萬渝生， 董春艷， 頡頏強， 李 源， 王宇晴， 王堃力

0 引言

全球范圍內(nèi)，新太古代是陸殼形成的最重要時期。與新太古代晚期相比，新太古代早期構(gòu)造巖漿熱事件更為發(fā)育（Condie, 2000；Condie et al., 2009）。但是，華北克拉通、印度等地區(qū)存在十分強烈的新太古代晚期構(gòu)造巖漿熱事件（Jayananda et al., 2000；Condie et al., 2005；沈其韓等，2005；Clark et al., 2009；Drüppel et al., 2009；Veevers and Saeed, 2009；Wan et al.,2011a）。華北克拉通具有很長的地殼形成演化歷史（Zhai and Santosh, 2011；Wan et al., 2015；鄭建平，2020）。對于華北克拉通，陸殼增生最重要時期是新太古代早期—中太古代晚期或是新太古代晚期還存在不同認識。由鋯石定年所確定的新太古代晚期強烈?guī)r漿構(gòu)造熱事件年齡峰值與陸殼巨量增生時代并不能完全等同，因為其中包括了大量殼內(nèi)再循環(huán)作用年齡記錄。另一問題是如何理解Nd-Hf同位素 組成的地質(zhì) 意義。Wan et al.（2014a）對華北克拉通新太古代早期（主要為～2.7 Ga）TTG巖石進行了綜述，地區(qū)包括西烏蘭不浪、恒山、阜平、膠東、魯西、贊皇、中條和霍邱（Guan et al., 2002；Kr?ner et al., 2005a, 2005b；Jahn et al., 2008；Jiang et al.,2010；Wan et al., 2010a, 2011b；董曉杰等，2012；Han et al., 2012；Zhang et al., 2012；馬銘株等，2013；Yang et al., 2013；Zhu et al., 2013），指出華北克拉通與其他許多克拉通的差異不是新太古代早期構(gòu)造熱事件不發(fā)育，而是存在新太古代晚期構(gòu)造熱事件的強烈疊加改造（Zhai et al., 2005；Wan et al., 2010b, 2011b；Zhai and Santosh, 2011）。

近十年來，華北克拉通太古宙地質(zhì)研究取得重要進展。～2.7 Ga巖石在和龍、吉南、遼北、密云、固陽、輝縣、魯山等地相繼被發(fā)現(xiàn)（Zhou et al., 2014；Guo et al., 2015；Shi and Zhao, 2017；Wang et al., 2017a,2017b；Diwu et al., 2020；Wu et al., 2021；Bao et al.,2022），～2.7 Ga巖石分布地區(qū)幾乎增加了一倍；同時，～2.6 Ga和2.8～3.0 Ga巖石在許多地區(qū)被發(fā)現(xiàn)（Jia et al., 2016, 2020；杜傳業(yè)等，2017；Liu et al., 2017,2019；Wang et al., 2017c；Liou et al., 2019；Li et al.,2020；Sun et al., 2021）。在原發(fā)現(xiàn)～2.7 Ga巖石的地區(qū)，也取得了不少重要進展（Bai et al., 2019；Dong et al., 2021；Wan et al., 2021a）。在阜平地區(qū)，～2.7 Ga TTG巖石原只零星發(fā)現(xiàn)（Guan et al., 2002；Han et al., 2012），而新確定的TTG巖石分布范圍大于100 km2（路增龍等，2014）。

文中首先對華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期（2.6～3.0 Ga）巖石分布重點地區(qū)作了介紹，包括典型樣品的鋯石定年，然后總結(jié)了華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期鋯石年齡分布模式、地球化學和Nd-Hf-O同位素組成特征，最后對一些重要問題進行了討論（文中數(shù)據(jù)未標明為引用者的，為作者未發(fā)表資料）。研究支持了新太古代早期—中太古代晚期是華北克拉通最重要陸殼增生期的認識。

1 重點地區(qū)介紹

華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期（2.6～3.0 Ga）巖石的空間分布如圖1所示。下面對重點地區(qū)進行介紹。

圖1 華北克拉通早前寒武紀基底地質(zhì)圖（圖中給出了2.6 ～ 3.0 Ga巖石空間分布和圖2、圖4、圖7、圖11、圖14、圖19、圖23和圖25的位置）Fig. 1 Geological map of the early Precambrian basement of the North China Craton（showing spatial distribution of 2.6～3.0 Ga rocks and locations of figures 2, 4, 7, 11, 14, 19, 23 and 25）BB-Bengbu; CD-Chengde; DQS-Daqingshan; DF-Dengfeng; EH-eastern Hebei; ES-eastern Shandong; FP-Fuping; HA-Huai’an; HB-Hebi;HS-Hengshan; HL-Helong; HQ-Huoqiu; LL-Lvliang; LS-Lushan; MY-Miyun; NL-northern Liaoning; SJ-southern Jilin; SL-southern Liaoning; WL-weastern Liaoning; WS-western Shandong; WT-Wutai; XQL-Xiaoqinling; YS-Yinshan; ZH-Zanhuang; ZJK-Zhangjiakou;ZT-Zhongtiao

1.1 吉南-遼北地區(qū)

華北克拉通太古宙地質(zhì)研究近年來取得重要進展，其中之一是在吉南-遼北地區(qū)發(fā)現(xiàn)了大量新太古代早期—中太古代晚期地質(zhì)體。Bao et al.（2022）確定了一條呈北東—南西向、延伸長達400 km的～2.7 Ga巖帶（圖2），認為它是一條島弧帶，通過俯沖碰撞，西南側(cè)在新太古代晚期與鞍本微陸塊拼合到了一起。在～2.7 Ga巖帶中，東段和龍地區(qū)由2.65～2.68 Ga變質(zhì)島弧火山巖（表殼巖）組成，巖石類型主要包括斜長角閃巖、角閃斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖和條帶狀鐵建造（BIF），它們以較大規(guī)模存在于新太古代晚期TTG（英云閃長巖-奧長花崗巖-花崗閃長巖）巖石中（Guo et al., 2015）。在中段和西段，～2.7 Ga巖石主要為TTG，它們以規(guī)模不大的包體形式存在于新太古代晚期TTG巖石中。Wang et al.（2017a）在該帶中也發(fā)現(xiàn)了～2.7 Ga TTG巖石（圖2；JL03-1、JL04-1）。杜傳業(yè)等（2017）在該帶中還發(fā)現(xiàn)～2.6 Ga TTG巖石（BA-3）。此外，該巖帶的北部也有新太古代早期TTG巖石存在（圖2；14SJ02-1、14SJ06-1），它們零星分布于新太古代晚期TTG巖石中（Wu et al., 2021），表明新太古代早期TTG存在于更大的空間范圍。此外，在清原西北還發(fā)現(xiàn)～3.0 Ga TTG巖石（圖2；RZ29、15Q22-2），它們的規(guī)模也很小，僅零星分布（Liu et al., 2017；Li et al., 2020）。

圖2 吉南-遼北地區(qū)地質(zhì)圖（圖中給出了2.6～3.0 Ga巖石定年樣品分布，據(jù)Bao et al.，2022修改）Fig. 2 Geological map of the southern Jilin-northern Liaoning area, showing the spatial distribution of 2.6 ～ 3.0 Ga dated rock samples(modified from Bao et al., 2022)

（1） 2.73 Ga英云閃長質(zhì)片麻巖（16BX03-3；Bao et al., 2022）

樣品取自歪頭山地區(qū)（圖2）。鋯石呈棱柱狀，具核-邊結(jié)構(gòu)（圖3a），核部巖漿鋯石普遍遭受不同程度重結(jié)晶改造。26個有效數(shù)據(jù)的Th/U比值為0.12～1.06，數(shù)據(jù)點幾乎沿諧和線連續(xù)分布，207Pb/206Pb年齡變化為2532～2733 Ma（圖3b）。這種分布形式在高級變質(zhì)地體常見（Vavra et al.，1999）。最大年齡（2712 Ma）和最小年齡（2532 Ma）分別解釋為巖石形成和高級變質(zhì)作用年齡。數(shù)據(jù)點30的207Pb/206Pb年齡為2733 Ma，Hf同位素組成不同于其他鋯石，解釋為外來鋯石。

（2）2.68 Ga TTG（13JN45-2；Bao et al., 2022）

樣品取自白山西部（圖2）。鋯石呈短粗或不規(guī)則形狀，具振蕩環(huán)帶（圖3c）。24個有效數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.45～0.88?？煞譃閮蓚€年齡組（圖3d），但鋯石的Hf同位素類似。把較老的一組年齡2681±7 Ma解釋為巖石形成時代。

（3）2.69 Ga英云閃長質(zhì)片麻巖（14SJ02-1；Wu et al.,2021）

樣品取自清原東部（圖2）。巖石具片麻理，粗粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，存在小的鎂鐵質(zhì)微粒包體。英云閃長質(zhì)片麻巖的鋯石呈棱柱狀，部分鋯石兩端圓滑，發(fā)育核-邊結(jié)構(gòu)（圖3e）。核部鋯石具振蕩環(huán)帶。共對核部和邊部鋯石進行了24個數(shù)據(jù)點分析，一些鋯石存在不同程度鉛丟失（圖3f）。15個巖漿鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.17～0.84，其中9個位于諧和線集中分布數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2690±7 Ma（MSWD=0.46），解釋為英云閃長巖結(jié)晶年齡。9個變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.07～1.04，6個集中分布數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2509±9 Ma（MSWD=0.84），代表了新太古代晚期變質(zhì)作用的時代。

（4）2.78 Ga奧長花崗質(zhì)片麻巖（14SJ06-1；Wu et al., 2021）

樣品取自夾皮溝西北部（圖2）。巖石顯示微弱的混合巖特征。鋯石呈半自形短粗或棱柱狀，兩端圓滑，大多具有核-邊結(jié)構(gòu)，核部具振蕩環(huán)帶，但普遍遭受重結(jié)晶改造（圖3g）。11個巖漿鋯石數(shù)據(jù)點分 析，207Pb/206Pb年齡為2722～2790 Ma，較老的7個數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2783±5 Ma（MSWD=0.56；圖3h），解釋為巖石形成年齡。10個變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點分析，207Pb/206Pb年齡為2480～2530 Ma，與英云閃長質(zhì)片麻巖樣品14SJ02-1的變質(zhì)年齡在誤差范圍內(nèi)一致。

圖3 吉南-遼北地區(qū)新太古代早期巖石的鋯石CL圖像和U-Pb諧和圖Fig. 3 CL images and SHRIMP U-Pb concordia diagrams for zircons from the early Neoarchean rocks in the southern Jilin-northern Liaoning area(a) and (b) 2.73 Ga tonalitic gneiss , Waitoushan, (16BX03-3; Bao et al., 2022); (c) and (d) 2.68 Ga TTG, northwest of Baishan (13JN45-2; Bao et al., 2022); (e) and (f) 2.69 Ga tonalitic gneiss, east of Qingyuan (14SJ02-1; Wu et al., 2021); (g) and (h) 2.78 Ga trondhjemitic gneiss (14SJ06-1; Wu et al., 2021)

1.2 鐵架山-弓長嶺地區(qū)

