京畿地块西北缘（小延坪岛与江华岛地区）新识别的成铁纪与造山纪正片麻岩的岩石成因与构造启示：基于全岩地球化学与锆石U-Pb-Hf同位素组成的约束

《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》：Petrogenesis and Tectonic Implication of the Newly Identified Rhyacian and Orosirian Orthogneisses in the Northwestern Part of the Gyeonggi Massif (Soyeonpyeongdo and Ganghwado Areas), South Korea: Constrained From Whole-Rock Geochemistry and Zircon U-Pb-Hf Isotopic Compositions

　　

京畿地块是朝鲜半岛主要的前寒武纪基底之一，古元古代正片麻岩与副片麻岩广泛出露。研究人员对京畿地块西北缘（小延坪岛与江华岛地区）新识别的成铁纪至造山纪变火成岩开展研究，基于锆石U–Pb–Hf同位素数据与全岩地球化学阐明其岩石成因与构造启示。小延坪岛地区含石榴子石角闪花岗片麻岩与黑云母花岗片麻岩分别就位于约2.06 Ga与1.88 Ga，江华岛地区英云闪长片麻岩形成于约1.93 Ga。2.06 Ga含石榴子石角闪花岗片麻岩显示I型与A2型特征，富集大离子亲石元素（LILE）而亏损Nb–Ta，指示弧相关伸展体制下生成。1.93 Ga英云闪长片麻岩具埃达克质（adakitic）特征、负εHf(t)值（?8.2至?4.9）及增厚地壳信号（42–74 km），与太古宙镁铁质下地壳在区域同碰撞阶段增厚部分熔融派生一致。1.88 Ga黑云母花岗片麻岩显示准铝质至弱过铝质I型与A2型特征，εHf(t)略负（?1.7至+0.6），暗示碰撞后伸展背景形成。京畿地块西北缘这些连续岩浆事件（2.06–1.85 Ga）在时代与地球化学上与华北克拉通东部辽吉带（Liao–Ji Belt）成铁纪–造山纪岩浆作用可比。因此，京畿地块西北缘记录了与辽吉带大致可对比的古元古代构造–岩浆演化。

研究背景与问题提出：朝鲜半岛前寒武纪基底与华北克拉通东部共同构成东北亚关键地质单元。辽吉带（朝鲜境内称摩天岭带）被认为形成于约2200–1850 Ma的造山事件，记录有弧后伸展（成铁纪约2200–2080 Ma）与碰撞后伸展（造山纪约1880–1850 Ma）两阶段岩浆作用，其间约1950–1900 Ma还存在同碰撞增厚地壳部分熔融事件。京畿地块位于狼林地块之南，已有研究揭示其北中部有约2.09 Ga与1.88–1.85 Ga两期岩浆记录，且可与辽吉带对比，但西北缘（小延坪岛、江华岛）新识别的正片麻岩源区性质与详细岩石成因仍缺乏约束，京畿地块与辽吉带是否属于同一广域构造体系尚未完全确立。为此，研究人员在《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》报道了对京畿地块西北缘新识别成铁纪—造山纪正片麻岩的系统定年、地球化学与锆石Hf同位素研究，以限制其源区与构造背景。

主要技术方法：研究人员在西北京畿地块小延坪岛采集含石榴子石角闪花岗片麻岩与黑云母花岗片麻岩、在江华岛采集英云闪长片麻岩作为样本队列。锆石分选后，采用敏感高分辨离子探针（SHRIMP IIe/MC）测定U–Pb年龄（韩国Ochang中心与西班牙Granada大学IBERSIMS实验室），以SL13、FC-1、Temora-1为标样；同颗粒锆石域经激光剥蚀多接收器电感耦合等离子体质谱（LA-MC-ICP-MS）获取原位Lu–Hf同位素；全岩粉末由Activation Laboratories以锂硼酸盐熔融—ICP-OES与ICP-MS测定主微量元素。方法学仅浓缩上述核心分析链，不涉及试剂与标样制备细节。

