-
近些年来,孔兹岩一词在我国的研究文章中出镜率很高。有几个国外资深的地质学家曾经问我: “孔兹岩是一个地方性的岩石名称,为什么在中国的地质界使用的如此频繁呢?”我回答,中国学者似乎已经对含有石榴子石-矽线石(蓝晶石)的富铝质变质岩类约定俗成称为孔兹岩,想要严格定义它或使用其他词汇代替它,反而有些困难了。
-
20世纪70年代末—80年代初,中国地质人员在编辑一些地质图件和地质报告时,对于华北经常出现的高级变质富铝沉积岩,因为它们特征地含有石榴子石和矽线石,就称其为“矽线榴”,这个叫法一度非常普遍,但过于口语化,显得“没学问”。后来一些学者借用印度东高茨群的一类高级变质泥质岩石的名称,将中国的“矽线榴”也称作孔兹岩(阎月华,1981;孙勇,1983;崔文元,1983;钱祥麟等,1985;卢良兆,1992)。卢良兆等(1966)出版专著,将出露于中国北方的富铝变质岩统称为孔兹岩,使得该术语的使用更加普遍。钱祥麟及其研究组与合作者(钱祥麟,1985, 1992;刘金钟等,1990;Condie et al., 1992;陈亚平等, 1995;李江海等,1996)发表文章,将孔兹岩作为华北结晶基底的新太古代晚期—古元古代早期的统一盖层沉积,并由此引发了讨论与争论,对中国早期地壳演化研究起到重要的推动作用。而后,在不少文章中,孔兹岩被不同作者赋予特定地质含义。例如,在变质作用中联系到高温高压麻粒岩相或者是高温—超高温变质作用;在地质历史中,代表元古宙的特定时期;在构造环境中联想到古老大陆边界或者克拉通盖层,等等。这种状况一方面说明研究孔兹岩类岩石确实非常重要,另一方面也反映对孔兹岩的研究不够深入。笔者对有关文章的仔细阅读和分析,意识到不同研究者对孔兹岩的定义、岩石组合和出露规律、变质环境和变质历史、构造指示意义诸方面的理解都存在很大差异,甚至有时各说各话,不利于交流,甚至产生歧义和误解。因此,有必要对孔兹岩的定义及其使用做一个梳理和界定,对其内涵、构造意义以及相关问题进行讨论。这就是本文的初衷。
-
1 孔兹岩的定义及其内涵
-
1.1 孔兹岩和孔兹岩套
-
孔兹岩(Khondalite)作为一个地区性岩石术语,最早由Walker(1902)用于描述印度澳里萨邦孔兹州(Khondalidi state)的东高茨群(Eastern Ghats Group)中的特征的石榴子石-矽线石-(石墨)片岩。岩石主要是片状,当含有一定量的石英时,则成为含富铝矿物的石英(片)岩,但是不含长石。他们宣称,孔兹岩的名称只是为了简化变质矿物参与命名的繁琐而没有其他含义。而后在缅甸和斯里兰卡也发现存在类似的岩石,而且部分岩石中含有少量的长石,Pascoe(1950)定义“孔兹岩基本上是石榴子石矽线石片岩,含不定量的石墨和石英,也可以含有少量长石(微斜长石或更长石-中长石)”。
-
研究者还发现,孔兹岩经常与特定的岩石共存,成为一个典型岩群出现,被称为孔兹岩套(Khondalite suite)。又由于它常与紫苏花岗岩类共生,也被称为紫苏花岗岩-孔兹岩套(charnokite-khobdalite suite)或孔兹岩系(Khondalite series)。在印度东高茨地区的地质填图中,孔兹岩套被作为一个独立的填图单元。Narayanaswamy(1975)建议规范孔兹岩套的岩石组合,认为孔兹岩套由三类次级岩石组合构成: ① 变质沉积岩组合,大致分为变质泥质碎屑岩(可有磁铁石英岩)段、变质泥质(可含石墨)岩-泥砂岩段、大理岩-钙硅酸岩段;② 含富铝矿物的或含黑云母的花岗质片麻岩组合;③ 变质辉长质岩墙(脉)、基性麻粒岩及其他麻粒岩组合。
-
孔兹岩套的特点是: ① 上述三类岩石组合密切共生;② 含富铝矿物或含黑云母的花岗质片麻岩表现原地—准原地壳源特点,局部与变质沉积岩类的界限不清、或呈过渡关系和侵入关系,相关花岗岩类占据孔兹岩套的比例较大,一般在35%~55%之间;③ 孔兹岩套的各类岩石通常都经历较高的变质作用,达角闪岩相—麻粒岩相甚至高温—超高温(HT—UHT)麻粒岩相。基性麻粒岩呈变质的侵入小岩体或岩脉产出,体积不大、数量也不多,与壳熔的花岗岩类在空间上关系密切;④ 孔兹岩套大多出现在前寒武纪,古元古代是孔兹岩套和HT—UHT变质作用广泛发育的时期;新元古代是孔兹岩套发育的另一个峰期,其中该期部分岩石记录了古元古代和新元古代的叠加变质;孔兹岩、紫苏花岗岩和相关的岩石中还常见有新太古代或更古老的锆石年龄(Berger and Jayasinghe, 1976; Harley, 1998; Binu-Lal et al., 2003; Wan et al., 2006; Dharmapriya et al., 2014; He et al., 2016a; Osanai et al., 2016; Reis et al., 2016; Lu et al., 2017a; Goscombe et al., 2018; Wang et al., 2021),它们多被解释为原岩年龄。也有报道在新太古代甚至中太古代就有孔兹岩和UHT变质,例如Yu et al.(2021)对南印度Coorg地块的研究,认为含有孔兹岩的古老岩石在3.1~3.0Ga就发生了HT—UHT变质作用,在2.8~2.6Ga又经受了热事件的扰动,这是世界上报道的最早的HT—UHT变质作用。我国冀东也有~2.5Ga变质的孔兹岩的报道(Lu et al., 2017b;魏春景,2018;Liu and Wei, 2020)。在内蒙大青山地区,存在规模相对较大的新太古代晚期榴云片麻岩,Dong et al.(2014)称之为“Daqingshan supracrustal rock”,认为形成于古元古代最早期,但它们被2.5Ga闪长质岩石侵入,应形成于新太古代晚期(张琳等,2016)。显生宙也出现超高温变质的泥质岩石,但规模要小,而且与典型孔兹岩套的组合特征也有差别(Gerya and Stöckhert, 2006; Clark et al., 2011; Wang et al., 2021)。我国阿尔泰地区发现的UHT泥质麻粒岩,其变质原因有碰撞造山过程结果或者受二叠纪地幔柱影响的不同解释(Li et al., 2010;仝来喜等,2014)。
-
1.2 孔兹岩的产状与出露特征
-
厚层的以孔兹岩为标志的变质沉积岩系,在古元古代期间分布非常广泛,并特征地出现含碳质的页岩夹层,这与在新太古代有限分布的含富铝泥质岩的沉积岩有明显不同。除了厚度大、分布广、成层性好、岩性稳定之外,这套沉积岩系还明确具有物质源区风化程度高、沉积来源稳定、分选好的特点,考虑到孔兹岩系中含有厚层的碳酸盐岩(大理岩), Condie et al.(1992)将它们与大陆地壳的生长,特别是上地壳的物质和结构演化联系起来,认为它们是新太古代末期克拉通化形成后的沉积盖层。对于华北的孔兹岩套,一些中外学者(钱祥麟等,1985;Condie, 1993;Goodwin,1996;李江海等,1996)将它们解释为全球克拉通化盖层沉积的典型实例。钱祥麟和李江海(1999)强调盖层与基底之间不整合关系代表地质历史上最重要一次构造事件,现在的不整合面已经被后期构造活动改造和置换,下地壳整体抬升,表现了下地壳才有的水平格子状构造样式(钱祥麟,1992; 李江海等,1996)。孔兹岩出露区被称为“孔兹岩系区”(Region of khondalite series),Zhang(2001)和杨振升等(2008)通过对孔兹岩系区详细的构造分析,提出华北富铝沉积岩系与变质基底共同经历了高级变质作用,形成了穹形构造和穹形间褶皱样式复杂多变的褶皱群,称为穹褶构造(Dome-folding)。穹隆由古老麻粒岩和深熔片麻岩组成,孔兹岩套组成褶皱群体,后者与前者表现为拆离构造。它们现今的构造面貌是古元古代和中生代两次构造抬升形成的。
-
吴昌华和钟长汀(1998)认为含孔兹岩的沉积岩系是古元古代陆缘沉积岩系,而不是基底沉积盖层,在华北它们沿鄂尔多斯古陆北缘和东缘周边分布, 也在冀东古陆西缘分布,吕梁期的碰撞挤压使它们进入下地壳,在后来的抬升中又到地表,“孔兹岩系”代表了两个古陆SW—NE向的碰撞带。Zhao et al.(2005)将分布在鄂尔多斯北缘的含孔兹岩的沉积岩系命名为“孔兹岩带”,认为分布在吕梁—中条山等地区的角闪岩相变质的沉积岩不属孔兹岩带,这样东西展布的孔兹岩带就构成了阴山地块和鄂尔多斯地块在~1.9Ga拼合形成“西部陆块”的拼合带,此后西部陆块与东部陆块在约1.8Ga又沿着含有高压基性麻粒岩的中部造山带碰撞拼合成华北克拉通。这样直接用孔兹岩带来命名造山岩带,使得孔兹岩的术语已经超越了岩石或岩石组合命名的范围,赋予了明确的构造含义。
-
国外几个含孔兹岩的地区,如印度的高茨带和马杜赖杂岩、巴西的弗拉西斯科岩区、斯里兰卡的高地杂岩、马达加斯加的南马达加斯加带、南极的普利兹湾-北查尔斯王子山区等,它们的出露特征是成片的或成带的,所以称为岩区或岩带。这些岩区和岩带被关注的主要原因还在于它们经历了HT—UHT变质作用,多被描述为造山带或活化和改造的构造-活动带。对其成因和大地构造含义,已发表的文章有裂谷、碰撞、地幔柱以及超大陆事件的不同假说(例如,Nageswara et al., 1996; Rakotondrazafyl et al., 2001; Santosh et al., 2006; Sreejith and Kumar, 2013; Dharmapriya et al., 2014; Kröner et al., 2015; 国家海洋局极地专项办公室, 2016; Teixeira et al., 2017; Coelho and Chaves, 2019; Zhang and Santosh, 2019;Yu et al., 2019; Athira et al., 2022)。
-
1.3 变质作用与地质意义
-
在研究大陆地壳的热演化中,孔兹岩、紫苏花岗岩和高温基性麻粒岩是最重要的研究对象。一般认为,从古老的地质时代到显生宙,大陆地壳的地热梯度是递减的(Evans and Pisarevsky,2008;Hunen et al.,2008;Brown,2008; Korja and Heikkinen,2008;Bastow et al.,2011;Zhou et al., 2017; Brown et al.,2020a, 2020b; Cawood, 2020a)。古元古代约2000~1800Ma期间和新元古代约600~540Ma出现了两个陆壳热异常高峰期(翟明国等,2020;Brown et al., 2020b;Cawood, 2020b),它们或被解释为与奴那-哥伦比亚以及罗迪尼亚-冈瓦纳两个超大陆事件相关的碰撞或者裂解的地质效应(Hunen et al.,2008;Rogers and Santosh,2009; Condie and Kröner,2013),或被认为是地球的岩石圈结构发生重大变化的两个关键热结构调整期和转折期(Zhai and Santosh, 2013; Zhai and Peng, 2020; Cawood, 2020b, 翟明国等,2021)。对于HT—UHT变质的孔兹岩套、包括紫苏花岗岩在内的大量壳熔花岗岩以及变质的地幔来源岩浆岩(基性麻粒岩、变质辉长岩-斜长岩),它们在克拉通化以及上-下地壳的物质分异和稳定化方面的动力学过程和机制是重要的科学前沿(He et al., 2020;翟明国等,2021)。从孔兹岩的典型矿物组合石榴子石+矽线石+石英±长石,就可以看出它们是经历了高级变质作用的。部分岩石含有假蓝宝石、尖晶石和大隅石(osumilite)等,变质温度超过850~1000℃。
-
滕霞和张建新(2020)总结指出,新元古代的冈瓦纳地体是最典型的以孔兹岩为代表的高温—超高温麻粒岩的出露区,主要变质时代在660~620Ma,如东非造山带和Brasiliano造山带(Meert,2003; Fritz et al., 2013; De Araujo et al., 2014; Oriolo et al., 2017), 以及变质时代在580~530Ma, 如Damara-Zambezi(达马拉-赞比西)造山带、Kuunga造山带以及Malagasy造山带(Meert,2003; Collins and Pisarevsky,2005; Gray et al.,2008; Goscombe et al.,2020)。东非造山带从阿拉伯延伸至莫桑比克,长达5000km,并可能向南延伸至南极(Jacobs and Thomas,2004)。非洲东部的东麻粒岩(Eastern Granulites)和马达加斯加南部的Vohibory单元为高级麻粒岩相变质作用的代表, 变质的温压条件是750~880℃和900~1200MPa,变质作用发生在645~610Ma。西侧的刚果克拉通东缘出露太古宙—古元古代(2.97~2.5Ga和2.12~1.84Ga)花岗质片麻岩及变沉积岩,它们也经历了640Ma左右或580~550Ma的麻粒岩相变质作用(725~800℃和1000~1300MPa)。马达加斯加在冈瓦纳大陆重建中位于印度—东非—东南极之间,其前寒武纪基底被分为北、南两部分。南部的Amphaniphy剪切带以西为新元古代(850~700Ma)基性岩浆地体,在约612Ma经历了变质作用(900~1100MPa和750~850℃),还出露有含石墨的片麻岩和早新元古代碱性岩浆岩,峰期变质条件是880~920℃和600~650MPa,具有顺时针的变质轨迹(Boger et al.,2012)。南端的岩石记录了超高温变质条件,出现尖晶石+石英、富铝斜方辉石+矽线石以及大隅石+石榴子石组合(Holder et al.,2018)。斯里兰卡与南印度的含孔兹岩的变质岩及其变质作用非常相似(Rakotondrazafyl et al., 2001; Santosh et al., 2006; Yu et al., 2021)。斯里兰卡的前寒武纪基底被划分为四个地质体: Wanni、Kadugannawa、Highland和Vijayan杂岩(Complex)。变质岩石类型包括含孔兹岩的变泥砂质岩和大理岩-钙硅酸盐岩。紫苏花岗岩的分布十分广泛,几乎与所有的变质岩密切伴生(赵磊等,2021; He et al., 2016a)。Highland地体变质级别最高,出露含假蓝宝石+石英、斜方辉石+矽线石组合的泥质超高温麻粒岩,以及含斜方辉石+石榴子石组合的基性麻粒岩(Sajeev and Osanai,2004;Sajeev et al., 2010),多数样品的变质作用研究得到顺时针的P-T轨迹。关于斯里兰卡变质作用的时代,之前的研究多认为存在1100~900Ma和650~500Ma两个峰值,并认为与罗迪尼亚和冈瓦纳两个超级大陆的演化有关(如Kröner,1991)。最近的研究表明变质年龄集中在610~500Ma,并且还得到一期490~480Ma的早古生代的锆石U-Pb年龄,缺少1100~900Ma年龄峰值。其他研究报道的变质岩石记录的地质过程可能更复杂。例如Highland杂岩中石榴角闪片麻岩有1942Ma的SHRIMP锆石U-Pb上交点年龄以及547Ma的下交点年龄(Baur et al.,1991)。Vijayan地体的紫苏花岗岩有1880Ma的锆石U-Pb上交点年龄和531Ma的下交点年龄(Hölzl et al., 1994)。最近Wang et al.(2021)和Athiria et al.(2022)在印度、马达加斯加和斯里兰卡都得到了类似的结果,表明超高温变质的岩石及紫苏花岗岩记录了2000~1800Ma、650~500Ma的两期变质作用,并且有490~480Ma的变质事件的显示,以及还有2700~2500Ma的更老锆石年龄,解释为可能的原岩年龄。上述研究都注意到1100~900Ma的变质作用没有明确的显示。东南极拉斯曼丘陵斯图尔内斯半岛的原岩为新太古代—元古宙的含孔兹岩的变质岩经历了HT—UHT麻粒岩相变质作用。石榴矽线尖晶石片麻岩保存的峰期温压范围为 T=860~1050℃,P=480~1020MPa,之后退变至 T=820~840℃,P=470~500MPa(佘一民等,2020)。该区最初被认为在罗迪尼亚期(1100~1000Ma)经历了一个主要为麻粒岩相的变质作用(如Tingey, 1991),然而之后的研究证实变质作用发生在泛非期而不是罗迪尼亚期(仝来喜等,2012)。新报道的UHT变质岩的研究样品主要矿物组合对应的变质年龄约为543±5.7Ma,锆石暗灰色边年龄为531±5.7Ma,浅灰色边年龄为509±5.9Ma(佘一民等,2020)。
-
在巴西和中国华北等地,孔兹岩和相关岩石鲜有泛非期变质作用的年龄记录。Teixeira et al.(2017)报道的巴西São Francisco杂岩的基底岩石形成在约2700~2600Ma,在约2000~1900Ma时经受了变质作用。中国华北冀东以及朝鲜半岛北部狼林地块南缘的研究也报道识别了新太古代的UHT变质作用(赵磊等,2016;Duan et al., 2017; 魏春景等,2018; Zhao et al., 2020),在迁西杂岩中有含石榴子石-矽线石的典型孔兹岩组合,并有可能是蓝晶石退变的矿物晶体假象(Lu et al., 2017b)。两期变质时代大致在约2500Ma和1900~1800Ma。这些地区没有报道新元古代的变质年龄。
-
由于孔兹岩在冈瓦纳陆块的广泛分布,使得超高温变质带成为泛非事件和冈瓦纳大陆的核心研究问题。有的研究认为,高温—超高温变质作用所反映的高热环境主要发生在增生造山阶段的弧—弧后和碰撞造山阶段的“造山高原两类构造背景”,主要(而非唯一)热源分别为地幔及地幔岩浆和放射性元素衰变(Harley, 2008; Guo et al., 2012; Brown and Johnson,2018)。图1表示了东冈瓦纳主要变质单元的超高温变质作用条件和变质温压轨迹。对东冈瓦纳泛非期造山作用来说,一个可能的争论是“是否HT—UHT岩石经历了地壳加厚事件”(滕霞和张建新, 2020),虽然有的样品记录了减压过程,但一般的峰期最大压力都没有超过1000MPa或有些略高于1000~1200MPa,代表的沉降(俯冲)深度都没有超过一般克拉通地壳的厚度。焦淑娟和郭敬辉(2019)总结出UHT变质岩的P-T轨迹是复杂的,不同的 P-T 轨迹形状暗示着它们的成因机制并不单一,逆时针型 P-T 轨迹可解释为同期的幔源基性岩浆底侵或增生作用的热效应,据此很难判断超高温变质作用是否与造山作用相关; 顺时针型 P-T 轨迹,尤其是早期高压变质作用的保存,可解释为热造山带快速伸展或垮塌带来的热弛豫效应,或者造山带内叠加了幔源基性岩浆的加热效应;超高温麻粒岩一般是二次或叠加变质作用的结果(Liu et al., 2021)。然而东冈瓦纳出露的麻粒岩地块内没有共生的大规模基性岩体,似乎不支持岩浆侵位直接造成的热对流(滕霞和张建新, 2020),热可能是来自碰撞后由于板片断离、岩石圈拆沉等过程造成的地幔上涌带来的。此外,只靠放射性生热能否达到超高温条件也有争论,可能还与上覆岩层的热传导率相关。总之,现有的模型和数字模拟相对简单,对于新元古代UHT变质作用,特别是孔兹岩套沉积岩的原岩比较古老、沉积环境可能相对平稳,其变质作用的缘由和变质途径的构造内涵的研究还有很长的路要走。
-
图1 东冈瓦纳主要变质单元的超高温变质作用峰期条件(a)和变质温压轨迹(b)(据滕霞和张建新, 2020改编)
-
Fig.1 Peak conditions (a) and P-T paths (b) of UHT metamorphism within East Gondwana (adapted from Teng Xia and Zhang Jianxin, 2020)
-
马达加斯加南部—Southern Madagascar;特里凡得琅-纳盖科伊尔地块—Trivandrum-Nagercoil Blocks;马杜赖地块—Madurai Block; 高地杂岩—Highland Complex;吕措-霍尔姆杂岩—Lützow-Holm Complex;赖于尔群岛—Rauer Islands
-
1.4 与大氧化事件和哥伦比亚超大陆的联系
-
新太古代末的全球克拉通化事件伴随着超级克拉通形成(Rogers and Santosh, 2003; Condie and Kröner, 2008, 2013),这可能是地球历史上第一个超大陆。证据似乎表明,此后的古老超级克拉通地球跟随一个长期的构造不连续期(Unconformity period)(Condie et al., 2001)。这个时期地球发生的事情被推测为: 超级克拉通发生了全球的裂谷甚至裂解,分散的陆块表现为三个陆块群,又经过拼合形成了哥伦比亚(Columbia)超大陆(Rogers and Santosh, 2002; 陆松年等,2002;Zhao et al., 2002)。三个陆块群分别称为Ur、Nena和Atlantica (大西洋)。其中Ur包括了大部分的印度、南非的卡拉哈里 (Kalahari)、西澳的匹尔巴拉 (Pilbara)、东南极沿岸区和南极被冰帽覆盖的部分地区。第二个陆块群是Nena,它是由北美、西伯利亚和格陵兰以及波罗的 (Baltica)所组成的北大陆。第三个是大西洋陆块群,它由南美和西非所组成。这三个陆块群逐步靠拢,由哥伦比亚期活动带(造山带)连接成联而不合的哥伦比亚超大陆(Rogers et al., 2000)。Hoffman(1988)和Rogers et al.(2000)强调晚古元古代2.0~1.8Ga造山作用可能是两次造山,北美(含有六个太古宙克拉通,在3.0Ga时拼合到一起)与波罗的地盾上的新太古代克拉通(几个克拉通在~2.5Ga拼合而成)是通过~2.0Ga的Kola-Karelian造山作用形成褶皱带和推覆带, 导致Kola和Karelian克拉通联合成一个陆块或陆块群。澳大利亚Yilgarn和Pilbara克拉通的~2.0Ga碰撞和缝合形成了西澳克拉通,这期造山可以称为奴那期(Windley, 1995)。而后约1.9~1.8Ga的造山作用最终导致哥伦比亚超大陆形成。尽管约1.9~1.8Ga时期的表壳岩在各个大陆上分布广泛, 但大陆间造山带存在的证据却非常有限(陆松年等,2002),比较明确的大陆间造山带是北美西部 (Nena的一部分)和东印、西澳和东南极之间(Ur的一部分)的造山带;另一个位于北美南部 (Nena的一部分)和南美北部(Atlantica的一部分)之间。除了大陆内的约1.9~1.8Ga时期的表壳岩带的位置对大陆拼合模式的不确定之外,表壳岩石组合对造山作用也存在不确定因素,例如含有石墨的富铝孔兹岩套是重要的特征岩石,没有或缺少火山岩和洋壳/地幔岩残片等。但是普遍存在的约1.9~1.8Ga高压麻粒岩相变质作用的动力学含义是需要认真思考的,这是一些研究者确定哥伦比亚造山作用性质的最重要依据。
