劉磊, 康詩勝, 劉恒, 胡天楊, 周煒鑒, 張?jiān)骑w

1)中南大學(xué)有色金屬成礦預(yù)測(cè)與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙，410083；2)中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，長(zhǎng)沙，410083；3)湖南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院自然資源學(xué)院，長(zhǎng)沙，410083

內(nèi)容提要：華北克拉通是世界范圍內(nèi)少數(shù)保存有大量太古宙英云閃長(zhǎng)巖—奧長(zhǎng)花崗巖—花崗閃長(zhǎng)巖(TTG)及多期次巖漿事件記錄的克拉通之一，相關(guān)研究對(duì)揭示全球太古宙時(shí)期殼—幔動(dòng)力學(xué)演化過程具有重要的指示意義。筆者等在華北克拉通東南部歸納總結(jié)了52個(gè)太古宙時(shí)期TTG巖石樣品的有效地球化學(xué)資料。根據(jù)地區(qū)與巖石成因差異，將樣品主要分為3類：霍邱、五河地區(qū)低鋁、低壓型TTG巖石，魯西(C帶)、豐縣張河地區(qū)中鋁、中低壓型TTG巖石以及登封地區(qū)高鋁、高壓型TTG巖石。華北克拉通東南部的TTG片麻巖經(jīng)歷了兩期明顯的地殼生長(zhǎng)事件：2.95～2.70 Ga，2.58～2.48 Ga(峰值為約2.52 Ga)。主、微量數(shù)據(jù)表明，華北克拉通東南部的TTG片麻巖主體源于低鉀鎂鐵質(zhì)巖石的部分熔融，并且源區(qū)可能受到來自于殼—幔相互作用的影響。其中，霍邱、登封地區(qū)的TTG分別受到流體、熔體交代作用；魯西和張河地區(qū)則同時(shí)受到熔體和流體交代作用?；羟竦貐^(qū)TTG片麻巖形成于約2.70 Ga，成因可能受魯西地區(qū)地幔柱垂向構(gòu)造的影響；太古宙末期，魯西及張河地區(qū)與登封地區(qū)TTG片麻巖的形成具有一定聯(lián)系，主要表現(xiàn)為受洋內(nèi)島弧地體側(cè)向的洋內(nèi)俯沖與弧陸碰撞增生控制，并經(jīng)歷了區(qū)域麻粒巖相變質(zhì)作用。

組成陸殼的巖漿巖中，英云閃長(zhǎng)巖—奧長(zhǎng)花崗巖—花崗閃長(zhǎng)巖(Tonalite—Trondhjemite—Granodiorite，TTG)是最主要的深成侵入巖(趙國(guó)春和張國(guó)偉，2021；Condie et al., 2009)。因此，TTG巖石在理解太古宙陸殼的形成和演化方面起著至關(guān)重要的作用(吳鳴謙等，2014；姜楊等，2014；葛寧潔等，2001；王金芳等，2021)。目前，有關(guān)太古宙TTG巖石成因機(jī)制的爭(zhēng)議主要集中在3個(gè)方面：①源巖性質(zhì)；②動(dòng)力學(xué)體制；③殘留相礦物本身的地球化學(xué)性質(zhì)。前人早期統(tǒng)計(jì)了全球太古宙TTG巖石(約4.0～2.50 Ga)的地球化學(xué)資料，發(fā)現(xiàn)隨著TTG巖石中Mg#及Cr和Ni等元素含量逐漸增加，CaO+Na2O和Sr元素含量亦同步增加(Martin et al., 2005)。據(jù)此，他們提出隨著地球的不斷冷卻，俯沖板片進(jìn)行部分熔融的深度也在逐漸增加，進(jìn)而熔體與地幔楔相互作用程度不斷增強(qiáng)。在動(dòng)力學(xué)體制方面，部分學(xué)者認(rèn)為太古宙TTG片麻巖可能形成于俯沖構(gòu)造體制，并與俯沖板片或者島弧根部物質(zhì)的部分熔融有關(guān)(Martin et al., 2005; Wang Wei et al., 2013)。相比而言，依據(jù)太古宙TTG片麻巖的面狀分布、缺少與地幔物質(zhì)的相互作用以及與科馬提巖的緊密共生等特征，其他學(xué)者提出垂向構(gòu)造成因體制(如：地幔柱模式或者拆沉模式等)(Smithies et al., 2009; Wu Meiling et al., 2016; Nebel et al., 2018)。與TTG熔體平衡的殘留相除了石榴子石之外，常見的還有斜長(zhǎng)石，含Ti礦物(如金紅石、鈦鐵礦、榍石)，角閃石和輝石。在鎂鐵質(zhì)巖石熔融時(shí)，Al2O3、Na2O和Sr優(yōu)先進(jìn)入斜長(zhǎng)石，其穩(wěn)定域小于1.5 GPa (Moyen and Steven, 2006)，因此，斜長(zhǎng)石出現(xiàn)在殘留相中時(shí)，會(huì)導(dǎo)致TTG熔體成分中Al2O3、Na2O和Sr含量的降低。實(shí)驗(yàn)研究表明，TTG熔體中Nb和Ta的含量主要受殘留相中金紅石的控制，當(dāng)金紅石出現(xiàn)時(shí)，TTG熔體中的Nb和Ta往往出現(xiàn)大幅度降低，其穩(wěn)定域一般認(rèn)為在1.5 GPa之上，除了含Ti礦物，另一個(gè)控制熔體Ti—Nb—Ta含量的礦物是角閃石，也是高壓角閃巖相的主要礦物(Xiong Xiaolin et al., 2005)。

Moyen 等(2011)根據(jù)巖石地球化學(xué)關(guān)鍵指標(biāo)(即Sr含量、Sr/Y和La/Yb值)，將太古宙(約3.50～2.50 Ga)TTG劃分為高壓(HP)、中壓(MP)和低壓(LP)型，并將其成因分別歸類于俯沖、后碰撞伸展以及地幔柱等不同構(gòu)造體制。大多數(shù)TTG(約80%)屬于源自加厚下地殼部分熔融(深度約30～45 km)的LP和MP型，而剩余20%的HP型TTG，被解釋為源自俯沖板塊(>60 km)。Wang Wei等(2017)通過對(duì)遼北地區(qū)新太古代晚期TTG片麻巖的深入研究，提出不同壓力類型TTG片麻巖可能形成于后撤型增生造山體系的不同構(gòu)造位置，其中高壓型TTG片麻巖與短暫的構(gòu)造擠壓有關(guān)，而中、低壓類型形成于后撤伸展階段。

值得注意的是，TTG通常被認(rèn)為是由成分類似于現(xiàn)今溢流玄武巖的富水的鎂鐵質(zhì)源巖(Martin et al., 2014)，通過部分熔融或分離結(jié)晶過程形成的(Bédard, 2006; Smithies, 2000; Laurent et al., 2020)。部分學(xué)者提出太古宙高壓型TTG片麻巖的“高壓”屬性可能與角閃石的分離結(jié)晶或者斜長(zhǎng)石堆晶有關(guān)(Bai Xiang et al., 2014; Laurent et al., 2020)。盡管如此，絕大部分太古宙早期(>3.0 Ga)TTG片麻巖屬于中、低壓類型，而高壓型TTG片麻巖直到太古宙晚期(約3.0～2.50 Ga)才大量產(chǎn)出(Wang Wei et al., 2017; Ge Rongfeng et al., 2018; Liu Heng et al., 2020)。近年來，TTG的地球化學(xué)差異性主要被解釋為與不同深度的部分熔融有關(guān)(Moyen, 2011; Moyen and Martin, 2012)。最近的研究表明，太古宙TTG片麻巖可能來自：①富集巖石圈地幔中鎂鐵質(zhì)熔體的分離結(jié)晶；②加厚下地殼含水鎂鐵質(zhì)巖石的部分熔融；③俯沖大洋板塊的熔融(包括淺俯沖和深俯沖)，淺俯沖大洋板塊沿著殼—幔邊界底侵，最終并入大陸地殼(Sun Guozheng et al., 2021)。此外，在深俯沖期間，H2O作為熔劑在不同TTG熔體的形成中起著至關(guān)重要的作用，這有助于產(chǎn)生成分多樣性的TTG(Moyen, 2011; Pourteau et al., 2020)。