鞍山-本溪地區(qū)是華北克拉通一個重要的早前寒武紀基底組成部分，在該區(qū)首次發(fā)現(xiàn)了中國最古老的～3.8 Ga巖石（Liu et al., 1992）。其重要性不僅是不同類型3.8 Ga巖石被發(fā)現(xiàn)，還在于發(fā)育了2.5～3.8 Ga太古宙不同時代的巖石，為探討太古宙大陸地殼形成演化提供了機會（Wan et al., 2015）。在早期研究中，中太古代（2.9～3.0 Ga）鐵架山花崗巖主要發(fā)現(xiàn)于鞍山鐵架山地區(qū)（鐘富道，1984；萬渝生等，1998；伍家善等，1998），在弓長嶺地區(qū)僅零星發(fā)現(xiàn)（萬渝生和劉敦一，1993）。在金家?guī)X-弓長嶺一帶以往被認為的新太古代晚期齊大山花崗巖中，Dong et al.（2017a）識別出了大量中太古代富鉀花崗巖，使中太古代富鉀花崗巖分布面積擴大了數(shù)倍（圖4），成為全球規(guī)模最大的中太古代殼源花崗巖之一，稱之為鐵架山-弓長嶺花崗巖。這也得到最新研究的進一步支持（王偉等，2022）。鐵架山花崗巖和齊大山花崗巖都是富鉀花崗巖（正長花崗巖，二長花崗巖），外貌相似。雖然鐵架山花崗巖通常表現(xiàn)出比齊大山花崗巖更強變形，但齊大山花崗巖局部也可遭受強烈變形，變形強度不能用作為區(qū)分它們的標志。二者地球化學組成也相似，高K2O低Na2O，具有明顯負Eu異常。所以，很多情況下只有開展鋯石年代學工作才可能分辨它們。在鐵架山-弓長嶺花崗巖中，存在少量表殼巖，包括BIF和石英巖，稱之為鐵架山表殼巖，形成時代可能為～3.0 Ga（Dong et al., 2017a）。除鐵架山-弓長嶺花崗巖外，鞍山地區(qū)還存在中太古代（3.0 Ga）東鞍山花崗巖（圖4；萬渝生等，1998；伍家善等，1998），它們在巖石類型、分布規(guī)模和地球化學組成特征等方面與鐵架山-弓長嶺花崗巖都存在較大區(qū)別。

（1）2.95 Ga正長花崗質(zhì)片麻巖（A0502，鐵架山-弓長嶺花崗巖；Dong et al., 2017a）

樣品取自鐵架山北（圖4）。風化巖石微呈紅色，具片麻理（圖5a）。鋯石呈柱狀，具振蕩環(huán)帶，但許多鋯石顯示強烈重結(jié)晶（圖6a）。12個數(shù)據(jù)點分析，鋯石普遍存在放射成因鉛丟失（圖6b）。11個巖漿鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.72～1.45。最靠近諧和線的5個數(shù)據(jù)點確定了一條不一致線，上交點年齡為2948±14 Ma（MSWD=0.26），解釋為巖石形成時代。

（2）2.92 Ga糜棱巖化細粒正長花崗巖（A1211，鐵架山-弓長嶺花崗巖；Dong et al., 2017a）

樣品取自小嶺子西（圖4）一個采石場，可識別出細粒正長花崗巖和斑狀正長花崗巖兩種類型巖石，兩者都遭受糜棱巖化，可見相互接觸關(guān)系（圖5b）。糜棱巖化細粒正長花崗巖（A1211）廣泛分布。鋯石形狀短粗，呈振蕩環(huán)帶，但大多數(shù)表現(xiàn)出不同程度的重結(jié)晶（圖6c）。對8顆鋯石進行了10個數(shù)據(jù)點分析，Th/U比值為0.07～1.28。大多數(shù)鋯石顯示強烈放射成因鉛丟失，5個數(shù)據(jù)點確定的一條不一致線的上交點年齡為2924±12 Ma（MSWD=0.26；圖6d）。位于諧和線上的數(shù)據(jù)點1.1RC的207Pb/206Pb年齡為2952 Ma。這可能代表了正長花崗巖的形成年齡，或者為外來鋯石年齡。糜棱巖化斑狀正長花崗巖（A1212）的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2913±29 Ma。

圖4 鐵架山-弓長嶺地區(qū)地質(zhì)圖（底圖據(jù)Dong et al., 2017a；圖中給出了2.9～3.0 Ga富鉀花崗巖定年樣品位置，數(shù)據(jù)來源Dong et al., 2017a；王偉等, 2022）Fig. 4 Geological map of the Tiejiashan-Gongchangling area (Dong et al., 2017a), showing the locations of dated 2.9～3.0 Ga K-rich granite samples (Dong et al., 2017a; Wang et al., 2022)

（3）2.99 Ga 二長花崗質(zhì)片麻巖（A0533，東鞍山花崗巖）

在東鞍山東（圖4），沿一公路邊上巖石露頭新鮮，為片麻狀二長花崗巖（圖5d）。鋯石呈柱狀或橢圓狀，具振蕩環(huán)帶，但部分遭受重結(jié)晶改造（圖6e）。9個巖漿鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.26～0.95。鋯石普遍存在放射性成因鉛丟失。3個靠近諧和線的數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb年齡加權(quán)平均年齡為2989±7 Ma（MSWD=0.59；圖6f），解釋為巖石形成時代。巖石中存在～3.1 Ga外來鋯石。

圖5 鐵架山-弓長嶺地區(qū)中太古代花崗質(zhì)巖石的野外照片F(xiàn)ig. 5 Field photographs of the Mesoarchean granitoids in the Tiejiashan-Gongchangling area(a) 2.95 Ga syenogranitic gneiss (A0502, Tiejiashan-Gongchangling K-riched granite), north of Tiejiashan (Dong et al., 2017a); (b) 2.92 Ga mylonitized fine-grained syenogranite (A1211, Tiejiashan-Gongchangling K-riched granite), west of Xiaolingzi (Dong et al., 2017a); (c)Boundary between the 2.92 Ga mylonitized fine-grained syenogranite (A1211) and the 2.91 Ga mylonitized fine-grained syenogranite (A1212),same location as Fig.5b (Dong et al., 2017a); (d) 2.99 Ga monzogranitic gneiss (A0533), east of DonganshanSamples A0502 and A1211 are from the Tiejiashan-Gongchangling K-rich granite, and sample A0533 is from the Donganshan granite. The pen is 14 cm in length, whereas the coin is 2 cm in diameter, the same below.

圖6 鐵架山-弓長嶺地區(qū)中太古代花崗質(zhì)巖石的鋯石陰極發(fā)光圖像和U-Pb諧和圖Fig. 6 CL images and SHRIMP U-Pb concordia diagrams for zircons from the Mesoarchean granitoids in the Tiejiashan-Gongchangling area(a) and (b) 2.95 Ga syenogranitic gneiss, north of Tiejiashan (A0502; Dong et al., 2017a); (c) and (d) 2.92 Ga mylonitized fine-grained syenogranite, west of Xiaolingzi (A1211; Dong et al., 2017a); (e) and (f) 2.99 Ga monzogranitic gneiss, east of Donganshan (A0533)

1.3 冀東地區(qū)

冀東早前寒武紀基底主要由新太古代晚期花崗質(zhì)巖石（＞80%）和表殼巖組成（圖7）。表殼巖多以不同形態(tài)殘余體分布于花崗質(zhì)巖石中，在青龍、盧龍一帶呈較大規(guī)模出露。根據(jù)空間分布、巖石類型

和變質(zhì)程度，它們被命名為遵化巖群、遷西巖群、灤縣巖群、雙山子巖群、單塔子巖群等不同巖群，但近年來的研究表明它們的形成時代都為新太古代晚期（Wan et al., 2015）?；◢徺|(zhì)巖石包括TTG和殼源花崗巖，新太古代晚期巖石顯示空間上的變化（Nutman et al., 2011）。TTG主要分布在西部遵化-遷安-安子嶺一帶，以英云閃長質(zhì)片麻巖為主，形成時代為2.52～2.55 Ga。它們普遍遭受強烈變質(zhì)變形，局部發(fā)生深熔作用改造。殼源花崗巖大都為～2.5 Ga二長花崗巖-正長花崗巖，主要分布于東部沿海地區(qū)，它們變質(zhì)變形通常較弱，統(tǒng)稱為秦皇島花崗巖。除花崗質(zhì)巖石外，規(guī)模較大的新太古代晚期侵入巖還有閃長質(zhì)巖石，以界嶺口閃長巖為代表。西部表殼巖以變質(zhì)玄武質(zhì)巖石為主，東部表殼巖以火山（碎屑）沉積巖和碎屑沉積巖為主。太古宙基底變質(zhì)程度也顯示出空間變化，通常從西部的高角閃巖相-麻粒巖相到東部的綠片巖相-角閃巖相。但是，青龍東部雙山子巖群東側(cè)的安子嶺雜巖遭受了強烈變質(zhì)變形和局部深熔作用改造。

除廣泛分布的新太古代晚期巖石外，冀東地區(qū)還存在＞3.1 Ga巖石和鋯石（Liu et al., 1992，2013；伍家善等，1998；Nutman et al., 2011；Wan et al., 2015；孫會一等，2016；Bai et al., 2019）。最為有名的是黃柏峪-盧龍地區(qū)鉻云母石英巖等變質(zhì)碎屑沉積巖，其中存在大量3.4～3.8 Ga碎屑鋯石（Wu et al., 2005a；Wilde et al., 2008；Nutman et al., 2011），最近又發(fā)現(xiàn)大量3.9～4.0 Ga碎屑鋯石和3.8 Ga花崗閃長質(zhì)片麻巖（Wan et al., 2021；萬渝生等，2021b）。2.6～3.0 Ga碎屑鋯石和外來鋯石在該區(qū)也有大量發(fā)現(xiàn)（Fu et al.,2016；Yang and Wei, 2017；Bai et al., 2019），但這一時代的巖石卻十分稀少，僅在3個地區(qū)零星發(fā)現(xiàn)。

（1）2.9 Ga草場表殼巖（LP100、LP103；Liou et al.,2019）

表殼巖位于冀東西部草場地區(qū)（圖7）。表殼巖出露長～800 m，寬6 m，呈南北走向，向西傾斜。表殼巖主要由長英質(zhì)片麻巖和斜長角閃巖組成（圖8），長英質(zhì)片麻巖包括斜長片麻巖和黑云斜長片麻巖，存在長英質(zhì)淺色體（圖8b）。部分斜長角閃巖含有石榴石。斜長角閃巖厚度從10 cm到40 cm不等，局部與長英質(zhì)片麻巖互層（圖8c）。一些斜長角閃巖中也有長英質(zhì)淺色體存在（圖8c）。可見兩條寬度為1～3 m變質(zhì)基性巖脈切割表殼巖。LP100和LP103為中細粒斜長片麻巖（圖9a—9d）。2個樣品的鋯石形態(tài)和結(jié)構(gòu)類似，呈棱柱狀或卵形，具核-邊結(jié)構(gòu)（圖9a、9c）。核部鋯石具振蕩環(huán)帶，在核部巖漿鋯石和邊部變質(zhì)鋯石之間，通常存在白色成分域環(huán)帶，可能與流體作用有關(guān)。樣品LP103的核部鋯石Th/U比值大都為0.5～0.8，一些鋯石存在不同程度鉛丟失；沿諧和線分布的數(shù)據(jù)點207Pb/206Pb年齡存在一定變化（2793～2911 Ma），7個數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2907±3 Ma（MSWD=1.01；圖9b），解釋為巖石形成時代；變質(zhì)鋯石的Th/U為0.03～0.32，6個最靠近諧和線的數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2498±5 Ma（MSWD=0.5），解釋為新太古代晚期變質(zhì)作用年齡記錄。樣品LP100的巖漿鋯石和變質(zhì)鋯石的U、Th組成和年齡與樣品LP103類似，Th/U比值分別為0.39～1.32和0.03～0.22，207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡分別為2915±4 Ma（MSWD=3.7）和2497±11 Ma（MSWD=1.6；圖9d）。