-
与晚古生代潘吉亚大陆、古生代初冈瓦纳超大陆和中—新元古代罗迪尼亚超大陆重建的原则不同的是,在哥伦比亚超大陆重建中,很少和基本没有古地磁(Zhang et al., 2012)和古生物的资料(陆松年等,2002),而更多地强调了裂谷作用以及随后的造山作用的重要性(Rogers et al., 2000; Zhang et al., 2021)。近年来对哥伦比亚造山之前裂谷作用的研究很多,例如北美西部和印度之间的裂谷作用,而且提出了休伦冰期和大氧化事件的概念。这样,对休伦裂谷/冰期/大氧化事件的关注度逐渐增高。对它们的描述是: 2.5~2.3Ga unconformity期的地质活动非常微弱(Condie and Kröner,2008),而之后的沉积岩指示该期曾有重要的地质环境的变化,即大气及海洋里的氧含量有突变式的提高,说明这次水-气系统充氧事件及相关变化具有突发性、短时性、剧烈性和全面性(陈衍景,1990;Karhu and Holland, 1996; Melezhik et al., 1999)。地质记录包括各大陆大量发育Superior湖型BIF,沉积含叠层石厚层碳酸盐和菱镁矿,出现红层、膏盐层、磷块岩,发生冰川事件,有机碳大量堆埋并形成石墨矿床,沉积物出现Eu亏损,并形成稀土铁建造,碳酸盐碳同位素普遍正向漂移, 以及S、N、Mo等同位素显著分馏(Schidlowski, 1988; Holland, 2002; Anbar et al., 2007)。据估算,大气中的自由氧含量(以相当于现代大气圈的分压表示,PAL=Present Atmosphere Level)在2.4~2.2Ga期间从＜10-13 PAL增至15%PAL(Karhu and Holland, 1996),足见其快速、巨量的特征,故称为“大氧化事件(GOE)”。关于这一事件起因,目前尚不清楚。目前较流行的假说是效仿新元古代氧化事件(NEO)的机制,认为在~2.3Ga时期出现的休伦裂谷是伴随着一个全球的冰期的。随着冰盖的形成和消融,蓝绿藻类大量快速发育,其光合作用使得地球上的氧气迅速增加,而破坏氧气的甲烷细菌所依赖的镍的数量主要来自科马提岩等火山岩,地幔温度降低导致科马提岩急剧减少,从而使风化进入海水的镍含量减少,自由氧得以迅速积累(Konhauser et al., 2009)。GOE使地表矿物、岩石成分也发生了根本性变化,为其后动物的出现提供了条件。而大气圈富氧的过程,据研究是在2.2Ga前后开始,而在2.2~2.0Ga时达到古元古代中期富氧状态(陈衍景等,1996;Ohmoto, 1997; Konhauser, 2009)。大氧化事件的发生事件与孔兹岩套的沉积时间契合,结合地质环境的研究,对于进一步理解古元古代时期地质演化是很有必要的。
-
2 华北克拉通的古元古代孔兹岩及其相关研究
-
2.1 孔兹岩套分布特征和岩石类型
-
在华北克拉通内,被称为“孔兹岩带”的孔兹岩套主要分布在山西北部和内蒙,从大同-兴和向西延伸到集宁、大青山、乌拉山及千里山-贺兰山一带。它们具有大面积和成层产出的特点。由东向西依次为集宁-凉城区、大青山-乌拉山区、千里山-贺兰山区及迭布斯格山区(钱祥麟和李江海,1999),它们传统上被称为黄土窑群、上集宁群、乌拉山群、贺兰山群、大青山群、二道洼群(部分)、丰镇群等等。典型的孔兹岩套的出露区还有辽东—吉南地区、胶北地区、陕豫小秦岭—太华地区和河南桐柏地区等(卢良兆等,1996)。这些地区分布的孔兹岩套都经历了麻粒岩相—部分高级角闪岩相变质作用,但仍可以很好的对比。胶北地区石墨片麻岩的发育好于山西—内蒙,而吉南—辽北的含硼的变粒岩-菱镁矿沉积极富特色。李江海等(1999)的研究厘定了位于五台-吕梁绿岩带之间的角闪岩相变质岩区的原界河口群、娄烦群、霍山群及太岳山群的部分岩组也属于孔兹岩套。朝鲜半岛的研究发现那里的古元古代的变质岩和中国胶北地区的孔兹岩套具有相似的岩石组合、沉积建造、变质作用和年代学特征,分布范围主要在狼林地块南缘(本文作者还没有机会调查狼林地块的中部和北部,不能确定是否存在孔兹岩套)、京畿地块北缘和东部、岭南地块的白山杂岩区(翟明国,2016;赵磊等,2016;Zhai et al., 2019; Zhao et al., 2020)。最近由于鄂尔多斯盆地内部的石油钻在几个井下古老的变质基底取得样品,研究发现和证实,在盆地的北、中部的沉积岩层之下,也有孔兹岩套的岩石,并且层位稳定(Hu et al., 2013; Wang et al., 2014; Zhang et al., 2015; Gou et al., 2016; He et al., 2016b),这些结果表明鄂尔多斯盆地中南部基底含有孔兹岩套,并整体经历了~1.85Ga的变质作用 (张成立等,2021)。也有研究提出胶-辽-吉带,特别是胶北的含孔兹岩的麻粒岩系延到了皖北的五河—凤阳甚至霍邱一带, 而皖北的麻粒岩与河南舞阳—许昌一带的可以对比, 这就给孔兹岩套的出露范围提出了新的思考(Liu et al., 2018; Cai et al., 2020; Lu et al., 2020, 2021)。翟明国在2009年就提出了对华北HP-HT-UHT麻粒岩的分布范围进行研讨和梳理的建议,Zhou et al.(2017)发表文章给出的华北开展研究的相关岩石样品的采样和出露位置见图2,可见样品在除了鄂尔多斯(钻机岩芯已有部分样品)和华北盆地(环渤海盆地和徐淮盆地)的地表外都有广泛分布,是华北克拉通广泛分布的岩石。翟明国(2021)指出,西部的鄂尔多斯盆地和东部的华北盆地像两个小的波斯毯盖在华北克拉通这个大宴会餐桌上,未覆盖的部分就是出露的基底岩石,吕梁山、太行山等早前寒武纪变质岩主要是从晚白垩世到现在抬升到地表的,目前华北的早前寒武纪变质基底的出露格局,不是当时的地质状态,而是中—新生代以来受到周边地块,特别是青藏抬升与西太平洋俯冲的共同作用的结果。
-
综合此前的研究(阎月华,1981,刘喜山等,1992;卢良兆等,1996;李江海等1996;Zhai et al., 1996; 郭敬辉等,2006),孔兹岩套中富铝的沉积岩主要分为四个类型,它们是矽线石榴石(石英)片岩、矽线石榴片麻岩、大理岩-钙镁硅酸盐岩、含长-矽线(堇青石)石榴岩,其中石墨经常出现在第一和第二类岩石中,第三类岩石也会有部分样品含石墨。① 矽线石榴石(石英)片岩在华北是一个重要类型,主要矿物为矽线石和石榴子石,以及不同比例的石英和石墨。石英很少时为片岩,而石英含量增加时,可以成为含或不含矽线石和石榴子石的石英岩(石英＞85%),颜色洁白,石英颗粒均匀,块状构造。② 矽线石榴(石墨)片麻岩,或称为变粒岩,这是华北孔兹岩中最主要的类型,特点是除富铝的矿物和石英外,长石占的比例很大(15%~30%),其中长石是斜长石(An=15~30)和微斜长石(有些岩石没有微斜长石),未见有正长石的报道。岩石多表现为片麻构造,粒度一般较粗(0.5~1.5mm)。在这里想要说明的是,此前一些研究将部分由重熔形成的含有矽线石、堇青石或石榴子石的花岗岩当做孔兹岩,使得片麻状或块状孔兹岩的比例被夸大。此外,在前两类岩石中,黑云母较为普遍的出现,但它们大多是退变质阶段的矿物。③ 大理岩多为灰白色中粗粒结构,SiO2和MgO含量都通常达10%以上,属硅质白云大理岩。除硅酸盐矿物和石英外,可含一定量的镁橄榄石或蛇纹石,也可含金云母或透辉石和石墨。钙镁硅酸盐岩呈薄层或透镜体与大理岩密切共生。主要类型有(金云母)透辉岩、斜长透辉岩、含钙镁硅酸盐的长石石英岩、钙质石榴子石透辉岩等。钙镁硅酸盐岩还可含方柱石、黝帘石、透闪石和磁铁矿等。④ 一些研究者注意到有些岩石的富铝矿物含量很高、不含或相对较少长英质矿物(Zhai et al., 1996),命名为(含长)堇青(矽线)石榴岩。在岩石中富铝矿物的集中域附近,也常出现长英质矿物相对含量高的域,或者形成富长英质矿物的脉。此类岩石的主要矿物是石榴子石,以及堇青石、矽线石等,少量长石,偶见石英。而且代表超高温变质的假蓝宝石多出现在这些岩石中。它们是孔兹岩发生部分熔融的残留或半残留相(Zhai et al., 1996, 2003;翟明国,2009)。鉴于它们特殊的成因,以及假蓝宝石等超高温变质矿物经常出现在其中,本文特将其单独列为一类。
-
图2 华北克拉通变质泥质岩(孔兹岩)与基性高压麻粒岩的分布示意图(据Zhou et al., 2017修改)
-
Fig.2 Locations of HT-UHT meta-pelites and HP mafic granulites in the North China Craton (after Zhou et al., 2017)
-
含或富石墨的片麻岩或片岩在本文并没有列为单独的类型。但是从早前寒武纪的演化角度来看,在新太古代及其之前的表壳岩中,都没有出现黑色页岩。在古元古代的孔兹岩套中,石墨片(麻)岩是特征的岩石,而且发育普遍。一些研究者(如Yang et al., 2014; 钟焱等,2016; 马旭东等,2019; Zhong et al., 2019; 朱建江等,2021)对此给予很大关注,并确定石墨中的碳主要来源于前期沉积物中的有机质, 仅混合少量麻粒岩相去气过程中产生的无机碳, 因此有机质的沉积量成为控制石墨矿储量的最主要因素(Tang and Chen, 2013),这在古元古代是具全球意义的,例如印度东部、南部以及西达瓦的石墨片麻岩的年代、地层特征和变质历史与中国华北的都相近(Maibam et al., 2015)。
-
2.2 孔兹岩套的变形与不整合问题
-
尽管多次变质、变形事件的叠加使得华北克拉通内各地区孔兹岩系的原岩信息(例如沉积构造、岩石成分、沉积序列特征等) 难以保存,但华北克拉通西部古元古代孔兹岩系的地层对比、岩相古地理特征等仍具地质意义(钱祥麟等,1985; 卢良兆等,1996; 吴昌华和钟长汀,1998; 钱祥麟和李江海,1999; 徐仲元等,2002; 吴昌华,2007; 杨振升等,2008)。Condie et al.(1992)和李江海等(1999)、徐仲元等(2005)以及Wan et al.(2009)已先后从地球化学和年代学等方面提出了有关盆地类型的描述。在华北的中、西部,孔兹岩套是成层出露的,它们与新太古代片麻岩和麻粒岩密切共存。在内蒙古集宁及相邻地区,高级变质的岩石曾经统称为桑干群,20世纪60年代之后的地调工作将区内的变质岩分为两大套,一套以英云闪长-花岗质片麻岩及基性麻粒岩等为主,称为片麻岩-麻粒岩系,另一套以含矽线石-石榴子石为主的沉积变质岩为主,称为变质沉积岩系或孔兹岩系。
-
变质沉积岩系的岩石在区域上呈稳定层状展布。在集宁及相关地区,可以划分为三个岩带。① 中部岩相带(核心区在卓资、凉城、察前旗等)的变沉积岩发育最多,主要岩石是(含)矽线石榴片麻岩-变粒岩-浅粒岩,或含有石墨黑云斜长片麻岩夹层。其中有近于二分之一的含石榴子石或矽线石的岩石是花岗片麻岩,它们大多与变质沉积层为过渡关系,部分花岗岩显示侵入关系。在凉城地区,中粒的片麻状花岗岩可以过渡到大或巨斑晶的块状花岗岩,它们属于陆壳部分熔融的原地和近原地花岗岩(Zhai et al., 1996; 卢良兆等,1996)。② 北部岩相带主要分布在卓资北部及集宁以西的三岔口等地,主要由大理岩层夹变质的泥质岩和碎屑岩层构成,偶有条带状磁铁石英岩。大理岩层厚数米至数十米。依据其中的副矿物,有蛇纹石化镁橄榄石大理岩、金云母或透辉石大理岩,并可出现类型繁多的钙镁硅酸盐岩石。该带还有一个特点是有较多的浅色(瓷白色)花岗岩-花岗片麻岩,一般粒度较细,主要矿物成分是微斜长石和石英,以及少量酸性斜长石,暗色矿物含量少,有磁铁矿或辉石及黑云母。③ 南部岩相带(主要是兴和黄土窑、丰镇浑源窑,并向西至大同以北和天镇四方曈一带)是孔兹岩套与片麻岩-麻粒岩系的过渡带,界限依旧清楚,也是讨论这两套岩石接触关系的重要岩带。
-
图3是大青山地区的早前寒武纪地质简图(据杨振升等,2008)。可见麻粒岩主要出露在大青山地区的南北两侧,孔兹岩套的大理岩组主要断续成层分布在北部并与变质泥质岩(石墨或黑云斜长片麻岩组)成互层,向南是孔兹岩套的含矽线石和石榴子石的片麻岩-变粒岩-浅粒岩组,并夹有含透辉石、榍石的钙镁硅酸岩,再往南石墨或黑云斜长片麻岩组岩石又增多。含石榴子石或矽线石的花岗岩主要出露在该区的东北角。总体上显示从南向北孔兹岩套的变质碎屑岩、泥质岩和碳酸盐岩增多的递变趋势。虽然地层的总体展布规律尚得以保存,但详细的构造分析,发现上述岩层均遭受了早期下地壳麻粒岩相环境的近水平顺层韧性剪切变形和后期高角闪岩相条件的近南北和近东西向构造变形, 分别导致孔兹岩套的变质地层的“岩层缺失、隔层相触”,“犬牙交错、搀杂产出”。进行变质构造恢复后发现, 区内孔兹岩套各沉积岩组之间均以近水平剪切界面接触, 表现为由近水平剪切界面所围限的透镜状地层岩片堆垛而成的地层结构。图4是徐仲元等(2002)绘制的大青山地区3个地层剖面的地层结构和构造特征图,分析认为,区内孔兹岩套经历了中下地壳麻粒岩相—高角闪岩相环境下,早期近水平顺层剪切变形和后期近南北向、东西向纵向构造置换的改造,后者导致不同地层单元沿现存陡倾叶理倾向上的“互层”或“夹层”,包括了基底麻粒岩系和部分熔融的花岗岩麻粒岩系之间的地质接触关系。而前者则导致孔兹岩系的不同地层单元形成以近水平剪切界面所围限的透镜体堆垛,与GGT大断面显示的深部地壳结构十分相似(钱祥麟等,1985),具有全球共性,反映了中下地壳环境下强烈变形变质作用的特殊性。
-
图3 内蒙大青山早前寒武纪地质简图 (据杨振升等,2008修改)
-
Fig.3 Sketch geological map showing distribution of early Precambrian rocks (modified from Yang Zhensheng et al., 2008)
-
1 —后古元古代地层和岩石;2—古元古代钾质花岗岩;3—古元古代石英二长岩;4—孔兹岩系大理岩岩组;5—含矽线石和石榴子石的片麻岩-变粒岩-浅粒岩;6—石墨黑云斜长片麻岩夹层;7—黑云角闪片麻岩系;8—麻粒岩;9—走滑断层和逆冲推覆断层
-
1 —Post-Proterozoic rocks; 2—Paleoproterozoic granite; 3—Paleoproterozoic Qtz-monzonite; 4—marble; 5—meta-sediments; 6—graphite gneiss; 7—Bi-Amp gneiss; 8—granulite series; 9—fault
-
图4 大青山地区早前寒武纪变质岩石出露区的结构和构造剖面图(据徐仲元等,2002)
-
Fig.4 Geological sections showing structural features of Precambrian metamorphic rocks (after Xu Zhongyuan et al., 2002)
-
孔兹岩系: ①—大理岩岩组;②—透辉片麻岩岩组;③—榴云片麻岩岩组。片麻岩-麻粒岩系: ④—黑云角闪片麻岩系上段; ⑤—黑云角闪片麻岩系下段;⑥—麻粒岩;⑦—紫苏花岗质片麻岩;⑧—紫苏石英二长片麻岩;⑨—印支期花岗岩
-
Khondalite suite: ①—marble member; ②—diopside gneiss member; ③—garnet-mica gneiss member.Gneiss-granulite series: ④—upper biotite-amphibole gneiss member; ⑤—lower biotite-amphibole gneiss member; ⑥—granulite member; ⑦—gneissic charnokite member; ⑧—Hy-Qtz-monzonitic gneiss member; ⑨—Indosinian granite
-
在讨论孔兹岩套的产状时,还有一个长期争论的问题,就是片麻岩-麻粒岩系与孔兹岩套的地质接触关系。对此有三种主要的意见: ① 孔兹岩套和片麻岩-麻粒岩系虽然岩石组成上有明显不同,但是它们经历了相同的变质和变形历史,而且片麻岩-麻粒岩系中有10%~20%的变质表壳岩,孔兹岩套中也有35%~55%的地壳重熔型花岗岩,在不少地质观察中可以看到二套岩石的过渡关系,以及在不少地方都能观察到二者的多层相互叠置,说明二者的形成环境并非完全不相容(卢良兆等,1996)。最近几年的年代学研究很多(Wan et al., 2009; 钟焱等,2016;张家辉等,2019),片麻岩-麻粒岩系的表壳岩和深成岩的同位素年龄和变质年龄都大于2.5Ga,而孔兹岩套沉积岩的碎屑锆石,多集中于2300~2000Ma,物源也有差别,似乎不支持二者是同一时代和形成于同一环境的组合。② 孔兹岩套的沉积岩石不整合在以片麻岩-麻粒岩系为代表的变质基底之上。代表性的是钱祥麟和李江海(1999)的文章,作者提出,“在兴和县的唐僧沟、浑源窑、黄土窑及大同北部的孤山等地均可观察到孔兹岩系与TTG杂岩之间的界面平行于区域片麻理,并且已被强烈褶皱,发生褶皱翼部面理置换。尽管如此,孔兹岩系与灰色片麻岩杂岩基底的构造样式存在明显的差别,孔兹岩系区主要为大规模的NEE向和近EW向线型左旋走滑剪切带并伴随大量S型花岗岩;基底杂岩区为片麻岩穹隆,经历多期构造叠加,有时呈明显被截切的残留岩块出现于孔兹岩系内。在界面附近孔兹岩系与基底杂岩广泛构造叠置。但总体上向东部发生变形较强的变化,孔兹岩系仅在局部呈残留岩片,与TTG杂岩构造叠置,或呈向形岩片覆盖于基底杂岩上。远离界面两者的构造样式的差异趋于明显,表明界面附近发生了后期构造置换”。原有不整合关系还可以得到岩墙群和不同岩群地球化学特征的支持(李江海等,1999;Zhang et al., 2001)。③ 认为两套岩系是构造接触。但对“构造接触”内涵的理解不太相同。代表性的意见是吴昌华和钟长汀(1998)的文章。他们对凉城、乌拉山、怀安—桑干等地区进行了描述,认为“两套岩石的构造样式不同,有些地方表现构造混杂特征”,“如怀安—桑干带大范围的孔兹岩带分布于西北, 大片的麻粒岩套分布于东南,岩层界限是为大型剪切带。浑源窑的大理岩直接与灰色片麻岩带接触,是SW—NE向碰撞使晋蒙高级区孔兹岩系进入下地壳的构造机制”。基于不同的构造碰撞模式,存在孔兹岩套代表环大陆边缘、活动大陆边缘、岛弧、深海沉积的不同意见。这里不再赘述。
-
2.3 变沉积岩的沉积层序及特征
-
华北克拉通中—西部孔兹岩套在各岩区的岩石类型和出露的比例有些差别,但总体仍可以自下而上划分为: 含矽线石和石榴子石片麻岩-变粒岩段、石墨或黑云(透辉)斜长片麻岩段和大理岩-钙镁硅酸盐岩段(徐仲元等,2005;杨振升等,2008;赵庆英,2014)。含矽线石-石榴子石片麻岩-变粒岩段和石墨或黑云(透辉)斜长片麻岩段的岩石地球化学以富铝、富铁、富镁、贫钙、贫碱为特点,其中Al2O3与SiO2呈明显负相关性反映了由颗粒状陆源碎屑岩、黏土质岩之间连续的地球化学序列。稀土元素总量相对较高,轻稀土富集,分馏程度较高,具轻度Eu负异常。原岩恢复为以泥质岩为主的长石石英砂岩、石英砂岩、粉砂岩、泥岩。变质钙镁硅酸盐岩富含透辉石、榍石、方柱石和磷灰石,以贫硅、富碱及碱土元素为特点,Al2O3含量变化较大,SiO2与CaO、MgO呈负相关,与Al2O3、(K2O+Na2O)呈正相关,反映了钙硅酸盐系机械沉积作用与化学沉积作用叠加的沉积特征。大理岩组是一套富镁质的大理岩系,矿物组成除白云石外,普遍含蛇纹石化橄榄石、透辉石、金云母等,岩石地球化学以富CaO、MgO为特征,CaO+MgO达44.96%以上,且CaO/MgO较小(1.37~10.94)。总之,这套变质沉积岩LILE富集,而Zr、Sr、Cr、Y、Sc、V、Ni含量较低,REE分布型式普遍显示Eu负异常及LREE富集,应来源于花岗质岩类为主的上地壳物源区。华北中部在中新太古代已经历壳内分异过程,源区经历了较强的化学风化作用,是新太古代华北克拉通化最重要的外生标志(李江海等,1999)。
-
虽然一些研究者提出,因后期改造,孔兹岩套具有“有层无序”的特点,但是在贺兰山-千里山、大青山和集宁等典型出露区仍然可以建立比较成熟的地层划分方案。图5是贺兰山群、大青山群和集宁群的含孔兹岩的变质沉积岩的层序和地层对比格架(钟焱等,2016;Zhong et al., 2019)。其原岩序列可划分为三个沉积层序(S1~S3)。以贺兰山群为例,地层由完整的海平面升降旋回组成: 沉积层序S1的第1~3层主体为高潮泥坪—潮间坪相,原岩序列中的泥质含量波动较大,对应相对海平面的上升阶段;第4层为原岩泥质含量较高的陆棚相,应视为最大海侵阶段沉积;第5~8层的泥质含量逐渐降低,为海平面下降阶段产物。沉积层序S2也可识别出完整的海平面升降旋回,其中第12、13层泥质含量最高,为最大海侵阶段产物;第18层的条带状混合岩是后期变质深熔-混合岩化的结果。沉积层序S2显示出海平面下降相对于上升阶段较为缓慢的特征。沉积层序S3由第22~28层组成,本层序的海平面下降阶段记录未能完好保存。S3的最大海泛面阶段由第25~28层组成,其中各层对应的沉积相在陆棚和潮下带之间波动,指示在此期间频繁的相对海平面升降变化。自西向东分布于贺兰山、大青山和集宁地区的孔兹岩系均由三个沉积层序S1、S2、S3组成,其中S1和S2代表了两个完整的海平面升降旋回,S3作为一个不完整的旋回记录在这三个地区的保存则略有差异。S1阶段早期,贺兰山地区应处于低潮坪—潮间带的过渡环境,大青山地区为低潮坪,而集宁地区则位于潮间带—高潮泥坪的过渡带中;在最大海侵阶段,上述地区则分别处于陆棚—潮下带过渡环境、潮下带以及低潮坪环境;在S1沉积过程的后期,随着海平面下降过程的持续,这些地区则分别位于低潮坪—潮间带过渡环境、潮间带—高潮泥坪过渡环境和高潮泥坪。S2的早期阶段的沉积记录仅在贺兰山地区保存,为潮间带—高潮泥坪环境,而大青山地区和集宁地区此时仍位于沉积基准面之上;在最大海侵阶段,集宁地区应为低潮坪—潮间带环境,大青山地区水体相对较深,位于潮下带内,而贺兰山地区则属于陆棚环境;在S2的后期,海平面下降使得上述地区分别处于潮间带、潮间带—低潮坪及低潮坪沉积环境。S3早期阶段,集宁及大青山地区仍为剥蚀区, 贺兰山地区则位于潮间带—高潮泥坪环境;在最大海侵阶段,上述地区分别为潮下带、陆棚—潮下带以及陆棚环境;S3后期阶段,集宁地区为低潮坪—潮间带环境,大青山地区处于潮下带—低潮坪环境中,贺兰山地区则为水体最深的潮下带环境。综上所述,华北克拉通西部地区的古地理演化过程可以初步概括为: 在S1~S3的沉积时期,自贺兰山地区、途经大青山地区,最终至集宁地区,沉积环境的水体深度呈逐渐变浅的趋势,指示了海侵方向。贺兰山地区的沉积记录保存的最为完整,是可能的沉降中心。