另一方面，雖然關(guān)于陸殼如何形成和演化一直存在較多的爭(zhēng)議，但是，許多大陸生長(zhǎng)模型表明，70%以上的現(xiàn)代大陸地殼形成于太古宙末期之前(Armstrong, 1981; Mc Lennan and Taylor, 1982)；作為太古宙克拉通的主要成分，TTG片麻巖占太古宙大陸出露面積的60%～70%，被認(rèn)為是研究前寒武紀(jì)地殼巖漿作用和變質(zhì)演化的重要樣本(Zhao Guochun et al., 2008; 周艷艷等，2009; Moyen and Martin, 2012)。換言之，太古宙陸殼TTG片麻巖是現(xiàn)今陸殼的最重要組成部分(Armstrong, 1981; Dhuime et al., 2012; Hawkesworth et al., 2013)。因此，開展太古宙TTG片麻巖的成因機(jī)制研究是探討早期大陸地殼起源和形成演化過程的關(guān)鍵(萬渝生等，2021)。

克拉通內(nèi)部的古老地體為了解太古宙大陸生長(zhǎng)和總體構(gòu)造演化機(jī)制提供了一個(gè)良好窗口(Deng Hao et al., 2019)。華北克拉通在太古宙晚期逐漸穩(wěn)定成為克拉通，是中國(guó)最古老的克拉通之一，經(jīng)歷了多階段復(fù)雜的構(gòu)造演化，是研究陸殼生長(zhǎng)演化的天然實(shí)驗(yàn)室(Condie, 2000; Cawood et al., 2013; Zhou Yanyan et al., 2014; Li Lei and Zhai Weijian, 2019)。眾所周知，包括東南緣在內(nèi)的華北克拉通經(jīng)歷了兩期地殼生長(zhǎng)事件，分別為新太古代早期(2.85～2.70 Ga)和新太古代晚期(2.58～2.48 Ga)。經(jīng)過這兩次長(zhǎng)時(shí)間的陸殼生長(zhǎng)事件，華北克拉通擁有了初始的克拉通屬性(肖玲玲等，2019；黃道袤等，2020；第五春榮，2021)。然而，與世界上大多數(shù)地區(qū)的克拉通不同，2.60～2.50 Ga是華北克拉通構(gòu)造熱事件發(fā)育的最主要時(shí)期(Condie et al., 2009)。實(shí)際上，對(duì)于華北克拉通太古宙基底出露較好的地區(qū)，前人已經(jīng)開展了多方面的探索，但在太古宙基底未出露或極少出露的地區(qū)，尤其是東南緣的霍邱、五河、登封、魯西(C帶)、張河等地區(qū)，這一方面的研究較薄弱。因此，我們以華北克拉通太古宙TTG為研究對(duì)象，通過收集前人在該區(qū)的地層學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)、年代學(xué)和同位素?cái)?shù)據(jù)，結(jié)合已發(fā)表的研究成果，對(duì)上述地區(qū)早前寒武紀(jì)地質(zhì)演化開展系統(tǒng)的對(duì)比研究。筆者等重點(diǎn)討論以下問題：通過分析不同區(qū)域之間TTG片麻巖的差異以及規(guī)律，對(duì)其進(jìn)行分類匯總，并研究其巖石構(gòu)造成因，源區(qū)性質(zhì)以及動(dòng)力學(xué)體制，進(jìn)而揭露太古宙地殼生長(zhǎng)過程和模式，為整個(gè)華北克拉通的基底和構(gòu)造屬性提供研究思路。

1 華北克拉通東南緣太古宙地殼物質(zhì)的分布

華北克拉通作為中國(guó)最古老的克拉通地塊之一(圖1a)，雖然經(jīng)歷地殼多期生長(zhǎng)，但是主要形成于新太古代時(shí)期，在過去的幾十年里引起了世界范圍內(nèi)地球科學(xué)家的廣泛關(guān)注和研究。華北克拉通陸殼生長(zhǎng)在新太古代早期表現(xiàn)為地幔巖漿作用，并且作用范圍非常廣泛。新太古代晚期雖然地幔物質(zhì)有所加入，但是殼內(nèi)再循環(huán)作用起著主導(dǎo)作用(萬渝生等，2015；Wan Yusheng et al., 2015)。

圖1 華北克拉通基底構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭D(a)(據(jù)Zhao Guochun et al., 2005)、華北克拉通東部陸塊新太古代地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)(據(jù)Zhao Guochun et al., 2005, Wang Wei et al., 2015)

普遍認(rèn)為，華北克拉通是多個(gè)微塊體拼合的結(jié)果，然而，對(duì)于其具體劃分方法一直存在不同的觀點(diǎn)(圖1b，圖2)。產(chǎn)生不同觀點(diǎn)的原因是由于對(duì)于太古宙陸殼基底巖石性質(zhì)的認(rèn)知不夠準(zhǔn)確清晰。以往觀點(diǎn)有：①華北克拉通通常被認(rèn)為由橫貫華北造山帶的東、西兩個(gè)地塊在約1.85 Ga時(shí)合并而成(Zhao Guochun et al.，2005)，皖北五河地區(qū)的五河雜巖和霍邱地區(qū)的霍邱雜巖歸屬為膠—遼—吉帶穿過郯廬斷裂帶的延伸。因此，五河和霍邱地區(qū)的陸殼形成及演化應(yīng)該類似于膠—遼—吉帶(劉超輝和蔡佳，2017；Wang Wei et al., 2017; Lu Junsheng et al., 2021)；②Zhai Mingguo和Santosh(2011)認(rèn)為華北克拉通大致由膠遼、許昌、濟(jì)寧和阿拉善等七個(gè)微陸塊組成，它們于2.60～2.53 Ga 拼合完成克拉通化。在該體系中，徐淮地區(qū)的早前寒武紀(jì)單元屬于徐淮微陸塊(趙宗溥，1993；翟明國(guó)，2012)；③Wan Yusheng 等(2015)以≥2.60 Ga 的巖石的地理位置為依據(jù)，通過對(duì)早期構(gòu)造—熱事件的分析，將華北克拉通劃分為3個(gè)古陸塊，其中霍邱、五河、登封形成時(shí)間為約2.50 Ga ，華北克拉通東南部大部分基底隸屬于南部古陸塊，它們于古元古代末期(1.97～1.80 Ga)完成克拉通化(Wan Yusheng et al., 2015; Diwu Chunrong et al., 2016; 第五春榮等，2018)。

圖2 華北克拉通基底構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭D(據(jù)Zhai Mingguo, 2011)

華北克拉通東南部的太古宙變質(zhì)陸殼基底包括但不限于霍邱群、五河群、泰山群、濟(jì)寧群以及登封群。通過前人文章對(duì)鉆孔巖芯的描述，發(fā)現(xiàn)上述地區(qū)太古宙陸殼存在一些共性巖石，如大規(guī)模的TTG片麻巖和以發(fā)育條帶狀鐵建造(Banded iron formation, BIF)為特征的表殼巖系列，同時(shí)在地層序列上也存在對(duì)比性(圖3)?；羟耠s巖和五河雜巖主要包括TTG片麻巖、石英巖、云母片巖、變粒巖、大理巖、條帶狀鐵建造和斜長(zhǎng)角閃巖等巖石組合，并報(bào)道有2.9 Ga的TTG片麻巖。而徐州張河和魯西C帶濟(jì)寧巖群的巖芯主要以變質(zhì)火山巖和BIF鐵礦為主，同時(shí)發(fā)育有約2.5 Ga的TTG片麻巖。登封地區(qū)巖性則以斜長(zhǎng)角閃巖、BIF鐵礦以及約2.5 Ga的TTG片麻巖為主(楊恩秀等, 2008；Yang Xiaoyong et al., 2014；王偉等，2015)。筆者等對(duì)華北克拉通東南部地區(qū)出露太古宙巖石較少地區(qū)的TTG數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納整理，通過對(duì)比分析不同區(qū)域之間TTG片麻巖的差異以及規(guī)律，我們對(duì)以下科學(xué)問題進(jìn)行了初步探討：該地區(qū)不同區(qū)域間TTG片麻巖的構(gòu)造成因，源區(qū)性質(zhì)是否一致，地殼生長(zhǎng)模式是否相關(guān)，這對(duì)理解全球太古宙時(shí)期殼—幔動(dòng)力學(xué)演化過程具有一定的指示意義。