圖7 冀東地區(qū)地質(zhì)圖（底圖據(jù)Nutman et al., 2011；圖中給出了2.6～3.0 Ga 定年巖石樣品的位置，數(shù)據(jù)來源Nutman et al., 2011；Liou et al., 2019)Fig. 7 Geological map of eastern Hebei (Nutman et al., 2011), showing the locations of dated 2.6～3.0 Ga rock samples (Nutman et al., 2011;Liou et al., 2019)

圖8 冀東草場地區(qū)中太古代表殼巖的野外照片（Liou et al., 2019）Fig. 8 Field photographs of the Mesoarchean supracrustal rocks in the Caochang region, eastern Hebei (Liou et al., 2019)(a) Supracrustal rock section; (b) and (c) Mafic gneisses interbedded with felsic gneisses; a coarse-grained leucosome dyke parallels to the mafic gneisses in Fig.8b; (d) and (e) Leucocratic felsic gneisses

（2）2.94 Ga英云閃長質(zhì)片麻巖（J0602, Nutman et al., 2011）

樣品取自黃柏峪南。Nutman et al.（2011）在這里識別出多期中太古代—古太古代TTG巖石，它們零星存在于新太古代晚期富鉀花崗巖中，而本身包裹斜長角閃巖透鏡體。樣品J0602取自混合巖中的粒度更細、黑云母含量更高的部分（圖10a）。鋯石呈棱柱狀，大部分鋯石遭受變質(zhì)，振蕩環(huán)帶被破壞（圖9e）。10個數(shù)據(jù)點分析位于振蕩環(huán)帶殘存的區(qū)域。普遍顯示強烈鉛丟失，只有2個數(shù)據(jù)點靠近諧和線，207Pb/206Pb年 齡 分 別 為2968±12 Ma和2879±9 Ma；圖9f）。所有數(shù)據(jù)構(gòu)成的不一致線上交點年齡為2936±34 Ma（MSWD=1.7），推測英云閃長巖的形成年齡為～2940 Ma。

（3）2.59 Ga奧長花崗質(zhì)片麻巖（J1308）

樣品取自黃柏峪北劉皮莊附近（圖7）。巖石出露規(guī)模很小，僅見十余米寬。巖石呈灰白色，組成均勻（圖10b）。附近見基性麻粒巖，但兩者關(guān)系不清楚。片麻狀奧長花崗巖（J1308）的鋯石呈柱狀，兩端圓滑，存在核-邊結(jié)構(gòu)（圖9g）。核部鋯石具封閉振蕩環(huán)帶，多遭受不同程度重結(jié)晶改造，邊部的重結(jié)晶程度更強。變質(zhì)增生邊普遍很窄。對14顆鋯石進行了18個數(shù)據(jù)點分析。8個巖漿鋯石（大都顯示一定程度重結(jié)晶）數(shù)據(jù)點分析， Th/U比值為0.10～1.23。數(shù)據(jù)點沿諧和線分布，但207Pb/206Pb年齡存在很大變化（2474～2598 Ma；圖9h）。2個年齡最大數(shù)據(jù)點（3.1MA、 8.1MA）的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2594±10 Ma（MSWD=1.4），大致代表了奧長花崗巖的形成時代。9個重結(jié)晶鋯石成分域的T/U比值為0.01～0.57。大多數(shù)據(jù)點沿諧和線分布，207Pb/206Pb年齡也存在很大變化，這種分布形式很可能表明巖石遭受了后期高級變質(zhì)作用改造。1個變質(zhì)增生邊（7.2R）的Th/U為0.01，207Pb/206Pb年 齡 為2455±6 Ma（不諧和度=11%）。

圖9 冀東地區(qū)新太古代早期—中太古代晚期巖石的鋯石陰極發(fā)光圖像和U-Pb諧和圖Fig. 9 CL images and SHRIMP U-Pb concordia diagrams for the zircons from the late Mesoarchean- early Neoarchean rocks in eastern Hebei(a) and (b) 2.91 Ga felsic gneiss, Caochang (LP103; Liou et al., 2019); (c) and (d) 2.92 Ga felsic gneiss (LP100; Liou et al., 2019), same location as the sample LP103; (e) and (f) 2.94 Ga tonalitic gneiss, Caozhuang (J0602; Nutman et al., 2011); (g) and (h) 2.59 Ga trondhjemitic gneiss,Liupizhuang (J1308)

圖10 冀東地區(qū)新太古代早期—中太古代晚期巖石的野外照片F(xiàn)ig. 10 Field photographs of the late Mesoarchean-early Neoarchean granitoids in eastern Hebei(a) 2.94 Ga tonalitic gneiss, Caozhuang (J0602; Nutman et al., 2011); (b) 2.59 Ga trondhjemitic gneiss, Liupizhuang (J1308)

1.4 白云鄂博-固陽地區(qū)

陰山地塊早前寒武紀基底研究程度相對較低，但十余年來仍取得了許多重要成果（圖11；簡平等，2005；范宏瑞等，2010；Dong et al., 2012；董曉杰等，2012；Jian et al., 2012；Ma et al.,2013a, 2013b, 2014a,2014b；馬銘株等，2013；馬旭東等，2013；董春艷等，2021；段瑞涵等，2021），基本特征可概括如下：①～2.5 Ga巖漿作用十分強烈，也有2.6～2.7 Ga TTG巖石存在，并有更古老鋯石存在；②～2.5 Ga表殼巖包括不同類型變質(zhì)火山巖和火山沉積巖，并有BIF存在，～2.5 Ga深成侵入巖包括輝長巖、閃長巖、TTG和正長花崗巖等；③2.7～2.8 Ga存在強烈的地幔添加作用，白云鄂博群和腮林忽洞群碎屑鋯石的Hf同位素組成也顯示類似特征（馬銘株等，2014）；④～2.5 Ga巖石主要為～2.7 Ga古老陸殼物質(zhì)殼內(nèi)再循環(huán)作用產(chǎn)物，地幔添加也起了重要作用；⑤存在古元古代中晚期（1.9～2.2 Ga）巖漿作用；⑥發(fā)育～2.5 Ga變質(zhì)作用；⑦發(fā)育古元古代晚期（1.86～1.94 Ga）變質(zhì)作用。其中，西烏蘭不浪地區(qū)發(fā)現(xiàn)～2.7 Ga TTG巖石具有重要意義（董曉杰等，2012；馬銘株等，2013）；在白云鄂博地區(qū)發(fā)現(xiàn)～2.6 Ga TTG巖石（范宏瑞等，2010；董春艷等，2021）。除此之外，在固陽地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了新太古代早期TTG巖石，它們零星分布于新太古代晚期巖漿巖中。

圖11 白云鄂博-固陽地區(qū)地質(zhì)圖（底圖據(jù)Jian et al.，2012修改；圖中給出了新太古代早期定年巖石樣品的位置，數(shù)據(jù)來源董曉杰等，2012；馬銘株等，2013；董春艷等，2021）Fig. 11 Geological map of the Bayan Obe-Guyang area (modified after Jian et al.,2012), showing the locations of the dated early Neoachean rock samples (Dong et al.，2012; Ma et al., 2013; Dong et al., 2021)

（1）2.7 Ga片麻狀英云閃長巖（NM1322）

樣品取自固陽東北（圖11）。該處出露較大規(guī)模英云閃長質(zhì)巖石，可見寬度約100 m。它們被閃長質(zhì)巖石切割。巖石普遍具條帶狀構(gòu)造，遭受強烈變形。取樣處，巖石的條帶狀構(gòu)造相對較弱，包裹變質(zhì)超基性巖（圖12a）。片麻狀英云閃長巖（NM1322）的鋯石呈柱狀，顯示不同程度重結(jié)晶，存在窄的變質(zhì)增生邊（圖13a）。4個巖漿鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.51～0.83，2個巖漿鋯石數(shù)據(jù)點和1個重結(jié)晶鋯石數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2696±10 Ma（MSWD=1.93），解釋為巖石形成時代。21個變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比值和207Pb/206Pb年齡分別為0.04～1.13和2300～2587 Ma，其中9個集中在諧和線上的數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2513±9 Ma（MSWD=4.2；圖13b），解釋為新太古代晚期構(gòu)造熱事件年齡記錄。3個集中在諧和線上的最年輕變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2455±10 Ma（MSWD=0.55）。

（2）2.7 Ga片麻狀二長花崗巖（NM1325-2）

在合教東（圖11），山邊存在一些采石場，新鮮巖石以奧長花崗質(zhì)巖石為主，還有變質(zhì)閃長巖和片麻狀二長花崗巖?？梢姟?0 m寬的斜長角閃巖包在奧長花崗巖中。樣品NM1325-2采自二長花崗質(zhì)巖石露頭（圖12b）。鋯石呈柱狀，具有核-邊結(jié)構(gòu)（圖13c）。核部鋯石具封閉振蕩環(huán)帶，也普遍遭受重結(jié)晶改造。7個巖漿鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.26～0.75，207Pb/206Pb年齡為2543～2682 Ma，數(shù)據(jù)點略反向分布（圖13d），原因還不清楚。其中3個年齡最大數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2681±10 Ma（MSWD=0.17），解釋為巖石形成時代。13個變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比值和207Pb/206Pb年齡分別為0.17～0.97和2435～2582 Ma，其中5個年齡最小集中在諧和線上的數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2478±10 Ma（MSWD=0.33），大致代表了新太古代晚期—古元古代早期變質(zhì)作用時代。

圖12 白云鄂博-固陽地區(qū)新太古代早期巖石的野外照片F(xiàn)ig. 12 Field photographs of the early Neoarchean rocks in the Bayan Obe-Guyang area(a) 2.70 Ga tonalitic gneiss (NM1322), containing a meta-ultra-mafic rock enclave, northeast of Guyang; (b) 2.68 Ga monzogranitic gneiss(NM1325-2), east of Hejiao; (c) 2.60 Ga trondhjemitic gneis (NM1234), northeast of Guyang; (d) 2.63 Ga tonalitic gneiss (BY1331), southeast of the Bayan-Obe area (Dong et al., 2021)

圖13 白云鄂博-固陽地區(qū)新太古代早期巖石的鋯石陰極發(fā)光圖像和U-Pb諧和圖Fig. 13 CL images and SHRIMP U-Pb concordia diagrams for the zircons from the early Neoarchean rocks in the Bayan Obe-Guyang area(a) and (b) 2.70 Ga tonalitic gneiss (NM1322), containing a meta-ultra-mafic rock enclave, northeast of Guyang; (c) and (d) 2.68 Ga monzogranitic gneiss (NM1325-2), east of Hejiao; (e) and (f) 2.60 Ga trondhjemitic gneiss (NM1234), northeast of Guyang; (g) and (h) 2.63 Ga tonalitic gneiss (BY1331), southeast of the Bayan-Obe area (Dong et al., 2021)

（3）2.6 Ga片麻狀奧長花崗巖（NM1234）

在固陽東北（圖11），沿公路存在一很好的剖面，主要由奧長花崗質(zhì)巖石組成。巖石普遍遭受深熔作用改造和強烈變形（圖12c）。奧長花崗質(zhì)巖石中局部存在暗色成分層，解釋為平行化了的角閃質(zhì)巖石包體。鋯石呈橢圓狀，具核-邊結(jié)構(gòu)（圖13e）。核部巖漿鋯石具封閉振蕩環(huán)帶。邊部鋯石組成均勻，顏色更暗。5個巖漿鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.31～0.70，207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2600±10 Ma（MSWD=0.34; 圖13f），解釋為奧長花崗巖形成時代。8個變質(zhì)重結(jié)晶鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比值和207Pb/206Pb年 齡 分 別 為0.06～0.75和2388～2552 Ma，其中5個集中在諧和線上的數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2532±21 Ma（MSWD=7.4），解釋為新太古代晚期告知熱事件年齡記錄。