研究结果：

6.1 不同正片麻岩形成时代——锆石U–Pb定年表明，含石榴子石角闪花岗片麻岩岩浆锆石核部上交点年龄2056±13 Ma（成铁纪），英云闪长片麻岩谐和年龄1930±15 Ma（造山纪初），黑云母花岗片麻岩岩浆锆石边部平均1881±6 Ma（造山纪）。结合前人数据，北京畿地块古元古代岩浆分为约2.09–2.06 Ga、1.93–1.90 Ga、1.88–1.85 Ga三期，分别与弧伸展、同碰撞增厚、碰撞后伸展相对应。

6.2 西北京畿正片麻岩岩石成因——6.2.1 小延坪岛2.06 Ga含石榴子石角闪花岗片麻岩：A/CNK<1.1，准铝—弱过铝，εHf(t)=+0.0~+3.9，T_DM2=2557–3079 Ma，富LREE与LILE、亏Nb–Ta、P，具I型与A₂型双重亲和，Zr饱和温度821–859°C，解释为古老地壳（少量新生壳）在弧相关伸展（可能为弧后）背景下部分熔融并经斜长石/氧化物分离结晶。6.2.2 江华岛1.93 Ga英云闪长片麻岩：金属铝质I型，低Y（14–17 ppm）、高Sr/Y（29–35）与(La/Yb)_N高，具埃达克质特征；εHf(t)=?8.2~?4.9，T_DM2=2897–3095 Ma，源区判别落入玄武质/角闪岩域，Rb/Sr–Rb/Ba近玄武质熔体，推断为太古宙镁铁质下地壳在同碰撞增厚（古地壳厚度估算42–74 km）下部分熔融。6.2.3 小延坪岛1.88 Ga黑云母花岗片麻岩：高SiO₂，A/CNK 0.97–1.05，εHf(t)=?1.7~+0.6，T_DM2=2604–2746 Ma，源图落变杂砂质域，负Eu–Sr–Nb–Ta–P–Ti异常，I型—A₂型亲和，解释为新太古代变杂砂质地壳重熔＋长石分离结晶，产于碰撞后伸展。

6.3 西北京畿2.06–1.85 Ga多期岩浆构造启示——三期事件分别与辽吉带约2.1 Ga弧后A₂型、1.95–1.90 Ga同碰撞埃达克质I型、1.88–1.82 Ga碰撞后I/A型在时代、Ga/Al、εHf(t)、(La/Yb)_N及源区上可比。研究人员提出：约2.2–2.06 Ga龙岗地块向狼林—京畿之下俯冲伴弧后伸展；1.95–1.90 Ga龙岗—狼林碰撞致下地壳增厚熔融（京畿响应为1.93 Ga英云闪长质）；1.88 Ga后板片断离/岩石圈减薄转入碰撞后伸展。京畿西北缘并非孤立，而是辽吉广域造山系向南西延伸约600 km的组成部分。

讨论浓缩：讨论部分将新定年与Hf同位素嵌入北京畿—辽吉带区域框架，强调三期岩浆不是孤立点事件而是“弧伸展→同碰撞增厚→碰撞后伸展”的连续转换；指出2.06 Ga片麻岩虽(La/Yb)_N高于辽吉同期，但A₂型、εHf(t)范围与Ga/Al重叠，仍属弧相关伸展；1.93 Ga埃达克质须结合负εHf(t)、太古宙T_DM2、源区判别与区域中温变质（33–45 km P–T）共同证成增厚下地壳熔融，而非单独以Sr/Y论厚度；1.88 Ga花岗片麻岩以新太古代壳源重熔＋低P/T变质同期性归入碰撞后。作者明确本区无独立P–T–t路径，以中北京畿变质记录作区域支架，相关性在“北京畿尺度”成立。

结论翻译（浓缩自原文Conclusion）：新锆石U–Pb定年确认西北京畿三期内古元古代岩浆——2.06 Ga含石榴子石角闪花岗片麻岩、1.93 Ga英云闪长片麻岩、1.88 Ga黑云母花岗片麻岩。全岩地球化学与锆石Lu–Hf表明：2.06 Ga为弧相关伸展下地壳派生I型具A₂亲和；1.93 Ga为区域地壳增厚期镁铁质下地壳埃达克质熔融；1.88 Ga为演化陆壳碰撞后伸展重熔。与辽吉带对比显示西北京畿记录了可类比的弧伸展—增厚—碰撞后序列，支持北京畿与龙岗—狼林碰撞系在古元古代具广域构造—岩浆联结，允许各岩体年龄、源区与参数局部差异。