1.1 五河和霍邱變質(zhì)基底

五河雜巖被稱為五河群(也稱為蚌埠群)，是經(jīng)歷中高級(jí)變質(zhì)作用的一套地層，主要出露于蚌埠隆起帶，形成年齡跨度很大，并且?guī)r性復(fù)雜。構(gòu)造格局總體是近東西向的蚌埠隆起與北北東向的斷裂系統(tǒng)相疊加的構(gòu)造格局(圖4a、 b)。區(qū)域內(nèi)花崗質(zhì)巖石廣泛出露，前人的研究成果包含大量的巖石學(xué)和地球化學(xué)資料(Kang and Schmidt, 2017; Liu Lei et al., 2017; Wang Wei et al., 2017)。

五河雜巖于皖北五河及蚌埠、鳳陽一帶出露，西邊距離郯廬斷裂大約100 km。主要包括深部的變質(zhì)基性巖和淺部的表殼巖以及變質(zhì)的花崗巖侵入體。此外，以花崗巖和花崗閃長(zhǎng)片麻巖為代表的花崗巖類也廣泛發(fā)育。五河地區(qū)太古宙時(shí)期TTG巖石多為鉆孔資料(圖3)，野外露頭極少。鋯石年代學(xué)數(shù)據(jù)表明，五河群經(jīng)歷了新太古代晚期巖漿事件以及古元古代中期多期次變質(zhì)和深熔作用。

圖3 華北克拉通東南部地層巖性對(duì)比柱狀圖(據(jù)楊恩秀等, 2008；Yang Xiaoyong et al., 2014；王偉等，2015)

圖4 五河(a)、(b)(據(jù)劉貽燦等，2015)和霍邱(c)(據(jù)Liu Lei et al., 2016)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

靠近華北克拉通東南緣的霍邱地區(qū)的表殼巖被認(rèn)為代表太古宙基底巖石，并以產(chǎn)出條帶狀鐵建造(BIF)而聞名(邢鳳鳴和任思明，1984；Wan Yusheng et al., 2010a；楊曉勇等，2012；Liu Lei et al., 2016)。華北克拉通東南緣的霍邱雜巖以新太古代灰色片麻巖、角閃巖和大量變質(zhì)沉積巖為主，上面覆蓋著新元古代—古元古代地層和第四紀(jì)沉積物?；羟窈臀搴幼冑|(zhì)基底南北長(zhǎng)60多千米，總面積1500多平方千米。由于出露在地表的巖石樣品較少，該地區(qū)的地質(zhì)格架是通過巖性組合和鉆孔相關(guān)數(shù)據(jù)推斷出來的。根據(jù)鉆探數(shù)據(jù)，霍邱群自下而上可以分為花園組、吳集組和周集組(圖3, 圖4c)。其中，花園組以經(jīng)歷混合巖化的斜長(zhǎng)角閃巖和角閃黑云混合巖類為主。吳集組可分為上、下兩部分，下部以黑云斜長(zhǎng)片麻巖和角閃黑云斜長(zhǎng)變粒巖等變質(zhì)巖為主，上部少量的巖性與下部相同，但是以磁鐵石英巖、伴生的白云石大理巖和斜長(zhǎng)角閃巖為代表。周集組總體為白云大理巖組合，下部由混合巖、伴生的斜長(zhǎng)石角閃巖和磁鐵礦等組成，上部以白云石化大理巖為主(Wan Yusheng et al., 2010b; Yang Xiaoyong et al., 2014)?；羟耠s巖識(shí)別出了年齡為2.75 Ga的英云閃長(zhǎng)巖和2.9 Ga的TTG巖石(Wan Yusheng et al., 2010b; Liu Lei et al., 2016)。

1.2 登封雜巖

位于華北克拉通登封地區(qū)的太古宙巖石稱為登封雜巖(Zhang Guowei et al., 1985)?；啄挲g廣泛分布，從較老的新太古代登封群到較年輕的古元古代嵩山群都有分布，花崗質(zhì)巖石呈近南北向分布(圖4)。構(gòu)成陸殼主要成分的TTG質(zhì)片麻巖和表殼巖在空間上密切相關(guān)，并從西邊侵入到登封群中，嵩山群不整合在太古宙基底之上。

登封地區(qū)的片麻巖主要由大塔寺區(qū)域的英云閃長(zhǎng)質(zhì)片麻巖、會(huì)善寺區(qū)域的奧長(zhǎng)花崗質(zhì)片麻巖以及牛屋欄區(qū)域的奧長(zhǎng)花崗片麻巖組成。登封雜巖主要由斜長(zhǎng)角閃巖、角閃變粒巖、BIF鐵礦等組成，表現(xiàn)出角閃巖相變質(zhì)作用(圖3)?；◢徺|(zhì)巖石主要以新太古代晚期TTG片麻巖和正長(zhǎng)花崗巖為代表(Zhou Yanyan et al., 2011; Wang Wei et al., 2017)。登封雜巖的圍巖可分為早期的TTG深成巖體和晚期鉀質(zhì)花崗巖(Zhang Guowei et al., 1985; 郭安林, 1988; Kusky and Zhai Mingguo, 2012)。它們具有片麻狀組構(gòu)，表現(xiàn)為斜長(zhǎng)石與角閃石和/或黑云母呈層狀排列(Diwu Chunrong et al., 2011; Deng Hao et al., 2016)。

圖5 登封地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)Diwu Chunrong et al., 2011)

1.3 魯西地區(qū)C帶和徐州張河地區(qū)

前人對(duì)于魯西地區(qū)研究較為深入，并取得了很多重要成果，因?yàn)樗谔胖鏁r(shí)期構(gòu)造巖漿熱事件穩(wěn)定，直到古元古代才遭受變質(zhì)活動(dòng)，保存早期地殼記錄完好(Wang Wei et al., 2013; 任鵬等，2015；Ren Peng et al., 2016; Dong Chunyan et al., 2017; Gao Lei et al., 2020)。魯西地區(qū)發(fā)育了2.75～2.60 Ga和2.60～2.50 Ga兩期構(gòu)造巖漿事件(Wan Yusheng et al., 2011, 2014)。Wan Yusheng等(2010a)根據(jù)年代學(xué)以及空間位置差異，將魯西地區(qū)的太古宙陸殼基底分為3個(gè)帶：A 帶，位于魯西地區(qū)東北部，形成時(shí)代為新太古代晚期，主要由混合巖和殼源花崗巖組成；B 帶，位于中部(A帶的西南方向)，含有新太古代早期(2.70 Ga)的TTG巖石，并以發(fā)育來自于地幔作用的科馬提巖為主要特征；C 帶，位于西南部, 為本次統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的主要區(qū)域，改區(qū)域露頭明顯可見不同類型巖石之間的巖漿混合作用。該地區(qū)發(fā)育有條帶狀TTG巖石，其巖石的結(jié)晶年齡峰值為 2.53～2.52 Ga，巖漿作用十分強(qiáng)烈，主要產(chǎn)于泰山巖群、孟家屯巖組以及濟(jì)寧巖群中(圖3)。

魯西C帶平邑—費(fèi)縣地區(qū)出露的新太古代TTG片麻巖侵入早期表殼巖石中。這些TTG片麻巖經(jīng)歷了角閃巖相變質(zhì)和強(qiáng)烈變形作用。新太古代晚期(2.56～2.52 Ga)的表殼巖由黑云母片麻巖、角閃片巖、變質(zhì)礫巖、條帶狀鐵建造(BIF)和絹云淺粒巖組成(Wang Wei et al., 2011)。新太古代晚期的侵入巖主要由TTG富鈉型花崗片麻巖、輝長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖和富鉀花崗巖組成。這些巖石大多數(shù)遭受深熔作用，與新太古代表殼巖具有相同的NW—SE向構(gòu)造面理(片麻理)，表明區(qū)域變形可能發(fā)生在新太古代晚期花崗巖侵位之后(Sun Di et al., 2019)。

棗莊、濟(jì)寧地區(qū)新太古代晚期(約2.56～2.52 Ga)巖石組合，主要由礫巖、條狀鐵層、黑云母片麻巖、角閃片巖和絹云母千枚巖組成。同時(shí)帶上發(fā)育有肥城—棗莊古巖漿弧(圖6)位于魯西C帶西南側(cè)，其中形成的TTG組合分為兩組，分別是山草峪組和驛山組。

圖6 魯西地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)Wan Yusheng et al., 2010a)