（4）新太古代早期片麻狀英云閃長巖（BY1331；董春艷等，2021）

樣品采自白云鄂博東南（圖11）。巖石遭受強烈變形，局部發(fā)育深熔成因的淺色條帶（圖12d）。鋯石呈柱狀或近等軸狀，具核-邊結(jié)構(gòu)（圖13g）。核部巖漿鋯石具密集振蕩環(huán)帶或板狀環(huán)帶，但遭受不同程度重結(jié)晶改造。7個核部巖漿鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.23～1.00，其中3個位于或接近諧和線的年齡最大數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2627±12 Ma（MSWD=2.5；圖13h）。數(shù) 據(jù) 點5.1ME的 成 分域顯示重結(jié)晶特征，其Th/U比值為0.14，207Pb/206Pb年齡為2514 Ma。其他7個變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0～0.06，207Pb/206Pb年齡值范圍為1843～1884 Ma，它們構(gòu)成不一致線的上交點年齡為1864±12 Ma（MSWD=1.3）。

1.5 膠東地區(qū)

膠東是華北克拉通早前寒武紀變質(zhì)基底重要分布區(qū)之一（圖14）。由于普遍遭受強烈風化和覆蓋，膠東地區(qū)太古宙巖石露頭出露通常很差，但在中部棲霞地區(qū)巖石露頭很好，有關(guān)膠東地區(qū)太古宙變質(zhì)基底的認識大都來自棲霞地區(qū)的研究（王來明，1989；Tang et al., 2007；Jahn et al., 2008；劉建輝 等，2011；單厚香等，2013；Wu et al., 2014；Xie et al., 2014；謝士穩(wěn)等，2015；萬渝生等，2017；Wan et al., 2021）。王來明（1989）對棲霞地區(qū)開展1:5萬地質(zhì)填圖，從變質(zhì)地層中劃分出不少TTG巖石，但仍保留了大量新太古代表殼巖，稱之為膠東巖群。根據(jù)新的認識，這些膠東巖群表殼巖也大都為TTG巖石，主體為英云閃長巖。它們遭受強烈變質(zhì)變形，部分遭受不同程度深熔作用改造，形成條紋構(gòu)造和條帶構(gòu)造，但宏觀上均勻，仍顯示出巖漿巖的巖石外貌特征。太古宙表殼巖包括中太古代黃崖底表殼巖和新太古代晚期膠東巖群，但出露規(guī)模都很小，以包體形式零星分布于太古宙花崗質(zhì)巖石中。由于遭受強烈改造，加之巖石類型和地球化學組成特征類似，不同時代英云閃長質(zhì)片麻巖在野外難以相互區(qū)別，不同時代奧長花崗質(zhì)片麻巖在野外也難以相互區(qū)別。為了確定不同時代TTG巖石的空間分布，在地質(zhì)填圖基礎(chǔ)上，研究團隊進行了大量TTG巖石SHRIMP U-Pb鋯石定年，大致確定了不同時代TTG的空間分布（圖15；萬渝生等，2017；Wan et al., 2021）。不同時代英云閃長質(zhì)片麻巖大體呈北西—南東向分布，與棲霞地區(qū)變質(zhì)基底構(gòu)造線走向一致，這很可能是新太古代晚期和古元古代晚期構(gòu)造熱事件共同作用的結(jié)果。不同時代TTG巖石的全巖Nd同位素組成類似（圖16a），表明2.9 Ga玄武質(zhì)巖石在太古宙不同時代發(fā)生熔融形成TTG巖石。但是，一些新太古代晚期巖石具有高的εNd(t)值，表明那時地幔添加作用的存在。鋯石Hf同位素組成也顯示了類似特征（圖16b）。

圖15 棲霞地區(qū)地質(zhì)圖（萬渝生等，2017；Wan et al., 2021；圖中給出了太古宙定年樣品位置，三角、方框和圓圈分別代表2.9 Ga、2.7 Ga和2.5 Ga巖石樣品）Fig. 15 Geological map of the Qixia area (Wan et al., 2017; Wan et al., 2021), showing the spatial distribution of the dated Archean rocks, with triangle, square and circle represent 2.9 Ga, 2.7 Ga and 2.5 Ga rock samples, respectively

圖16 棲霞地區(qū)太古宙巖漿巖的Nd-Hf同位素組成（Wan et al., 2021）Fig. 16 Nd-Hf isotopic composition of the Archean magmatic rocks in the Qixia area (Wan et al., 2021)(a) Whole-rock εNd(t) vs. age diagram; (b) zircon εHf(t) vs. age diagram

與棲霞相比，膠東其他地區(qū)太古宙變質(zhì)基底研究程度不高，但仍獲得不少研究成果（圖14）?？梢钥隙?，整個膠東地區(qū)太古宙基底都以2.9 Ga、2.7 Ga和2.5 Ga英云閃長巖為主，在新太古代早期為統(tǒng)一的基底。

（1）2.9 Ga條帶狀英云閃長巖（JD1423；萬渝生等，2019a）

樣品取自萊州南（圖14）。變質(zhì)基底巖石沿一條小路零星出露。英云閃長質(zhì)巖石條帶狀構(gòu)造明顯，由灰色和淺色條帶組成，顯示強烈深熔和變形（圖17a）。鋯石呈柱狀或近等軸狀，具核-邊結(jié)構(gòu)（圖18a）。7個巖漿鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比 值為0.25～0.94，其中6個207Pb/206Pb年齡最大數(shù)據(jù)點的加權(quán)平均年齡為2875±5 Ma (MSWD=0.41，圖18b)，代表了巖石形成時代或略小于巖石形成年齡。7個變質(zhì)增生邊數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0～0.11，207Pb/206Pb年齡變化很大（2662～2831 Ma），3個最年輕并相對集中分布的數(shù)據(jù)點的加權(quán)平均207Pb/206Pb年齡為2664±5 Ma (MSWD=0.39)，其余4個數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb年齡為2717～2831 Ma。

圖14 膠東地區(qū)地質(zhì)圖（Wan et al., 2015；圖中給出了太古宙巖石定年樣品空間分布（棲霞地區(qū)除外）和圖15的位置）Fig. 14 Geological map of eastern Shandong Province, North China Craton (Wan et al., 2015), showing the spatial distribution of the dated Archean rock samples (except the Qixia area) and the location of Fig.15

（2）片麻狀閃長質(zhì)巖石（JD1424；萬渝生 等，2019a）

片麻狀閃長質(zhì)巖石與2.9 Ga條帶狀英云閃長巖（JD1423）互層。巖石具片麻理（圖17b）。鋯石呈等軸狀或橢圓狀，具復雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)（圖18c）。巖漿鋯石普遍遭受重結(jié)晶改造，但變質(zhì)增生邊不發(fā)育。大多數(shù)鋯石無明顯鉛丟失（圖18d）。8個巖漿鋯石數(shù)據(jù)點分析， Th/U比值為0.32～0.61，207Pb/206Pb年齡為2752～2925 Ma。207Pb/206Pb年齡最大的2個數(shù)據(jù)點的加權(quán)平均年齡為2921±13 Ma (MSWD=0.12)，代表了巖石形成時代。12個重結(jié)晶鋯石分析，Th/U比值為0.12～1.91，207Pb/206Pb年齡為2612～2922 Ma。6個變質(zhì)增生邊數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.02～0.53。數(shù)據(jù)點4.1R的結(jié)構(gòu)特征與變質(zhì)增生邊類似，Th/U比值為0.16，207Pb/206Pb年齡為2498±9 Ma。數(shù)據(jù)點12.1R結(jié)構(gòu)上顯示變質(zhì)成因，Th/U比值為0.02，207Pb/206Pb

年齡為2648±4 Ma。

（3）2.7 Ga條帶狀英云閃長巖（JD1422；萬渝生等，2019a）

樣品取自萊州東北（圖14）一廢棄金礦采坑?？觾?nèi)主體巖石為條帶狀英云閃長巖（圖17c）。拉伸線理發(fā)育。巖石具片麻狀-條帶狀構(gòu)造。鋯石呈柱狀或近等軸狀。巖漿鋯石具密集封閉環(huán)帶，部分遭受重結(jié)晶（圖18e）。10個巖漿鋯石的Th/U比值為0.31～0.65，207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2726±5 Ma（MSWD=1.4，圖18f），代表了巖石形成時代。重結(jié)晶鋯石（10.1RC）的Th/U比值為0.25，207Pb/206Pb年齡為2526 Ma，表明新太古代晚期構(gòu)造熱事件影響存在。

（4）2.7 Ga片麻狀英云閃長巖（JD1427；萬渝生等，2019a）

樣品取自萊州南（圖14）。一長約300 m的大溝出露主體巖石為片麻狀英云閃長巖，局部顯示深熔特征，呈條帶狀構(gòu)造，存在可能為拉斷的變質(zhì)輝長巖（圖17d）。鋯石呈柱狀或等軸狀，具核-邊結(jié)構(gòu)，但變質(zhì)增生邊通常較窄，核部巖漿鋯石組成均勻，普遍遭受重結(jié)晶（圖18g）。6個巖漿鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.51～0.84。207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2700±6 Ma（MSWD=0.38；圖18h），代 表了巖石形成時代。3個Th/U比值為0.02～0.07的重結(jié)晶鋯石的207Pb/206Pb年齡為2602～2661 Ma，1個Th/U比值小于0.01的變質(zhì)增生邊（6.1R）的207Pb/206Pb年齡為2690 Ma，表明新太古代早期變質(zhì)作用存在。3個變質(zhì)增生邊的Th/U比值都小于0.30。2個數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2492±12 Ma（MSWD=0.77），表明新太古代晚期構(gòu)造熱事件影響存在。

圖17 膠東萊州地區(qū)太古宙巖石的野外照片（萬渝生等，2019a）Fig. 17 Field photographs of the Archean rocks in the Laizhou area, eastern Shandong (Wan et al., 2019a)(a) 2.88 Ga banded tonalite (JD1423), east of Xiafu; (b) 2.92 Ga dioritic gneiss (JD1424), same location as the sample JD1423; (c) 2.73 Ga banded tonalite (JD1422), Zhangjiafu; (d) 2.70 Ga tonalitic gneiss (JD1427), containing meta-gabbro enclaves, south of Xiafu

圖18 膠東萊州地區(qū)太古宙巖石的鋯石陰極發(fā)光圖像和U-Pb諧和圖（萬渝生等，2019a）Fig. 18 CL images and SHRIMP U-Pb concordia diagrams for zircons from the Archean rocks in the Laizhou area, eastern Shandong (Wan et al., 2019a)(a) and (b) 2.88 Ga banded tonalite (JD1423), east of Xiafu; (c) and (d) 2.92 Ga dioritic gneiss (JD1424), same location as the sample JD1423;(e) and (f) 2.73 Ga banded tonalite (JD1422), Zhangjiafu; (g) and (h) 2.70 Ga tonalitic gneiss (JD1427), south of Xiafu

1.6 魯西地區(qū)

