董春艳，万渝生等- PR：大青山地区首次识别出华北克拉通古元古代早期（2.38-2.46 Ga）表壳岩

　　全球克拉通化完成后，古元古代早期是太古代-元古代全球构造系统转变的重要时期。早期认为，在2.20–2.45 Ga全球构造岩浆活动处于一个相对“寂静期”。古元古代早期表壳岩在世界范围内少见，在华北克拉通也报道不多，在很大程度上制约了对太古宙-元古宙构造体系转化过程的理解。大青山位于包头以北，是华北克拉通北缘以孔兹岩系广泛出露为特征的高级变质杂岩区，新太古代晚期和古元古代地质体广泛发育。中国地质科学院地质研究所董春艳研究员、万渝生研究员与吉林大学徐仲元教授团队和澳大利亚科廷大学Simon A. Wilde 教授合作，在华北克拉通北缘大青山地区下乌拉山岩群发现了古元古代早期表壳岩，并对该表壳岩及相关侵入岩开展了系列野外地质、元素地球化学及U-Pb-Hf-Nd同位素研究，研究结果如下。

图1 大青山早前寒武纪地质简图（据徐仲元等，2005修改）

　　大青山地区具有复杂的地壳形成演化历史。该区早前寒武纪变质基底由表壳岩和变质深成岩体组成，表壳岩包括桑干岩群、乌拉山岩群和美岱召岩群（图1）。乌拉山岩群被进一步划分为上乌拉山岩群和下乌拉山岩群。下乌拉山岩群主要由酸性至铁镁质火山岩和火山沉积岩组成，经历了角闪岩至麻粒岩相变质作用，曾被认为形成于中太古代。根据新的锆石SHRIMP U-Pb定年，确定下乌拉山岩群形成年龄为2.38–2.46 Ga。这是首次在大青山地区发现古元古代早期表壳岩。此外，不同类型侵入岩岩浆锆石年龄为2362–2436 Ma，表明深成侵入作用与下乌拉山岩群沉积同时发生或稍后。结合已有研究，确定了大青山地区早前寒武纪地质演化历史，可分为三个主要岩浆构造活动期：新太古代晚期至古元古代最早期（2.48–2.55 Ga），古元古代早期（2.36–2.46 Ga）和古元古代晚期（1.8–2.15 Ga）（图2）。在每个时期，首先发育的是由火山岩和火山沉积岩组成的表壳岩，接着是TTG（奥长花岗岩、英云闪长岩和花岗闪长岩）侵入，之后变质作用和壳源花岗岩形成。镁铁质基性岩墙在每个时期也都有侵入。

图2 大青山地区早期前寒武纪基底地质演化图解

　　岩石组合和地球化学特征表明下乌拉山岩群形成于大陆环境。下乌拉山岩群黑云斜长角闪片麻岩和角闪黑云斜长片麻岩的变质原岩分别为变质玄武岩和安山岩-英安岩或玄武质和安山-英安质火山沉积岩。在Th/Yb-Nb/Yb图中位于大陆弧区域内或附近（图3a）。在Th/Sc-Zr/Sc图中，数据点分布形式支持了它们为火山成因的认识（图3b）。然而，角闪质岩石具有碱性玄武岩的组成特征，通常认为碱性玄武岩形成于伸展构造环境，这也与下乌拉山岩群在古元古代早期未经历强烈变质作用相一致，意味着当时的表壳岩处于地壳上部，没有发生俯冲作用。变质火山岩的全岩εNd(t)值为+1.0至+2.6，岩浆锆石εHf(t)为−3.00至+6.33，对应于2.54–2.68 Ga的全岩tDM1(Nd)模式年龄和2.5–2.68 Ga的tDM2(Hf)模式年龄，下乌拉山岩群的古元古代早期表壳岩和相关侵入岩形成于大陆环境，但需要更多的工作来进一步确定其构造体制（伸展或俯冲）。

图3 大青山地区下乌拉山群表壳岩石的图解

　　该研究首次在大青山地区识别出古元古代最早期表壳岩，为华北克拉通古元古代早期岩浆构造热事件提供了新的证据，对探讨太古宙-元古宙构造体系转化具有重要意义。本项研究得到了国家自然科学基金项目（41472167）和中国地质调查项目（DD20190358，DD20190009，DD20190003）的联合资助，研究成果发表在国际知名期刊Precambrian Research上：Chunyan Dong, Mingzhu Ma, Simon A. Wilde, Shoujie Liu, Pengchuan Li, Zhongyuan Xu, Yusheng Wan. 2022. The first identification of early Paleoproterozoic (2.46-2.38 Ga) supracrustal rocks in the Daqingshan area, northwestern North China Craton: Geology, geochemistry and SHRIMP U-Pb dating. Precambrian Research, 377, 106727. 

　　全文链接：https://doi.org/10.1016/j.precamres.2022.106727