徐州張河地區(qū)TTG片麻巖位于華北克拉通東南緣，該地區(qū)太古宙陸殼基底巖石出露很少，變質(zhì)基底主要包括泰山巖群和徐宿地區(qū)班井和夾溝出露的捕擄體。江蘇省地礦局第五地質(zhì)大隊(duì)對(duì)徐州西北方向 100 km 處的豐縣張河地區(qū)開展了一系列勘探工作，發(fā)現(xiàn)了BIF 型鐵礦。通過鉆孔巖芯資料看，基底下部的巖性以長(zhǎng)英質(zhì)角閃黑云斜長(zhǎng)片麻狀混合巖、混合花崗片麻巖為主，夾少量斜長(zhǎng)角閃巖、混合巖化黑云斜長(zhǎng)片麻巖(圖3)。特征礦物石榴子石較少出現(xiàn)，石英含量較高，屬中壓型低角閃巖相。中部的巖性以混合花崗片麻巖、黑云斜長(zhǎng)變粒巖等為主，夾少量斜長(zhǎng)角閃巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖。特征礦物石榴子石經(jīng)常出現(xiàn)，十字石零星出現(xiàn)，屬中壓型低角閃巖相。上部的巖性以二長(zhǎng)混合片麻巖、黑云斜長(zhǎng)混合片麻巖為主，夾少量斜長(zhǎng)角閃巖。特征礦物綠簾石、角閃石較常出現(xiàn)，屬綠簾—角閃巖相。綜合該地區(qū)的成巖年齡數(shù)據(jù)(待發(fā)表資料)，基底存在太古宙TTG巖石。

2 地球化學(xué)特征和巖石成因

在前人根據(jù)太古宙綠巖帶的劃分中，華北克拉通東南部具有統(tǒng)一的陸殼基底，是組成華北克拉通的七個(gè)微陸塊之一的重要組成部分(Zhai Mingguo and Santosh, 2011；翟明國(guó)，2012)。筆者等對(duì)該地區(qū)太古宙基底巖石及相關(guān)鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，尤其是對(duì)華北克拉通東南緣TTG片麻巖數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，具體表現(xiàn)為通過對(duì)該地區(qū)的東南部(霍邱、五河)、西部(登封)地區(qū)以及中北部(魯西C帶、張河)，TTG巖石的年代學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)對(duì)比分析，探討其新太古代動(dòng)力學(xué)體制，進(jìn)而對(duì)徐淮地區(qū)在新太古代時(shí)期如何演化展開討論。

本研究收集TTG片麻巖樣品的選取原則是：①樣品需具有相應(yīng)的主量元素、微量元素?cái)?shù)據(jù)且分析數(shù)據(jù)符合精度要求；②不同地區(qū)的同一批次樣品應(yīng)當(dāng)有可靠的定年數(shù)據(jù)；③同一地區(qū)樣品的鋯石Lu—Hf同位素?cái)?shù)據(jù)能夠反映配套的結(jié)晶年齡并進(jìn)行源區(qū)限定。本次收集的數(shù)據(jù)來自霍邱和五河(15個(gè))、登封(26個(gè))、魯西C帶(4個(gè))、張河(7個(gè)，待發(fā)表數(shù)據(jù))、五個(gè)地區(qū)共52個(gè)TTG樣品(數(shù)據(jù)和索引參考文獻(xiàn)見附表1，見www.geojournals.cn/georev的網(wǎng)上文件；印刷版略)。主微量數(shù)據(jù)根據(jù)地區(qū)主要分為3類：東南部(霍邱、五河)，中北部(魯西C帶、張河)以及西部(登封)地區(qū)。

為方便了解新太古代TTG巖石代表的地球動(dòng)力學(xué)意義，必須熟悉不同巖石組合的巖石成因和構(gòu)造環(huán)境。這些TTG片麻巖的SiO2含量為58.71%～72.9%，僅東南部和西部各有一個(gè)樣品的SiO2含量小于60%；MgO的含量較低，主要的范圍分布在3%以下(0.5%～2.7%)；Al2O3、K2O、CaO、Na2O、TiO2含量的變化范圍分別為10.35%～21%、1.00%～3.16%、1.02%～6.20%、2.29%～7.10%、0.1%～1.0%(圖7)。從圖8a中可以發(fā)現(xiàn)，樣品主要落在花崗閃長(zhǎng)巖和花崗巖區(qū)域，但各個(gè)地區(qū)都存在極少的樣品散落在石英二長(zhǎng)巖和正長(zhǎng)巖等鉀鈉含量較高的區(qū)域(圖8a)。在An—Ab—Or圖中，樣品在奧長(zhǎng)花崗巖、英云閃長(zhǎng)巖到花崗閃長(zhǎng)巖都有分布，整體來講有將近一半的樣品屬于英云閃長(zhǎng)巖，霍邱地區(qū)更多樣品落在奧長(zhǎng)花崗巖區(qū)域(圖8b)。在SiO2—K2O圖中(圖8c)，TTG大部分位于中鉀鈣堿性巖石區(qū)域，少量樣品落在低鉀拉斑玄武巖系列，只有一個(gè)霍邱的樣品落在高鉀鈣堿性系列。在K2O—Na2O—CaO三角圖中，大部分樣品落在TTG區(qū)域，只有少數(shù)落在與TTG成分相似的Sanukite區(qū)域(圖8d)。其主量元素完全符合TTG巖石高SiO2、Na2O低MgO、K2O的特征,并且在哈克圖解當(dāng)中CaO、MgO、K2O、TiO2與SiO2的呈明顯的反比關(guān)系，而Na2O與SiO2呈較顯著的正相關(guān)(圖7，8e)。值得注意的是，反映巖石形成壓力的Al2O3含量不僅與SiO2呈顯著的反相關(guān)，且西部、中北部以及東南部的TTG片麻巖的Al2O3含量還呈現(xiàn)出規(guī)律的變化，相關(guān)分布對(duì)應(yīng)不同的壓力屬性。在A/CNK—A/NK圖中，兩種指數(shù)的變化范圍分別是0.79～1.37、1.33～2.09，表現(xiàn)出準(zhǔn)鋁質(zhì)至過鋁質(zhì)特征(圖8f)。

圖7 華北克拉通東南部新太古代時(shí)期TTG巖石的SiO2與主量元素相關(guān)哈克圖解

圖8 華北克拉通東南部TTG巖石性質(zhì)判別圖(圖例同圖7)

收集到的樣品顯示相容元素Cr、Ni，大離子親石元素Sr，高場(chǎng)強(qiáng)元素Zr均與SiO2呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，SiO2含量低的部分樣品中四種元素的含量明顯增高，最高分別可達(dá)70×10-6、28×10-6、771×10-6、234×10-6。La的變化范圍為7.2×10-6～59×10-6，稀土元素配分模式圖顯示整體為右傾的趨勢(shì)，富集輕稀土，重稀土虧損，其中霍邱地區(qū)傾斜程度略大。霍邱及五河地區(qū)TTG片麻巖具有較高的輕稀土含量，表現(xiàn)出中等分餾的輕稀土配分模式；登封地區(qū)TTG片麻巖顯示強(qiáng)烈分餾的輕稀土配分模式，表現(xiàn)出正的Eu異常；魯西C帶及張河地區(qū)TTG片麻巖顯示中等分餾的輕稀土配分模式。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中，整體上都存在Nb、Ta、Ti的負(fù)異常，此外，登封地區(qū)表現(xiàn)出Sr的正異常，而另外兩個(gè)地區(qū)則存在輕微的負(fù)異常。年齡較老的霍邱地區(qū)有明顯的區(qū)別于較年輕的樣品的Th正異常以及明顯的重稀土元素虧損(圖9)。

圖9 華北克拉通東南部TTG巖石稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(a、c、e)和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(b、d、f)(球粒隕石和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化來自Sun and McDonough, 1989)

樣品La/Yb(5～227)、Sr/Y(17～291)、Ce/Sr(0.02～0.43)值的變化范圍較大，在La/Yb—Sr/Y和Y—Ce/Sr圖中可以分辨出登封地區(qū)、霍邱和五河地區(qū)、魯西C帶—張河地區(qū)分別對(duì)應(yīng)高壓、中壓和中低壓型TTG片麻巖(圖10a、 b)。Y的數(shù)據(jù)雖然變化范圍較大為1.7×10-6～27×10-6，但是只有兩個(gè)樣品的數(shù)據(jù)較大達(dá)到22×10-6和27×10-6，其余皆小于15×10-6，故在Y—Sr/Y圖中能夠觀察到TTG巖石的數(shù)據(jù)落在adakite區(qū)域，只有極少的數(shù)據(jù)落在島弧巖漿區(qū)域(圖10c)。在YbN(1～15)與(La/Yb)N(3.6～163)相關(guān)圖解中可以明顯分辨出三個(gè)地區(qū)樣品的區(qū)別，霍邱和五河地區(qū)的TTG巖石具有較大的(La/Yb)N和較小的YbN值，而魯西和張河地區(qū)卻恰恰相反，兩者的不同也在TTG巖石的源巖成分中反映出來，即霍邱和五河區(qū)域TTG的源巖存在含25%石榴子石的角閃巖，而魯西和張河地區(qū)源巖角閃巖中石榴子石的含量只有10%，登封地區(qū)TTG巖石的源巖可能以上兩種皆存在(圖10d)。