魯西是華北克拉通開展早寒武紀研究最早地區(qū)之一。魯西花崗綠巖帶出露良好，總面積約40000 km2，大體沿北西—南東向展布，在東部被郯廬斷裂截切。在已有工作基礎(chǔ)上（曹國權(quán)，1996），十余年來，魯西地區(qū)前寒武紀研究取得了大量新的進展（杜利林等，2003, 2005, 2010；陸松年等，2008；Jiang et al., 2010；Wan et al., 2010b, 2011b, 2012, 2014b；Ren et al., 2016；Dong et al., 2017b；Sun et al., 2020；Zuo et al., 2021）。①魯西花崗綠巖帶形成于2.50～2.75 Ga，缺乏中太古代以前和古元古代晚期構(gòu)造巖漿熱事件，是研究新太古代地殼形成演化的理想地區(qū)。②魯西地區(qū)太古宙基底存在明顯的分帶性，根據(jù)巖石類型和形成時代，從東北到西南可依次劃分為三個巖帶：A帶為新太古代晚期的殼源花崗巖，B帶為新太古代早期的巖石，C帶為新太古代晚期的新生巖漿巖。③根據(jù)魯西地區(qū)B帶廣泛發(fā)育的～2.6 Ga構(gòu)造熱事件，把魯西花崗綠巖帶形成演化劃分為新太古代早期（2.60～2.75 Ga）和新太古代晚期（2.50～2.60 Ga）兩個階段。④新太古代早期侵入巖以TTG為主，存在變質(zhì)輝長巖-閃長巖；新太古代晚期侵入巖更為多樣復雜，包括TTG、殼源花崗巖、輝長巖-閃長巖。⑤該地區(qū)存在新太古代早期和晚期兩個不同時代的表殼巖系。新太古代早期表殼巖系（雁翎關(guān)-柳杭巖系）包括雁翎關(guān)巖組、孟家屯巖組和柳杭巖組下段，主要由斜長角閃巖和變質(zhì)超基性巖組成，也有少量變質(zhì)碎屑沉積巖。新太古代晚期（2.53～2.55 Ga）表殼巖系（山草峪-濟寧巖系）包括山草峪巖組、柳杭巖組上段和濟寧巖群，主要為變質(zhì)碎屑沉積巖，也有少量BIF和變質(zhì)長英質(zhì)火山巖。⑥魯西地區(qū)新太古代早期和晚期分別為地幔柱和島弧的構(gòu)造環(huán)境。

萬渝生等（2019b）對魯西太古宙典型的七星臺地區(qū)進行了地質(zhì)填圖（圖19），取得重要進展：①確定該區(qū)的A帶和B帶之間為構(gòu)造接觸；②靠近接觸帶大范圍分布的TTG巖石不是原認為的2.6 Ga奧長花崗質(zhì)巖石，而是2.7 Ga英云閃長質(zhì)巖石，前者只有零星分布；③A帶中，新太古代早期巖石呈大小不等的包體在新太古代晚期富鉀花崗巖中存在；④在新太古代早期表殼巖中發(fā)現(xiàn)華北克拉通規(guī)模最大的太古宙變質(zhì)枕狀玄武巖，在新太古代晚期表殼巖中發(fā)現(xiàn)大量中酸性火山巖和火山碎屑沉積巖；⑤識別出新太古代早期（2.6 Ga）和晚期（2.5 Ga）兩期構(gòu)造熱事件；⑥識別出多期太古宙變質(zhì)輝長-閃長巖；⑦進一步確定魯西地區(qū)新太古代早期存在幾乎連續(xù)分布的巖漿作用（圖20）。該區(qū)新太古代早期變質(zhì)輝長-閃長巖典型巖石樣品定年結(jié)果如下。

圖20 魯西地區(qū)新太古代早期侵入巖的鋯石年齡變化（馬銘株等，2020）Fig. 20 Zircon age variation for the early Neoarchean magmatic rocks in west Shandong (Ma et al., 2020)Black line and red dotted line represent magmatic and metamorphic ages, respectively

（1）2.66 Ga變質(zhì)二長閃長巖（16L4D2-2；馬銘株等，2020）

樣品取自官營西南（圖19b）。該處可見2.6 Ga片麻狀奧長花崗巖包裹變質(zhì)二長閃長巖，兩者界線清楚（圖21a）。巖漿鋯石呈柱狀，具板狀環(huán)帶，個別具振蕩環(huán)帶（圖22a）。Th/U比值為0.35～0.66，9個數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2662±8 Ma(MSWD=0.67；圖22b），解釋為二長閃長巖的形成時代。

（2）2.68 Ga變質(zhì)輝長巖（16L9D3-2；馬銘株 等，2020）

樣品取自官營東500 m（圖19b）。變質(zhì)輝長巖-輝石巖出露寬度約20 m，與新太古代早期柳杭巖組斜長角閃巖呈侵入接觸，在附近見一寬約5 m的偉晶巖脈（圖21b）。變質(zhì)輝長巖與變質(zhì)輝石巖共生（圖21c），為同時代產(chǎn)物。變質(zhì)輝長巖呈中粗粒，具片麻理構(gòu)造。巖漿鋯石多呈柱狀，部分呈等軸狀，組成均一或具板狀環(huán)帶（圖22c）。17個數(shù)據(jù)點的Th/U比值為1.72～10.40。10個在諧和線上集中分布數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2679±9 Ma(MSWD=0.49；圖22d），代表了輝長巖的侵入年齡。

圖19 魯西七星臺地區(qū)地質(zhì)圖（底圖據(jù)Bai et al., 2020；圖中給出了新太古代早期定年樣品位置，數(shù)據(jù)來源馬銘株等，2020）Fig. 19 Geological map of the Qixingtai area, western Shandong (Bai et al., 2020), showing the locations of the dated early Neoachean rock samples (Ma et al., 2020)

（3）2.62 Ga變質(zhì)輝長閃長巖（17L11D2-2；馬銘株等，2020）

樣品取自東野坡南（圖19b）。變質(zhì)輝長閃長巖、變質(zhì)輝長巖和變質(zhì)輝石巖共生（圖21d），出露寬度約20 m。斑狀輝長巖構(gòu)成輝長巖和輝石巖之間的過渡產(chǎn)物。變質(zhì)輝長閃長巖（17L11D2-2）的鋯石呈柱狀，具有板狀環(huán)帶，部分遭受變質(zhì)重結(jié)晶改造（圖22e）。5個巖漿鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.12～0.41，普遍顯示不同程度鉛丟失，1個位于諧和線上數(shù)據(jù)點（3.1MA）的207Pb/206Pb年齡為2618±10 Ma（圖22f），大致代表了變質(zhì)輝長閃長巖的形成時代。7個變質(zhì)重結(jié)晶鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.001～0.06（1個為0.24），也顯示不同程度鉛丟失，1個位于諧和線上數(shù)據(jù)點（6.1ME）的207Pb/206Pb年齡為2590±15 Ma，大致代表了巖石遭受變質(zhì)作用的時代。

圖21 魯西七星臺地區(qū)新太古代早期變質(zhì)超基性巖—中性巖的野外照片（馬銘株等，2020）Fig. 21 Field photographs of the early Neoarchean meta-ultramafic to intermediate rocks in the Qixingtai area, western Shandong (Ma et al.,2020)(a) 2.66 Ga meta-diorite (16L4D2-2), occurring as enclaves in ～2.6 Ga trondhjemitic gneiss, southwest of Guanying; (b) Metagabbro-pyroxenite, intruding the amphibolite of the early Neoarchean Liuhang Group, and cut by pegmatite dyke near the boundary, east of Guanying; (c) 2.68 Ga meta-gabbro (16L9D3-2), contacting with meta-pyroxenite, same location as Fig 21b; (d) Meta-gabbro, contacting with meta-pyroxenite, ～2.6 Ga meta-gabbro sample 17L11D2-2 is taken near the outcrop, south of Dongyepo

圖22 魯西七星臺地區(qū)新太古代早期變質(zhì)超基性巖—中性巖的鋯石陰極發(fā)光圖像和U-Pb諧和圖（馬銘株等，2020）Fig. 22 CL images and SHRIMP U-Pb concordia diagrams for the zircons from the early Neoarchean meta-ultramafic to intermediate rocks in the Qixingtai area, western Shandong (Ma et al., 2020)(a) and (b) 2.66 Ga meta-diorite (16L4D2-2), southwest of Guanying; (c) and (d) 2.68 Ga meta-gabbro (16L9D3-2), east of Guanying; (e) and (f)～2.6 Ga meta-gabbro (17L11D2-2), south of Dongyepo

1.7 蚌埠地區(qū)

蚌埠位于華北克拉通東南緣。早前寒武紀基底巖石在該區(qū)零星分布，稱為五河雜巖（圖23）。五河雜巖主要由變鐵鎂質(zhì)巖石、變長英質(zhì)巖石、斜長角閃巖、大理巖和花崗質(zhì)巖石等組成，主體可能形成于古元古代（劉貽燦等，2015）。最近，Liu et al.(2019)在蚌埠地區(qū)分辨出多期太古宙花崗質(zhì)巖石，最為重要的是中太古代TTG巖石的發(fā)現(xiàn)，確定了2.49～2.52 Ga和1.84 Ga變質(zhì)作用存在。Sun et al.（2021）進一步確定該區(qū)存在2.6 Ga殼源富鉀花崗巖，同樣識別出～2.5 Ga構(gòu)造熱事件存在。太古宙巖石的分布規(guī)模都很小，值得進一步開展研究，以確定不同時代太古宙巖石的空間分布和規(guī)模。

（1）2.93 Ga 花崗閃長質(zhì)片麻巖 (14BB44-1；Liu et al., 2019)

樣品取自鳳陽東南（圖23）。鋯石呈棱柱狀，具核-邊結(jié)構(gòu)，核部鋯石具振蕩環(huán)帶（圖24a）。30個巖漿鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比為0.50～1.74，部分數(shù)據(jù)點顯示鉛丟失，不一致線上交點年齡為2934±6 Ma（MSWD=0.53；圖24b），解釋為巖石形成年齡。

（2）2.83 Ga 花崗閃長質(zhì)片麻巖（14BB35-1；Liu et al., 2019）

樣品取自五河東南（圖23），被中生代角閃花崗巖侵入?；◢忛W長質(zhì)片麻巖（14BB35-1）的鋯石呈柱狀，或不規(guī)則狀，具核-邊結(jié)構(gòu)，核部鋯石具振蕩環(huán)帶，普遍遭受重結(jié)晶改造（圖24c）。數(shù)據(jù)點大都沿諧和線分布（圖24d）。大多數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb年齡變化于2694～2860 Ma，可進一步劃分為2802～2860 Ma（32個數(shù)據(jù)點）和2694～2759 Ma（21個數(shù)據(jù)點）兩組，它們的Th/U比值分別為0.14～0.98和0.17～0.63，不一致上交點年齡分別為2831±10 Ma和2729±14 Ma。Liu et al. （2019）把2729±14 Ma解釋為巖石形成時代，把2831±10 Ma解釋為外來鋯石年齡。不過，從鋯石特征和數(shù)據(jù)點分布形式看，2694～2759 Ma鋯石更可能為變質(zhì)重結(jié)晶改造使巖漿鋯石發(fā)生古鉛丟失的結(jié)果，2829±7 Ma為巖石形成時代。5個變質(zhì)邊數(shù)據(jù)點構(gòu)成的不一致線上交點年齡為2517±40 Ma，為新太古代晚期構(gòu)造熱事件年齡記錄。同時存在2905～2918 Ma外來鋯石。

圖23 蚌埠地區(qū)地質(zhì)圖（底圖據(jù)劉貽燦等，2015；圖中給出了中太古代晚期定年樣品位置，數(shù)據(jù)來源Liu et al., 2019）Fig. 23 Geological map of the Bengbu area (Liu et al., 2015) , showing the locations of the dated late Mesoarchean rock samples (Liu et al.,2019)

