中条山涑水杂岩中TTG系列岩石的锆石SHRIMP年代学和地球化学及其地质意义.pdf

中条山涑水杂岩中TTG系列岩石的 锆石SHRIMP年代学和地球化学及其地质意义 田伟刘树文刘超辉余盛强李秋根王月然 造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京大学地球与空间科学学院，北京100871 中条山前寒武纪地块位于华北克拉通中部南缘，对于其形成时代和在华北克拉通前寒武纪演化 中的构造位置一直存有争议．涑水杂岩作为中条地块最古老的地质单元，是早期陆壳形成过程的重 要产物，但对其时代一直存有不同看法．孙大中纠ll根据对不同岩性单元的锆石u．Pb年代学研究认 为涑水杂岩中虽有部分太古代岩石存在，但其主体岩浆活动在早元古代(晚于2400Ma)．而白瑾等121 根据区域地质分析认为涑水杂岩应为太古代大陆岩浆弧作用的产物，其西南部解州附近TTG岩石的 拉通中部活动带中的古老块体【3l和西部地块太古代基底14l的不同看法，这主要是源于对涑水杂岩时代 和形成环境的不同认识．作者对涑水杂岩中TTG岩石进行了锆石SHRIMP年代学测试，获取了位于 太古代的看法．位于涑水杂岩西南部的TTG岩石获取了～1985Ma的岩浆侵位年龄，并有证据表明 其捕获了形成于新太古代晚期(-2488Ma)的残留锆石．这表明确实存在侵位时代为早元古代的TTG 类岩体．在永济附近已有早元古代的岩浆岩侵位年龄报道，但都是偏碱性的正长花岗岩11。61，而早元 古代的TTG类岩石在这一带尚属首次报道． 对晚太古代和早元古代两类TTG的地球化学特征的研究表明两类TTG岩石存在明显的差别： 主元素方面，晚太古代TTG岩石系列相对富Ti、P，贫AI、Na，而早元古代TTG系列则拥有较高 的AI、Na含量，同时Ti、P较低；微量元素方面，晚太古代TTG富Y、Co、La，并具有较低的 Eu值，而早元古代样品则亏损相应元素，并具有较高的Eu值．稀土元素的分布模式和微量元 素蛛网图证实了这种差异，并进一步表明两个系列的岩石成因明显不同：以ZT4020．1为代表的晚太 左右，重稀土含量相对较高(但低于lO倍球粒陨石值)、基本无Eu异常或较低的Eu负异常 (Eu=0．82-2．37)，在蛛网图上，其Sr含量较高(平均50570-6)，同时Nb、P、Ti明显亏损．这些特 征与典型的晚太古代TTG系列岩石是一致的，是太古代高热流条件下，岛弧环境中洋壳的直接熔融 征、但其轻稀土含量均低于50倍球粒陨石值，重稀土含量极低、并具有明显的Eu正异常 (Eu=1．0~2．87)，同时在蛛网图上，其Sr含量偏低(平均33770-6)，虽然表现出富集特征，但主要 是由于稀土含量的极端亏损造成的．极度贫稀土元素、强烈Eu正异常和低sr含量的特征表明早元 古代TTG岩石与典型的岛弧型岩利14】有明显差别，需要其它形成机制来解释．可能的机制有两种： 1加厚地壳下部榴辉岩相基性岩石的部分重熔，其残留体中含有大量的石榴石和富集稀土的矿物如 钛铁矿、磷灰石和锆石等：2基性岩浆通过大量镁铁质矿物的结晶分离，形成类似特征的酸性岩浆．对 276 于第一种机制，Ti、P、La、Co、Y等的强烈亏损证实了钛铁矿、磷灰石和锆石等在残留相中大量存 在，而明显的Eu正异常则可以用残留相中没有斜长石来解释．对于第二种可能，需要大量的基性母 岩浆才能分异出一定规模的上述TTG类岩浆，但是涑水杂岩中并不存在大量基性岩浆岩，难以提供 足够的母岩浆．同时，结晶分异过程的晚期必然有斜长石的大量分离，会造成明显的Eu负异常，即 便大量角闪石的分离结晶可以抵消这种负异常，甚至产生一定程度的Eu正异常，但角闪石的贫sr 特性会造成熔浆富sr，这与该类型岩石的低sr特征并不相符．另外，ZT4008．1的CL图像表明其锆 石有相当一部分拥有晚太古代残留锆石的核心，这进一步证实了重熔成因的合理性． 根据年代学结果和地球化学特征可以确定，涑水杂岩至少包含两类不同的TTG类岩石，具有岛 弧特征的TTG类为晚太古代岛弧体系中洋壳在高温条件下直接重熔形成，其成因类似埃达克岩但又 有独特的特性．壳熔成因的TTG类为新元古代加厚陆壳底部的基性岩在榴辉岩相发生重熔形成，意 味着当时存在一个巨厚的陆壳，这与当时的华北克拉通东西陆块大规模的碰撞对接直接相关．这说 明中条地块受到华北克拉通中部带在古元古代活动的影响，其西南端TTG岩石的地球化学特征反映 了古元古代晚期华北克拉通西部陆块东缘存在活动大陆边缘性质的岩浆作用．这一事实支持中条地 块位与华北中部活动带的论断． 本项研究由国家自然科学基金重