圖10 華北克拉通東南部TTG巖石La/Yb—Sr/Y(a)(底圖據(jù)Moyen, 2011)、Y—Ce/Sr(b)(底圖據(jù)Moyen, 2011)、Y—Sr/Y(c)底圖據(jù)Moyen and Martin, 2012)、YbN—(La/Yb)N(d) (底圖據(jù)Martin, 2005)圖解(圖例同圖7)

根據(jù)TTG巖石樣品的SiO2—Mg#特征以及Rb和Rb/Sr的變化范圍(21×10-6～115×10-6、0.03～0.56)，在構(gòu)成的判別圖中可以看出3個(gè)地區(qū)TTG巖石與adakite類似，皆是通過部分熔融形成(圖11a、b)。在3×CaO— Al2O3/(FeOT +MgO)—5×K2O/Na2O源巖判別圖中可以看到東南部和西部地區(qū)的TTG基本屬于低鉀鎂鐵質(zhì)巖石，而中北部地區(qū)TTG還存在高鉀鎂鐵質(zhì)巖石(圖11c)。與該規(guī)律相似，根據(jù)Zr/Sm(5.62～117.86)和Nb/Ta(3.1～29)值的變化，在Zr/Sm—Nb/Ta一圖中可以進(jìn)一步判別出西部和東南部的源巖主要是含角閃石的榴輝巖，而中北部還存在含金紅石榴輝巖(圖11d)。此外，TTG巖石的Zr/Hf、Lu/Hf、(Nb/La)N、(Hf/Sm)N值的變化分別為25～48、0.01～0.17、0.17～5.3、0.04～0.72，在相關(guān)的投圖中可以判斷出，3個(gè)地區(qū)的TTG巖石都顯示不存在碳酸鹽巖的交代作用，沒有鋯石的分離結(jié)晶，總體保留了原始巖漿成分；在(Nb/La)N—(Hf/Sm)N圖中可以區(qū)分出，西部的TTG巖石受熔體相關(guān)俯沖交代作用，東南部的TTG巖石主要受流體相關(guān)俯沖交代作用，而中北部地區(qū)既受到熔體相關(guān)俯沖交代作用，又受流體相關(guān)俯沖交代作用的影響(圖11e，f)。在本研究中，未發(fā)現(xiàn)Nb/Ta值與其他指標(biāo)存在聯(lián)系(圖11)；Nb/Ta似乎與熔融深度無關(guān)(另一方面，Nb和Ta的絕對(duì)濃度見圖11)。這一結(jié)果顯然與Foley等(2002)關(guān)于金紅石中HFSE分配的結(jié)論不一致。然而，魯西C帶及張河地區(qū)TTG巖石顯示太古宙高鉀鎂鐵質(zhì)巖石的成分，是TTG熔體的潛在來源，并且它們的Nb/Ta值變化范圍較大(圖11c，d)。盡管魯西C帶及張河地區(qū)的片麻巖顯示出較高的Nb/Ta值，但由于TTG片麻巖的源巖同樣具有高的Nb/Ta值，因此，金紅石的分離結(jié)晶不是該地區(qū)Nb/Ta值升高的唯一途徑。

圖11 華北克拉通東南部TTG巖石主量和微量元素變化圖(圖例同圖7一致)

對(duì)收集到的TTG巖石年齡進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(楊淳等，1997；勞子強(qiáng)和王世炎，1999；王世進(jìn)等，2008，2010；萬渝生等，2009)，可以清楚地看到登封和魯西—張河的TTG巖石主要形成于新太古代晚期(2600～2400 Ma)，東南部霍邱地區(qū)除此之外還存在新太古代早期甚至中太古代(2950～2700 Ma)的TTG巖石(圖12，數(shù)據(jù)見附表2； 見www.geojournals.cn/georev的網(wǎng)上文件；印刷版略)。圖13為TTG的鋯石年齡—εHf(t)圖。為了減少由于鉛丟失使鋯石年齡變年輕的影響，使用207Pb/206Pb的鋯石結(jié)晶年齡進(jìn)行計(jì)算，圖解顯示鋯石的εHf(t)變化范圍為-3.0～8.9，大多數(shù)都是正值?；羟窈臀搴拥貐^(qū)的εHf(t)值變化較大，且隨著中太古代—新太古代表現(xiàn)出顯著的殼幔相互作用的影響，而筆者等收集的主微量數(shù)據(jù)主要來自于霍邱地區(qū)的中太古代巖石。登封地區(qū)TTG的εHf(t)值接近虧損地幔線，表明該地區(qū)受到地殼物質(zhì)的混染較少(圖13，數(shù)據(jù)見附表3；見www.geojournals.cn/georev的網(wǎng)上文件；印刷版略)，巖漿來源于新生地殼物質(zhì)。魯西C帶和張河地區(qū)的TTG片麻巖εHf(t)值界于虧損地幔和球粒隕石演化線之間，表明巖漿最有可能來自地殼。

2.1 東南部(霍邱、五河)地區(qū)

華北克拉通東南部的霍邱雜巖發(fā)生了3次主要的巖漿活動(dòng)，其中2.80～2.70 Ga和2.50 Ga時(shí)期經(jīng)歷了主要的地殼生長(zhǎng)事件，下地殼可能經(jīng)歷了幕式生長(zhǎng)過程，與早前寒武紀(jì)時(shí)期處于克拉通的邊緣位置有關(guān)。蚌埠及五河一帶零星出露有不同類型的TTG片麻巖，而霍邱地區(qū)獲取的TTG巖石數(shù)據(jù)主要來自于鉆孔。該區(qū)域TTG樣品顯示存在3期明確的年齡(圖12、圖13；約2.90 Ga、2.70 Ga和2.50 Ga)，揭示了它們的源巖可能是在中太古代至古元古代3次不同的構(gòu)造熱事件中產(chǎn)生的。較古老的年齡證實(shí)了霍邱—五河地區(qū)存在中太古代地殼，這與華北克拉通沂水地區(qū)的報(bào)道相似(Wu et al., 2013)?；谌珟rRb-Sr和鋯石U-Pb定年數(shù)據(jù)，前人認(rèn)為“霍邱群”約形成于2.70 Ga，分別在2.30～2.20 Ga和1.80～1.40 Ga期間經(jīng)歷了兩期變質(zhì)作用，霍邱群2.70 Ga 巖石具有較低的鋯石εHf(t)值，指示其來自古老陸殼物質(zhì)的殼內(nèi)再造過程(Liu Lei et al., 2016)。

圖12 華北克拉通東南部新太古代TTG巖石的鋯石年齡變化(圖例之外的顏色為兩種地區(qū)TTG的重疊)

圖13 華北克拉通東南部新太古代TTG巖石的鋯石年齡—εHf(t)圖解

該結(jié)果不同于早期一些認(rèn)為花崗片麻巖是在2.75 Ga和2.56 Ga的兩個(gè)構(gòu)造熱事件階段(Wan Yusheng et al., 2010b)，或者是在約2.75 Ga的單個(gè)階段形成的觀點(diǎn)(楊曉勇等，2012)。較年輕的年齡(2444±29 Ma)接近于侵入華北克拉通相鄰地塊的大量花崗巖的年齡(約2.50 Ga)(Geng Yuansheng et al., 2012; Zhang Lianchang et al., 2012; Zhai Mingguo and Santosh, 2013)。巖石中2711～2765 Ma的年齡表明，地殼生長(zhǎng)的峰值可能出現(xiàn)在2.80～2.70 Ga。根據(jù)前人的研究，盡管2.60～2.50 Ga的巖石占華北克拉通前寒武紀(jì)基底的80%左右，但2.80～2.70 Ga仍然是華北克拉通一個(gè)主要新生地殼增長(zhǎng)期。

