
在本研究中,我们从五当召地区的多个地点采集了样品,并获得了辉石石英二长岩、变质辉长岩以及阳起石石英闪长岩的锆石U-Pb年龄、全岩地球化学数据以及原位Hf同位素数据。这些数据有助于阐明约19.6亿年前基性-中酸性岩浆侵入体的成因及其构造环境,从而为角闪岩带古元古代的构造演化提供重要约束。
章节摘要
地质背景
角闪岩带是一条古元古代的碰撞造山带,长度约为1000公里,宽度约为200公里(Zhao等人,2005)。它向东延伸,经过千里山-贺兰山、乌拉山-大青山以及济宁-卓资-丰镇一带(图1a)。根据岩性特征,角闪岩带可进一步划分为两个构造单元:凉城杂岩花岗岩带和乌拉山-大青山重熔杂岩带(Wang等人,2022)(图1b)。凉城杂岩花岗岩带为
采样与岩石学特征
本研究以大青山地区出露的辉石石英二长岩、变质辉长岩以及阳起石石英闪长岩作为主要研究对象,其位置见图2。
分析方法与结果
方法细节与数据质量评估内容见补充附录S1。实验结果如下所示。
原岩形成与变质年龄
在大青山地区进行的多次锆石SHRIMP和LA-ICP-MS U-Pb定年分析(Liu等人,2013;Liu等人,2014;Liu等人,2022;Ouyang和Guo,2020;Wan等人,2013;Wang等人,2021;Wang等人,2020;Wang等人,2022;Xu等人,2013)揭示了该地区存在多次岩浆活动,其中包括在约25.5-25.0亿年、24.5-23.7亿年、20.6亿年、19.7-19.2亿年以及18.4亿年发生的显著基性岩浆活动。年代学研究表明,这些基性岩的变质年龄为
结论
结合本研究的新数据以及以往文献的研究成果,可得出以下结论:
(1) 五当召地区的基性-中酸性岩浆侵入体形成于约19.7-19.6亿年前,随后在约19.4-19.2亿年前发生了变质作用。
(2) 这些基性-中酸性岩浆侵入体的成分呈从亚碱性向碱性的过渡特征,其地球化学性质与CAB型岩石相似。
(3) 这些岩浆源自混合地幔源。
作者贡献说明
龚云迪:论文撰写——初稿撰写、可视化分析、方法设计、数据收集与分析、正式文本编辑。 董晓杰:论文撰写——审稿与编辑、研究指导、方法设计、数据收集与分析。 徐中原:论文撰写——审稿与编辑、研究指导、方法设计、数据收集与分析、资金申请。 连光辉:论文撰写——审稿与编辑、研究指导。 刘正红:研究指导、方法设计、数据收集与分析。 范国宇:研究指导。
未引用参考文献
Aldanmaz等人,2006;Cai等人,2015;Collins,2002;Feng等人,2011;Gan等人,2019;Guo等人,2012;Hawkins和Ishizuka,2009;Hoskin,2005;Hoskin和Schaltegger,2003;Huang等人,2019;Irvine和Baragar,1971;Jiang等人,2022;Jiao等人,2013;Kuang等人,2020;Kuang等人,2021;Lei等人,2014;Lian等人,2022;Lian等人,2023b;Lobjoie等人,2018;Pang等人,2019;Pearce,1996;Pearce,1982;Pearce,2008;Pearce和Cann,1973;Polat和Hofmann,2003,
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。
致谢
我们要感谢董春燕博士和杨春博士在锆石SHRIMP定年分析过程中提供的技术支持。同时感谢朱毅同志协助挑选锆石,以及张双荣同志负责锆石的装片工作。在野外考察期间,也得到了张鸿祥和李苏强的帮助。本研究得到了中国国家自然科学基金(项目编号U2244211)的资助。
龚云迪|董晓杰|徐中原|连光辉|刘正红|范国宇