论文部分内容阅读
山东半岛早前寒武纪变质基底岩石组成十分复杂,主要由TrG片麻岩、花岗质片麻岩、孔兹岩系、基性麻粒岩、斜长角闪岩和超镁铁质岩所组成。其中部分基性麻粒岩、富铝片麻岩和超镁铁质岩记录了高压麻粒岩相变质作用的重要信息。本文以山东半岛高压麻粒岩相变质岩为重点研究对象。通过系统的野外地质调查和深入的室内岩相学、成因矿物学、变质作用、地球化学以及同位素年代学的综合研究,取得了如下几方面的新认识：在前人工作的基础上,又在山东半岛早前寒武纪变质基底中新发现高压麻粒岩露头约30处,(基性)高压麻粒岩及其与之“伴生的”超镁铁质岩以不规则透镜体或变形岩墙的形式赋存于TTG质片麻岩和花岗质片麻岩之中。这些高压麻粒岩相岩石沿莱西-莱阳-栖霞一带呈北东-南西向分布,构成了一条长约200 km的高压麻粒岩相变质带。基性高压麻粒岩的主元素组成具有拉斑玄武质系列岩石的地球化学特征,其稀土元素配分型式既有平坦型、也有轻稀土相对富集型,无Eu异常(Eu/Eu*= 0.87-1.07),大离子亲石元素(K、Rb、Ba、Th、 Sr)在变质过程中均发生了不同程度的改变。山东半岛高压麻粒岩共经历了四个阶段的变质演化,早期高压角闪岩相-麻粒岩相进变质阶段(M1)的标志性矿物组合以石榴石及其内部细粒单斜辉石+细粒斜长石±细粒石英为特征,相应的温压条件为r=740～770 ℃、P=0.90～1.00 GPa,峰期高压麻粒岩相变质阶段(M2),矿物组合以基质中石榴石(富Ca核部)+单斜辉石(富A1核部)+斜长石(富Na核部)±石英为特征,相应的温压条件为丁=850～880 ℃、P=1.45～1.65 GPa,峰后近等温减压中低压麻粒岩相退变质阶段(M3)以发生一系列典型减压反应和斜方辉石的大量出现为标志,典型的矿物组合为斜方辉石+单斜辉石+斜长石±石英±角闪石±磁铁矿,相应的温压条件为丁=780～830℃、P=0.65～0.85 GPa,晚期角闪岩相退变质阶段(M4),以石榴石发生降温反应,形成角闪石+斜长石+石英±磁铁矿等退变矿物组合为特征,相应的温压条件为r=590～650℃、P=0.62～0.82 GPa。在研究区角闪二辉麻粒岩和斜长角闪岩的变质锆石中,普遍发现以石榴石+单斜辉石+斜长石+金红石+石英为特征的典型高压麻粒岩相包体矿物组合,表明山东半岛早前寒武纪变质基底中部分角闪二辉麻粒岩和斜长角闪岩也经历了高压麻粒岩相变质作用。锆石SIMS和LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示,基性高压麻粒岩的原岩时代主要为～2900 Ma与2700～2500 Ma,泥质高压麻粒岩的原岩时代为2100-1950 Ma, TTG片麻岩和花岗质片麻岩的原岩时代为-2900 Ma,-2750 Ma,-2550 Ma与～2100 Ma,上述定年结果表明山东半岛早前寒武纪变质基底在中太古代晚期(～2900 Ma)、新太古代(2700～2500 Ma)和古元古代(～2100 Ma)存在三期重大基性-花岗质岩浆活动。锆石矿物包体激光拉曼测试-锆石内部结构CL图像分析-原位锆石U-Pb定年结果表明,山东半岛早前寒武纪变质基底中的基性高压麻粒岩、超镁铁质岩、泥质高压麻粒岩和TTG质片麻岩的高压麻粒岩相峰期变质时代为1900～1850 Ma,峰后中低压麻粒岩相-角闪岩相的退变质时代为1840～1820 Ma。山东半岛高压麻粒岩具有典型碰撞造山带特征的顺时针型式的P-T-t轨迹,在1950～1900 Ma,高压麻粒岩及其围岩的原岩开始俯冲至30～35 km的下地壳深度,并经历高压角闪岩相-麻粒岩相变质作用(M1)的改造,在1900～1850 Ma,经历高压角闪岩相-麻粒岩相的变质岩石继续俯冲至50～55 km的加厚地壳根部,并经历高压麻粒岩相变质作用(M2),在1840～1820 Ma,高压麻粒岩开始抬升折返,至20～25 km的地壳深度,经历峰后近等温减压中低压麻粒岩相退变质作用(M3)的叠加,最后,退变的高压麻粒岩继续抬升至地壳浅部(10～15 km),并遭受角闪岩相变质作用(M4)的改造,至此,区内高压麻粒岩的变质演化历史趋于结束。山东半岛高压麻粒岩相岩石顺时针型式的P-T-t轨迹及其精细的年代学谱系的建立,对于重塑华北克拉通东南缘早前寒武纪变质基底俯冲-碰撞-折返的动力学模式具有重要的科学意义。