圖24 蚌埠地區(qū)中太古代晚期花崗質(zhì)巖石的鋯石陰極發(fā)光圖像和U-Pb諧和圖（Liu et al., 2019）Fig. 24 CL images and SHRIMP U-Pb concordia diagrams for the zircons from the late Mesoarchean granitoids in the Bengbu area (Liu et al.,2019)(a) and (b) 2.93 Ga granodioritic gneiss (14BB44-1), southeast of Fengyang; (c) and (d) 2.83 Ga granodioritic gneiss (14BB35-1), south of Wuhe. Circles (50 μm and 35 μm) show the positions of Lu-Hf and U-Pb analytical sites, respectively, with 207Pb/206Pb ages and εHf(t) values shown

1.8 魯山地區(qū)

魯山位于華北克拉通南緣。基底巖石原稱之為太華巖群，進一步劃分為下太華亞巖群和上太華亞巖群。上太華亞巖群巖石組合具孔茲巖系性質(zhì)，形成于古元古代（Wan et al., 2006）。下太華亞巖群的主體為英云閃長質(zhì)片麻巖組成（圖25）。根據(jù)～2.8 Ga鋯石蒸發(fā)法年齡，Kr?ner et al.（1988）認為英云閃長質(zhì)片麻巖形成于中太古代。之后的研究進一步支持了這一認識（Liu et al., 2009a；Diwu et al.,2010；Huang et al., 2010；Zhou et al., 2014；Jia et al.,2020）。Diwu et al.（2010）和Huang et al.（2010）提出魯山地區(qū)存在2.7～2.75 Ga TTG巖石，但這些年齡的鋯石通常顯示變質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，難以確定是否能夠代表巖石的形成時代。Wan et al.（2014a）在總結(jié)華北克拉通新太古代早期TTG巖石時未包括魯山地區(qū)。但是，Zhou et al.（2014）的研究表明，魯山地區(qū)確實存在新太古代早期（2.65～2.75 Ga）花崗質(zhì)巖石（二長花崗巖）。盡管如此，魯山地區(qū)太古宙基底仍以中太古代（2.80～2.85 Ga）TTG巖石為主。在中太古代TTG巖石中存在少量以斜長角閃巖為主的中太古代表殼巖（圖25）。斜長角閃巖中存在2.90～3.10 Ga外來鋯石（Diwu et al., 2010），還 存 在2.64～2.67 Ga 和2.77～2.79 Ga兩組變質(zhì)鋯石年齡記錄。

圖25 魯山地區(qū)地質(zhì)圖（底圖據(jù)Liu et al., 2009a；圖中給出了新太古代早期—中太古代晚期定年樣品位置，數(shù)據(jù)來源Liu et al., 2009a；Diwu et al., 2010；Zhou et al., 2014; Jia et al., 2020）Fig. 25 Geological map of the Lushan area (Liu et al., 2009a), showing the locations of the dated late Mesoarchean-early Neoarchean rock samples (Liu et al., 2009a; Diwu et al., 2010; Zhou et al., 2014; Jia et al., 2020)

（1）2.84 Ga斜長角閃巖（LS0417-1；Liu et al., 2009a）

樣品取自瓦屋東北（圖25）。斜長角閃巖以包體形式存在于TTG巖石中，具層狀構(gòu)造（圖26a），變質(zhì)原巖可能為基性凝灰?guī)r。鋯石粒度很大，一些還殘余了震蕩環(huán)帶（圖27a），是否為巖漿成因值得進一步研究，但并不影響表殼巖形成于中太古代晚期的原有認識。2個具巖漿結(jié)構(gòu)成分域的數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.21～0.39，207Pb/206Pb加 權(quán)平均年齡為2838±35 Ma (MSWD=0.01；圖27b）。根 據(jù) 結(jié)構(gòu)和組成，可把變質(zhì)鋯石劃分為兩種類型。類型Ⅰ（Me-Ⅰ）多為重結(jié)晶成因，13個數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.19～0.68，207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2792±11 Ma (MSWD=0.21)。類型Ⅱ（Me-Ⅱ）多為寬度不大的變質(zhì)增生邊，7個數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.02～0.08，207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2651±13 Ma (MSWD=0.87)。

（2）2.83 Ga片麻狀英云閃長巖（LS0417-2；Liu et al., 2009a）

樣品取自上一樣品的附近（圖25）。巖石遭受強烈變形，有淺色體存在（圖26b）。鋯石具核-邊結(jié)構(gòu)，核部巖漿鋯石具震蕩環(huán)帶（圖27c），14個數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.18～0.97，其中9個年齡最大數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2829±18 Ma (MSWD=1.5；圖27d）。11個變質(zhì)鋯石數(shù)據(jù)點的Th/U比值為0.61～7.07，其中9個數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb加權(quán)平均年齡為2772±22 Ma（MSWD=0.53）。

圖26 魯山地區(qū)中太古代巖石的野外照片（Liu et al., 2009a）Fig. 26 Field photographs of the Mesoarchean rocks in the Lushan area (Liu et al., 2009a)(a) 2.84 Ga interlayered amphibolite (LS0417-1), northeast of Wawu; (b) 2.83 Ga gneissic tonalite (LS0417-2) cut by thin anatectic dykes, field of view is 1.3 m wide, northeast of Wawu

圖27 魯山地區(qū)中太古代巖石的鋯石陰極發(fā)光圖像和U-Pb諧和圖（Liu et al., 2009a）Fig. 27 CL images and SHRIMP U-Pb concordia diagrams for the zircons from the Mesoarchean rocks in the Lushan area (Liu et al., 2009a)(a) and (b) 2.84 Ga interlayered amphibolite (LS0417-1), northeast of Wawu; (c) and (d) 2.83 Ga gneissic tonalite (LS0417-2), northeast of Wawu

2 鋯石年齡統(tǒng)計和地球化學特征

統(tǒng)計鋯石年齡時，使用數(shù)據(jù)滿足條件為：年齡誤差小于15 Ma，不諧和度小于10%，在這一限制下，大多數(shù)LA-ICP-MS年齡數(shù)據(jù)都被排除掉了。由于殼源花崗巖數(shù)據(jù)不多，把限制條件作了適當放寬（年齡誤差小于25 Ma，不諧和度小于20%）。巖漿作用從3.0 Ga到2.6 Ga幾乎連續(xù)分布，但在2.7 Ga存在一個大的峰值，在2.92 Ga存在小的峰值（圖28）。巖石類型主要為TTG，不同時代都有殼源花崗巖和輝長-閃長巖存在。

圖28 華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期巖石的巖漿鋯石年齡直方圖Fig. 28 Age histogram for the magmatic zircons from the late Mesoarchean-early Neoarchean rocks in the North China Craton

花崗質(zhì)巖石以TTG為主，并以英云閃長巖占絕對地位（圖29a）。大多數(shù)奧長花崗巖數(shù)據(jù)點分布在靠近英云閃長巖的位置。一些位于花崗巖區(qū)的數(shù)據(jù)點十分靠近TTG巖區(qū)，其成因應與TTG巖石相同，也作為TTG巖石看待。在K-Na-Ca圖中，大多數(shù)樣品位于TTG區(qū)（圖29b）；同時存在殼源花崗巖（二長花崗巖、正長花崗巖），K2O/Na2O比值變化較大。靠近鉀長石端元的數(shù)據(jù)點為蚌埠地區(qū)2.6 Ga超富鉀花崗質(zhì)巖石，它們僅零星分布（Su et al., 2021）。大多數(shù)花崗質(zhì)巖石為過鋁質(zhì)，與TTG相比，殼源花崗巖具有更低的A/NK值（圖30）。TTG巖石顯示大的Sr/Y和La/Yb變化，位于高壓、中壓和低壓TTG分布區(qū)（圖31）。殼源花崗巖位于鉀質(zhì)花崗巖區(qū)或附近。

圖29 華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期花崗質(zhì)巖石的An-Ab-Or和K-Na-Ca圖解Fig. 29 Normative An-Ab-Or diagram and K-Na-Ca diagram of the late Mesoarchean-early Neoarchean granitoids in the North China Craton

圖30 華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期花崗質(zhì)巖石的A/CNK-A/NK圖解Fig. 30 A/CNK-A/NK diagram for the late Mesoarchean-early Neoarchean granitoids in the North China Craton

圖31 華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期花崗質(zhì)巖石的Sr/Y-Y和La/Yb-Yb圖解（Moyen, 2011）Fig. 31 Sr/Y-Y diagram and La/Yb-Yb diagram (for the late Mesoarchean-early Neoarchean granitoids in the North China Craton（ Moyen,2011）

在全巖εNd(t) -年齡圖上，TTG巖石數(shù)據(jù)點主要分布于球粒隕石和虧損地幔演化線之間（圖32；刪除了個別εNd(t)值異常大的數(shù)據(jù)點），部分2.9 Ga巖石具有低于球粒隕石的εNd(t)值，它們主要為冀東地區(qū)的中太古代晚期長英質(zhì)表殼巖（Liou et al.,2019）。大多數(shù)情況下，殼源花崗巖和輝長-閃長巖與同時代TTG巖石具有類似的εNd(t)值，但鞍本地區(qū)的29～3.0 Ga鐵架山-弓長嶺花崗巖具有很低的εNd(t)值。TTG的全巖Nd同位素一階段模式年齡存在較大變化，在2.7 Ga和3.0 Ga存在峰值（圖33a）。鐵架山-弓長嶺花崗巖具有明顯大的Nd同位素一階段模式年齡。全巖Nd同位素二階段模式年齡與一階段模式年齡無明顯區(qū)別或稍偏大（圖33b）。

圖32 華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期巖石的全巖εNd(t) -年齡圖Fig. 32 Whole-rock εNd(t) versus formation age diagram for the late Mesoarchean-early Neoarchean rocks in the North China Craton

圖33 華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期巖石的全巖Nd模式年齡直方圖Fig. 33 Whole-rock Nd model age histograms for the late Mesoarchean-early Neoarchean rocks in the North China Craton(a) Single-stage model age (depleted mantle model age); (b) two-stage model age (crustal model age)

在巖漿鋯石εHf(t)-年齡圖上，TTG巖石數(shù)據(jù)點主要分布于CHUR和虧損地幔演化線之間（圖34；刪除了個別εHf(t)值異常大的數(shù)據(jù)點）。一些數(shù)據(jù)點具有低于CHUR的εHf(t)值，最為明顯的是冀東地區(qū)中太古代晚期長英質(zhì)表殼巖的巖漿鋯石（Liou et al.,2019）和魯西地區(qū)2.7 Ga英云閃長質(zhì)片麻巖（樣品S0741；Wan et al., 2011b），后者的真實性需進一步確定（Dong et al., 2021）。殼源花崗巖和輝長-閃長巖的巖漿鋯石也主要分布于εHf(t)值CHUR和虧損地幔演化線之間，但鞍本地區(qū)2.9～3.0 Ga鐵架山-弓長嶺花崗巖的巖漿鋯石具有很低的εHf(t)值（圖34）。巖漿鋯石Hf同位素一階段模式年齡在2.7～3.0 Ga間形成一個高的平臺，在2.9 Ga位置略有降低（圖35a）。峰值年齡為3.5 Ga的數(shù)據(jù)點來自鐵架山-弓長嶺花崗巖。巖漿鋯石Hf同位素二階段模式年齡與一階段模式年齡無明顯區(qū)別，但鐵架山-弓長嶺花崗巖巖漿鋯石二階段模式年齡比一階段模式年齡要大～200 Ma（圖35b）。

圖34 華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期巖石的巖漿鋯石εHf(t)-年齡圖Fig. 34 εHf(t) versus formation age diagram for magmatic zircons from the late Mesoarchean-early Neoarchean rocks in the North China Craton