-
图5 贺兰山群(a1)、乌拉山群(a2)、集宁群(a3) 变质沉积岩层位的沉积层序划分( S1、S2、S3) 和地层对比格架(a) 及其典型剖面地理位置(b)(据钟剡等, 2016)
-
Fig.5 Depositional sequence subdivisions ( S1, S2, S3) and stratigraphic correlating frame of the Helanshan (a1), Wulashan (a2) and Jining (a3) groups (a) and present locations of the typical sections (b) (after Zhong Yan et al., 2016)
-
这里还要强调,这套富铝的变质沉积岩石是极具特点的,至少在华北(以至全球范围)是首次出现含有黑色页岩系、厚层的大理岩-菱镁矿、巨厚的分选良好的泥质岩和石英砂岩组合,明确反映了华北以至地球早期演化历史上一次重大的地质构造与地质环境的变化(陈衍景, 1996; Karhu and Holland, 1996; Ohmoto, 1997; Konhauser, 2009; Chen and Tang, 2016)。它们的沉积时代和岩石特征是大氧化事件的表现和记录(翟明国,2013; Zhai et al., 2020)。代表性沉积岩石有吉林—辽宁地区的碳酸盐岩-蒸发岩,发育巨厚的菱镁矿沉积,伴有大理岩和其他沉积岩;第二套代表性沉积岩石有普遍分布的石墨片麻岩及相关的巨厚大理岩,即广泛的碳质页岩沉积。这些岩石有明显的C同位素正漂移以及REE和其他微量元素的特征反映了高氧逸度的沉积环境(Tang et al., 2012)。而华北克拉通的孔兹岩套内,明显缺少苏必利尔湖型的BIF,对此的解释可能是华北克拉通当时的沉积环境相对较浅,总体处于浅海—潟湖环境,不利于BIF的形成,但是发育了更多的以菱镁矿等为代表的碳酸盐岩-蒸发岩类沉积(Zhai and Santosh, 2013; Zhai and Zhu, 2016; Zhai et al., 2020)。
-
2.4 孔兹岩套的花岗岩类
-
古元古代重熔型花岗岩类在不同的孔兹岩套地区面积约占35%~55%(卢良兆等,1996),包括北到白云鄂博,南到河南南部,东到冀东地区,都有相关的研究报道(如耿元生等,2006;Yin et al., 2009; Diwu et al., 2010; Zhou et al., 2014;刘建峰等,2016;陈佩嘉等,2017; 董春艳等,2021;张成立等,2021)。花岗岩的特点是大多含有石榴子石,或者矽线石,少数含有堇青石、紫苏辉石,以及金红石或尖晶石等。从变质作用的角度看,花岗岩可以分为麻粒岩相和角闪岩相;从形成年龄上看,花岗岩大致可以分为约2200~2000Ma和1900~1800Ma两个组;从化学成分看,可以分为钠质花岗岩和钾质花岗岩。翟明国等(1996)和张华峰等(2013)指出,约2200~2000Ma的花岗岩中钠质和钾质的花岗岩,分别是古老的基底片麻岩和古元古代沉积岩部分熔融的产物,其形成时代应早于HP-HT/UHT麻粒岩相变质作用,即古元古代造山作用之前,它们是与古元古代的裂谷作用有关,可能和全球的休伦裂谷期的全球拉张-裂解的大地构造相关(如Zhou et al.,2022)。也有研究者认为这期花岗岩或许和古元古代的俯冲-碰撞事件有关(陈斌等,2016),例如将贺兰山北部宗别立地区的片麻状含石榴黑云母花岗岩(~2000Ma)定义为是由碰撞前洋壳俯冲造成沉积岩部分熔融的产物(甘保平等,2019)。后一种意见中,石榴子石的成因存在是转融的还是变质的,以及如何确定部分熔融的沉积岩是洋壳岩石的争论(赵瑞幅等,2011;张华峰等,2013)。
-
作为孔兹岩套组成部分的花岗岩,本文指的是年龄在1900~1800Ma的花岗岩类,它们与变质沉积岩关系密切,因为普遍含有石榴子石或者矽线石,笔者(翟明国等,1996;Zhai et al., 1996, 2003)称在内蒙—山西一带出露的为石榴花岗岩带,并将其产状与露头特征描述为: “在孔兹岩系内部,自凉城经土贵乌拉至兴和以及自卓资至集宁,发育两条平行的大型韧性剪切带,走向约为NEE—SWW,宽约5km。沿韧性剪切带及其两侧,则分布着线性的石榴花岗岩带。岩带宽30~50km,长150km以上。岩带的中间部位,断断续续出露一系列的变质辉长岩-辉石岩的透镜体。在石榴花岗岩带的外侧,则与孔兹岩在成分、矿物组成、结构构造上逐渐过渡,没有明确的截然界限。韧性剪切带表现出多期活动,石榴花岗岩和辉长岩都有塑性变形和糜棱岩化,以致二者之间的接触关系难以观察清楚,但局部仍可见到伟晶花岗岩细脉穿过辉长岩的裂隙”,“对于石榴花岗岩带的产出状态和岩石组合特征可以归纳为: ① 带状分布;② 石榴花岗岩、辉长岩和韧性剪切带三者在空间分布上密不可分,规律共生;③ 石榴花岗岩与孔兹岩有密切成因联系”。花岗岩的矿物有如下组合: 石英(Qz)+钾长石(Kf)+斜长石(Pl)+石榴子石(Grt)+矽线石(Sil)+堇青石(Cord);Qz+Kf+Pl+Grt+黑云母(Bi)+Sil+Cord;Qz+Kf+Pl+Grt+紫苏辉石(Hy)±Bi±Sil±Cord;Qz±Kf+Pl+Grt+Hy。
-
孔兹岩转变为石榴花岗岩的过程是一种原地—近于原地的地壳熔融过程。当原岩富Mg时,生成S型花岗岩的反应为: Bi+Sil+Qz=Kf+Cord+熔体。当原岩富Fe时,生成S型花岗岩的反应为: Bi+Sil+Qz=Grt+Kf+熔体。石榴花岗岩与孔兹岩虽然矿物组成类似,但具体矿物的化学成分有明显差别,表现在孔兹岩的石榴子石更富镁,其镁铝榴石(Pyr)标准分子含量约为38%~42%(mol),而花岗岩中石榴子石的镁铝榴石含量为17%~33%(mol)。这一变化也表现在堇青石中,花岗岩中的堇青石镁值(Mg#=0.47)低于孔兹岩(Mg#=0.62),而作为熔融残留体的堇青石榴岩中的堇青石镁值最高(Mg#=0.85)(Zhai et al., 2003)。在土贵乌拉山的石榴花岗岩中的堇青(矽线)石榴岩透镜体,当含长石和石英多时,与石榴花岗岩贯通成一体。研究认为堇青(矽线)石榴岩是孔兹岩熔融为石榴花岗岩的残留体(Zhang et al.,1994;Zhai et al., 1996; 阎月华和刘文军,1996),堇青(矽线)石榴岩的轻稀土强烈亏损而重稀土相对富集。经过稀土模式计算,孔兹岩为母岩,堇青(矽线)石榴岩为熔融残留体,石榴花岗岩为熔融产物。孔兹岩、石榴花岗岩和堇青(矽线)石榴岩三者之间的地球化学性质也明确地表明它们的成因联系。它们的主元素与SiO2有很好的线性关系。孔兹岩有轻稀土富集而重稀土平坦的标准化分布型式,S型花岗岩的稀土分布型式则是轻稀土高度富集而重稀土略亏损的,表现出以孔兹岩为母岩、发生部分熔融后的熔出部分与残留部分的元素互补形式的配分特征(图6;翟明国等,1996;Zhai et al., 1996, 2003)。
-
图6 土贵乌拉山孔兹岩(a)及石榴花岗岩、孔兹岩和矽线 (堇青)石榴岩(b)的稀土配分型式(据Zhai et al., 2003)
-
Fig.6 The REE patterns of khondalites (a) and garnet granite-khondalite-Sil (Cord) garnetite (b) (after Zhai et al., 2003)
-
随着精确的年代学研究的深入,更明确了石榴花岗岩与古元古代的麻粒岩相变质作用关系密切,甚至还区别出与变质作用相关的花岗岩的重熔作用可以分为两期,一期与峰期变质作用的降压相伴随(约1930~1900Ma),其中变质沉积岩熔融的产物是富钾的花岗岩,基性麻粒岩熔融的产物是富钠的紫苏花岗岩,它们的基底岩石及片麻岩-麻粒岩系也参与变质和部分熔融事件;另一期与麻粒岩相向角闪岩相的退变质过程相伴随(1880~1820Ma),其后还有一期区域的混合岩化,发育肠状、脉状等高钾高硅质的伟晶岩-细晶岩(张华峰等,2013; Wang et al., 2016;Wu et al., 2017;翟明国等,2021)。
-
王洛娟等(2021)详细分析了凉城石榴花岗岩与超高温麻粒岩相变质作用的联系。凉城石榴花岗岩产于麻粒岩相变沉积岩中,伴生有徐武家岩体为代表的辉长苏长岩小侵入体群。凉城石榴花岗岩富含石榴子石,常见紫苏辉石。在地球化学特征上,它们具有强过铝的地球化学属性(A/CNK=1.1~1.6),并有低SiO2 (55%~75%)和富MgO+TFeO(5%~14%)的特征,偏离了正常S型花岗岩的成分范围。凉城石榴花岗岩部分低硅富镁铁的成分特征很可能是由残留体(石榴岩)带入和辉长苏长岩物质添加造成的。年代学研究表明凉城石榴花岗岩形成时代为1.93~1.92Ga,与辉长苏长岩形成时代(1.93Ga) 和变质沉积岩记录的超高温变质作用时代(1.92Ga)一致。由此推测凉城石榴花岗岩是幔源基性岩浆侵入位于下地壳的麻粒岩相变质沉积岩中,引起高温—超高温条件下(＞850~900℃、800~1000MPa)沉积岩大规模部分熔融的产物(石强,2020)。凉城高温石榴花岗岩与区域上多点分布的超高温麻粒岩共同反映了集宁—凉城区域上超高温的特点。
-
对于华北克拉通变质程度较低的地区,例如冀北出露的角闪岩相红旗营子岩群,一些研究者注意到变质岩和含石榴子石的S型花岗岩与中—西部麻粒岩相的孔兹岩套出露区的相似性(如刘建峰等,2016)。在隆化县蓝旗镇,石榴花岗岩的形成时代为1894~1878Ma,岩石组合、矿物组成以及地球化学特征研究表明,属于S型花岗岩,起源于贫黏土、富斜长石的砂质岩在较高温度下的部分熔融。锆石Hf同位素分析表明,岩浆源区是华北克拉通北缘古老的地壳物质经风化作用的产物。蓝旗镇岩体与西部孔兹岩套的S型花岗岩具有可比性,并由此推断中—西部孔兹岩套可能从内蒙古中南部向东延伸到冀北地区。
-
2.5 孔兹岩套的变质作用
-
综合华北的研究,孔兹岩套岩石可以分为麻粒岩相变质和角闪岩相变质两类。其中角闪岩相的变质沉积岩有一部分因变质温度低不含矽线石,不符合严格的孔兹岩定义。从变质原岩类型来讲,有变质的沉积岩和变质的深成岩(如辉长岩和花岗岩)以及岩墙/脉(以辉长质为主)。我们这里主要讲沉积岩及其侵入其中的辉长质岩墙的麻粒岩相变质作用。
-
首先界定一下变质沉积岩,即前面讨论的孔兹岩系,可以分为大理岩-钙镁硅酸盐岩段、石墨或黑云(透辉)斜长片麻岩段、含矽线石和石榴子石的片麻岩-变粒岩段,其中基本不含火山岩夹层,也有认为在河北赤城县沃麻坑等地的变质沉积岩中的基性麻粒岩或长英质岩层是火山岩的报道(Zhang et al., 2021)。含孔兹岩的沉积岩经历了后期的构造和变质事件,但是详细的地质填图仍然可以看出它们与下伏的片麻岩-麻粒岩系具有不同的构造样式(Zhang et al., 2014)。特别是在麻粒岩区和孔兹岩套出露的地区,基性麻粒岩都是以岩墙状出露在其他变质岩中。图7是黄土窑地区关于基性麻粒岩墙和含石墨夹层的矽线石榴片麻岩的关系图。在横穿A—A’剖面时,含石墨夹层的矽线石榴片麻岩(层1)与基性麻粒岩(层2)显示互层状,但再向低地形的方向,有新挖出的露头就可以看到麻粒岩墙穿过了“互层”状岩石,这为确定基性麻粒岩是岩墙而不是火山岩提供了依据。黄土窑的麻粒岩区大比例尺地质填图还明确地揭示了孔兹岩层与片麻岩-麻粒岩系的地质关系(Wang et al.,2016;Wu et al.,2016;Zhou et al.,2017)。图8显示在峰期变质之前,基性麻粒岩岩墙以及含石墨夹层的矽线石榴片麻岩和TTG片麻岩系两套岩石已经共生在一起,它们共同经历了从峰期变质以及此后的两期变质作用和多期构造变形,并在后来的地质构造中被抬到地表。含石墨夹层的矽线石榴片麻岩的中心部位抬升剥蚀露出TTG片麻岩,显示残留的背-向斜构造,也与杨振升等(2008)的穹褶构造相似。
-
富铝变质沉积岩虽然岩石类型多,但主要变质矿物组合是Grt+Sil±Crd+Pl+钾(条纹)长石(Peth)+石墨(Grp)+Bi±金红石(Rut)。卢良兆等(1996)和Zhai et al.(2003)通过FeO-MgO-Al2O3-SiO2体系的矿物组合共生分析,得到典型的峰期矿物组合是Grt+Sil+Qtz,部分样品有Grt+尖晶石(Sp)组合。含尖晶石的富铝片麻岩中,可能的变质反应是Bi+Sil→Sp+Peth+Qtz+熔体(melt),变质温度应高于850~900℃。堇青石(Cord)不是峰期变质矿物,它生成的变质矿物反应是Grt+Sil+Qtz→Cord或者Grt+Qtz→Hy+Cord,指示了一个降压过程。对K2O-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O体系进行含黑云母的矿物组合共生分析,得到典型的矿物组合是Grt+Hy+Bi和Grt+Bi+Qtz,在后期的降压退变质反应中,则有黑云母转变为堇青石的反应。但是笔者要指出的是,在不少样品的观察中,矽线石转变为堇青石并不是简单的单向反应,还可见到堇青石又转变为矽线石。最近的研究识别出进变质的堇青石,它们与石榴子石中其他的包裹矿物以及石榴子石的成分环带一起,记录了泥质岩进变质的过程(Wu et al.,2017; Zou et al., 2018)。由于未出现尖晶石的矿物组合,估算的泥质岩的变质温度约700~850℃,压力约0.5~0.8GPa。孔兹岩中出现蓝晶石或曾出现过蓝晶石的报道越来越多,部分矽线石是由蓝晶石退变的(崔文元,1983;卢良兆等,1996),估算的变质压力大于1.0GPa。周喜文等(2004)在胶北栖霞的富铝片麻岩中,确定了Grt+Ky+条纹长石(Peth)+白云母(Mus)组合,估算的变质压力为1.0~1.25GPa。Zhai et al.(2000)对胶东的孔兹岩中的Grt+Cpx+Opx+Pl+Qtz +石墨(Grp)计算的变质压力是1.0~1.1GPa。因此推测中压变质的麻粒岩相的富铝变质岩曾有高温高压麻粒岩相变质的阶段,只是由于很强的中压高温麻粒岩相变质的叠加而难以保存(张华锋等,2006;Zou et al., 2018, 2020)。
-
图7 黄土窑地区A—A’剖面图显示含石墨夹层的矽线石榴片麻岩(1)与基性麻粒岩(2)的接触关系
-
Fig.7 A—A’ geological profile showing relationship between graphite-bearing Sil-Grt-gneiss (1) and a mafic granulite dyke (2) in the Huangtuyao area
-
图8 黄土窑地区TTG、HP基性麻粒岩、HT-UHT泥质麻粒岩(孔兹岩系)的空间关系图(a) 和剖面图(b)(据Wang et al., 2016;Zhou et al.,2017)
-
Fig.8 Saptial distribution (a) and geological section (b) of TTGs, HP mafic granulites and HT-UHT pelitic granulites in the Huangtuyao area (after Wang et al., 2016;Zhou et al.,2017)
-
含假蓝宝石的孔兹岩仅发现于土贵乌拉和大青山的少数露头中(金巍,1989;卢良兆等,1996;刘建忠等,2000;郭敬辉等,2006;刘守偈和李江海,2007;Santosh et al.,2007a, 2007b),因含超高温的矿物被一些作者称为超高温麻粒岩(焦淑娟和郭敬辉,2019)。含假蓝宝石的孔兹岩主要矿物组合是: Grt+Sil +假蓝宝石(Spr) +尖晶石(Sp)+ Pl,次要的有Bi、Cord、Rut和钛铁矿(Ilm)。出现的变质反应是Sp+Qtz+Sil→Spr (郭敬辉等,2006)或Grt+Sil=Spr+Sp+Qtz (Wang et al.,2020)。Spr的化学成分以富Mg为特征(X Mg=0.69~0.77)。Spr可以出现在富含长英质矿物的条带中,也可出现在富含石榴子石的条带中,变质矿物组合分别是Qtz+Pl+ Kfs+ Spr+Sil +不透明矿物(OPM)+ Sp,和Grt+Bi+Qtz+Spr+ Sil+Pl+Kf+Hy+OPM+Sp+Cord。长英质石榴石尖晶石麻粒岩也是超高温岩石,变质矿物组合是Kf+Qtz+Pl+Bi+Sp+Ilm/Mt(磁铁矿)。Cord和紫苏辉石(Hy)可出现在超高温岩石中,一般都是次生矿物。Bi可能存在于峰期矿物组合中,或者仅为次生矿物,代表了峰期变质温度的差异。两个代表性的降温变质反应是: Grt+Sil+Spr+Sp +Liq→Grt+Sil+Spr+Sp+Bi,Spr+Qtz+Grt→Hy+Sil。更晚期的变质反应还有,Hy+Sil +Qtz→Cord, Grt+Sil+Qtz→Cord, Grt+Qtz→Cord+Hy,Hy +O2→ Cord+Qtz+Fe2O3 (Mt或Ilm)等,最终的反应是Hy+Kf+H2O→Bi+Qtz。常见的变质结构是Cord和蠕虫状Hy形成冠状后生合晶围绕Grt生长。郭敬辉等(2006)还描述了Spr+Pl+Bi成放射状交生体后生合晶围绕石榴子石或矽线石,而后又在上述后生合晶的基础上变为Sp+Pl交生体。Santosh et al.(2007a)和郭敬辉等(2002, 2006)分别依据FMAS和NCKFMASH (+Pl)体系的矿物组合确定在土贵乌拉和大青山超高温麻粒岩的峰期变质的温压条件在T ≥1000℃,P ＞1.0GPa、T=910~980℃和 P=0.71~0.92GPa;Wang et al.(2020)确定吐贵乌拉附近天皮山的超高温麻粒岩峰期变质条件达到T=1120~1140℃和P=0.8~0.9GPa。根据次生矿物组合,确定它们有近等温降压,以及降温降压的变质演化过程。和前述的高温的变泥质岩相比,它们的变质轨迹是相似的,差别是后者温度高了50~150℃。Santosh et al.(2009)强调在近等温降压之前,超高温麻粒岩还有一个近等压降温的阶段,因此把P-T轨迹描述为反时针型(Counter-clockwise),和石榴子石基性麻粒岩中的先降温的类型相似;但是Li and Wei (2018) 研究认为土贵乌拉地区UHT麻粒岩为顺时针型P-T轨迹,温度峰期之前为降温降压,温度峰期之后为等压降温,再后为近等温降压演化。
-
总之,麻粒岩相的变质泥质岩石具有高温的特点。此前一些研究者强调其高温称为低压麻粒岩(阎月华,1981;刘喜山等,1992),后来的研究发现它们的变质压力并不低,也可大于1000~1200MPa,与它们广泛共生的石榴子石基性麻粒岩墙的变质条件一样;而部分样品估算的变质温度比基性麻粒岩更高。对此,笔者(翟明国,2009)曾指出这两种岩石变质温度的差别可能是不同成分体系岩石的温压计算的系统差别造成的,真实的基性麻粒岩的变质温度可能比计算的更高。变质泥质岩的四个变质阶段已经被广泛论证,即峰期前变质阶段(M1)、峰期变质阶段(M2)、麻粒岩相降压(或伴随升温)阶段(M3)、角闪岩相变质阶段(M4),M2、M3和M4的变质时代大致为1970~1900Ma、1880~1820Ma和~1800Ma。图9是归纳的变质泥质岩的P-T轨迹图(Zhou et al., 2017),虽然由于不同样品矿物记录有差异,但总体具有顺时针的轨迹,个别的超高温岩石表现出需要有额外热源,显示出逆时针的变质轨迹,但这种逆时针型轨迹并未被后来研究证实(Li and Wei, 2018; Wang et al., 2020)。
-
图9 华北克拉通古元古代变质泥质岩的P-T轨迹 (其中的数字线代表不同的样品;据Zhou et al., 2017)
-
Fig.9 P-T paths of Paleoproterozoic meta-pelites in the North China Craton (digital labal line representative sample number; referring to Zhou et al., 2017)
-
Bs —蓝片岩相;Gs —绿片岩相;Am —角闪岩相;Ea —绿帘角闪岩相;Ec —榴辉岩相;Gr —麻粒岩相;Ky—蓝晶石;And—红柱石;Sil—矽线石;High P/T —高P/t比值;Intermadiate-P/T —中P/t比值;Low P/T —低P/t比值;UHT—超高温
-
Bs —Blueschist facies; Gs —greenschist facies; Am —amphibolite facies; Ea —epidote amphibolite facies; Ec —eclogite facies; Gr —granulite facies; Ky—kyanite; And—andalusite; Sil—sillimanite; UHT—ultra-high temperature
-
3 孔兹岩套的构造意义
-
3.1 沉积构造背景
-
对于古元古代的沉积岩系的形成构造背景,有以下三点可以提供约束:
-
(1)含孔兹岩的沉积岩系的沉积时代大致限定在2.3~2.0Ga,这个时期应在全球~2.5Ga的克拉通化完成后、又经历了长约0.2~0.15Ga的静寂期。这样漫长的时间几乎等于整个中生代,使得克拉通化的陆壳有足够长的时间经受风化。
-
