华北克拉通南缘中条山_嵩山地区1_省略_性岩墙群的地球化学特征及构造环境_胡国辉

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引言
基 性 岩 墙 是地壳 伸展 背 景 下 来 自 地幔的 基 性 岩浆的 侵
基底出露面积的 70% 以上; 超镁铁质岩石中含有大量科马提 质岩石组分; 表壳岩包括绿片岩相至 麻 粒 岩 相变 质的 沉 积 岩 和双峰式火山岩( Zhao et al. ，1998 ) 。西 部 陆 块新 太 古代 岩 石组合与东部陆 块 相 似。 中 部 带 基 底 岩石主 要 由 新 太 古代 至古元 古代 TTG 片 麻 岩、 表 壳岩、 铁镁 质岩 墙 和 同 构造 或 构 造后花岗岩 组 成 ( Sun et al. ，1992 ) 。 在 约 1. 85Ga 时， 西部 陆块与东部陆块沿 中 部 带 发 生 碰撞 拼 合 导 致 华 北 克拉通 统 一结晶基 底 的 最 终 形 成 ( Zhao et al. ，2001 ; Wilde et al. ， 2002 ; 赵 国 春 等，2002 ; Zhai and Liu，2003 ; Zhai et al. ， 2003 ) 。之后， 整个华北克拉通开始 发 生大规模的 伸展 作用， 如在华北克拉通南 缘 发 育 了 以 熊 耳 群 火 山岩 系 为主的 三 叉 裂 谷 环 境 ( 孙 枢 等，1992 ; 赵 太 平 等，2007 ; 徐 勇 航 等， 2008 ) ， 并 伴 随 有 大 量 火 山 岩、 基性岩墙群和 A 型花岗岩 ( Zhao and Zhou， 2009 ) 等的形成; 在 华 北 克拉通 北 部发 育 大 2004 ; Zhao et al. ，2009 ) 、 A庙斜长岩杂岩体( 赵太平等， 型 花岗岩( Zhang et al. ，2007 ) 和大 红 峪 组火 山岩 ( Lu et al. ， 2002 ; 胡俊良等， 2007 ) 。 研究区 基 性 岩 墙 群 形成 于 华 北 克拉通 南 部 晋 豫陕 裂 陷 槽发育期( 图 1 ) ， 是与熊耳群裂谷火山沉积建造相关的侵入 产物( 侯 贵廷 等，2005a，b ) 。 中 条 山地区岩 墙 主 要 呈 北 西 向、 北东向和近东西 向 产 出， 围 岩主 要 有 太 古 宇 涑 水 群 浅 粒 岩、 变粒岩、 各种片麻岩和斜长角闪 岩， 以 及少 量 太 古 宇 绛 县 群和元古宇中条群石英岩、 片岩、 变 质 火 山岩和 白云 岩、 大理 2000 ) 。而嵩山地区岩 墙 主 要 呈 近南 北 向、 岩等( 周鼎武等， 北西向和北东向 产 出， 发 育 在 登 封 群 变 质地层中， 形成 于 古 元古界嵩山群 变 形 变 质之 后、 中新元古界五佛山群沉积之 前， 边部有嵩山群 石 英 岩 及 片 岩 捕 虏 体， 并 有 岩 枝 侵入 围 岩 1981 ; 孙枢等， 1985 ) 。 中( 马杏垣等，
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Acta Petrologica Sinica
26 ( 5 ) 岩石学报 2010 ，
岩的通道岩墙， 共同代表岩墙群; 地球化学; 岩石成因; 构造环境; 华北克拉通南缘 P588. 13 ; P597. 3 主要包括 2. 8 ～ 2. 5Ga 的 TTG 片麻岩、 镁铁 质超镁铁 质层 状 TTG 片 麻 岩约 占 整个 侵入岩 以 及 脉 岩和 少 量 表 壳岩。其中， 中图法分类号
元古代基性岩墙群， 对其研究将有助于深入了解华北克拉通中元古代构造演化 特征。 其岩 石 类 型 以 辉 绿 岩 为 主， 少量 辉长辉 FeTi 氧 化 物、 绿岩和辉绿玢岩; 主要造岩矿物为斜长石和单斜辉石， 其它 矿物 包括 角 闪 石、 磷 灰 石、 黑 云 母、 碱 性 长 石和石 英。 Pb 年龄为 1785 ± 18Ma， K2 O / Na2 O 比值 为 锆石 SHRIMP U代表岩墙的 结 晶 年 龄。 岩 石 K2 O + Na2 O 含 量 为 3. 63% ～ 6. 18% ，
－6 －6 0. 73 ～ 1. 38 ， FeO T 含量较高( 10. 03% ～ 13. 59% ) ， 属于拉斑玄武岩系列。 岩 石 的 稀土 元 素含 量高 ( 142 × 10 ～ 381 × 10 ) ，
