廣州地化所揭示華北克拉通西南緣古元古代晚期A型流紋巖的成因與克拉通裂解
華北克拉通是世界上最古老的克拉通之一，巖石記錄可以追溯至3.85Ga，其演化過程一直以來都是地球科學研究中的熱點問題。華北克拉通在1.8Ga左右發(fā)生了一次重要的“構(gòu)造轉(zhuǎn)折”，即完成最終克拉通化，并開始進入陸內(nèi)裂解階段。然而，由于缺少對古元古代晚期地質(zhì)事件的精確定年結(jié)果的約束，華北克拉通發(fā)生“構(gòu)造轉(zhuǎn)折”的精確時間尚未準確限定。鄂爾多斯陸塊是華北克拉通西部陸塊的重要組成部分，被顯生宙沉積蓋層廣泛覆蓋。目前，相關(guān)的研究成果都是基于零星的石油鉆井巖芯樣品而獲得的。由于缺少相關(guān)地質(zhì)記錄，對于鄂爾多斯陸塊在克拉通化完成及隨后的“構(gòu)造轉(zhuǎn)折”期的演化機制一直處于研究空白。
古元古代晚期的A型花崗質(zhì)巖石對大陸地殼演化和地球動力學過程具有重要的制約作用。針對上述問題，中國科學院廣州地球化學研究所博士生龐嵐尹在導(dǎo)師趙太平研究員的指導(dǎo)下，選取華北克拉通西南緣（鄂爾多斯陸塊西南緣）古元古代晚期三個地區(qū)（白家溝、石嘴子和保家山）的A型流紋巖為研究對象（圖1），通過巖石學、主微量元素及SIMS鋯石U-Pb定年和O同位素工作，取得了以下認識：
（1）巖石學特征表明，這三個地區(qū)的巖石具有火山熔巖的典型特征，如流紋構(gòu)造、氣孔和杏仁構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶的自碎斑結(jié)構(gòu)、熔蝕結(jié)構(gòu)、纖維狀結(jié)構(gòu)，以及基質(zhì)的霏細結(jié)構(gòu)和球粒結(jié)構(gòu)。因此，這類巖石應(yīng)命名為流紋巖，而不是以前認為的花崗巖；
（2）精確的SIMS鋯石U-Pb定年結(jié)果表明，三個地區(qū)的流紋巖形成于1794.7±3.6 Ma ~ 1780.3±5.6 Ma，與華北克拉通南緣熊耳群火山巖的峰期年齡一致；
（3）流紋巖來源于新太古代長英質(zhì)基底巖石的部分熔融；鋯石的δ18O低（+1.5~+6.8‰，圖2），繼承于經(jīng)過高溫熱液蝕變的虧損18O的新太古代基底巖石，而不是同化混染作用或后期高溫水-巖相互作用的結(jié)果；
（4）流紋巖形成于裂谷環(huán)境中，指示華北克拉通西南緣固原裂谷的初始裂解；華北克拉通古元古代最年輕的退變質(zhì)作用為1.80-1.79Ga，表明從造山后到陸內(nèi)裂谷環(huán)境的轉(zhuǎn)變發(fā)生在1.79~1.78 Ga。
圖1 (a) 鄂爾多斯地塊西南緣構(gòu)造簡圖。BJG-白家溝流紋巖；SZZ-石嘴子流紋巖；BJS-保家山流紋巖。(b)白家溝流紋巖，(c)石嘴子流紋巖和(d)保家山流紋巖地質(zhì)簡圖。
圖2 白家溝、石嘴子和保家山流紋巖鋯石δ18O組成頻率分布直方圖
研究成果近期發(fā)表于國際期刊《Lithos》上，該項研究成果獲得了國家自然科學重點基金項目的資助。論文信息如下：
Pang, L.Y., Zhou, Y.Y., Gao, X.Y., Deng, X.Q., Zhao, J.H., Zhao, T.P.* 2021. Petrogenesis and tectonic implications of the late Paleoproterozoic A-type rhyolites at the southwestern North China Craton. Lithos, 390-391: 106095.
相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1016/j.lithos.2021.106095