(2)新太古代的克拉通化的实质就是形成了稳定的下地壳/上地壳的分层,以及实现了地幔/地壳的耦合。这时在超级克拉通上分布着以长英质(花岗质)为主的成熟陆壳岩石,它们的长期风化提供了相对单一的富硅铝质物质。
-
(3)含孔兹岩的沉积岩系的形成时代长达约0.3Ga(约在2.3~2.0Ga),在如此长的时间段没有发生大的地质活动,很少火山岩喷发。稳定沉积构造环境有利于搬运和分选,必然导致沉积物有很好的成熟度。
-
基于以上分析,认为一个大陆裂谷盆地模型可能合理地重建古元古代沉积环境和解释沉积层序的形成过程(图10)。大陆裂谷盆地沉降-沉积模型实际上与全球的休伦期裂谷体系发育的时间和特征一致。休伦裂谷事件是克拉通化之后未见重复的地质事件。
-
3.2 变质特征与早期板块构造
-
翟明国(2009)、Gou et al.(2015)和Zhou et al.(2017)总结了华北克拉通古元古代岩石(包括孔兹岩套)的变质作用,有热、慢、滞三个特点。一是变质的温压梯度高,多在16~25℃/km, 平均为21℃/km,一些超高温的样品更高。这个值和大别山及喜马拉雅造山带的4~10℃/km相比,要高很多倍。二是抬升速率低,大约在0.33~0.5mm/a,而大别山造山带的抬升速率要高10倍,约为3~5mm/a,喜马拉雅造山带的抬升更快(3mm/a至3~5cm/a)。这个抬升速率已经与显生宙盆地的抬升速率相仿甚至稍低。三是这些变质岩在下部地壳滞留的时间长,从峰期的约45~50km的最下部地壳(高压麻粒岩相),抬升到~35km的下地壳(中压麻粒岩相),用时约100Ma,再抬升到约25~20km的下地壳顶部(角闪岩相),用时约50~60Ma。
-
Zhai and Peng(2020)提出早期板块构造的概念,认为它以古老克拉通发育活动带为标志,活动带具有线性分布特征,部分地层和基底发生高压麻粒岩相或高温超高温麻粒岩相变质作用,表现出降压的变质过程,少数达麻粒岩-榴辉岩转换相。他们强调了华北高级麻粒岩的温压梯度偏高(21~26℃/km),属于中压变质相系,这导致俯冲的岩片具有一定的塑性和偏高的浮力,因而它们的俯冲深度不可能太深。在中国华北以及世界上其他的古元古代的变质带中,都没有发现和确定有地幔岩石的残片,说明俯冲陆壳岩石曾下沉到下地壳的下部层位约40~50km,未达到壳幔边界,地幔岩石也没有参与俯冲和碰撞过程。虽然有榴辉岩的报道,但没有柯石英榴辉岩等超高压变质矿物,没有蓝片岩相变质岩。这些都限定了俯冲岩片没有下插到岩石圈深度甚至地幔深度,因此不会出现俯冲岩石圈在软流圈界面上滑动的现象和地质记录。另一方面,具有相当塑性的早期板块的俯冲速度不可能太快。有证据表明在最下部地壳层位中,有来自地幔的岩浆底侵和岩墙群活动,以及强烈的陆壳活化,这是地幔与下地壳都比较热的标志。由于俯冲的陆壳与麻粒岩相的TTG为主的下地壳围岩之间的密度相近,无法产生较大的密度差,即没有较大的负浮力,抬升速率慢,并形成宽大的泛造山变质带。这是它们缓慢抬升的原因。早期板块模式与现代板块构造模式在驱动力和构造过程上仍有本质差别。
-
3.3 古元古代构造事件及其全球联系
-
滹沱(吕梁)运动是华北克拉通构造演化史的一次重要事件,此后进入了华北地台演化阶段。华北的古元古代表壳岩分布广泛,特别在吉林—辽宁—山东、山西—河南、晋-冀北部—内蒙中部分布更集中。根据已有的研究资料,华北克拉通的太古宙—古元古代表壳岩石是在中生代以来受周边块体的影响抬升到地表的(李庶波等,2015;赵俊峰等,2015),它们现存展布状态大致可以分为三个线性带,被称为胶-辽-吉活动带、晋-豫活动带和丰镇-二道洼活动带(翟明国,2004;翟明国和彭澎,2007)。三个带中的古元古代表壳岩系,主要是辽河(北、南)群、粉子山(荆山)群;滹沱群、中条群、吕梁群、上太华群;二道洼群、上集宁(丰镇)群等以及相应的按照区域命名的岩群。它们在岩石类型和组合、变质和变形、成矿作用等诸方面,都有相似性。其中北辽河群、滹沱-吕梁-中条群和二道洼群等变质程度相对较浅,为绿片岩-角闪岩相(局部麻粒岩相),原岩组合含有玄武岩和长英质火山岩层;而南辽河群、粉子山(荆山)群、上太华群和上集宁群等则变质程度较高,为高温高压麻粒岩相,局部为UHT麻粒岩相,也有少数为角闪岩相。沉积地层以富铝质的碎屑-泥质沉积和碳酸盐沉积为主,不含(少含)火山岩。这些表壳岩石包括了通称的高级变质和低级变质的“孔兹岩系”。总之,在三个活动带中,岩石总体都可以分为含双峰式火山岩-沉积岩的岩系和变质泥质-蒸发(灰岩-白云岩)岩系,并在约1.97~1.8Ga期间发生了变质作用。变质的火山沉积岩系与太古宙片麻岩-麻粒岩基底具有不同的构造样式(Zhang, 2001;杨振声等,2008)。
-
图10 古元古代孔兹岩系沉积岩形成模式
-
Fig.10 Schematic diagrams showing how Paleoproterozoic sedimentary rocks in the khondalite suite were formed
-
(a)—2.45~2.20Ga: long-term erosion: form source of quartziferous and high-Al sediments; (b)—2.20Ga: initial rift depression: quartz sandy stone/conglomerate (river-shorland); (c)—2.2~2.0Ga: strongly faulted rift: fine grained sandstone-argillaceous rock (shelf), lithosphere extension and thinning, lithosphrer mantle upwelling; (d)—2.0Ga: post-rift depression: carbonate rock deposit-fine clastic rock (epicontinental sea), lithosphere cooling and extensive collapse of the early rift
-
笔者等提出所谓的滹沱期的古元古代的事件实际是一个构造事件群(翟明国,2004;翟明国和彭澎,2007),它们至少可以分解为约2300~2000(1970)Ma和约2000(1970)~1800Ma两个亚构造事件。这两个亚事件的地质现象都记录在上述的三个带古元古代的火山沉积岩系中。第一个亚事件是克拉通的裂谷期事件,第二个是俯冲-碰撞期事件,它们分别对应于全球的休伦裂谷事件和哥伦比亚造山事件。
-
华北克拉通在古元古代经历的裂谷过程很早就被识别出来(赵宗溥等,1993;白瑾等,1993;于津海等,1999;王惠初等,1999; 万渝生等,2000;耿元生等,2003;苗培森和赵凤清,2013;杨崇辉等,2018),但是对它们与休伦裂谷的沉积特征的比较以及休伦冰期的记录,是近些年来被陆续报道的。例如南辽河群大石桥菱镁矿和胶东粉子山群菱镁矿以及后仙峪硼矿床的地质学、地层学、同位素和元素地球化学研究(汤好书等,2009; Tang et al., 2011, 2012, 2013a, 2013b),确定它们初始形成于2.33~2.06Ga期间裂谷系中的局部蒸发盆地。代表性沉积岩石有蒸发岩,发育巨厚的菱镁矿沉积,伴有大理岩和其他沉积岩;另一套代表性沉积岩石有普遍分布的石墨片麻岩及相关的巨厚大理岩,即广泛的碳质页岩-碳酸盐沉积。还有存在争议的冰蹟岩如滹沱群中的四集庄砾岩(陈威宇等,2018)。上述岩石有明显的C同位素正漂移,以及REE和其他微量元素的特征反映了高氧逸度的沉积环境。大石桥菱镁矿下伏白云岩地层样品的CaO/MgO摩尔比为0.87~0.94,δ13Ccarb和δ18Ocarb值分别为0.6‰~1.4‰(平均1.2‰,V-PDB标准)和16.4‰~19.5‰(平均18.2‰,SMOW标准);与世界正常海相碳酸盐岩地层相比,δ13Ccarb较高,而δ18Ocarb较低,表明原始沉积物具有类似于大氧化事件的δ13Ccarb正异常,δ13Ccarb可能高达4.2‰,但δ13Ccarb和δ18Ocarb值均在沉积之后的成岩或/和变质过程中显著降低。白云岩样品∑REE为0.988×10-6~274.4×10-6; Y/Ho比值平均为42.5±4.7;(La/La*)SN为1.075±0.317,(Gd/Gd*)SN为1.390±0.166,均为正异常,HREE富集。所有上述特征与现代海水REY(REE+Y)的配分模式相似,记录了大氧化事件的海水特征。辽宁关门山地区辽河群关门山组白云岩样品的δ13C介于3.5‰~5.9‰之间,具有明显的正异常特征,δ18O值为15.4‰~24.8‰,未遭受后期流体作用的样品的δ18O和δ13C明显高于受到流体作用的样品,表明流体作用使碳酸盐岩δ18O和δ13C降低。在地质历史中,以2.33~2.06Ga时期的全球性δ13Ccarb正漂移最强烈,而辽河群强烈的δ13Ccarb正漂移现象指示辽河群沉积于2.33~2.06Ga之间。华北克拉通没有丰富的古元古代苏必利尔湖型的BIF,可能的解释是,此时华北的盆地比较浅,局部处于潟湖相—浅海相,海水深度低于200~250m,因此沉积了更多的蒸发盐类,而较少形成BIF(翟明国,2013;Zhai et al., 2020)。Tang and Chen(2013)通过对华北的研究以及汇编全球的相关地层学与年代学资料,厘定休伦冰川事件具全球性,时间为2.29~2.25Ga。发现冰碛岩层位在经典苏必利尔BIF之上,位于红层、蒸发岩和具δ13C正异常的碳酸盐岩地层之下,据此提出了大氧化事件的先水圈、后气圈的两阶段氧化模型: 在2.5Ga开始生物光合作用增强,在2.5~2.3Ga期间成铁纪(Siderian),水圈逐步氧化,全球性Superior型BIF发育;2.3Ga之后,即水圈氧化之后,大气圈快速充氧,CH4和CO2因转变为有机质堆埋而减少,大气圈富氧的过程,据研究是在2.2Ga前后开始,而在2.2~2.0Ga(Rhyacian)时达到峰期的氧状态(陈衍景等,1996;Ohmoto, 1997; Konhauser, 2009)。
-
第二个亚事件即俯冲-碰撞事件,发生在裂谷-氧化事件之后的成山纪(Orosirian)。高压麻粒岩以及退变榴辉岩说明华北克拉通的变质作用体系有比较大的转变,即从中压麻粒岩相转变到高压麻粒岩相,局部到麻粒岩-榴辉岩转换相(翟明国等,1992;1995)。虽然这个变质作用的温压梯度(压力型)仍然属中压相系,但是已经表示地表岩石下沉到下地壳的深度。此后华北克拉通的构造演化特别是陆块碰撞拼合的研究形成一个高潮,不同的构造模式被提出(见上文),大都借鉴了现代的大陆碰撞模式。对此,至少需要继续深化研究的两点是: 火山沉积岩的地化性质与源区,以及细致的变质过程与动力学。华北克拉通的变质带与世界上其他地区的古元古代活动带相似,多数研究者都将其理解为全球哥伦比亚造山事件在华北的响应。
-
在这里还要强调的是,古元古代造山事件结束后,像世界其他古老陆块一样,华北克拉通进入多期裂谷的地台演化期,该期包括了几乎整个中—新元古代,被称为地球中年调整期或地球环境变化的无聊期(boring billion)(赵宗溥等,1993;Holland et al.,2006;Prokop et al.,2004;翟明国等,2014;Cawood and Hawkesworth,2014)。在这约1.0Ga的时间内,华北克拉通发生了多期地幔活动,表现出与裂谷发育相应的岩浆活动(岩墙群或火山岩),这个时期还出现了全球的雪球事件和新元古代氧化事件,是岩石圈结构和状态进一步调整的过程。直至大约750Ma之后,岩石圈调整到与现在相似的结构与状态,从南华裂谷为代表的罗迪尼亚超大陆裂解事件,可能开启了现代板块构造体系的动力学机制(Zhai et al.,2015)。
-
4 讨论与建议
-
(1)严格孔兹岩的定义,它要有双重身份限定: 一是它的原岩——富铝的沉积岩,二是它的变质程度——含矽线石和石榴子石。孔兹岩套一词比孔兹岩的内涵更丰富。孔兹岩套是含有三个重要岩石组合的一套岩石,即含泥质岩的碎屑岩-泥质岩-碳酸盐岩的变质沉积岩组合、沉积岩部分熔融形成的花岗岩组合、变质的辉长岩及基性麻粒岩组合。因此孔兹岩一词的应用切忌太泛,同时也要注意孔兹岩套是有不可忽视的地质内涵的,随意性有可能不利于深入思考而陷入程式化思维。
-
(2)在研究孔兹岩套的沉积环境和特定地质意义时,要注意把三个不同的岩性段统一考虑,不要只考虑泥质变质岩。对于石英-长石石英砂岩、泥质岩和大理岩类的组合特征、层序、韵律、沉积层的厚度和粒级变化等等考虑在内是恢复沉积环境必要的功课,对于原岩的物源、搬运和分选等的研究是岩石地球化学和组分研究的基础。含孔兹岩的沉积岩系的沉积环境是非常重要的,是理解古元古代的大地构造特征和动力学体制的核心要素。现在的研究有大陆、岛弧和深海沉积的不同说法,以应对不同的构造模型,因此沉积建造和沉积构造环境的研究重要性愈加凸显。
-
(3)要充分注意孔兹岩中的重熔花岗岩,特别是它的形成机制,不要将熔出的花岗岩、以及熔融残留的富石榴子石和富铝变质矿物的岩石与孔兹岩作为同一类岩石,它们对变质条件和岩石成分变化等有指示意义,研究方法也有差别,不然得到的信息会使结论产生偏差。其中地幔来源的辉长质甚至超镁铁质的小侵入体也需要给予充分关注。地壳重熔花岗岩的研究是壳幔作用的纽带,“重熔”中地幔提供的热是毋容质疑的,但提供的方式和动力知之甚少。
-
(4)孔兹岩套的变质作用的特点是一个字“热”。热从哪里来,发挥什么样的作用,可能揭示谜底的意义要超过变质作用的范畴。超高温麻粒岩的变质压力表示它们在深度上是处于下地壳,还没有达到最下部地壳,因此热源始终是最关键的,隆起的地幔必然是唯一选择。目前的研究多关注孔兹岩的原岩是泥质岩,因而着重考虑它们如何沉到下地壳。显生宙造山带的模式对前寒武纪并不好用,孔兹岩及相关的变质地体的独特性需要独特的机制破解。图11示意的HT-UHT变质过程可能在陆内构造体制内完成。这个过程包括陆壳在挤压环境下的大型逆冲、推覆、堆叠和倒转,造成了地壳加厚,可以在变质上记录类似壳内俯冲的过程,而后的伸展则可能造成热松弛引起下地壳的部分熔融。此时还需要一个岩石圈地幔以及软流圈的热物质上涌,提供的热量则可以引起下地壳的超高温变质和大规深熔作用,地幔除了热量的供给之外,还有以辉长质岩墙群和岩体的方式提供的有限物质加入到下地壳。但该模式仍存在许多未解,例如,① 如果存在较大规模的下地壳/岩石圈根部拆沉,我们至今没有见到确切的熔融残留型的榴辉岩残片,也没有发现古元古代末期大规模拆沉给地幔造成的成分上的突变。② 岩石圈地幔的热表现,除岩墙(小岩体)外缺乏成规模的辉长质岩浆的底垫作用。③ 目前的研究似乎还提供了一个线索,即UHT孔兹岩系形成后在“原地”踏步,间隔很长时间后(几亿或十几亿年)还能够再次经历UHT的变质作用(见本文1.3和2.5节),而UHT变质也特别钟爱孔兹岩套,在其他岩石类型和岩石组合上的记录都很有限。这样UHT孔兹岩套的形成与保留的特殊的地质位置就是UHT变质的特殊地质环境。这是我们深刻理解陆内下地壳的窗口,而以往的注意力都多集中在大陆边缘。
-
(5)今后的研究,要对孔兹岩套与大氧化事件的关联给予特别“关照”,这也是以往研究的短板。古元古代的沉积岩系极具特点,而华北的岩石也独有特色,例如该期成矿的暴贫(BIF)和暴富(菱镁矿、硼矿)就是华北古元古代沉积环境的反映(翟明国,2013;Zhai and Zhu, 2013; Zhai et al., 2020)。对于硅、铝、镁以及敏感的含碳、磷、钾、硼、铁等元素的圈层循环的深入研究,与新太古代晚期和中元古代的相关地质问题进行对比,将会对大氧化事件的成因研究做出贡献。
-
(6)孔兹岩套作为极赋特点的地质体,具有明确的时代性,基本属于“前无古人后无来者”。也就是说这样巨厚的具有长英质源区的沉积岩系、这样特征的高级变质作用、发生在这样独特的地质时代。它之前是全球克拉通化后的静寂期(the quiet period),后面跟随的是全球构造调整期(the boring billion),两个地球上绝无仅有的巨长unconformaty期,其中夹有两个氧化事件(GOE和NOE),既是地球演化不可逆转的指示,更是将物质循环、构造体制变革和地球环境突变三者结合的天赐良机。
-
致谢: 本文献给我国前寒武纪地质和变质地质学的开拓者程裕淇先生。先生给予的教诲与嘱托至今仍响耳边,也因未达先生期望而深感惭愧。孔兹岩问题是一个深奥的问题,其中的难题不仅是岩石学和变质地质学的。我费了冗长文字,仍感词不达意,但我相信其中未解的难题,年轻的后起之秀将会逐一破解。我在这里感谢长期一起研究、争论、探讨的郭敬辉、赵国春、李献华、孙勇、耿元生、万渝生、苗培森、张成立、魏春景、刘福来、赵越、金巍、刘树文、吴春明、胡建民、王惠初、姜能等,以及彭澎、张拴宏、张华峰、马旭东、钟焱和其他因人数太多未及署名的各位中年和青年一辈的研究人员和学生。我还要特别感谢沉积专家孟庆仁、李忠,以及构造专家侯泉林、林伟等,他们的“跨界”指导和专业的深入讨论给我的启发很大,因此我也鼓励学界能有更广泛的多领域、多方向、多学科的交叉,开阔视野,深入研究、促进创新。万渝生研究员和魏春景教授的精心评审和指导性意见以及编辑部的努力工作对于本文发表是不可缺少的。
-
图11 孔兹岩套变质作用模式简图
-
Fig.11 Tectonic mode for metamorphism of khondalite suite
-
(a)—1.95~1.90Ga: large-scale overthrust nappe of upper crust, deformation of metamorphism of sedimentary rocks, partial melting of lower crust, eclogitization or thickened lithosphrere? (b)—1.90~1.85Ga: uplift and denudation, upwelling of asthenosphere material/lithosphere root detachment
-
参考文献
-
Anbar A D, Duan Y, Lyons T W, Arnold G L, Kendall B, Creaser R A, Kaufman A J, Gordon G W, Scott C, Garvin J, Buick R. 2007. A whiff of oxygen before the Great Oxidation Event? Science, 317: 1903~1906.
-
Athira P G, Sajeev K, George P M, Zhai M G, Zhou L G, Razakamanana T, Windley B F, Ayisha V A. 2022. Tracing remnants of Ediacaran S-type granitoids from beach placers in SE Madagascar. Geological Society of America Bulletin, https: //doi. org/10. 1130/B36176. 1.
-
Bastow I D, Thompson D, Wookey J, Kendall J M, Helffrich G, Snyder D, Eaton D, Darbyshire F A. 2011. Precambrian plate tectonics: seismic evidence from northern Hudson Bay, Canada. Geology, 39(1): 91~94.
-
Baur N, Kroner A, Liew T C, Todt W, Williams I S, Hofmann A W. 1991. U-Pb isotopic systematics of zircons from prograde and retrograde transition zones in high-grade orthogneisses, Sri Lanka. Journal of Geology, 99: 527~545.
-
Berger A R, Jayasinghe N R. 1976. Precambrian structure and chronology in the Highland Series of Sri Lanka. Precambrian Research, 3: 559~576.
-
Binu-Lal S S, Kehelpannala K V W, Satish-Kumar M, Wada H. 2003. Multistage graphite precipitation through protracted fluid flow in sheared metagranitoid, Digana, Sri Lanka: evidence from stable isotopes. Chemical Geology, 197: 253~270.
-
Boger S D, White R W, Schulte B. 2012. The importance of iron speciation (Fe+2/Fe+3) in determining mineral assemblages: an example from the high-grade aluminous metapelites of southeastern Madagascar. Journal of Metamorphic Geology, 30(9): 997~1018.
-
Brown M. 2008. Characteristic thermal regimes of plate tectonics and their metamorphic imprint throughout Earth history: When did Earth first adopt a plate tectonics mode of behavior. Geological Society of America Special Papers, 440: 97~128.
-