圖35 華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期巖石的巖漿鋯石Hf模式年齡直方圖Fig. 35 Hf model age histograms for the magmatic zircons from the late Mesoarchean-early Neoarchean rocks in the North China Craton(a) Single-stage model age (depleted mantle model age); (b) two-stage model age (crustal model age)

與巖石形成年齡相比，全巖Nd同位素一階段模式年齡通常更大，也有模式年齡與之相近甚至更小的（圖36a），兩者之差一般在-100 Ma和400 Ma之間。巖漿鋯石Hf同位素一階段模式年齡與形成年齡之差一般在-200 Ma和600 Ma之間（圖36b）。鞍本地區(qū)2.9～3.0 Ga鐵架山-弓長嶺花崗巖具有明顯更大的Nd和Hf同位素模式年齡?？傮w上，巖漿鋯石Hf同位素與全巖Nd同位素組成具有類似的變化特征。

圖36 華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期巖石的Nd-Hf同位素組成Fig. 36 Nd-Hf isotopic compositions of the late Mesoarchean-early Neoarchean rocks in the North China Craton(a) Whole-rock two-stage Nd model age versus formation age diagram; (b) Magmatic zircon two-stage Hf model age versus formation age

鋯石O同位素數(shù)據(jù)不多。TTG巖石巖漿鋯石數(shù)據(jù)點大都位于Valley et al. (2005)確定的太古宙巖漿鋯石變化范圍內(nèi)（圖37a），主要分布在5.3‰～6.8‰（圖37b）。個別數(shù)據(jù)點具有很高和很低的δ18O值，原因還不清楚。但低δ18O值的數(shù)據(jù)點的鋯石年齡不諧和度小于5%，看來與鉛丟失無關(guān)。鞍本地區(qū)2.9～3.0 Ga鐵架山-弓長嶺花崗巖巖漿鋯石δ18O值存在大的變化，可能與沉積巖加入和低溫蝕變作用有關(guān)（Dong et al., 2017a）。

圖37 華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期巖石的巖漿鋯石O同位素組成Fig. 37 O isotopic compositions of the magmatic zircons from the late Mesoarchean-early Neoarchean rocks in the North China Craton(a) δ18O versus formation age diagram; (b) δ18O histogram

3 討論

3.1 華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期變質(zhì)基底特征

（1）新太古代早期—中太古代晚期（2.6～3.0 Ga）巖漿作用在華北克拉通幾乎連續(xù)分布，峰期為2.70～2.75 Ga（圖28）。2.8～3.0 Ga侵 入 巖 見 于 吉南、遼北、鞍本、冀東、膠東、蚌埠、霍邱、魯山、小秦嶺地區(qū)。在魯西地區(qū)，存在2.6～2.7 Ga連續(xù)巖漿作用（圖20），在其他地區(qū)，2.6～2.7 Ga侵入巖零星分布（周艷艷等，2009；張瑞英等，2012；Zheng et al.,2012；Zhou et al., 2014；杜傳業(yè)等，2017；Wang et al.,2017b, 2017c；董春艷等，2021；Sun et al., 2021；Bao et al., 2022；此文），但作為一個整體，它們的年齡也顯示出大致連續(xù)的變化（圖38）。

圖38 華北克拉通2.6～2.7 Ga侵入巖的鋯石年齡變化（魯西以外地區(qū)）Fig. 38 Zircon age variation for the 2.6～2.7 Ga intrusive rocks in the North China Craton, except for west Shandong

（2）新太古代早期—中太古代晚期巖石在華北克拉通廣泛存在，主要分布在Wan et al.（2015）所劃分的東部古陸塊、中部古陸塊和南部古陸塊中。在西部目前僅見于陰山地塊，但這可能與研究程度較低有關(guān)。不過，研究程度較高的大青山地區(qū)，迄今仍未發(fā)現(xiàn)＞2.6 Ga巖石存在。在許多地區(qū)，新太古代早期—中太古代晚期巖石零星分布，規(guī)模很小，主要存在于新太古代晚期TTG巖石中，顯然遭受到新太古代晚期巖漿構(gòu)造作用強烈改造。規(guī)模較大的新太古代早期—中太古代晚期巖石僅見于膠東和魯西地區(qū)，在贊皇和西烏蘭不浪也有較大規(guī)模分布。但新太古代早期—中太古代晚期碎屑鋯石和外來鋯石在許多地區(qū)被發(fā)現(xiàn)（Wan et al., 2015；Wu et al., 2016；Zhou et al., 2018；Liu et al., 2019；Bao et al.,2022）。在中亞造山帶東部額爾古鈉微陸塊中發(fā)現(xiàn)2.61 Ga片 麻 狀 花 崗 閃 長 巖（Shao et al., 2021）和2.61 Ga片麻狀二長花崗巖（邵軍等，2015）；在松嫩地塊中發(fā)現(xiàn)2.7 Ga片麻狀二長花崗巖（Wu et al.,2018）和2.6 Ga片麻狀奧長花崗巖（錢程等，2018），它們是否是從華北克拉通裂解出去的，需要進一步確定。

（3）新太古代早期—中太古代晚期侵入巖以英云閃長巖為主，存在奧長花崗巖和花崗閃長巖（圖29）。輝長巖-閃長巖零星分布。大規(guī)模的殼源花崗巖為鞍本地區(qū)2.9～3.0 Ga鐵架山-弓長嶺花崗巖，而這與鞍本地區(qū)存在長期地殼演化歷史有關(guān)（Dong et al.,2017a）。其他地區(qū)的殼源花崗巖很少，僅在陰山、蚌埠、魯山等地零星存在（Zhou et al., 2014；Sun et al.,2021；此文）。

（4）新太古代早期—中太古代晚期表殼巖規(guī)模很小，零星分布，包括鞍山地區(qū)3.0 Ga鐵架山表殼巖、冀東地區(qū)2.9 Ga草場表殼巖、膠東地區(qū)2.9 Ga黃崖底表殼巖、魯山地區(qū)2.82 Ga下太華群、魯西地區(qū)2.72～2.75 Ga雁翎關(guān)-柳杭巖系及和龍地區(qū)2.65～2.68 Ga和龍群。在山東昌邑地區(qū)也可能存在～2.7 Ga表殼巖（王惠初等，2015）。規(guī)模最大的是魯西地區(qū)雁翎關(guān)-柳杭巖系。巖石類型主要為變玄武質(zhì)巖石，一些地區(qū)存在變質(zhì)科馬提巖、變質(zhì)安山質(zhì)-英安質(zhì)火山巖和變質(zhì)碎屑沉積巖，條帶狀鐵建造（BIF）不發(fā)育。全球范圍內(nèi)，在大多數(shù)情況下，一個地區(qū)如有表殼巖存在，就有大致同時代的TTG巖石存在。但是，華北克拉通許多地區(qū)僅有TTG巖石存在，而未發(fā)現(xiàn)相應時代的表殼巖。

（5）由于新太古代晚期和古元古代晚期構(gòu)造熱事件疊加，新太古代早期—中太古代晚期巖石普遍遭受強烈變質(zhì)變形和深熔作用改造，使得它們與新太古代晚期巖石難以區(qū)別。一些地區(qū)存在2.65～2.85 Ga變質(zhì)鋯石年齡記錄（萬渝生等，2020；Jia et al.,2020；Bao et al., 2022）。2.6 Ga可作為華北克拉通新太古代早期和晚期的界線，理由如下：①存在～2.6 Ga變質(zhì)鋯石年齡記錄（Liu e al., 2009a；Zheng et al.,2012；Wu et al., 2014；Wan et al., 2015, 2021；Ren et al.,2016；萬渝生等，2020），這在魯西地區(qū)十分明顯；②存在～2.6 Ga殼源花崗巖（張瑞英等，2012； Sun et al.,2021），表明物源區(qū)存在這一時代的變質(zhì)和深熔作用；③存在～2.6 Ga變質(zhì)輝長巖-閃長巖；④遼南復縣古生代金伯利巖中存在具有變質(zhì)結(jié)構(gòu)特征的～2.6 Ga外來鋯石（Zheng et al., 2009）；⑤更年輕碎屑沉積巖中存在～2.6 Ga變質(zhì)結(jié)構(gòu)的碎屑鋯石；⑥存在2.60～2.75 Ga連續(xù)巖漿作用年齡記錄；⑦在2.55～2.60 Ga存在巖漿作用“靜默期”。

（6）TTG巖石的Sr/Y和La/Yb比值存在非常大的變化，位于高壓、中壓和低壓TTG分布區(qū)（圖31），表明其形成條件存在很大差異。在一個地區(qū)（例如魯西七星臺），2.7 Ga 英云閃長巖的Sr/Y和La/Yb比值就可存在很大變化，所以，這種變化與構(gòu)造環(huán)境看來并不存在直接的聯(lián)系。在Nb-Y和Ta-Yb圖中，TTG巖石主要位于火山弧花崗巖區(qū)（圖39）。在膠東地區(qū)，2.7 Ga TTG為2.9 Ga玄武質(zhì)巖石部分熔融產(chǎn)物，很可能為板底墊托構(gòu)造環(huán)境（Wan et al.,2021）。在魯西地區(qū)，新太古代早期為大洋環(huán)境（Dong et al., 2021），如果TTG巖石形成于火山弧，也是洋內(nèi)火山弧環(huán)境。大多數(shù)殼源花崗巖也位于火山弧花崗巖區(qū)，部分殼源花崗巖位于板內(nèi)花崗巖區(qū)。實際上，物源區(qū)巖石組成差異也是花崗質(zhì)巖石Sr/Y和La/Yb比值變化大的重要原因。

圖39 華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期花崗質(zhì)巖石的Nb-Y和Ta-Yb圖解（底圖據(jù)Pearce et al.,1984）Fig. 39 Nb-Y and Ta-Yb diagrams from Pearce et al. (1984) for the late Mesoarchean-early Neoarchean granitoids in the North China Craton syn-COLG—Syn-collision granites; VAG—Volcanic arc granites; WPG—With plate granites; ORG—Ocean ridge granites. The dashed line represents the upper compositional boundary for ORG from anomalous ridge segments

（7）TTG巖石的全巖Nd同位素和巖漿鋯石Hf同位素數(shù)據(jù)點大都分布于球粒隕石（或CHUR）和虧損地幔演化線之間，全巖Nd同位素一階段模式年齡在2.7 Ga和3.0 Ga存在峰值，而巖漿鋯石Hf同位素一階段模式年齡在2.7～3.0 Ga形成一個高的平臺。Nd和Hf二階段模式年齡與之類似。全巖Nd同位素一階段模式年齡與形成年齡之差一般在-100 Ma和400 Ma之間，巖漿鋯石Hf同位素一階段模式年齡與形成年齡之差一般在-200 Ma和600 Ma之間。這些表明，TTG巖漿大都來自剛從虧損地幔提取出來的玄武質(zhì)巖石，部分巖石的物源區(qū)存在一定的地殼滯留時間或遭受陸殼物質(zhì)不同程度影響。Nd-Hf同位素組成表明，鞍本地區(qū)中太古代晚期鐵架山-弓長嶺花崗巖無疑來自十分古老陸殼的再循環(huán)。

（8）許多地區(qū)都具有類似特征，以2.70～2.75 Ga英云閃長質(zhì)片麻巖為主。但一些地區(qū)顯示出較大的獨特性。例如，只有鞍本地區(qū)存在強烈2.9～3.0 Ga殼源花崗巖巖漿作用，而該區(qū)迄今未發(fā)現(xiàn)2.70～2.75 Ga TTG巖石，雖然在2.5 Ga表殼巖中存在這一年齡的碎屑鋯石。2.9～3.0 Ga大規(guī)模殼源花崗巖形成表現(xiàn)出的強烈殼內(nèi)再循環(huán)作用表明那時陸殼規(guī)模比現(xiàn)在所看到的要大許多；魯山地區(qū)存在從2.65 Ga到2.85 Ga的長期巖漿作用，還存在2.9～3.1 Ga外來鋯石；在2.72～2.75 Ga，魯西地區(qū)可能為大洋環(huán)境（Dong et al., 2021），而膠東地區(qū)已有較大規(guī)模陸殼存在（Wan et al., 2021）。這些區(qū)別表明，華北克拉通直到新太古代早期還未形成統(tǒng)一的整體。

