大地构造作业

浅议苏鲁造山带深部岩石圈大地构造属性
1地质背景
华北克拉通是地球上最为古老的克拉通之一，保留有年龄约3. 8 Ga的陆壳物质[1]。

克拉通北部为古生代一侏罗纪中亚造山带，南部和东部以秦岭—大别山一苏鲁超高压变质带为界。

依据基底岩石的年代学、构造演化依据变质的P-T-t轨迹，华北克拉通可以分为三部分，即东部块体、西部块体和中部造山带。

华北克拉通自早元代克拉通化以后一直到奥陶纪均保持着稳定、缺少岩浆活动。

在奥陶纪华北发育有金伯利岩，此后又经历长时间的岩浆寂静期，到晚侏罗纪，华北恢复了岩浆活动，此后无论是在围上、还是强度上，岩浆活动在白奎纪达到顶峰，并延续到新生代。

山东位于华北克拉通的中部地带，在构造上被郑庐断裂带分为两部分，东部为胶东，西部为鲁西。

胶东地区的构造由于存在苏鲁超高压变质带而相对鲁西更为复杂。

苏鲁造山带位于横贯我国大陆的秦岭一大别一苏鲁中央造山带东段。

中央造山带是我国大陆最长的、东西向延伸的古老造山带。

地质学研究表明,苏鲁大别造山带是华北地块与扬子地块的交接带,造山带的形成是与板块内的中国华北地块与扬子地块之间的碰撞俯冲运动有关。

在苏鲁造山带的莒南地区，发育有一处富含地幔橄榄岩、麻粒岩以及辉石岩捕虏体的玄武质角砾岩脉(图1)，该脉体呈北西西向延伸侵入到晚中生代花岗岩中，岩脉延伸约200 m，平均宽10m。

脉体岩石基质的K-Ar年龄显示该岩脉倾位年龄为67Ma[2]。

图1 华北克拉通在中国大陆上的位置以及其周边的构造单元
2 苏鲁造山带下地壳的华北属性
麻粒岩是了解下地壳信息的主要依托。

麻粒岩的产出状态总体上可以分为两类:一类是产于古老克拉通地区的旱前寒武纪麻粒岩地体，另外一类是各类岩浆岩在喷发或侵位过程所捕获并带至地表的麻粒岩捕虏体。

麻粒岩地体是在前寒武纪构造运动中抬升至地表的下地壳剖面，其特点是出露面积大，数量多，但是这些下地壳岩石在抬升过程中经历了复杂的变质变形过程，因此无法真实的反映显生宙时期的下地壳。

而麻粒岩捕虏体是显生宙火山岩上升过程中被快速携带至地表的下地壳样品，因此保留着下地壳的最原始信息。

莒南玄武质角砾岩中含有大量麻粒岩捕虏体，捕虏体呈次棱角状和浑圆状，直径1~15 cm，捕虏体与母岩接触界限分明，多数样品中因辉石和斜长石的定向排列而呈现条带状构造。

从矿物组合上看，绝大多数捕虏体为二辉麻粒岩以单斜辉石、紫苏辉石和斜长石为最主要组成矿物，另有少量含石榴石二辉麻粒岩。

我们对麻粒岩捕虏体开展了锆石U-Pb年代学、矿物学和岩石地球化学，并在此基础上同华北其它地区的麻粒岩捕虏体和麻粒岩地体进行对比，判断该地区下地壳的构造属性。

我们采用离子探针(Cameca 1280)对两个二辉麻粒岩样品中的错石进行U-Pb年代学分析。

错石的CL图像显示多数错石具有核一边结构，相对较暗的核部可见有微弱的震荡环带，暗示其岩浆成因，而宽窄不均的亮边则暗示其变质成因。

测试结果显示，绝大多数错石分析点具有不和谐的年龄，表明其经历了较为强烈的Pb丢失。

两个样品中具有震荡环带的核部错石的上交点年龄在2. 30~2. 35Ga. 而边部错石的上交点年龄在1. 89~1. 93 Ga[3]。

上述年龄信息告诉我们麻粒岩捕虏体的原岩形成年龄大约为2. 3 Ga，并在约1. 9 Ga时发生变质作用(图2)。

有关华北克拉通基底的大量年代学研究结果表明，克拉通东部的地壳形成时间集中在2. 5 Ga[4] ,并在古元古代晚期经历强烈且广泛的变质作用。

因此，莒南麻粒岩捕虏体无论是在原岩的形成年龄上，还是其经历的变质作用时间上均与华北克拉通的结晶基底一致。

图2 莒南麻粒岩捕虏体中锆石U-Pb年龄谐和图[3]
数据来源：女山，汉诺坝，信阳，华北地体麻粒岩
图3 莒南麻粒岩捕虏体的矿物成分
在麻粒岩捕虏体矿物成分上，单斜辉石和紫苏辉石均与地体麻粒岩中相应的矿物成分一致，而与底侵成因麻粒岩中矿物成分有明显区别(图3)，在主量元素上，莒南麻粒岩捕虏体
同样表现出与地体麻粒岩成分的相似性，以及与底侵麻粒岩的显著差异。