Brown M, Johnson T. 2018. Secular change in metamorphism and the onset of global plate tectonics. American Mineralogist, 103(2): 181~196.
-
Brown M, Johnson T, Gardiner N J. 2020a. Plate tectonics and the Archean Earth. Annual Reviews of Earth and Planetary Sciences, 48: 12. 1~12. 30.
-
Brown M, Kirkland C L, Johnson T. 2020b. Evolution of geodynamics since the Archean: significant change at the dawn of the Phanerozoic. Geology, 48: 488~492.
-
Cai J, Liu F L, Liu C H. 2020. A unique Paleoproterozoic HP-UHT metamorphic event recorded by the Bengbu mafic granulites in the southwestern Jiao-Liao-Ji belt, North China Craton. Gondwana Research, 80: 244~274.
-
Cawood P A. 2020a. Metamorphic rocks and plate tectonics. Science Bulletin, 65(12): 968~969.
-
Cawood P A. 2020b. Earth matters: a tempo to our planet's evolution. Geology, doi. org/10. 1130/focus052020. 1.
-
Cawood P A, Hawkesworth C J. 2014. Earth's middle age. Geology, 42(6): 503~506.
-
Chen Bin, Li Zhuang, Wang Jialin, Zhang Lu, Yan Xuelong. 2016. ~2. 2 Ga magmatic event and geological significance in Liaodong Peninsula. Journal of Jilin University (Geoscience), 46(2): 303~320 (in Chinese with English abstract).
-
Chen Peijia, Dai Chaocheng, Huang Cheng, Wang Xinliang. 2017. Geochemical characteristics and zircon U-Pb age of the Paleoproterozoic S-type granite in Wulashan region and its geological significance. Geology in China, 5: 959~1015 (in Chinese with English abstract).
-
Chen Weiyu, Chen Yanjing, Li Qiugen, Li Jianrong, Li Kaiyue, Shu Sunping, Chen Xi, Tong Zida. 2018. General detrital zircon U-Pb ages of the Sijizhuang glacial diamictites of the Hutuo Group in Wutaishan, Shanxi Province and implication for the Great Oxidation Event. Earth Science Frontiers, 25 (5): 1~18 (in Chinese with English abstract).
-
Chen Y J, Tang H S. 2016. The Great Oxygen Event and its records in North China Craton. In: Zhai M G, Zhao Y, Zhao T P, eds. Main Tectonic Events and Metallogeny of the North China Craton. Berlin, Heidelberg, Berlin: Springer-Verlag, 281~303.
-
Chen Yanjing. 1990. The evidence of abrupt change of geological environment and related issues. Journal of Stratigraphy, 14(3): 178~186 (in Chinese).
-
Chen Yanjing (ed). 1996. New advances in trace elements in sediments for tracing crustal composition and environment evolution. Geology and Geochemistry, (3) (special issue): 1~125 (in Chinese).
-
Chen Yanjing, Yang Qiujian, Deng Jian, Ji Haizhang, Fu Shigu, Zhou Xiaoping, Lin Qing. 1996. Important turning point: proclaim of the Earth's 2300 Ma geo-environment catastrophe and significance. Geology and Geochemistry, 3: 106~124 (in Chinese with English abstract).
-
Chen Yaping, Liu Jinzhong, Qian Xianglin. 1995. Petrogenesis of Archean basic rocks in area north to Datong, Shanxi. Geology in Shanxi, 5(3): 235~248 (in Chinese).
-
Clark C, Fitzsimons I C W, Healy D, Harley S L. 2011. How does the continental crust get really hot? Elements, 7: 235~240.
-
Coelho R M, Chaves A de O. 2019. Pressure-temperature-time path of Paleoproterozoic khondalites from Claudio shear zone (southern São Francisco craton, Brazil): links with khondalite belt of the North China Craton. Journal of South American Earth Sciences, 94: 102250.
-
Collins A S, Pisarevsky S A. 2005. Amalgamating eastern Gondwana: the evolution of the Circum-Indian Orogens. Earth-Science Reviews, 71(3-4): 229~270.
-
Condie K C. 1993. Chemical composition and evolution of the upper continental crust: contrasting results from surface samples and shales. Chemical Geology, 104: 1~37.
-
Condie K C, Boryta M D, Liu J Z, Qian X L. 1992. The origin of khondalites: geochemical evidence from the Archean to early Proterozoic granulite belt in the North China Craton. Precambrian Research, 59: 207~223.
-
Condie K C, Des Marais D J, Abbot D. 2001. Precambrian superplumes and supercontinents: a record in black shales, carbon isotopes and paleoclimates. Precambrian Research, 106: 239~260.
-
Condie K C, Kröner A. 2008. When did plate tectonics begin? evidence from the geologic record. Geological Society of America Special Paper, 440: 281~294.
-
Condie K C, Kröner A. 2013. The building blocks of continental crust: evidence for a major change in the tectonic setting of continental growth at the end of the Archean. Gondwana Research, 23: 394~402.
-
Cui Wenyuan. 1983. Crysatllography and P-T conditions of granulites in Zhuozi-Yanggao area. In: Collection of Papers in Geology. Beijing: Peking University Press, 110~121 (in Chinese with English abstract).
-
De Araujo C E G, Rubatto D, Hermann J, Cordani U G, Caby R, Basei M A S. 2014. Ediacaran 500-km-long synchronous deep continental subduction in the West Gondwana Orogen. Nature Communications, 5: 5198.
-
Dharmapriya P L, Malaviarachchi S P K, Galli A, Su B X, Subasinghe N D, Dissanayake C B, Nimalsiri T B, Zhu B. 2014. P-T evolution of a spinel+quartz bearing khondalite from the Highland Complex, Sri Lanka: implications for non-UHT metamorphism. Journal of Asian Earth Sciences, 95: 99~113.
-
Diwu C R, Sun Y, Lin C L, Wang H L. 2010. LA-(MC)-ICPMS U-Pb zircon geochronology and Lu-Hf isotope compositions of the Taihua complex on the southern margin of the North China Craton. Chinese Science Bulletin, 55: 2557~2571.
-
Dong C Y, Wan Y S, Wilde S A, Xu Z Y, Ma M Z, Xie H Q, Liu D Y. 2014. Early Paleoproterozoic supracrustal rocks at Daqingshan in the khondalite belt of North China Craton: evidence from SHRIMP zircon U-Pb dating. Gondwana Research, 25: 1535~1553.
-
Dong Chunyan, Ma Mingzhu, Xie Hangqiang, Zhang Yuxu, Wan Yusheng. 2021. Magmatism and metamorphism of the Early Precambrian basement in the Bayan Obo area, Inner Mongolia: zircon SHRIMP U-Pb dating and LA-MC-ICPMS Hf analysis. Acta Petrologica Sinica, 37(2) : 417~432 (in Chinese with English abstract).
-
Duan Z Z, Wei C J, Rehman H. 2017. Metamorphic evolution and zircon ages of pelitic granulites in eastern Hebei, North China Craton: insights into the regional Archean P-T-t history. Precambrian Research, 292: 240~257.
-
Evans D A D, Pisarevsky S A. 2008. Plate tectonics on early Earth? Weighing the paleomagnetic evidence. In: Condie K C, Pease V, eds. When Did Plate Tectonics Begin on Planet Earth? Boulder, CO: Geological Society of America, 249~263.
-
Fritz H, Abdelsalam M, Ali K A, Bingen B, Collins A S, Fowler A R, Ghebreab W, Hauzenberger C A, Johnson P R, Kusky T M, Macey P, Muhongo S, Stern R J, Viola G. 2013. Orogen styles in the East African orogen: a review of the Neoproterozoic to Cambrian tectonic evolution. Journal of African Earth Sciences, 86: 65~106.
-
Gan Baoping, Diwu Chunrong, Wang Bolong, Wang Tingyi. 2019. Geochronology and geochemistry of the Paleoproterozoic granites from the Helanshan region: contrains on the formation and evolution of khodalite belt in the western North China Craton. Acta Petrologica Sinica, 35(8): 2325~2343 (in Chinese with English abstract).
-
Geng Yuansheng, Wan Yusheng, Yang Chonghui. 2003. The Paleoproterozoic rift-type volcanism in Luliangshan area, Shanxi Province, and its geological significance. Acta Geoscientia Sinica, 24: 97~104 (in Chinese with English abstract).
-
Geng Yuansheng, Yang Chonghui, Wan Yusheng. 2006. Paleoproterozoic granitic magma in the Lüliang area, North China Craton: constraint from isotopic geochronology. Acta Petrologica Sinica, 22(2): 305~314 (in Chinese with English abstract).
-
Gerya T, Stöckhert B. 2006. Two-dimensional numerical modeling of tectonic and metamorphic histories at active continental margins. International Journal of Earth Sciences, 95: 250~274.
-
Goodwin A M. 1996. Principles of Precambrian Geology. London: Academic Press, 1~327.
-
Goscombe B, Foster D A, Gray D, Wade B. 2018. The evolution of the Damara orogenic system: a record of west Gondwana assembly and crustal response. In: Siegesmund S, Basei M A S, Oyhancabal P, Oriolo S, eds. Geology of Southwest Gondwana. Springer, 303~353.
-
Goscombe B, Foster D A, Gray D, Wade B. 2020. Assembly of central Gondwana along the Zambezi belt: metamorphic response and basement reactivation during the Kuunga Orogeny. Gondwana Research, 80: 410~465.
-
Gou L L, Zhang C L, Wang Q. 2015. Petrological evidence for isobaric cooling of ultrahigh temperature pelitic granulites from the khondalite belt, North China Craton. Science Bulletin, 60(17): 1535~1542.
-
Gou L, Zhang C, Brown M, Piccoli P M, Lin H-B, Wei X-S. 2016. P-T-t evolution of pelitic gneiss from the basement underlying the northwestern Ordos basin, North China Craton, and the tectonic implications. Precambrian Research, 276: 67~84.
-
Gray D R, Foster D A, Meert J G, Goscombe B D, Armstrong R, Trouw R A J, Passchier C W. 2008. A Damara orogen perspective on the assembly of southwestern Gondwana. Geological Society, London, Special Publications, 294(1): 257~278.
-
Guo J H, Peng P, Chen Y, Jiao S J, Windley B. 2012. UHT sapphirine granulite metamorphism at 1. 93-1. 92 Ga caused by gabbronorite intrusions: implications for tectonic evolution of the northern margin of the North China Craton. Precambrian Research, 222~223: 124~142.
-
Guo Jinghui, Zhai Mingguo, Xu Ronghua. 2001. Timing of the granulite facies metamorphism in the Sanggan area, North China Craton: zircon U-Pb geochronology. Science in China (D series), 44(11): 1010~1018.
-
Harley S L. 1998. On the occurrence and characterization of ultrahigh-temperature crustal metamorphism. Geological Society, London, Special Publications, 138: 81~107.
-
Harley S L. 2008. Refining the P-T records of UHT crustal metamorphism. Journal of Metamorphic Geology, 26(2): 125~154.