霍邱地區(qū)TTG巖石的MgO含量變化范圍較大，Mg#數(shù)值含量較高，且變化范圍很大，這些特征反映了TTG巖漿與地幔楔中橄欖巖之間存在相互作用，即俯沖板片熔融過程中可能存在地幔楔橄欖巖的混染(圖8e, 11b)。與其他地區(qū)的TTG巖石類似，存在REE模式強(qiáng)烈分餾，HFSE虧損，LREE和LILE富集等特征。結(jié)合La/Yb—Sr/Y和Y—Ce/Sr高—中—低壓型TTG區(qū)分圖(圖10a，b)，可以判斷出該地區(qū)的TTG巖石屬于中壓TTG。此外，由于該地區(qū)TTG巖石的(La/Yb)N變化范圍很大，并且具有明顯高于其他地區(qū)的(La/Yb)N含量。通過源區(qū)判別圖可以發(fā)現(xiàn)比值較大的樣品對(duì)應(yīng)含25%石榴子石的角閃巖作為源巖(圖10d)，而比值較小的樣品對(duì)應(yīng)含10%石榴子石的角閃巖作為源巖，結(jié)合鋯石的年代學(xué)分析，年齡較老的TTG巖石具有較大的(La/Yb)N值，較年輕的TTG巖石(La/Yb)N值反而較小。在3×CaO—Al2O3/(FeOT+MgO)—5×K2O/Na2O一圖中可以看到這些地區(qū)的TTG屬于低鉀鎂鐵質(zhì)巖石(圖11c)，除不同比例的石榴子石之外，Zr/Sm—Nb/Ta一圖反映其源巖成分還存在含角閃石榴輝巖作為源巖，表明形成時(shí)溫壓條件較高。綜合Lu/Hf—Zr/Hf及(Nb/La)N—(Hf/Sm)N元素特征(圖11e、f)，指示霍邱—五河地區(qū)的TTG巖石形成過程中不存在碳酸鹽巖的交代作用，與沉積物質(zhì)的加入無關(guān)，另外，與登封等地區(qū)也存在明顯的差別，僅受到流體相關(guān)俯沖交代作用?；羟竦貐^(qū)因?yàn)檩^低的Sr/Y值，較高的(La/Yb)N含量表示其受到深俯沖巖漿作用，且形成于壓力較高的環(huán)境，從而達(dá)到榴輝巖相變質(zhì)作用。結(jié)合其較高的稀土元素值，變化范圍較大的εHf(t)值表現(xiàn)出的殼幔相互作用，以及魯西C帶2.7 Ga時(shí)期出露的科馬提巖，認(rèn)為該地區(qū)TTG巖石的形成可能受約2.70 Ga地幔柱構(gòu)造體制下形成的高溫高壓作用的影響，可能與地幔柱和島弧的聯(lián)系作用體制有關(guān)。五河地區(qū)新太古代時(shí)期的巖石因?yàn)闆]有搜集到相關(guān)TTG的主微量，故無法判斷其與登封和魯西C帶地區(qū)具有一致的地質(zhì)屬性，但富集的εHf(t)值表明，中太古代的TTG巖石可能為新太古代巖漿事件提供了地殼物質(zhì)來源。

2.2 西部(登封)地區(qū)

華北造山帶南段嵩山地區(qū)出露的登封雜巖主要由新太古代TTG片麻巖、變閃長(zhǎng)巖和角閃巖組成(郭安林，1988)。登封雜巖是華北造山帶南段的一套早前寒武紀(jì)變質(zhì)巖，傳統(tǒng)上被認(rèn)為是典型的花崗巖—綠巖帶。自20世紀(jì)50年代以來，對(duì)登封雜巖進(jìn)行了大量的年代學(xué)和地球化學(xué)研究，表明該雜巖主要形成于新太古代晚期(約2.6～2.5 Ga)。前人在登封雜巖中識(shí)別出一套新太古代構(gòu)造混雜巖，它們由TTG片麻巖、類似于Sanukite的變閃長(zhǎng)巖和具有N-MORB地球化學(xué)特征的變基性火山巖構(gòu)成，形成于俯沖匯聚構(gòu)造環(huán)境(第五春榮，2021)。

登封地區(qū)的部分花崗質(zhì)巖石屬于TTG片麻巖系列，3種巖石的數(shù)量以英云閃長(zhǎng)巖—奧長(zhǎng)花崗巖—花崗閃長(zhǎng)巖順序遞減(Barker and Arth, 1976; 圖8b)，顯示準(zhǔn)鋁質(zhì)—過鋁質(zhì)的TTG片麻巖特征(Martin, 1994; 圖8f)。TTG片麻巖呈現(xiàn)Na2O演化趨勢(shì)，鉀含量較低屬于低鉀拉斑—中鉀鈣堿性系列(圖8c、d)，并表現(xiàn)出與高硅adakite(HSA)相似的低鎂高硅的特征(圖8e)，暗示其成因可能與之相似，與俯沖板片部分熔融相關(guān)。本區(qū)TTG片麻巖的Mg#值變化范圍較小(36～47，只有一個(gè)數(shù)值為61)，在相關(guān)圖解中基本投入下地殼來源adakite中(圖11b)，表明不可能源自地幔源區(qū)物質(zhì)的部分熔融(Rapp et al., 1999; Smithies, 2000; Martin et al., 2005)。在稀土元素圖解當(dāng)中，與魯西—張河地區(qū)的TTG巖石相似，顯示HREE強(qiáng)烈分餾的特征，REE總量偏低、存在輕微的Eu正異常(圖9c)，可能累積了較多長(zhǎng)石組分(Shang et al., 2004)；而在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化的蛛網(wǎng)圖中，登封和魯西—張河地區(qū)都表現(xiàn)出Nb、Ta、Ti的負(fù)異常(圖9d)，說明TTG源區(qū)虧損HFSE元素，同時(shí)在其形成過程中應(yīng)該有角閃石、石榴子石等對(duì)HREE分配系數(shù)大于1并具有Eu負(fù)異常的礦物的分離或殘留(Hanson, 1978)。

該地區(qū)TTG巖石的Y含量低，Sr/Y和Ce/Sr值較高，屬于高壓型TTG(圖10a、b)，表示其形成的源區(qū)深度大于東南部和中北部TTG巖石。無論是根據(jù)地球化學(xué)投圖(圖11a、c)，還是前人已進(jìn)行的較多高溫高壓實(shí)驗(yàn)，都表明TTG巖石是由含水玄武質(zhì)巖石(榴輝巖相或含石榴子石的角閃巖相)的部分熔融產(chǎn)生的(Barker and Arth, 1976; Rapp et al., 1991; Rapp and Watson, 1995)。根據(jù)Foley等(2002)的描述，登封地區(qū)的TTG巖石通常是由變質(zhì)玄武巖在榴輝巖相條件下部分熔融形成的，Nb/Ta值反映了源巖鎂鐵質(zhì)成分的多少。然而，在全球太古代記錄中，具有“高壓型”地球化學(xué)特征的TTG的Nb/Ta值低于其鎂鐵質(zhì)來源，表明殘余角閃石在TTG巖漿演化中發(fā)揮了重要作用，這一特征可能反映了含水的可能性增加，而不是在無流體熔融期間，通過壓力控制條件使斜長(zhǎng)石殘留量減少(Moyen, 2011)。