3.2 華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期陸殼巨量增生

TTG巖石完全熔融需要很高的溫度，所以，由原有TTG發(fā)生完全熔融而形成的可能性不大，其主體應來自更深地殼部位玄武質(zhì)巖石的部分熔融。陸殼規(guī)模增大和成熟度增高的主要過程大致為：地幔提取玄武質(zhì)巖漿，玄武質(zhì)巖石部分熔融形成TTG，TTG巖石通過殼內(nèi)再循環(huán)形成殼源花崗巖（Moyen, 2011）。殼源花崗巖也可通過表殼巖（安山質(zhì)-英安質(zhì)巖石和碎屑沉積巖）部分熔融形成。為TTG提供玄武質(zhì)物源區(qū)存在多種可能的構(gòu)造環(huán)境：①洋殼俯沖；②地幔大規(guī)模熔融引起的板底墊托巖漿作用；③洋底高原的根部；④鐵鎂質(zhì)巖石的折沉作用（Jahn et al., 2008）。對于華北克拉通新太古代早期TTG巖石的構(gòu)造環(huán)境，存在板底墊托和島弧系統(tǒng) 兩 種 主 要 認 識（Polat et al., 2006；Jahn et al., 2008；Zhai and Santosh, 2011；Yang et al., 2013；Wan et al.,2015）。

十余年的資料積累進一步支持了新太古代早期—中太古代晚期是華北克拉通最重要陸殼增生期的認識。主要證據(jù)包括以下兩方面。

（1）新太古代早期—中太古代晚期巖石在華北克拉通廣泛分布，迄今已發(fā)現(xiàn)的地區(qū)在20個以上。以TTG巖漿活動為主，年齡峰值為2.7～2.75 Ga。在許多地區(qū)，它們以殘余體形式零星分布于新太古代晚期花崗質(zhì)巖石中，但這看來并不是本身形成就少，而是后期遭受強烈破壞的緣故。在太古宙花崗-綠巖帶中，同時代表殼巖和TTG巖石空間上共存是常見現(xiàn)象，剝蝕越強，表殼巖殘余越少；變質(zhì)越深，表殼巖殘余越少。所以，華北克拉通許多地區(qū)存在新太古代早期—中太古代晚期TTG巖石而缺乏同時代表殼巖，很可能表明包括表殼巖在內(nèi)的新太古代早期—中太古代晚期變質(zhì)地體已遭受強烈破壞。中基性巖漿作用為地幔添加提供了直接證據(jù)。

（2）新太古代早期—中太古代晚期TTG巖石Nd-Hf同位素模式年齡主要集中在2.7～3.1 Ga（圖33，圖35）。從Nd-Hf同位素組成看，它們可以如下方式形成：①主體來自同時代虧損地幔源區(qū)玄武質(zhì)巖石的部分熔融；②來自同時代虧損地幔，但遭受陸殼物質(zhì)影響的玄武質(zhì)巖石的部分熔融，存在多種陸殼物質(zhì)加入方式；③來自同時代未虧損地幔源區(qū)玄武質(zhì)巖石的部分熔融；④中太古代晚期虧損地幔源區(qū)玄武質(zhì)巖石在新太古代早期發(fā)生部分熔融。在地質(zhì)歷史早期階段，鎂鐵質(zhì)地殼在不同時間發(fā)生部分熔融是常見的現(xiàn)象，形成年齡不同而Nd-Hf同位素組成類似的TTG巖石，它們在εNd(t)-年齡圖和εHf(t)-年齡圖上分別位于同一演化線上（Kemp et al.,2010）。在膠東，2.9 Ga和2.7 Ga TTG巖石具有類似的Nd-Hf同位素組成，一些2.5 Ga TTG巖石也具有類似的Nd-Hf同位素組成（圖16），認為它們都來自相同的2.9 Ga鎂鐵質(zhì)地殼物源區(qū)（Wan et al., 2021）。巖漿鋯石O同位素大都具有地幔組成特征，一些巖漿鋯石存在較高的δ18O值，表明變質(zhì)沉積巖的影響存在。

華北克拉通許多新太古代晚期TTG巖石具有2.6～3.0 Ga的Nd-Hf同位素模式年齡（Wu et al., 2005b；Geng et al., 2012；Wan et al., 2015），形成方式也可與新太古代早期—中太古代晚期TTG巖石類似。華北克拉通新太古代晚期殼源花崗巖廣泛分布。如果古老陸殼物質(zhì)部分熔融形成殼源花崗巖，Nd-Hf同位素組成顯示長的地殼滯留時間，易于判別。典型的是鞍本地區(qū)的2.5 Ga齊大山正長花崗巖，它們的Nd-Hf同位素模式年齡明顯大于其形成年齡（Wan et al., 2015）。然而，華北克拉通新太古代晚期殼源花崗巖的Nd-Hf同位素模式年齡多為2.6～3.0 Ga，與許多新太古代早期—中太古代晚期TTG和表殼巖的Nd-Hf同位素組成類似，表明它們之間可能存在物源上的成因聯(lián)系（Wan et al., 2015）。但是，新太古代晚期殼源花崗巖也與許多同時代TTG和表殼巖的Nd-Hf同位素組成類似，僅根據(jù)Nd-Hf同位素組成特征，難以判斷新太古代晚期殼源花崗巖是來自同時代或新太古代早期—中太古代晚期陸殼物源區(qū)。并且，有地質(zhì)證據(jù)表明，一些新太古代晚期殼源花崗巖來自同時代TTG和表殼巖，例如，魯西七星臺地區(qū)2.5 Ga TTG和冀東盧龍地區(qū)2.5 Ga灤縣群黑云變粒巖遭受大規(guī)模深熔作用（萬渝生等，2019b）。在魯西新太古代晚期殼源花崗巖帶（A帶），存在大量2.5～2.75 Ga TTG殘余體，顯然，新太古代晚期殼源花崗巖的物源區(qū)包括了新太古代早期和晚期TTG巖石（Ren et al., 2016；Bai et al.,2019；Li et al., 2022；李源等，2022）。

華北克拉通在新太古代晚期無疑也存在重要的地幔添加（Liu et al., 2009b；Diwu et al., 2011；Wan et al., 2015）。證據(jù)包括：①2.5 Ga表殼巖廣泛分布，其中包括變玄武質(zhì)巖石，給出了地幔添加的直接證據(jù)；②2.5 Ga輝長巖-閃長巖在華北克拉通零星但廣泛分布；③一些2.5 Ga TTG巖石具有類似同時代虧損地幔的Nd-Hf同位素組成。不過，鎂鐵質(zhì)-中性組合巖石僅構(gòu)成花崗-綠巖帶的很小部分，具虧損地幔Nd-Hf同位素組成特征的TTG巖石比例不大。

萬渝生（2018）給出了華北克拉通陸殼增生曲線（圖40），其依據(jù)為：①華北克拉通最早期陸殼至少在4.1 Ga以前就存在，在3.8 Ga已有一定規(guī)模；②在2.5 Ga左右，華北克拉通陸殼的～80%已形成；③新太古代早期—中太古代晚期（2.7～2.9 Ga）比新太古代晚期（2.50～2.55 Ga）陸殼增生規(guī)模更大，生長速率也許更快；④與新太古代早期—中太古代晚期相比，新太古代中期（2.6～2.7 Ga）陸殼生長速率相對降低；⑤在2.55～2.60 Ga，存在一個“寂靜期”；⑥古元古代和中生代較太古宙以來的其他時段有更快的陸殼生長速率；⑦華北克拉通遭受中生代以來的破壞。

圖40 華北克拉通大陸地殼生長線（萬渝生，2018；不同的全球大陸地殼生長線引自Cawood et al.，2013）Fig. 40 Crustal growth curve of the North China Craton (Wan,2018), also showing the global crustal growth curves from different authors (Cawood et al., 2013)1-Goodwin, 1996; 2-Hurley and Rand, 1969; 3-Allégre and Rousseau, 1984; 4-Condie and Aster, 2010; 5-Belousova et al.,2010; 6-Taylor and McLennan, 1985; 7-Dhuime et al., 2012;8-Armstrong, 1981

新的研究進一步支持了這樣的認識：與全球其他克拉通類似，華北克拉通地幔添加的最重要時期是新太古代早期—中太古代晚期。這一全球性陸殼巨量增生事件對于地球早期不可逆演化具有里程碑意義。帶來如下效應：①導致地球熱狀態(tài)快速降低，地球內(nèi)部和外部環(huán)境條件發(fā)生劇烈變化或重大轉(zhuǎn)折；②陸殼規(guī)模明顯增大，巖石圈厚度增大，陸殼剛性增強，更為穩(wěn)定；③地球內(nèi)部層圈構(gòu)造更為清楚，水圈可能也更為發(fā)育；④大量陸殼巖石出露于海平面以上，導致風化作用明顯增強和大氣CO2濃度降低。這些使得類似于現(xiàn)代板塊構(gòu)造體制的啟動成為可能，也是BIF大量形成的重要原因（萬渝生，2018）。

4 結(jié)論與展望

（1）新太古代早期—中太古代晚期（2.6～3.0 Ga）巖漿作用在華北克拉通廣泛發(fā)育，巖石類型以2.70～2.75 Ga 英云閃長質(zhì)片麻巖為主?？砂?.6 Ga作為華北克拉通新太古代早期和晚期的界線。

（2）除鞍本地區(qū)2.9～3.0 Ga富鉀花崗巖外，華北克拉通新太古代早期—中太古代晚期巖石大都具有虧損Hd-Hf同位素組成特征。巖漿鋯石O同位素大都具有地幔組成特征。

（3）與全球其他許多典型克拉通類似，華北克拉通最重要陸殼巨量增生時期為新太古代早期—中太古代晚期。主要區(qū)別是華北克拉通疊加了強烈的新太古代晚期構(gòu)造巖漿熱事件。

華北克拉通陸殼巨量增生研究取得重要進展，但仍有一些重要問題未能很好地解決。例如，新太古代早期—中太古代晚期的構(gòu)造環(huán)境（板塊構(gòu)造、地幔柱或其他構(gòu)造體制），除對華北克拉通開展進一步深入研究外，還需放在全球背景下去考慮。又如，新太古代晚期殼源花崗巖在華北克拉通占有相當?shù)谋壤鼈兪莵碜孕绿糯砥陉憵r石或是新太古代早期—中太古代晚期陸殼巖石，對于華北克拉通太古宙陸殼巨量增生時代的確定具有重要意義，但僅根據(jù)Nd-Hf同位素研究難以達到目的，詳細全面的地質(zhì)研究十分必要。這些深入研究將為全球太古宙地質(zhì)研究提供新的資料和認識。

致謝：謹以此文獻給中國地質(zhì)學創(chuàng)始人之一-李四光先生。感謝《地質(zhì)力學學報》主編邢樹文研究員和特邀主編胡健民研究員的盛情邀請。兩位評審人的評審意見對論文質(zhì)量提高起了重要作用；研究過程中得到許多老師和同行的支持和幫助，劉樹文教授、包創(chuàng)博士、吳美玲博士和劉鵬副研究員提供了圖件；深表謝意。