-
He H L, Wang Y Q, Bao Z A, George P M, Veni S, Sajeev K, Guo J H, Zhai M G, Lai C K. 2020. Role of magma injection and mixing in the formation of chromitite in Archean anorthosites: evidence from the Sittampundi Complex, southern India. Precambrain Research, 350: 105914.
-
He X F, Santosh M, Tsunogae T, Malaviarachchi S P K. 2016a. Early to late Neoproterozoic magmatism and magma mixing-mingling in Sri Lanka: implications for convergent margin processes during Gondwana assembly. Gondwana Research, 32: 151~180.
-
He X F, Santosh M, Bockmann K, Kelsey D E, Hand M, Hu J M, Wan Y S. 2016b. Petrology, phase equilibria and monazite geochronology of granulite-facies metapelites from deep drill cores in the Ordos Block of the North China Craton. Lithos, 262: 44~57.
-
Hoffman P F. 1988. United plates of America, the birth of a craton: early Proterozoic assembly and growth of Laurentia. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 16: 543~603.
-
Holder R M, Hacker B R, Horton F, Rakotondrazafy A F M. 2018. Ultrahigh-temperature osumilite gneisses in southern Madagascar record combined heat advection and high rates of radiogenic heat production in a long-lived high-T orogen. Journal of Metamorphic Geology, 36(7) : 855~880.
-
Holland H D. 2002. Volcanic gases, black smokers, and the great oxidation event. Geochimica et Cosmochimica Acta, 66: 3811~3826.
-
Holland H D. 2006. The oxygenation of the atmosphere and oceans. Philosophical Transactions of the Royal Society: Biological Sciences, 361: 903~195.
-
Hölzl S, Hofmann A W, Todt W, Kohler H. 1994. U-Pb geochronology of the Sri Lankan basement. Precambrian Research, 66: 123~149.
-
Hu J M, Liu X S, Li Z H, Zhao Y, Zhang S H, Liu X C, Qu H J, Che H. 2013. SHRIMP U-Pb zircon dating of the Ordos basin basement and its tectonic significance. Chinese Science Bulletin, 58: 118~127.
-
Hunen J, Keken P E, Hynes A, Davies G F. 2008. Tectonics of early Earth: Some geodynamic considerations. Geological Society of America Special Papers, 440: 157~171.
-
Jacobs J, Thomas R J. 2004. Himalayan-type indenter-escape tectonics model for the southern part of the Late Neoproterozoic-Early Paleozoic East African-Antarctic orogen. Geology, 32(8): 721~724.
-
Jiao Shujuan, Guo Jinghui. 2019. Mineralogical characteristics of sapphirine and application in investigating ultrahigh-temperature (UHT) metamorphism. Acta Petrologica Sinica, 35(1): 16~30 (in Chinese with English abstract).
-
Jin Wei. 1989. Study of early Precambrian geological evolution and dynamics of metamorphism on the north margin of the North China platform. PhD thesis of Changchun University of Earth Sciences (in Chinese).
-
Karhu J A, Holland H D. 1996. Carbon isotopes and rise of atmospheric oxygen. Geology, 24(10): 867~870.
-
Konhauser K. 2009. Deeping the early oxygen debate. Nature Geoscience, 2: 241~242.
-
Konhauser K, Pecoits E, Lalonde S V, Papineau D, Nisbet E G, Barley M E, Arndt N T, Zahnle K, Kamber B S. 2009. Oceanic nickel depletion and a methanogen famine before the Great Oxidation Event. Nature, 458: 750~753.
-
Korja A, Heikkinen P J. 2008. Seismic images of Paleoproterozoic microplate boundaries in the Fennoscandian Shield. Geological Society of America Special Papers, 440: 229~248.
-
Kröner A. 1991. The Crystalline Crust of Sri Lanka, Part I. Summary and Research of the German-Sri Lanka Consortium. Geological Survey Department, Sri Lanka, 1~280.
-
Kröner A, Santosh M, Hegner E, Shaji E, Geng H, Wong J, Xie H, Wan Y, Shang C K, Liu D, Sun M, Nanda-Kumar V. 2015. Palaeoproterozoic ancestry of Pan-African high-grade granitoids in southernmost India: implications for Gondwana reconstructions. Gondwana Research, 27: 1~37.
-
Li Jianghai, Qian Xianglin, Zhai Mingguo, Guo Jinghui. 1996. Tectonic division of high-grade metamorphic terrain and Late Archean tectonic evolution in north-central part of North China Craton. Acta Petrologica Sinica, 12(2): 179~192 (in Chinese with English abstract).
-
Li Jianghai, Qian Xianglin, Liu Shuwen. 1999. Khondalite series in the central North Chona Craton: its geochemistry characters and significance for continental cratonization. Science in China (D series), 29(3): 193~203.
-
Li Shubo, Wang Yuejun, Zhang Yuzhi, Zhang Limin, Liang Hao, Qiu Wei. 2015. Meso-Cenozoic uplifting of South Taihang Mountains: constraints from apatite fission track data. Geotectonica et Metallogenia, 39: 460~469 (in Chinese with English abstract).
-
Li X W, Wei C J. 2018. Ultrahigh-temperature metamorphism in the Tuguiwula area, Khondalite Belt, North China Craton. Journal of Metamorphic Geology, 36(4): 489~509.
-
Li Z L, Li Y Q, Chen H L, Santosh M, Xiao W J, Wang H H. 2010. SHRIMP U-Pb zircon chronology of ultrahigh-temperature spinel-orthopyroxene-garnet granulite from south Altay orogenic belt, Northwestern China. Island Arc, 19: 506~516.
-
Liu C H, Zhao G C, Liu F L, Cai J. 2018. The southwestern extension of the Jiao-Liao-Ji belt in the North China Craton: geochronological and geochemical evidence from the Wuhe Group in the Bengbu area. Lithos, 304-307: 258~279.
-
Liu H, Li X P, Kong F M, Schertl H P, Ma S T, Wang X M. 2021. An early high-pressure history preceeded pelitic ultrahigh-temperature granulite formation in the Tuguiwula area, Khondalite belt, North China Craton. Precambrian Research, 357, doi: 10. 1016/J. PRECAMRES. 2021. 106123.
-
Liu Jianfeng, Li Jinyi, Qu Junfeng, Hu Zhaochu, Guo Chunli, Chen Junqiang. 2016. Petrogenesis of Lanqizhen Paleoproterozoic granet-granite at Longhua area in the North China Craton and its geological significance. Acta Geologica Sinica, 90(9): 2365~2383 (in Chinese with English abstract).
-
Liu Jinzhong, Chen Yaping, Qian Xianglin. 1990. Study of original tectonic environmemt of khondalite series in Datong-Xinghe area. In: Geological Science of Lithosphere. Beijing: Peking University Press, 61~68 (in Chinese with English abstract).
-
Liu Jianzhong, Qiang Xiaoke, Liu Xishan, Ouyang Ziyuan. 2000. Dynamics and genetic grids of sapphirine-bearing spinel gneiss in Daqing Mountain orogen zone, Inner Mongolia. Acta Petrologica Sinica, 16: 245~255 (in Chinese with English abstract).
-
Liu Shoujie, Li Jianghai. 2007. Review of ultra-high temperature (UHT) metamorphism study: a case from North China Craton. Earth Science Fronties, 14: 131~137 (in Chinese with English abstract).
-
Liu T, Wei C J. 2020. Metamorphic P-T paths and zircon U-Pb ages of Archean ultrahigh-temperature paragneisses from the Qian'an gneiss dome, East Hebei terrane, North China Craton. Journal of Metamorphic Geology, 38: 329~356.
-
Liu Xishan, Jin Wei, Li Shuxun. 1992. Metamorphism of low pressure granulite facies for Paleoproterozoic orogenic event in middle part of Inner Mengolia. Acta Geologica Sinica, 66(3): 244~256 (in Chinese with English abstract).
-
Lu J S, Zhai M G, Wang H, Chen H X, Peng T, Wu C M, Zhao T P. 2017a. Metamorphic P-T-t path retrieved from metapelites in the southeastern Taihua metamorphic complex, and the Paleoproterozoic tectonic evolution of the southern North China Craton. Journal of Asian Earth Sciences, 134: 352~364.
-
Lu J S, Zhai M G, Lu L S, Zhao L. 2017b. P-T-t evolution of Neoarchaean to Paleoproterozoic pelitic granulites from the Jidong terrane, eastern North China Craton. Precambrian Research, 290: 1~15.
-
Lu J S, Zhai M G, Long X P. 2020. Paleoproterozoic tectono-metamorphic evolution of the southernmost North China Craton: new insights from the metamorphic evolution and geochronology of the Taihua complex at Lushan area. Precambrian Research, 342: 105693.
-
Lu J S, Zhai M G, Kong X, Long X P, Feng Q. 2021. Clockwise P-T-t path for Paleoproterozoic metamorphism in the Huoqiu metamorphic complex of the southeastern North China Craton. Lithos, 386-387: 106014.
-
Lu Liangzhao, Jin Shiqin, Xu Xuechun, Liu Fulai. 1992. Petrogenesis of Khondalite Series and Its Ore-Bearing Potential. Changchun: Jilin Scientific and Technological Press (in Chinese).
-
Lu Liangzhao, Xu Xuechun, Liu Fulai. 1996. Early Precambrian Khondalite Series in Northern Part of China. Changchun: Changchun Press (in Chinese).
-
Lu Songnian, Yang Chunliang, Li Huaikun, Chen Zhihong. 2002. North China old land and Columbia supercontinent. Earth Science Frontiers, 9(4): 225~233 (in Chinese with English abstract).
-
Ma Xudong, Zhong Yan, Chen Yali, Qu Xiaoming. 2019. Sedimentary process controls on the graphite mineralized in the khondalite series, western North China Craton. Geotectonica et Metallogenia, 43(6): 1155~1168 (in Chinese with English abstract).
-
Maibam B, Sanyal P, Bhattacharya S. 2015. Geochronological study of metasediments and carbon isotopes in associated graphites from the Sagur area, Dharwar craton: constrain on the ages and nature of the protoliths. Journal of Geological Society of India, 85(5): 577~585.
-
Meert J G. 2003. A synopsis of events related to the assembly of eastern Gondwana. Tectonophysics, 362(1-4): 1~40.
-
Melezhik V A, Fallick A E, Medvedev P V, Makarikhin V V. 1999. Extreme 13Ccarb enrichment in ca. 2. 0 Ga magnesite-stromatolite-dolomite-red beds' association in a global context: a case for the worldwide signal enhanced by a local environment. Earth-Science Reviews, 48: 71~120.
-
Miao Peisen, Zhao Fengqing. 2013. Comparative study of Paleoproterozoic stratum in Zhongtiaoshan and related areas. Journal of Stratigraphy, 37(4): 639 (in Chinese with English abstract).
-
Nageswara Rao P V, Raot A T, Yoshida M. 1996. Geochemical characters of leptynites from the Visakhapatnam area in the eastern Ghats granulite terrane, India. Journal of Southeast Asian Earth Sciences, 14: 199~207.
-
Narayanaswamy S. 1975. Proposal for chaonikite-khondalite system in the Archean shield of Peninsula India. Geol. Surv. India, Misc. Publ. , 23(1): 1~16.
-
Ohmoto H. 1997. When did the Earth's atmosphere become oxic? The Geochemical News, 93(11-13): 26~27.
-
Oriolo S, Oyhantabal P, Wemmer K, Siegesmund S. 2017. Contemporaneous assembly of western Gondwana and final Rodinia break-up: implications for the supercontinent cycle. Geoscience Frontiers, 8(6): 1431~1445.
-
Osanai Y, Sajeev K, Nakano N, Kitano I, Kehelpannala W K V, Kato R, Adachi T, Malaviarachchi S P K. 2016. UHT granulites of the Highland Complex, Sri Lanka I: geological and petrological background. Journal of Mineralogical and Petrological Sciences, 111: 145~156.
-
Pascoe E H. 1950. Manual of the Geology of the India and Burma. Vol. 1.
-
Prokop A, Ernst R E, Buchan K L. 2004. Time-series analysis of large igneous provinces: 3500 Ma to present. Journal of Geology, 112: 1~22.
-
Qian Xianglin. 1992. Archean cratonization process of North China and tectonic model of terrain aggregation-plate tectonic movement. In: Selected Argumentative Papers of the Academic Exchange Conference of Important Achievements in Geological Science and Technology during the Seventh Five-year Plan Period. Beijing: Beijing Scientific and Technological Press, 93~97 (in Chinese).
-
Qian Xianglin, Cui Wenyuan, Wang Shiqi. 1985. Evolution of Neimeng-Jidong granulit zone. In: Collection of Geological Research Papers. Beijing: Peking Universty Press, 20~29 (in Chinese with English abstract).
-
Qian Xianglin, Li Jianghai. 1999. Neoarchean unconformity event of the North China craton and significance for continental craton evolution. Science in China (D series), 29(1): 1~8 (in Chinese with English abstract).
-
Rakotondrazafyl M, Madison Razanatseheno M O, Nedelec A, Ralisonl B, Fitzsimons I, Wingate M, Meert J G. 2001. The Cambrian Carion granite of Madagascar: a case of late Pan-African shoshonitic magmatism. Gondwana Research, 4(4): 745.
-
Reis H L S, Alkmin F F, Fonseca R C S, Nascimento T C, Suss J F, Prevatti L D. 2016. The São Francisco basin. In: Heilbron M, Cordani U G, Alkmin F F, eds. Sao Francisco Craton, Eastern Brazil: Tectonic Genealogy of a Miniature Continent. Springer, 117~143.
-
Rogers J J W, Santosh M, Yoshida M. 2000. Mesoproterozoic Supercontinent (Call for papers). Gondwana Research, 4: 590~591.
-
Rogers J J W, Santosh M. 2002. Configuration of Columbia, a Mesoproterozoic Supercontinent. Gondwana Research, 5(1): 5~22.
-
Rogers J J W, Santosh M. 2003. Supercontinents in Earth history. Gondwana Research, 6: 357~368.
-
Rogers J J W, Santosh M. 2009. Tectonics and surface effects of the supercontinent Columbia. Gondwana Research, 15: 373~380.
-
Sajeev K, Osanai Y. 2004. Ultrahigh-temperature metamorphism (1150℃, 12 kbar) and multistage evolution of Mg-Al-rich granulites from the Central Highland Complex, Sri Lanka. Journal of Petrology, 45: 1821~1844.
-
Sajeev K, Williams S I, Osanai Y. 2010. Sensitive high-resolution ion microprobe U-Pb dating of prograde and retrograde ultrahigh temperature metamorphism as exemplified by Sri Lankan granulites. Geology, 38: 971~974.
-
Santosh M, Morimoto T, Tsutsumi Y. 2006. Geochronology of the khondalite belt of Trivandrum Block, southern India: electron probe ages and implications for Gondwana tectonics. Gondwana Research, 9: 261~278.
-
Santosh M, Tsunogaeb T, Li J H, Liu S J. 2007a. Discovery of sapphirine-bearing Mg-Al granulites in the North China Craton: implications for Paleoproterozoic ultrahigh temperature metamorphism. Gondwana Research, 11: 263~285.
-
Santosh M, Wilde S A, Li J H. 2007b. Timing of Paleoproterozoic ultrahigh-temperature metamorphism in the North China Craton: evidence from SHRIMP U-Pb zircon geochronology. Precambrian Research, 159: 178~196.
-
Santosh M, Sajeev K, Li J H, Liu S J, Itaya T. 2009. Counterclockwise exhumation of a hot orogen: the Paleoproterozoic ultrahigh-temperature granulites in the North China Craton. Lithos, 110: 140~152.
-
Schidlowski M. 1988. A 3800-million-year isotopic record of life from carbon in sedimentary rocks. Nature, 333: 313~318.
-
She Yimin, Wang Wei, Cheng Suhua, Zhao Yue, Liu Xiaochun. 2020. Metamorphism of gneisses inthe Stornes Peninsula and adjacent region of the Larsemann Hills: phase equilibrium modelling and zircon geochronology. Acta Petrologica Sinica, 36(9): 2799~2814 (in Chinese with English abstract).
-
Shi Qiang. 2020. Early Precanbrian garnet-granites in northern margin of the North China craton: metamorphic anatexis petrogenesis and tectonic implication. PhD thesis of Jilin University (in Chinese with English abstract).
-
Sreejith C, Kumar G R R. 2013. Petrogenesis of high-K metagranites in the Kerala khondalite belt, southern India: a possible magmatic-arc link between India, Sri Lanka, and Madagascar. Journal of Geodynamics, 63: 69~82.
-
Sun Yong. 1983. Metamorphic rocks of granulite facies in the Taihua Formation, Lushan, Henan. Journal of Northwest University, 1: 89~95 (in Chinese with English abstract).
-
Tang H S, Chen Y J. 2013. Global glaciations and atmospheric change at ca. 2. 3 Ga. Geoscience Frontiers, 4: 583~596.
-
Tang H S, Chen Y J, Wu G, Lai Y. 2011. Paleoproterozoic positive δ13Ccarb excursion in the northeastern Sinokorean craton: evidence of the Lomagundi Event. Gondwana Research, 19: 471~481.
-
Tang H S, Chen Y J, Santosh M, Zhong H, Yang T. 2012. REE geochemistry of carbonates from the Guanmenshan Formation, Liaohe Group, NE Sino-Korea Craton: implication for seawater compositional change during the Great Oxidation Event. Precambrian Research, Doi: 10. 1016/j. precamres. 2012. 02. 005.
-
Tang H S, Chen Y J, Santosh M, Zhong H, Wu G, Lai Y. 2013a. C-O isotope geochemistry of the Dashiqiao magnesite belt, North China Craton: implications for the Great Oxidation Event and ore genesis. Geological Journal, 48: 467~483.
-
Tang H S, Chen Y J, Santosh M, Zhong H, Yang T. 2013b. REE geochemistry of carbonates from the Guanmenshan Formation, Liaohe Group, NE Sino-Korean Craton: implications for seawater compositional change during the Great Oxidation Event. Precambrian Research, 227: 316~336.
-
Tang Haoshu, Wu Guang, Lai Yong. 2009. The C-O isotope geochemistry and genesis of the Dashiqiao magnesite deposit, Liaoning Province, NE China. Acta Petrologica Sinica, 25(11): 3075~3093 (in Chinese with English abstract).
-
Teixeira W, Oliveira E P, Peng P, Dantas E L, Holland M H B M. 2017. U-Pb geochronology of the 2. 0 Ga Itapecerica graphite-rich supracrustal succession in the São Francisco Craton: tectonic matches with the North China Craton and paleogeographic inferences. Precambrian Research, 293: 91~111.
-
Teng Xia, Zhang Jianxin. 2020. Ultrahigh temperature metamorphism in collisional orogen and its tectonic significance: an example from the Pan-African orogens. Acta Petrologica Sinica, 36(10): 2963~2982 (in Chinese with English abstract).
-
Tingey R J. 1991. The regional geology of Archaean and Proterozoic rocks in Antarctica. In: Tingey R J, ed. The Geology of Antarctica. Oxford: Oxford University Press, 1~73.
-
Tong Laixi, Liu Xiaohan, Wang Yanbin, Wilson J L W. 2012. Metamorphism evolution of politic granulites from the Larsemann Hills, East Antarctica. Acta Geologica Sinica, 86(8): 1273~1290 (in Chinese with English abstract).
-
Tong Laixi, Chen Yibing, Chen Linli. 2014. Confirmation of ultrahigh-temperature metapelitic granulite in the Altay orogen and its geological significance. Chinese Science Bulletin, 59: 1984~1991 (in Chinese with English abstract).
-
Walker T L. 1902. The geology of the Khondalidi state, Central Province. Mem. Geol. Surv. India, 33 (1): 1~21.
-
Wan Y S, Song B, Liu D Y, Wilde S W, Wu J S, Shi Y R, Yin X Y, Zhou H Y. 2006. SHRIMP U-Pb zircon geochronology of Paleoproterozoic metasedimentary rocks in the North China Craton: evidence for a major Late Paleoproterozoic tectonothermal event. Precambrian Research, 149: 249~271.
-
Wan Y S, Liu D Y, Dong C Y, Xu Z Y, Wang Z J, Wilde S A, Yang Y H, Liu Z H, Zhou H Y. 2009. The Precambrian khondalite belt in the Daqingshan area, North China Craton: evidence for multiple metamorphic events in the Palaeoproterozoic Era. Geological Society, London, Special Publications, 323(1): 73~97.
-
Wan Yusheng, Geng Yuansheng, Shen Qihan. 2000. Khondalite series-geochronology and geochemistry of the Jiehekou Group in Luliang area, Shanxi Province. Acta Petrologica Sinica, 16: 49~58 (in Chinese with English abstract).