巖相學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)登封地區(qū)TTG片麻巖變質(zhì)地體中缺少中性火成巖石，也未發(fā)現(xiàn)基性堆晶巖(Huang Bo et al., 2021)，Y—Sr/Y、YbN—(La/Yb)N和Zr/Sm—Nb/Ta相關(guān)圖解(圖10c、d, 圖11d)顯示大多數(shù)TTG在形成過程可能存在一定比例榴輝巖的部分熔融。石榴子石穩(wěn)定域說明壓力不低于0.8 GPa，大約在700～1000℃時(shí)，僅在高壓條件下(>1.5 GPa)，鎂鐵質(zhì)巖石通過脫水熔融作用產(chǎn)生奧長(zhǎng)花崗巖熔體，含有富Al組分表明，殘余熔體相中富含角閃石和石榴子石，不含斜長(zhǎng)石(如；Rapp et al., 1991)。地球化學(xué)成因表明登封雜巖中的TTG質(zhì)片麻巖具有較低的Mg#、MgO、Cr、Ni含量以及較低的Nb/Ta值，指示其與典型太古宙TTG巖石和顯生宙典型的高硅adakite具有類似的地球化學(xué)特征，其源巖可能是由低角度俯沖的新生玄武質(zhì)洋殼部分熔融而成(Diwu Chunrong et al., 2011)。殘留物中金紅石的存在表明壓力大于1.5 GPa，意味著12～15℃/km的低地?zé)崽荻?，Zr/Hf和Lu/Hf之間缺乏相關(guān)性，表明不存在鋯石的分離結(jié)晶作用，總體保留了原始巖漿的成分，登封地區(qū)TTG巖石沒有古老地殼物質(zhì)的加入。由此看來，登封地區(qū)的TTG片麻巖與張河和魯西C帶地區(qū)相似，目前僅報(bào)道了約2.5 Ga的TTG片麻巖(圖12)。如圖13所示，登封雜巖中大多數(shù)2.50 Ga鋯石的高εHf(t)值接近于同時(shí)代虧損地幔的初始Hf同位素比值，對(duì)應(yīng)于最年輕的TDM年齡，接近巖漿中鋯石生長(zhǎng)的時(shí)間，這些可以解釋為登封地區(qū)的巖石代表新生地殼。此外，所有約2.50 Ga的鋯石都具有正的εHf(t)值，其中一些非常接近同時(shí)代虧損地幔的初始Hf同位素比值。因此，登封的年代學(xué)資料也為“2.50 Ga是華北地區(qū)地殼生長(zhǎng)的主要時(shí)期”這一觀點(diǎn)提供有力的支持。登封地區(qū)石的εHf(t)值變化范圍較大，可能反映了熔融過程中不充分或不均勻的混合，并且表現(xiàn)出虧損地幔的Hf同位素特征。綜上所述，登封地區(qū)的TTG巖石通過島弧環(huán)境下低角度俯沖，導(dǎo)致加厚地殼的含水玄武質(zhì)洋殼部分熔融形成，石榴子石和角閃石作為殘留相(Gutscher et al., 2000)。這也可以解釋TTG片麻巖在登封地區(qū)大面積出露的原因。

2.3 中北部(魯西C帶、張河)地區(qū)

研究表明，約2.70 Ga科馬提巖—拉斑玄武巖以及約2.60 Ga構(gòu)造熱事件是地幔柱/地幔翻轉(zhuǎn)等垂向構(gòu)造過程的產(chǎn)物，而新太古代晚期動(dòng)力學(xué)機(jī)制則以島弧巖漿作用過程為主(Wan Yusheng et al., 2014; Ren Peng et al., 2016)。魯西A和C帶中的2.53～2.48 Ga未變形和弱變形巖漿巖，包括高Ba—Sr花崗巖、硅質(zhì)高鎂玄武巖以及殼源二長(zhǎng)花崗巖和正長(zhǎng)花崗巖，它們具有板片回撤和地殼穩(wěn)定演化后期階段的特征(Wan Yusheng et al., 2010a; Peng Touping et al., 2013; Gao Lei et al., 2018)。魯西C帶主要以TTG巖石為主，形成時(shí)代為2560～2530 Ma，反映了俯沖過程從近洋到近陸的侵入巖構(gòu)造巖石組合特征(圖6)。魯西—張河地區(qū)新太古代晚期(2563～2500 Ma)TTG巖石，既具有貧K2O的奧長(zhǎng)花崗巖演化趨勢(shì)，又具有富K2O的鈣堿性演化趨勢(shì)，處于過渡狀態(tài)，形成于大陸邊緣弧環(huán)境。弧演化的第一階段可能形成了以C帶為代表的2.56～2.52 Ga變形的年輕巖石，包括輝長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、英云閃長(zhǎng)巖和高SiO2adakite，與交代的幔源花崗閃長(zhǎng)巖、殼源二長(zhǎng)花崗巖和正長(zhǎng)花崗巖有關(guān)(Wang Yuejun et al., 2009; Peng Touping et al., 2012; Sun Guozheng et al., 2019)。

在Rb—Rb/Sr圖中(圖11a)，TTG片麻巖以部分熔融趨勢(shì)為主，在SiO2—MgO、Y—Sr/Y和SiO2—Mg#巖石成因判別圖中(圖8e, 10c, 11b)，這些樣品分布在高硅adakite、經(jīng)典島弧巖漿以及板片來源adakite區(qū)域。這些特征表明，魯西及張河地區(qū)的TTG熔體不是來自下地殼變質(zhì)鎂鐵質(zhì)巖石，而是來自俯沖板片物質(zhì)的部分熔融。在Al2O3/(FeO+MgO)—3×CaO—5×K2O/Na2O三角圖中，樣品在低鉀鎂鐵質(zhì)巖石和高鉀鎂鐵質(zhì)巖石的熔體范圍皆有分布(圖11c; Laurent et al., 2014)，因此俯沖板片熔體可能與高硅adakite類似也受到地幔楔橄欖巖的混染。與其他地區(qū)相比，該地區(qū)TTG片麻巖除了富集輕稀土虧損重稀土，存在Nb、Ta、Ti的負(fù)異常等共同點(diǎn)之外，還存在比較明顯的Eu的負(fù)異常(圖9e、f)，再結(jié)合La/Yb—Sr/Y和Y—Ce/Sr高中低壓型TTG區(qū)分圖(圖10a、b)，這些樣品基本屬于中低壓TTG類型，。Eu負(fù)異常的產(chǎn)生反映原始巖漿的性質(zhì)，所以，TTG片麻巖可能是由俯沖程度相對(duì)較淺的鎂鐵質(zhì)玄武巖部分熔融形成的。YbN—(La/Yb)N圖解(圖10d)進(jìn)一步揭示TTG片麻巖的源巖成分，這些樣品的源巖主要產(chǎn)生于經(jīng)典島弧區(qū)域，且受到不含石榴子石角閃巖流體的交代，處于球粒隕石和虧損地幔演化線之間的εHf(t)值和中低壓的屬性進(jìn)一步證實(shí)了該地區(qū)TTG巖石的形成深度較淺，明顯區(qū)別于霍邱、五河和登封地區(qū)。此外，通過Zr/Sm—Nb/Ta圖解可以發(fā)現(xiàn)局部地區(qū)的TTG巖石在形成過程中可能存在含金紅石的榴輝巖作為源巖(圖11d)。最后，利用Lu/Hf—Zr/Hf和(Nb/La)N—(Hf/Sm)N交代作用判別圖(圖11e、f)，發(fā)現(xiàn)這些樣品皆不存在鋯石殘留體，基本保留了原始巖漿成分，沒有經(jīng)歷碳酸鹽巖交代作用，但是既經(jīng)歷了熔體和流體相關(guān)俯沖交代作用。綜上所述，魯西—張河地區(qū)約2.50 Ga TTG片麻巖是由不含石榴子石的玄武巖源區(qū)，在淺層的經(jīng)典島弧背景下，俯沖板片通過流體和熔體的交代作用，由鎂鐵質(zhì)巖石部分熔融形成。隨后，結(jié)合先虧損后富集εHf(t)值特征和登封地區(qū)的巖石成因，表明在不斷地俯沖過程中，魯西C帶和張河等地的洋內(nèi)島弧地體與登封地體的弧陸碰撞增生，受側(cè)向的洋內(nèi)俯沖以及弧陸增生作用，可能形成了太古宙末期TTG片麻巖和區(qū)域麻粒巖相變質(zhì)作用。