Ta、 Zr、 Hf 等高场强元素， Ba、 La 等大离 子 亲 石 元 素， 亏损 Nb、 富集 Rb、 全 岩 ε Nd ( t ) 值 为 － 6. 2 ～ － 8. 1 。 岩 墙 的 固 结 指 数 ( SI ) 和 MgO 含量呈明显的正相关关系， 说明幔源岩浆发生过明显的结晶分异作用。地球化学分析表明， 研究区基性岩墙 属于 板 内 拉斑玄武岩系列， 与熊耳群火山岩有相似的地球化学特征; 基 于 两 者紧 密 的 产 出 关 系， 我们 认 为 该 区 岩 墙 可 能 是 熊耳群 火 山
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Acta Petrologica Sinica
岩石学报
华北克拉通 南缘 中 条 山 嵩 山地区 1. 78Ga 基 性 岩 墙 群 的地 球 化 学 特征 及构造 环境
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胡国辉
1， 2
胡俊良
1， 3
陈伟
1， 2
赵太平
＊ 1＊
2 3 2 ＊ HU GuoHui1， ，HU JunLiang1， ，CHEN Wei1， and ZHAO TaiPing1＊
入体， 是岩石圈( 或 地壳 ) 伸展 的重 要标 志， 记录 了 重 要 的 裂 1997 ) 。一般 认 为， 解事件( 李江海等， 基 性 岩 墙 群 的岩浆主 要来自软流圈或岩石圈地幔， 它们的 发 育 与大陆 裂 谷 事件有 关， 也可能更深层次地与地幔 柱 关 系 密 切， 标 志着 伸展裂解 的 开 始 ( Ernst et al. ， 1995a， b; Amelin et al. ， 1995 ; Headman， 1997 ) 。 1. 78Ga 前后 的 基 性 岩 墙 群 分布 最 我国华北克拉通 内， 为广 泛 ， 代表了基性岩墙群形成的高峰期 ( 李江海 等，1997 ; 2000 ) 。它们 广 泛 发 育 于 华 北 克拉通 变 质 翟明国和卞爱国， 基底之中， 标志着 克拉通 的 稳 定 形成， 对于 认 识 和制约 华 北 克拉通 当 时 的 演 化 有 着 特 殊 的 意 义 ( 侯 贵 廷 和 穆 治 国， 1994 ; 侯贵廷等， 1998 ， 2002 ; Halls et al. ， 2000 ) 。 前人对华北克拉通 1. 78Ga 基性岩 墙 群 的岩石成 因 和构 造演化进行了一些探讨， 并提 出了 较 为 深 入 的 认 识 ( 李 江 海 2001 ; 侯贵廷等， 2001 ， 2002 ， 2005a，b; 彭澎和 翟 明 国， 等， 2002 ; 彭澎等， 2004 ; Wang et al. ， 2004 ; 彭澎， 2005 ) 。但目前 对该期基性岩墙的形成机制尚存争议: ( 1 ) 岩 墙 群 形成 于 大 陆裂谷 拉 张 环 境， 并 可 能 与 超 大 陆 裂 解 有 关 ( 李 江 海 等， 1997 ) 。Peng et al. ( 2008 ) 将基性 岩 墙 的地球化学 特征 与 熊 耳群火山岩进行对 比， 认 为 两 者 构成一 个 大 火 成岩 省， 其成 因与地幔柱有关; ( 2 ) 一 些 学 者 强 调 岩 墙 群 与 华 北 克拉通 约 1. 85Ga 东、 西陆块碰撞拼 合的关 系 密 切， 认 为是 碰撞 后 伸展 2001 ; Wang et al. ， 2004 ) 。 活动的产物( Zhao et al. ， 华北克拉通南缘中条山嵩 山地区 分布 有结 晶 基 底 形成 后的基性岩墙群。 对 该 区 基 性 岩 墙 群 的研究 相 比 于 华 北其 它地区( 如晋 冀 蒙 地区、 吕梁 山地区、 太 行 山地区和 鲁 西 地 区) 更为薄弱， 尤其重要的是， 它们与熊耳群火 山岩的 出 露 位 置比邻， 分析两者有何 成 因联系， 对 了解华 北 克拉通 1. 78Ga 前后的岩浆事件能提供更为全面 和 充 分 的 证 据。 因 此， 本文 同位素 地球化学和 SHRIMP 年代 学 等分 通过详细的岩石学、 析， 探讨该区岩墙 群 的岩石成 因 及 构造演化 特征， 并与熊耳 群火山岩进行对比， 共同制约华北克拉通 当 时 的构造演化 特 征。