-
Wang B, Wei C J, Tian W, Fu B. 2020. UHT metamorphism peaking above 1100 °C with slow cooling: insights from pelitic granulites in the Jining complex, North China Craton. Journal of Petrology, 61(6): 1~26.
-
Wang H Z, Zhang H F, Zhai M G, Oliveira E P, Ni Z Y, Zhao L, Wu J L, Cui X H. 2016. Granulite facies metamorphism and crust melting in the Huai'an terrane at ~1. 95 Ga, North China Craton: new constraints from geology, zircon U-Pb, Lu-Hf isotope and metamorphic conditions of granulites. Precambrian Research, 286: 126~151.
-
Wang Huichu, Xiu Qunye, Yuan Guibang. 1999. Metamorphic evolution of the Paleoproterozoic Erdaowa Group in north to Hohhot, Nei Mongol. Progress in Precambrian Research, 22(4): 39~49 (in Chinese with English abstract).
-
Wang J M, Lanari P, Wu F Y, Zhang J J, Khanal G P, Yang L. 2021. First evidence of eclogites overprinted by ultrahigh temperature metamorphism in Everest East, Himalaya: implications for collisional tectonics on early Earth. Earth and Planetary Science Letters, doi. org/10. 1016/j. epsl. 2021. 116760.
-
Wang Luojuan, Guo Jinghui, Peng Peng. 2021. Petrogenesis of Paleoproterozoic Liangcheng garnet granitoids in the khondalite belt, North China Craton. Acta Petrologica Sinica, 37(2): 375~390 (in Chinese with English abstract).
-
Wang W, Liu X H, Hu J M, Li Z H, Zhao Y, Zhai M G, Liu X C, Clarke G, Zhang S H, Qu H J. 2014. Late Paleoproterozoic medium-P high grade metamorphism of basement rocks beneath the northern margin of the Ordos Basin, NW China: petrology, phase equilibrium modelling and U-Pb geochronology. Precambrian Research, 251: 181~196.
-
Wang Y Q, Zhai M G, He H L, George P M, Sajeev K, Jiao S J. 2021. Incipient charnockite formation in the Trivandrum Block, southern India: evidence from melt-related reaction textures and phase equilibria modelling. Lithos, doi. org/10. 1016/j. lithos. 2020. 105825.
-
Wei Chunjing. 2018. Neoarchean granulite facies metamorphism and its tectonic implications from the East Hebei terrane. Acta Petrologica Sinica, 34(4): 895~912 (in Chinese with English abstract).
-
Windley B F. 1995. The Evolving Continents (3th ed). Chichester, England: John Wiley & Sons, 377~385 and 459~462.
-
Wu Changhua. 2007. Meta-sedimentary rocks and tectonic division of the North China Craton. Geological Journal of China Universities, 13(3): 442~457 (in Chinese with English abstract).
-
Wu Changhua, Zhong Changting. 1998. Early Paleoproterozoic NW collision model for central part of Nroth China craton: implication for tectonic regime of khonadalite download into lower crust in Jin-Meng high-grade region. Study Progress in Precambrian Research, 21(3): 28~50 (in Chinese with English abstract).
-
Wu J L, Zhang H F, Zhai M G, Guo J H, Liu L, Yang W Q, Wang H Z, Zhao L, Jia X L, Wang W. 2016. Pelitic high-pressure granulite from the Huai'an Complex, North China Craton: metamorphic P-T evolution and geological implications. Precambrian Research, 278: 323~336.
-
Wu J L, Zhang H F, Zhai M G, Guo J H, Li R X, Wang H Z, Zhao L, Jia X L, Wang L J, Hu B, Zhang H D. 2017. Paleoproterozoic high-pressure-high-temperature pelitic granulites from Datong in the North China Craton and their geological implications: constraints from petrology and phase equilibrium modeling. Precambrian Research, 303: 727~748.
-
Xu Zhongyuan, Liu Zhenghong, Hu Fengxiang, Yang Zhensheng. 2005. Geochemical characteristics of the calc-silicate rocks in khondalite series in Daqingshan area, Inner Mongolia. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 35(6): 681~689 (in Chinese with English abstract).
-
Xu Zhongyuan, Liu Zhenghong, Yang Zhensheng. 2011. Discovery of kyanite garnet quartz feldspathic gneiss in the north side of Daqing Mts. , Inner Mongolia, and its petrography, geochemistry and zircon SHRIMP dating. Geological Review, 57(2): 243~252 (in Chinese with English abstract).
-
Yan Yuehua. 1981. Study of metamorphic rocks in the Qianlishan Formation, Inner Mongolia. In: Master degree proceedings, Class of 1981, Institute of Geology, CAS. Beijing: Science Press, 222~231 (in Chinese with English abstract).
-
Yan Yuehua, Liu Wenjun. 1996. Discussion on the Early Precambrian grey gneiss and khondalite in Nei Mongol, Shanxi, Hebei junction region, North China Craton. Acta Petrologica Sinica, 12(2): 329~342 (in Chinese with English abstract).
-
Yang Chonghui, Du Lilin, Song Huixia, Ren Liudong, Miao Peisen, Lu Zenglong. 2018. Stratigraphic division and correlation of the Paleoproterozoic strata in the North China Craton: a review. Acta Petrologica Sinica, 34(4): 1019~1057 (in Chinese with English abstract).
-
Yang Q Y, Santosh M, Wada H. 2014. Graphite mineralization in Paleoproterozoic khondalites of the North China Craton: a carbon isotope study. Precambrian Research, 255: 641~652.
-
Yin C Q, Zhao G C, Sun M, Xia X P, Wei C J, Zhou X W, Leung W H. 2009. LA-ICP-MS U-Pb zircon ages of the Qianlishan Complex: constrains on the evolution of the Khondalite belt in the western block of the North China Craton. Precambrian Research, 174: 78~94.
-
Yu B, Santosh M, Li S S, Shaji E. 2019. Petrology, phase equilibria modelling, and in situ zircon and monazite geochronology of ultrahigh-temperature granulites from the khondalite belt of southern India. Lithos, 348-349: 105195.
-
Yu B, Santosh M, Amaldev T, Palin R M. 2021. Mesoarchean (ultra)-high temperature and high-pressure metamorphism along a microblock suture: evidence from Earth's oldest khondalites in southern India. Gondwana Research, 91: 129~151.
-
Yu Jinhai, Wang Ciyin, Lai Mingyuan, Chen Shuxiang, Lu Baoqi. 1999. Re-division of the metamorphic facies zonation of Luliang Group in Shanxi Province and its significance. Geological Journal of China Universities, 5: 66~75 (in Chinese with English abstract).
-
Zhai M G, et al. 1996. Granulites and Lower Crust in North China Archean Craton. Beijing: Seismological Press, 55~121.
-
Zhai M G, Liu W J. 2003. Paleoproterozoic tectonic history of the North China craton: a review. Precambrian Research, 122: 183~199.
-
Zhai M G, Santosh M. 2011. The early Precambrian odyssey of North China Craton: a synoptic overview. Gondwana Research, 20(1): 6~25.
-
Zhai M G, Santosh M. 2013. Metallogeny of the North China Craton: link with secular changes in the evolving Earth. Gondwana Research, 24(1): 275~297.
-
Zhai M G, Zhu X Y. 2016. Corresponding main mtallogenic epochs to key geological events in the North China Craton: an example for secular changes in the evolving Earth. In: Zhai M G, Zhao Y, Zhao T P, eds. Main Tectonic Events and Metallogeny of the North China Craton. Singapor: Springer, 1~28.
-
Zhai M G, Peng P. 2020. Origin of early continents and beginning of plate tectonics. Science Bulletin, 65: 970~973.
-
Zhai M G, Cong B L, Guo J H, Liu W J, Li Y G, Wang Q C. 2000. Sm-Nd geochronology and petrography of garnet pyroxene granulites in the northern Sulu region of China and their geotectonic implication. Lithos, 52: 23~33.
-
Zhai M G, Guo J H, Li Y G, Liu W J, Peng P, Shi X. 2003. Two linear granite belts in the central-western North China Craton and their implication for Late Neoarchaean-Palaeoproterozoic continental evolution. Precambrian Research, 127: 267~283.
-
Zhai M G, Hu B, Zhao T P, Peng P, Meng Q R. 2015. Late Paleoproterozoic-Neoproterozoic multi-rifting events in the North China Craton and their geological significance: a study advance and review. Tectonophysics, 662: 153~166.
-
Zhai M G, Zhang X H, Zhang Y B, Wu F Y, Peng P, Li Q L, Li Z, Guo J H, Li T S, Zhao L, Zhou L G, Zhu X Y. 2019. The geology of North Korea: an overview. Earth Science Reviews, 194: 57~96.
-
Zhai M G, Zhu X Y, Zhou Y Y, Zhao L, Zhou L G. 2020. Continental crustal evolution and synchronous metallogeny through time in the North China Craton. Journal of Asian Earth Sciences, 194: 104169.
-
Zhai Mingguo. 2004. Subdivision of the 2. 1-1. 7 Ga geological events in North China Craton and its geological sinification. Acta Petrologica Sinica, 20: 1343~1354 (in Chinese with English abstract).
-
Zhai Mingguo. 2009. Two kinds of granulites (HT-HP and HT-UHT) in North China Craton: their genetic relation and geotectonic implications. Acta Petrologica Sinica, 25(8): 1753~1771 (in Chinese with English abstract).
-
Zhai Mingguo. 2013. Precambrian metallogenic systems and key geological events of the North China Craton. Acta Petrologica Sinica, 29(5): 1759~1773 (in Chinese with English abstract).
-
Zhai Mingguo. 2016. Comparative study of geology in North China and Korean Peninsula: research advances and key issues. Acta Petrologica Sinica, 32(10): 2915~2932 (in Chinese with English abstract).
-
Zhai Mingguo. 2021. Ordosblock (basin) is a key to understand early continental evolution and tectonic regime of the North China Craton. Chinese Science Bulletin, 66: 3441~3461 (in Chinese with English abstract).
-
Zhai Mingguo, Peng Peng. 2007. Paleoproterozoic events in North China Craton. Acta Petrologica Sinica, 23(11): 2665~2682 (in Chinese with English abstract).
-
Zhai Mingguo, Guo Jinghui, Yan Yuehua, Li Yonggang, Zhang Wenhua. 1992. Discovery and preliminary study of Archean high-pressure basic granulites in North China. Science China (Series B), 12: 1325~1330 (in Chinese with English abstract).
-
Zhai Mingguo, Guo Jinghui, Li Jianghai, Yan Yuehua, Li Yonggang, Zhang Wenhua. 1995. The discovery of Archaean retrograde eclogites in the North China Craton. Chinese Science Bulletin, 40(17): 1590~1594 (in Chinese with English abstract).
-
Zhai Mingguo, Li Yonggang, Guo Jinghui, Zhang Wenhua, Yan Yuehua. 1996. Two linear granite zones in Shanxi-Hebei-Nei Mongol juncture region and their implication for Early Precambrian continental evolution. Acta Petrologica Sinica, 12(2): 299~314 (in Chinese with English abstract).
-
Zhai Mingguo, Hu Bo, Peng Peng, Zhao Taiping. 2014. Meso-Neoproterozoic magmatic events and multi-stage rifting in the NCC. Earth Science Frontiers, 21(1): 100~119 (in Chinese with English abstract).
-
Zhai Mingguo, Zhao Lei, Zhu Xiyan, Jiao Shujuan, Zhou Yanyan, Zhou Ligang. 2020. Review and overview for the frontier hotspot: early continents and start of plate tectonics. Acta Petrologica Sinica, 36(8): 2249~2275 (in Chinese with English abstract).
-
Zhai Mingguo, Zhang Yanbin, Li Qiuli, Zou Yi, He Hailong, Shan Houxiang, Liu Bo, Yan Chaolei, Liu Peng. 2021. Cratonization, lower crust and continental lithosphere. Acta Petrologica Sinica, 37(1): 1~23 (in Chinese with English abstract).
-
Zhang C L, Diwu C R, Kröner A, Sun Y, Luo J, Li Q, Gou L, Lin H, Wei X, Zhao J. 2015. Archean-Paleoproterozoic crustal evolution of the Ordos Block in the North China Craton: constraints from zircon U-Pb geochronology and Hf isotopes for gneissic granitoids of the basement. Precambrian Research, 267: 121~136.
-
Zhang C, Santosh M. 2019. Coupled laser Raman spectroscopy and carbon stable isotopes of graphite from the khondalite belt of Kerala, southern India. Lithos, 334-335: 245~25.
-
Zhang Chengli, Gou Longlong, Bai Haifeng, Hu Yang, Wu Chunying. 2021. New thinking and understanding for the researches on the basement of Ordos block. Acta Petrologica Sinica, 37(1): 162~184 (in Chinese with English abstract).
-
Zhang D D, O'brien P J, Schertl H P, Ma X D, Tian Z H, Zhao L, Guo J H. 2021. Metamorphic and geochronological evolution of Paleoproterozoic high-pressure ultra-high-temperature pelitic granulite, Chicheng, northern Trans-North China Orogen. Precambrian Research, https: //doi. org/10. 1016/j. precamres. 2021. 106237.
-
Zhang H F, Zhai M G, Santosh M, Wang H Z, Zhao L, Ni Z Y. 2014. Paleoproterozoic granulites from the Xinghe graphite mine, North China Craton: geology, zircon U-Pb geochronology and implications for the timing of deformation, mineralization and metamorphism. Ore Geology Reviews, 63: 478~497.
-
Zhang Huafeng, Zhai Mingguo, Peng Peng. 2006. Zircon SHRIMP U-Pb age of the Paleoproterozoic high-pressure granulites from the Sanggan area, the North China Craton and its geologic implications. Earth Science Frontiers, 13(3): 1902~1909 (in Chinese with English abstract).
-
Zhang Huafeng, Luo Zhibo, Wang Haozheng. 2013. Paleoproterozoic 2. 0 Ga meta-granite in the Liangcheng area, Inner Mongolia: constraint on regional ultra-high temperature metamorphism. Acta Petrologica Sinica, 29(7): 2391~2404 (in Chinese with English abstract).
-
Zhang J S. 2001. Structural and Metamorphic Evolution of the Archean High-pressure Granulite in Datong-Huaian area, North China. Universiteit Utrecht, ISBN: 90-393-2594-4.
-
Zhang Jiahui, Tian Hui, Wang Huichu, Shi Jianrong, Ren Yunwei, Chu Hang, Chang Qingsong, Zhong Yan, Zhang Kuo, Xiang Zhenqun. 2019. Re-definition of the two stage Early-Precambrian meta-supracrustal rocks in the Huaian Complex, North China Craton: evidences from Petrology and zircon U-Pb geochronology. Earth Sciences, 44(1): 1~22 (in Chinese with English abstract).
-
Zhang Lin, Dong Chunyan, Liu Shoujie, Bai Wenqian, Ren Peng, Wan Yusheng. 2016. Early Precambrian magmatism and metamorphism in Ural Mountain area, North China Craton: SHRIMP U-Pb zircon dating and rock geochemical study. Geological Review, 62: 1419~1438 (in Chinese with English abstract).
-
Zhang S H, Li Z X, Evans D A D, Wu H C, Li H Y, Dong J. 2012. Pre-Rodinia supercontinent Nuna shaping up: a global synthesis with new paleomagnetic results from North China. Earth and Planetary Science Letters, 353-354: 145~155.
-
Zhang S H, Chang I X, Zhao H Q, Ding J K, Xian H B, Li H Y, Wu H C, Yang T S. 2021. The Precambrian drift history and paleogeography of the Chinese cratons. In: Ancient Supercontinents and the Paleogeography of Earth. DOI: https: //doi. org/10. 1016/B978-0-12-818533-9. 00005-9.
-
Zhang W H, Zhai M G, Yan Y H, Guo J H, Li Y G. 1994. Characteristics of garnet granites in Tuguiwula region, Inner Mongolia. In: Annual Report of the Laboratory of Lithosphere Tectonic Evolution, Institute of Geology, Chinese Academy of Sciences (1993~1994). Beijing: Seismological Press, 82~87.
-
Zhao G C, Cawood P A, Wilde S A, Sun M. 2002. Review of global 2. 1-1. 8 Ga orogens: implications for a pre-Rodinia supercontinent. Earth-Science Reviews, 59: 125~162.
-
Zhao G C, Sun M, Wilde S A. 2005. Late Archean to Paleoproterozoic evolution of the North China Craton: key issues revisited. Precambrian Research, 136: 177~202.
-
Zhao Junfeng, Liu Chiyang, Nigel M, Lu Jianjun, Cao Jilong, Yang Yao, Xue Rui, et al. 2015. Uplifting timing and tectonic evolution of the Lüliang Mountains. Science China (Earth Science), 45: 1427~1438 (in Chinese with English abstract).
-
Zhao L, Zhai M G, Nutmanb A P, Oh C W, Bennettd V C, Zhang Y B. 2020. Archean basement components and metamorphic overprints of the Rangnim Massif in the northern part of the Korean Peninsula and tectonic implications for the Sino-Korean Craton. Precambrian Research, 344: 105735.
-
Zhao Lei, Zhang Yanbin, Wu Fuyuan, Li Qiuli, Yang Jonghyok, Kim Jongnam, Choi Wonjong. 2016. Paleoproterozoic high temperature metamorphism and anatexis in the northwestern Korean Peninsula: constraints from petrology and zircon U-Pb geochronology. Acta Petrologica Sinica, 32(10): 3045~3069 (in Chinese with English abstract).
-
Zhao Lei, Zhang Yanbin, Malaviarachchi S P K, Dharmapriya P L, Zhai Mingguo. 2021. A review and appraisal on the study progress of the geological evolution of Sri Lanka: rock associations, metamorphism and their relations with Gondwana. Acta Petrologica Sinica, 37(5): 1287~1320 (in Chinese with English abstract).
-
Zhao Qingying. 2014. Geochemical characteristics and original formations of khondalite series in Daqingshan, Inner Mongolia. Master thesis of Jilin University (in Chinese with English abstract).
-
Zhao Ruifu, Guo Jinghui, Peng Peng, Liu Fu. 2011. 2. 1 Ga crustal remelting event in Hengshan Complex: evidence from zircon U-Pb dating and Hf-Nd isotopic study on potassic granites. Acta Petrologica Sinica, 27(6): 1607~1623 (in Chinese with English abstract).
-
Zhong Y, Ma X D, Li H K, Zhai M. 2019. Revisit and comparative analysis of the typical graphite deposits in the Paleoproterozoic khondalite series, western North China Craton: implications for genesis, depositional environment and prospecting potential. Ore Geology Reviews, 109: 370~380.
-
Zhong Yan, Chen Yali, Zhai Mingguo, Ma Xudong. 2016. Stratigraphic correlation and lithofacies paleogeography of khondalite series in the western North China Craton. Acta Petrologica Sinica, 32(3): 713~726 (in Chinese with English abstract).
-
Zhou L G, Zhai M G, Lu J S, Zhao L, Wang H Z, Wu J L, Liu B, Zou Y, Shan H X, Cui X H. 2017. Paleoproterozoic metamorphism of high-grade granulite facies rocks in the North China Craton: study advances, questions and new issues. Precambrian Research, 303: 520~547.
-
Zhou Xiwen, Wei Chunjing, Geng Yuansheng, Zhang Lifei. 2004. Discovery and geological significance of meta-pelite of high-pressure granulite facies in Qixia, northern Shandong. Chinese Science Bulletin, 49: 1424~1430 (in Chinese with English abstract).
-
Zhou Y Y, Zhai M G, Zhao T P, Gao J F, Lan Z W, Sun Q Y. 2014. Geochronological and geochemical constraints on the petrogenesis of the early Paleoproterozoic potassic granite in the Lushan area, southern margin of the North China Craton. Journal of Asian Earth Sciences, 94: 190~204.
-
Zhou Y Y, Zhai M G. 2022. A mantle plume-triggered rifting initiation closely following the Neoarchean cratonization: revealed by 2. 50-2. 20 Ga magmatism in the North China Craton. Erath Science Review, 230: 104060.
-
Zhu Jianjiang, Liu Fulai, Liu Fuxing, Shi Chuang, Wang Fang, Xu Wentao. 2021. Carbon isotope and genesis studies of graphite deposits in the Liaohe Group of the Jiao-Liao-Ji orogenic belt. Acta Petrologica Sinica, 37(2): 599~618 (in Chinese with English abstract).
-
Zou Y, Zhai M G, Santosh M, Zhou L G, Zhao L, Lu J S, Liu B, Shan H X. 2018. Contrasting P-T-t paths from a Paleoproterozoic metamorphic orogen: petrology, phase equilibria, zircon and monazite geochronology of metapelites from the Jiao-Liao-Ji belt, North China Craton. Precambrian Research, 311: 74~97.
