冀东地区新太古代麻粒岩相变质作用及其大地构造意义

【摘要】：冀东地区的早前寒武纪基底保留有太古宙克拉通普遍发育的"穹窿-龙骨构造",如卢龙-双山子表壳岩系呈近南北向带状分布于以TTG片麻岩为主构成的太平寨卵形构造域、迁安片麻岩穹窿和安子岭片麻岩穹窿之间,洒河桥线性构造带呈北东向切割太古宙构造线分布。在太平寨卵形域和洒河桥线性带中常见有零散分布的麻粒岩相表壳岩块体和古元古代变质基性岩墙。表壳岩块体包括基性和泥砂质麻粒岩和BIF型铁矿等,变质基性岩墙也发育高压麻粒岩相组合,变质锆石年龄为～1.81Ga。本文总结了近年来对该区麻粒岩的研究进展。太平寨卵形域中的基性麻粒岩以中粒二辉麻粒岩为主,有些样品的角闪石周围出现叠加变质形成的微粒矿物组合,个别样品见辉石周围发育石榴石冠状体,形成‘红眼圈’结构;利用稀土元素温度计确定二辉麻粒岩的峰期达到了～1000℃的超高温条件,麻粒岩中的锆石仅记录新太古代末期变质年龄(～2.50Ga),与周围TTG质岩石的结晶时间近于相同。洒河桥线性带中的基性麻粒岩以细粒高压麻粒岩组合为主,偶见中粒二辉麻粒岩残留,其峰期P-T条件分别为800～860℃/1.0～1.2GPa和950～1070℃/1.0GPa;麻粒岩中锆石主体记录新太古代末期变质年龄,但出现少量古元古代变质锆石(1.97～1.83Ga),石榴石-全岩Lu-Hf等时线年龄为1.77～1.78Ga。由此推测太平寨和洒河桥地区都经历了新太古代末期超高温麻粒岩相变质作用,又在古元古代晚期遭受了高压麻粒岩相差异性叠加,太平寨地区受叠加较弱,仍然保留太古宙的卵形构造,而洒河桥一带受叠加较强,形成了线性变形带。太平寨卵形域的泥砂质麻粒岩可识别出4阶段的变质矿物组合:包括包体组合、峰期组合、固相线(或最后)组合以及叠加组合。相平衡模拟表明固相线组合的P-T条件为870～890℃/～0.7GPa,峰期组合可达到1000℃/1.1GPa,石榴石中富钙斜长石包体指示麻粒岩早期经历了低压高温变质阶段。由此构建麻粒岩P-T轨迹为逆时针型,包括3个阶段:低压加热至超高温(AG-I),近等温升压至压力峰期(～1.1GPa)(AG-II),和峰后降压降温至固相线(AG-IIIa)以及在亚固相线下的降温降压过程(AG-IIIb)。锆石定年表明泥砂质麻粒岩原岩沉积年龄稍早于2.50Ga,变质年龄为2.48～2.50Ga。泥砂质麻粒岩的峰期变质条件和时代均与二辉麻粒岩一致,叠加组合的P-T条件与高压麻粒岩相似,反映泥砂质麻粒岩也受到了古元古代晚期变质作用影响。依据太平寨麻粒岩的逆时针型P-T轨迹,推测麻粒岩相变质作用包括如下构造过程:(i)AG-I指示表壳岩层受到后续地幔极高温岩浆喷发被埋深加热,或者受到下部TTG质岩浆海的加热过程;(ii)AG-II指示被加热的岩石(总伴有BIF铁矿层)被破碎并在在密度驱动下沉入岩浆海深部,达到下地壳深度;(iii)AG-IIIa/b对应沉入岩浆海深部的岩石伴随穹窿上升发生减压冷却的过程。很多地质观测和数值模拟研究表明太古宙克拉通的形成受太古宙特有的垂直构造体制控制,与太古代之后线性造山带的构造体制完全不同。