另Mg-Sio2/A12O3:相关图上莒南麻粒岩具有碱性或拉斑质岩浆的演化趋势，这与底侵成因麻粒岩所具有的辉石堆晶趋势也是完全不同的。

在Sr-Nd同位素组成上，莒南麻粒岩具有较大范围的87Sr/86Sr
比值，143Nd/144Nd具有较低和较小的变化范围，特别是Na同位素比值与地体麻粒岩一致，而明显低于汉诺坝地区底侵成因麻粒岩(图4)。

在Pb同位素上，莒南麻粒岩以低放射成因Pb组成与地体麻粒岩类似。

综合莒南麻粒岩捕虏体的年代学、矿物成分、全岩主量和Sr-Nd-Pb 同位素组成特征，我们认为莒南麻粒岩捕虏体是苏鲁造山带下前寒武纪古老下地壳的碎片而且该地区的下地壳具有华北属性。

数据来源:女山，信阳，汉诺坝，华北地体麻粒岩
图4 莒南麻粒岩捕虏体的Sr-Nd同位素组成
3 郯庐断裂带以东华北一扬子板块间缝合线位置
大别山一苏鲁超高压变质带是华北板块与扬子板块在三叠纪陆陆碰撞后的产物，其中两个板块之间缝合线的位置一直是该造山带演化研究的重要内容。

大别山一苏鲁超高压带被郑庐断裂带所分隔，对于郑庐断裂带以西，即大别山地区两个板块间的边界位置，人们普遍认为位于北大别的北侧，而近期的研究结果显示，地表缝合线与深部缝合线发生了解祸，深部缝合线位于北大别带以南[5]。

而对于两个板块间在郑庐断裂带以东的边界位置则存在更多的争论，如苏鲁超高压带北缘的烟台一五莲断裂被认为是华北与扬子的边界。

也有观点认为江苏盆地北部的嘉山一响水断裂是二者的边界。

胶东半岛的北部也被认为可能是两个板块间的边界，很显然，上述三种观点均暗示苏鲁造山带的深部岩石圈应该具有扬子板块属性。

除了
上述观点，Lil根据中国东部地区的航磁资料，提出华北与华南板块间的深部缝合线位置在南京以东一线，比地表缝合线南移生400余公里，扬子板块在俯冲过程中上、下地壳发生分离的构造模型来揭示地表与深部缝合线的解祸，即扬子上地壳沿南京以东一线的深部缝合线仰冲到华北陆壳之上，而其下地壳和岩石圈地慢则俯冲到华北岩石圈地幔之下，很显然按照这种观点在两个板块间深部缝合线，也就是南京以东一线以北地区的深部岩石圈(下地壳和岩
石圈地幔)是具华北属性的。

此外，Chung[6]将苏北地区新生代玄武岩分别与华北、华南陆块内的新生代玄武岩进行了对比，结果显示该地区的玄武岩具有与华北玄武岩类似的的同位素特征，而与华南新生代玄武岩不同，这也从另外一个角度支持了苏北地区陆下岩石圈具有华北属性的论断，即郯庐断裂带以东深部缝合线位于南京以东一线。

莒南麻粒岩捕虏体的研究结果则为苏鲁造山带陆下岩石圈为华北属性提供了岩石学证据。

除了莒南麻粒岩外，位于苏鲁造山带南部的安徽女山新生代玄武岩中的麻粒岩捕虏体，以及莒南北部青岛地区晚白奎纪基性脉岩中的麻粒岩捕虏体的研究均表明了陆下岩石圈的华北属性。

4 结论
山东莒南晚白奎纪玄武质脉岩中的麻粒岩捕虏体和橄榄岩为苏鲁造山带深部岩石圈属性和岩石圈的演化提供了重要制约。

莒南麻粒岩捕虏体是华北前寒武纪古老下地壳的碎片，苏鲁造山带深部岩石圈具有华北属性。

参考文献:
[1] 池际尚.路风香.华北地台金伯利岩及古生代岩石圈地慢特征[M].北京:科学出版社.1996.
[2] Ying J F, Zhang H F, Kita N, Morishita Y, Shimoda G. Nature and evolution of Late
Cretaceous lithospheric mantle beneath the eastern North China craton: Constraints from petrology and geochemistry of peridotitic xenoliths from junan, Shandong Province, China [j]. Earth Planet. Sci.Lett. 2006.244: 622一638.。