-
Zou Yi, Zhai Mingguo, Mitchell Ross N, Zhao Lei, Zhou Ligang, Liu Bo, Wang Yuquan, Chen Mengdie. 2020. Discovery of kyanite in typically cordierite/sillimanite-bearing low- to medium-pressure pelitic granulites from the Jiaobei terrain, North China Craton. Precambrian Research, 342: 105677.
-
白瑾, 黄学元, 戴凤岩, 吴昌华. 1993. 中国早前寒武纪地壳演化. 北京: 地质出版社, 36~38.
-
陈斌, 李壮, 王家林, 张璐, 鄢雪龙. 2016. 辽东半岛~2. 2 Ga岩浆事件及地质意义. 吉林大学学报(地球科学版), 46(2): 303~320.
-
陈佩嘉, 戴朝成, 黄成, 王新亮. 2017. 乌拉山地区古元古代S型花岗岩岩石地球化学、锆石U-Pb年代学及其地质意义. 中国地质, (5): 959~1015.
-
陈威宇, 陈衍景, 李秋根, 李建荣, 李凯月, 疏孙平, 陈西, 佟子达. 2018. 山西五台山滹沱群四集庄冰碛岩碎屑锆石年龄及其对大氧化事件研究意义. 地学前缘, 25(5): 1~18.
-
陈亚平, 刘金中, 钱祥麟. 1995. 山西大同以北地区太古代基性岩成因. 山西地质, 5(3): 235~248.
-
陈衍景. 1990. 23亿年地质环境突变的证据及若干问题讨论. 地层学杂志, 14(3): 178~186.
-
陈衍景(主编). 1996. 沉积物微量元素示踪地壳成分和环境及其演化的最新进展. 地质地球化学, (3)(专刊): 1~125.
-
陈衍景, 杨秋剑, 邓健, 季海章, 富士谷, 周小平, 林清. 1996. 地球演化的重要转折——2300 Ma时地质环境灾变的揭示及其意义. 地质地球化学, 3: 106~124.
-
崔文元. 1983. 卓资-阳高一带麻粒岩的结晶学及变质P-T条件. 地质科学论文集. 北京: 北京大学出版社, 110~121.
-
董春艳, 马铭株, 颉颃强, 章雨旭, 万渝生. 2021. 白云鄂博地区早前寒武纪基底岩浆作用和变质作用: 锆石SHRIMP U-Pb定年和LA-MC-ICPMS Hf同位素分析. 岩石学报, 37(2): 417~432.
-
甘保平, 第五春荣, 王伯隆, 王庭怡. 2019. 贺兰山古元古代花岗岩年代学及地球化学特征: 对华北克拉通西部孔兹岩带形成和演化的制约. 岩石学报, 35(8) : 2325~2343.
-
耿元生, 万渝生, 杨崇辉. 2003. 吕梁地区古元古代的裂陷型火山作用及其地质意义. 地球学报, 24: 97~104.
-
耿元生, 杨崇辉, 万渝生. 2006. 吕梁地区古元古代花岗岩浆作用——来自同位素年代学的证据. 岩石学报, 22(2): 305~314.
-
郭敬辉, 翟明国, 许荣华. 2002. 华北桑干地区大规模麻粒岩相变质作用的时代: 锆石U-Pb年代学. 中国科学(D辑), 32(1): 10~18.
-
郭敬辉, 陈意, 彭澎, 刘富, 陈亮, 张履桥. 2006. 内蒙古大青山假蓝宝石麻粒岩——1. 8 Ga的超高温(UHT)变质作用. 2006年全国岩石学与地球动力学研讨会论文摘要集. 中国地质学会会议论文集, 228~231.
-
国家海洋局极地专项办公室. 2016. 南极大陆矿产资源考察与评估. 北京: 海洋出版社, 133~142.
-
焦淑娟, 郭敬辉. 2019. 假蓝宝石(Sapphirine)的矿物学特征及其在超高温变质作用研究中的应用. 岩石学报, 35(1): 16~30.
-
金巍. 1989. 华北陆台北缘(中段)早前寒武纪地质演化及其变质动力学研究. 长春科技大学博士学位论文.
-
李江海, 钱祥麟, 翟明国, 郭敬辉. 1996. 华北中北部高级变质岩区的构造区划及其晚太古代构造演化. 岩石学报, 12(2): 179~192.
-
李江海, 钱祥麟, 刘树文. 1999. 华北克拉通中部孔兹岩系的地球化学特征及其大陆克拉通化意义. 中国科学(D辑), 29(3): 193~203.
-
李庶波, 王岳军, 张玉芝, 张立敏, 梁浩, 邱惟. 2015. 南太行山中新生代隆升过程: 磷灰石裂变径迹证据. 大地构造与成矿, 39: 460~469.
-
刘建峰, 李锦轶, 曲军峰, 胡兆初, 郭春丽, 陈军强. 2016. 华北克拉通北缘隆化地区蓝旗镇古元古代石榴石花岗岩的成因及地质意义. 地质学报, 90(9): 2365~2383.
-
刘建忠, 强小科, 刘喜山, 欧阳自远. 2000. 内蒙古大青山造山带含假蓝宝山尖晶石片麻岩的成因网络及动力学. 岩石学报, 16: 245~255.
-
刘金中, 陈亚平, 钱祥麟. 1990. 大同-兴和孔兹岩系原始构造环境的研究. 见: 岩石圈地质科学. 北京: 北京大学出版社, 61~68.
-
刘守偈, 李江海. 2007. 超高温变质作用: 以华北内蒙古土贵乌拉地区为例. 地学前缘, 14: 131~137.
-
刘喜山, 金巍, 李树勋. 1992. 内蒙古中部早元古代造山事件中麻粒岩相低压变质作用. 地质学报, 66(3): 244~256.
-
卢良兆, 靳是琴, 徐学纯, 刘福来. 1992. 内蒙古东南部孔兹岩系成因及其含矿性. 长春: 吉林科学技术出版社.
-
卢良兆, 徐学纯, 刘福来. 1996. 中国北方早前寒武纪孔兹岩系. 长春: 长春出版社.
-
陆松年, 杨春亮, 李怀坤, 陈志宏. 2002. 华北古大陆与哥伦比亚超大陆. 地学前缘, 9(4): 225~233.
-
马旭东, 钟焱, 陈雅丽, 曲晓明. 2019. 华北克拉通孔兹岩带内孔兹岩系沉积过程对石墨矿成矿的控制. 大地构造与成矿学, 43(6): 1155~1168.
-
苗培森, 赵凤清. 2013. 中条山及其邻区古元古代地层对比研究. 地层学杂志, 37(4): 639.
-
钱祥麟. 1992. 华北北部太古宙克拉通化过程及地体拼贴与板块构造运动模式. 见: “七五”地质科技重要成果学术交流会议论文选集. 北京: 北京科学技术出版社, 93~97.
-
钱祥麟, 崔文元, 王时麒. 1985. 内蒙冀东麻粒岩带的演化. 见: 地质研究论文集. 北京: 北京大学出版社, 20~29.
-
钱祥麟, 李江海. 1999. 华北克拉通新太古代不整合事件的确立及其大陆克拉通构造演化意义. 中国科学(D辑), 29(1) : 1~8.
-
佘一民, 王伟, 程素华, 赵越, 刘晓春. 2020. 东南极拉斯曼丘陵斯图尔内斯半岛及邻区片麻岩变质作用: 相平衡模拟与锆石年代学. 岩石学报, 36(9): 2799~2814.
-
石强. 2020. 华北克拉通北缘早前寒武纪石榴花岗岩变质深熔成因及其构造意义. 吉林大学博士学位论文.
-
孙勇. 1983. 河南鲁山太华群麻粒岩相变质岩. 西北大学学报, 1: 89~95.
-
汤好书, 武广, 赖勇. 2009. 辽宁大石桥菱镁矿碳氧同位素特征和成因. 岩石学报, 25(11): 3075~3093.
-
滕霞, 张建新. 2020. 碰撞造山带高温变质作用及构造意义——以泛非造山带为例. 岩石学报, 36(10) : 2963~2982.
-
仝来喜, 刘小汉, 王彦斌, Wilson J L W. 2012. 东南极拉斯曼丘陵泥质麻粒岩的变质作用演化. 地质学报, 86(8): 1273~1290.
-
仝来喜, 陈义兵, 陈林丽. 2014. 阿尔泰造山带超高温变泥质麻粒岩的确定及其地质意义. 科学通报, 59: 1984~1991.
-
万渝生, 耿元生, 沈其韩. 2000. 孔兹岩系——山西吕梁地区界河口群的年代和地球化学. 岩石学报, 16: 49~58.
-
王惠初, 修群业, 袁桂邦. 1999. 内蒙古呼和浩特北部古元古代二道洼群的变质演化. 前寒武纪研究进展, 22(4): 39~49.
-
王洛娟, 郭敬辉, 彭澎. 2021. 华北克拉通孔兹岩带古元古代凉城石榴石花岗岩成因机制及其岩石学意义. 岩石学报, 37(2) : 375~390.
-
魏春景. 2018. 冀东地区新太古代麻粒岩相变质作用及其大地构造意义. 岩石学报, 34(4): 895~912.
-
吴昌华. 2007. 华北克拉通的变质沉积岩及其克拉通的构造划分. 高校地质学报, 13(3): 442~457.
-
吴昌华, 钟长汀. 1998. 华北陆台中段吕梁期的SW-NE向碰撞——内蒙高级区孔兹岩系进入下地壳的构造机制. 前寒武纪研究进展, 21(3): 28~50.
-
徐仲元, 刘正宏, 杨振升. 2002. 内蒙古大青山地区孔兹岩系的地层结构. 吉林大学学报(地球科学版), 32(4): 313~318.
-
徐仲元, 刘正宏, 胡凤翔, 杨振升. 2005. 内蒙古大青山地区孔兹岩系中钙硅酸盐岩的组成和地球化学特征. 吉林大学学报(地球科学版), 35(6) : 681~689.
-
阎月华. 1981. 内蒙千里山群变质岩石学研究. 中国科学院地质研究所1981届硕士学位论文集. 北京: 科学出版社, 222~231.
-
阎月华, 刘文军. 1996. 关于内蒙与晋冀交界地区早前寒武纪灰片麻岩和孔兹岩的讨论. 岩石学报, 12(2): 329~342.
-
杨崇辉, 杜利林, 宋会侠, 任留东, 苗培森, 路增龙. 2018. 华北克拉通古元古代地层划分与对比. 岩石学报, 34(4) : 1019~1057.
-
杨振升, 徐仲元、刘正宏, 黄道玲. 2008. 高级变质区地质调查与综合研究方法. 北京: 地质出版社, 194~210.
-
于津海, 王赐银, 赖鸣远, 陈树祥, 卢保奇. 1999. 山西古元古代吕梁群变质带的重新划分及地质意义, 高校地质学报, 5: 66~75.
-
翟明国. 2004. 华北克拉通21-17亿年地质事件群的分解和构造意义探讨. 岩石学报, 20: 1343~1354.
-
翟明国. 2009. 华北克拉通两类早前寒武纪麻粒岩(HT-HP and HT-UHT)及其相关问题. 岩石学报, 25(8): 1553~1571.
-
翟明国. 2013. 华北前寒武纪成矿系统与重大事件的联系. 岩石学报, 29(5): 1759~1773.
-
翟明国. 2016. 朝鲜半岛与华北克拉通之对比研究: 进展与问题. 岩石学报, 32(10): 2915~2932.
-
翟明国. 2021. 鄂尔多斯地块是破解华北早期大陆形成演化和构造体制谜团的钥匙. 科学通报, 66: 3441~3461.
-
翟明国, 彭澎. 2007. 华北克拉通古元古代构造事件. 岩石学报, 23(11): 2665~2682.
-
翟明国, 郭敬辉, 闫月华, 李永刚, 张雯华. 1992. 中国华北太古宙高压基性麻粒岩的发现及其初步研究. 中国科学(B辑), 12: 1325~1330.
-
翟明国, 郭敬辉, 李江海, 闫月华, 李永刚, 张雯华. 1995. 华北克拉通发现太古宙退变榴辉岩. 科学通报, 40(17): 1590~1594.
-
翟明国, 李永刚, 郭敬辉, 张雯华, 阎月华. 1996. 晋冀内蒙交界地区麻粒岩地体中两条花岗岩带及其对早前寒武纪地壳生长的意义. 岩石学报, 12(2): 299~314.
-
翟明国, 胡波, 彭澎, 赵太平. 2014. 华北中—新元古代的岩浆作用与多期裂谷事件. 地学前缘, 21(1): 100~119.
-
翟明国, 赵磊, 祝禧艳, 焦淑娟, 周艳艳, 周李岗. 2020. 早期大陆与板块构造启动——前沿热点介绍与展望. 岩石学报, 36(8): 2249~2275.
-
翟明国, 张艳斌, 李秋立, 邹屹, 何海龙, 单厚香, 刘博, 颜朝磊, 刘鹏. 2021. 克拉通、下地壳与大陆岩石圈——庆贺沈其韩先生百年华诞. 岩石学报, 37(1): 1~23.
-
张成立, 苟龙龙, 白海峰, 胡漾, 武春英. 2021. 鄂尔多斯地块基底研究新的思考与认识. 岩石学报, 37(1) : 162~184.
-
张华锋, 翟明国, 彭澎. 2006. 华北克拉通桑干地区高压麻粒岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地质含义. 地学前缘, 13(3): 1902~1909.
-
张华锋, 罗志波, 王浩铮. 2013. 内蒙凉城 2. 0 Ga 变质花岗岩对超高温变质作用的制约. 岩石学报29(7): 2391~2404.
-
张家辉, 田辉, 王惠初, 施建荣, 任云伟, 初航, 常青松, 钟焱, 张阔, 相振群. 2019. 华北克拉通怀安杂岩中早前寒武纪两期变质表壳岩的重新厘定: 岩石学及锆石U-Pb年代学证据. 地球科学, 44(1): 1~22.
-
张琳, 董春艳, 刘守偈, 白文倩, 任鹏, 万渝生. 2016. 华北克拉通乌拉山地区早前寒武纪岩浆作用和变质作用: 锆石SHRIMP U-Pb定年及岩石地球化学研究. 地质论评, 62: 1419~1438.
-
赵俊峰, 刘池洋, Nigel M, 芦建军, 曹冀龙, 杨瑶, 薛锐. 2015. 吕梁山隆升时限与演化过程研究. 中国科学: 地球科学, 45: 1427~1438.
-
赵磊, 张艳斌, 吴福元, 李秋立, 杨正赫, 金正男, 崔元正. 2016. 朝鲜半岛西北部古元古代高温变质-深熔作用: 宏观和微观岩石学以及锆石U-Pb年代学制约. 岩石学报, 32(10): 3045~3069.
-
赵磊, 张艳斌, Malaviarachchi S P K, Dharmapriya P L, 翟明国. 2021. 斯里兰卡地质演化研究的进展与评述: 岩石组合、变质演化及其与冈瓦纳大陆的关系. 岩石学报, 37(5) : 1287~1320.
-
赵庆英. 2014. 内蒙古大青山地区孔兹岩系的岩石地球化学特征及原岩建造. 吉林大学硕士学位论文.
-
赵瑞幅, 郭敬辉, 彭澎, 刘富. 2011. 恒山地区古元古代 2. 1 Ga 地壳重熔事件: 钾质花岗岩锆石 U-Pb 定年及 Hf-Nd 同位素研究. 岩石学报, 27(6): 1607~1623.
-
赵宗溥等著. 1993. 中朝准地台前寒武纪地壳演化, 北京: 科学出版社, 389~390.
-
钟焱, 陈雅丽, 翟明国, 马旭东. 2016. 华北克拉通西部古元古代孔兹岩系的地层对比、岩相古地理特征及其地质意义. 岩石学报, 32(3): 713~726.
-
周喜文, 魏春景, 耿元生, 张立飞. 2004. 胶北栖霞地区泥质高压麻粒岩的发现及其地质意义. 科学通报, 49: 1424~1430.
-
朱建江, 刘福来, 刘福兴, 石闯, 王舫, 徐文涛. 2021. 胶-辽-吉造山带辽河群石墨矿碳同位素特征及成因分析. 岩石学报, 37 (2) : 599~618.
-
摘要
近些年来,孔兹岩成为前寒武纪地质、变质地质以及大陆演化研究中一个使用非常普遍的词。在不少的文章中,孔兹岩被赋予特定的地质含义。例如,在变质作用中联系到高温-高压麻粒岩相或者是高温—超高温变质作用;在地质历史中,代表元古宙的特定时期;在构造环境中联想到古老大陆边界或者克拉通盖层,等等。这些说明孔兹岩类岩石的研究具有重要的意义。经过仔细分析,还可看到不同的研究者对于孔兹岩的定义、岩石组合和出露规律、变质环境和变质历史、构造指示意义诸方面的理解都存在很大的差异,甚至有时各说各话,不利于交流或产生歧义和误解。因此,有必要对孔兹岩一词的定义以及它的使用做一个梳理和界定,对其内涵、构造意义以及相关问题进行讨论。这就是本文的初衷。此外,本文还认为,华北的古元古代孔兹岩类的原岩是与其他沉积岩共生的富铝沉积岩,由于它们经历了高级变质作用,因此有相当比例的沉积岩变成原地-准原地重熔的花岗岩,并与变质的基性岩墙或岩体密切共生。含孔兹岩的沉积岩系具有沉积环境稳定的特点,不含或罕见火山岩层,是在新太古代克拉通化和古元古代 “静寂期”之后的代表性裂谷型沉积组合。“静寂期”超过200 Ma,使得古老的陆壳有长期和充裕的风化时间,沉积物具有充分的搬运和分选特点,伴有厚层碳酸盐沉积,并以含有较普遍或较频繁出现的碳质黑色页岩夹层而与太古宙的沉积岩石相区别。华北的孔兹岩类的分布以及特点,具有全球可比性,对于理解可能的休伦裂谷事件和相伴随的大氧化事件具有举足轻重的意义;同时对于理解古元古代末期成山纪(Orosirian)的构造事件以及构造体制的重要转变也有不可替代的作用。孔兹岩是地球特殊地质过程的记录。
Abstract
In recent years, khondalite has become a very popular term in the study of Precambrian geology and metamorphic geology as well as continental evolution. Khondalite has different geological and tectonic implications in some articles. For example,khondalite is suggested to have undergone either high-temperature and moderate-pressure (amphibolite-granulite facies) metamorphism or high-temperature and ultra-high-temperature metamorphism. And as a result, it is a representative of the Earth's Paleoproterozoic environment, or its occurrence marks the ancient continental boundaries or cover layers of stable cratons, and so on. Undoutedly, the study of khondalite is of great significance. However, the concept of khondalite is used in different ways, refecting that researchers have different understanding of the definition of khondalite, its rock assemblage and distribution, sedimentary environment and metamorphic history, tectonic implications and other aspects. This present situation has impeded the useful interchange of ideas and even led to ambiguity and misunderstanding. Therefore, it necessiates an effort to clearly define the term khondalite and to discuss its connotation, tectonic implication and other relavant issues. This is just my original intention to write this paper. This paper first reviewes the study of khondalite and related rocks showing that khondalite-bearing meta-sedimentary rocks. The khondalitic rocks in the North China Craton (NCC) consists basically of three parts, the lower coarse-grained clastic rocks, middle peltites and argillaceous rocks, and upper carbonate rocks. All the sedimentary successions underwent high-grade metamorphism, with some of which had changed into anatectic magma, as manefested by occurrences of large quantities of autochthonous or para-autochthonous granites. Meta-gabbroid dykes and bodies are also associated with the khondalite. Presence of quartz arenite and absence of volcanic rock in kondalitic rocks indicate sedimentation happened in a relatively stable tectonic setting in the NCC. It is proposed that sedimentary rocks were deposited in low-strained rifts during the Paleoproterozoic “quiet period” after Neoarchean cratonization. Synrift low-rate subsidence led to widespread deposition of quartz arenite and subsequent deeper marine mudrocks. Postrift regional subsidence gave rise to the formation of carbonate rocks. Presence of black carbonaceous shales characterizes the Proterozoic khondalites, a feature distinct from Archean sedimentary rocks. A tectonic model is advanced to explain how the rift sedimentary successions were altered into khondalite. The Paleoproterozoic khondalites and related rocks in the NCC are globally comparable. Therefore, study of khondalite will help understand a number of Proterozoic events, such as the legendary Huron Rift event, the Large Oxygen Event, and the subsequent Orosirian orogeny. Khondalite is record of special geological processes on Earth.
Keywords
khondalite ； definition ； connotation ； tectonic significance ； special process