) “华北大陆边缘造山过程与成矿” ( 2006CB403502 ) 和国家 自 然 科学 基 金 项目 ( 40672058 ) 联 ＊ 本文受国家基础研究发展计划( 973 项目 合资助． 1984 年生， Email: huguohui1984@ 126． com 第一作者简介: 胡国辉， 男， 硕士研究生， 岩石地球化学专业， 1963 年生， Email: tpzhao@ gig． ac． cn 男， 研究员， 岩石学专业， ＊ ＊ 通讯作者: 赵太平，
Hu GH，Hu JL，Chen W and Zhao TP. 2010. Geochemistry and tectonic setting of the 1. 78 Ga mafic dyke swarms in the Mt. Zhongtiao and Mt. Song areas，the southern margin of the North China Craton. Acta Petrologica Sinica， 26 ( 5 ) : 1563 － 1576 Abstract Emplacement of the mafic dykes from mantle magmas represents the extension and rift event of crust. Many Mesoproterozoic mafic dyke swarms occur in Mt. Zhongtiao and Mt. Song areas，southern margin of North China Craton ( NCC) . They are mainly diabase with minor gabbroic diabase and algovite，which consist of plagioclase and chinopyroxene with minor hornblende， Fe-Ti oxides， apatite， biotite， alkali feldspar and quartz. Zircon SHRIMP UPb dating indicates that the crystallization age of the dykes is 1785 ± 18Ma. These dykes，similar to the Xiong ’ er Group volcanic rocks，belong to tholeiitic series. They are characterized by enrichment in large ion lithophile elements ( LILEs，e. g. Rb，Ba，REEs ) ，but depletion in high field strength elements ( HFSEs， e. g. Nb，Ta，Zr，Hf ) . Solidification index ( SI ) shows a positive correlation with MgO contents of rocks，indicating an obviously fractional crystallization process. These dykes are plotted into the field of Within Plate Basalt ( WPB) in the discrimination diagrams， together with the Xiong’ er Group volcanic rocks，indicating that they have formed in an extension setting after the amalgamation of the eastern and western blocks of the North China Craton. The mafic dykes are possibly the counterpart of the Xiong ’ er Group volcanic rocks. Key words Mafic dykes; Geochemistry; Petrogenesis; Tectonic setting; The southern margin of North China Craton 摘 要 幔源岩浆侵位产生的基性岩墙群是地壳伸展裂解的重要标志。华北克拉通南缘中条山嵩山地区出露 有 大 量 的 中