3 華北克拉通東南部太古宙地質(zhì)事件序列和殼—幔動(dòng)力學(xué)機(jī)制

太古宙TTG通常分為低鋁型和高鋁型，前者一般形成于相對(duì)低壓條件下，也稱為低壓型TTG，本文中霍邱和五河地區(qū)TTG片麻巖主要為該類型，其代表源巖在部分熔融形成TTG的過程中存在斜長(zhǎng)石和輝石的分離結(jié)晶；而后者一般形成于壓力較高的環(huán)境，稱為高壓型TTG，登封地區(qū)的TTG片麻巖具有類似特征，表示其部分熔融形成TTG的過程中，可能存在石榴子石和金紅石的殘余相。而魯西C帶及張河地區(qū)的TTG片麻巖屬于過渡類型，即中壓型TTG，該類型產(chǎn)生的殘余相以角閃石和石榴子石為主，可能伴有少量的金紅石(Moyen, 2011)。在華北克拉通東南部，太古宙TTG片麻巖的Al2O3含量的高低與輕重稀土的分異程度之間存在顯著的相關(guān)性。高壓和中壓類型TTG巖石與高鋁類型TTG巖石相當(dāng)，而低壓類型TTG巖石與低鋁類型TTG巖石相當(dāng)。因此，島弧相關(guān)模式可以合理地解釋太古宙不同壓力類型TTG的成因。太古代時(shí)期，尤其是新太古代早期，是陸殼基底發(fā)育速度最快的時(shí)期(Zhai Mingguo and Santosh, 2011; Geng Yuansheng et al., 2012; Condie and Kr?ner, 2013; Wan Yusheng et al., 2014)。Condie(1975)的觀點(diǎn)是新太古代中期之前，以地幔柱為主的垂向構(gòu)造模式是生成TTG的主要方式。通過太古宙早期獨(dú)特的巖石組合可以推斷約2.5 Ga之前的地?zé)崽荻却蠹s為現(xiàn)在的3倍。此外，霍邱地區(qū)在2.70 Ga時(shí)期，出露有大量海相沉積的條帶狀硅鐵建造(BIF)型鐵礦，表示部分陸殼碎屑物質(zhì)已進(jìn)行深海沉積，因此，極有可能形成于溫度較高，但壓力較小的洋弧俯沖構(gòu)造環(huán)境。Brown等(2020)認(rèn)為，板塊構(gòu)造的啟動(dòng)使雙變質(zhì)帶開始產(chǎn)生，從而導(dǎo)致了大洋擴(kuò)張和板塊俯沖的大規(guī)模遷移。在登封地區(qū)，第五春榮(2021)識(shí)別出俯沖匯聚環(huán)境的TTG片麻巖，并提出其構(gòu)成“新太古代構(gòu)造混雜巖”的觀點(diǎn)。Huang Bo等(2020)將華北克拉通南部的登封雜巖進(jìn)行了空間上的區(qū)分，劃分為東、西兩部分，并根據(jù)它們相似的變質(zhì)年齡(2.54～2.50 Ga)，和低溫低壓，高溫高壓的變質(zhì)溫壓梯度，提出登封雜巖的雙變質(zhì)帶代表了新太古代晚期的碰撞造山作用。因此，登封地區(qū)極有可能是俯沖碰撞匯聚帶。而在魯西地區(qū)，出露有2.50 Ga的花崗巖綠巖帶，綠巖帶通常指示弧后盆地的島弧連續(xù)增生構(gòu)造模式(翟明國(guó)，2012)，但是根據(jù)魯西地區(qū)時(shí)代上先富集后虧損再富集的εHf(t)值，以及中低壓的形成環(huán)境，結(jié)合其形成時(shí)代2.59～2.56 Ga 期間為構(gòu)造巖漿作用“靜寂期”和2.55～2.49 Ga的巖漿事件，認(rèn)為其可能先形成于洋弧俯沖構(gòu)造環(huán)境，隨后與華北克拉通東南部連續(xù)的巖漿作用相對(duì)應(yīng)，可能演變?yōu)楦_匯聚構(gòu)造背景。最近，有學(xué)者重新確定和劃分了TTG巖石形成時(shí)代及巖石組合，認(rèn)為C帶可能與華北克拉通東南部有關(guān)，并且可能與登封東部地區(qū)具有一定的成因聯(lián)系(Liu Chaohui et al., 2019)。在魯西C帶的棗莊地區(qū)，還識(shí)別出BIF型鐵礦，含BIF的綠巖帶的拖拽是洋殼俯沖的動(dòng)力。同時(shí)，登封地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了BIF型礦體，因此，TTG在后續(xù)的俯沖匯聚過程中，極有可能受到地幔物質(zhì)的加熱。伴有BIF鐵礦層的巖石由于密度較大，而后與登封地區(qū)的TTG匯聚，達(dá)到了下地殼深度，從而使登封地區(qū)的TTG片麻巖形成的壓力條件較高。一方面魯西C帶地區(qū)的TTG片麻巖普遍受到的深熔作用，也支持該地區(qū)的巖石受到后續(xù)俯沖高溫巖漿加熱的影響(翟明國(guó)等，2020)。因此，構(gòu)建華北克拉通東南部的中北部通過向中部地區(qū)俯沖，而后形成統(tǒng)一基底的模式是可行的。

近些年來，國(guó)內(nèi)外的研究學(xué)者對(duì)華北克拉通的陸殼基底進(jìn)行了大量的研究。各自提出了不同的認(rèn)識(shí)與見解，既有認(rèn)為陸殼呈現(xiàn)幕式生長(zhǎng)的以地幔柱構(gòu)造為代表的垂向模式(Smithies et al., 2009; Wu Meiling et al., 2016; Nebel et al., 2018)，也有提出陸殼是連續(xù)生長(zhǎng)的以俯沖—匯聚模式為代表的水平構(gòu)造模式(Martin et al., 2005; Wang Wei et al., 2013)。Sun Guozheng等(2021)通過統(tǒng)計(jì)華北克拉通東部陸塊的TTG巖石，認(rèn)為大陸地殼的厚度和地?zé)崽荻扰c地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制變化有關(guān)，從中太古代晚期(約2.90 Ga)的垂直構(gòu)造類型轉(zhuǎn)化為新太古代早期到晚期(約2.70～2.50 Ga)的熱俯沖板塊構(gòu)造類型。Cui Zexian 等(2022)通過統(tǒng)計(jì)華北克拉通南緣TTG巖石的鋯石數(shù)據(jù)，認(rèn)為大多數(shù)太古宙鋯石樣品仍保留其原始含水量，可進(jìn)一步用于揭示巖石成因和構(gòu)造背景，推測(cè)華北克拉通可能發(fā)生了從中太古代晚期(約2.80 Ga)的垂直構(gòu)造到新太古代晚期(約2.50 Ga)的板塊構(gòu)造(帶俯沖)的地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制變化。在歸納整理前人最新研究成果的同時(shí)，我們構(gòu)建了關(guān)于華北克拉通東南緣太古代陸殼基底巖構(gòu)造格架和時(shí)空分布規(guī)律：

(1)中太古代晚期(2.9～2.8 Ga)是陸殼生長(zhǎng)的初始時(shí)期，此時(shí)大陸地殼較薄，厚度大約為27～39 km，該時(shí)期的TTG片麻巖僅在霍邱、五河等少數(shù)地區(qū)零星出露。熱力學(xué)和微量元素的模擬結(jié)果顯示該時(shí)期具有較高的地溫梯度(21～31℃/km)和基底熱流值(46～80 mW/m2)(圖14a、b)。該結(jié)果通常是地幔柱構(gòu)造活動(dòng)在地表的直接反映(Wilson, 1963)，也表明以地幔柱模式為代表的垂直構(gòu)造體系在中太古代晚期的陸殼生長(zhǎng)事件中發(fā)揮主導(dǎo)作用(孫國(guó)正，2021)。

圖14 華北克拉通東部中—新太古代大陸巖石圈的熱演化模型(據(jù)孫國(guó)正，2021；KC—大陸地殼的熱導(dǎo)率；圖例同圖6)

(2)新太古代早期(2.80～2.70 Ga)是陸殼生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，在該時(shí)期，奧長(zhǎng)花崗巖和英云閃長(zhǎng)巖大量發(fā)育，形成TTG片麻巖的主體(Zhai Mingguo, 2011; Zhai Mingguo and Santosh, 2013)。該時(shí)期地殼的增長(zhǎng)速度加快，在約2.7 Ga時(shí)達(dá)到最大厚度(約62 km)，同時(shí)，基底熱流值以及莫霍面的地溫梯度在不斷下降(21～31℃/km下降到7～24℃/km)(圖14a、 c)。造成該現(xiàn)象的原因可能是地幔的快速冷卻，以及巖石圈的不斷增厚(孫國(guó)正，2021)。在火山巖的組成上也表現(xiàn)為早期的科馬提巖轉(zhuǎn)化為鈣堿性巖漿巖，構(gòu)造體制也由伸展向擠壓轉(zhuǎn)變。所以，無論是從巖相學(xué)、熱力學(xué)還是構(gòu)造學(xué)角度分析，新太古代早期都是地球動(dòng)力學(xué)體制由以垂直為主的地幔柱模式向板塊構(gòu)造模式轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期(Gao Lei et al., 2019)。筆者等搜集的華北克拉通東南部太古宙早期(>2.80 Ga)地質(zhì)記錄主要保留在霍邱及五河等地區(qū)(圖1b)。新太古代之前的巖體共同組成了華北克拉通陸核中年齡最老的部分，霍邱地區(qū)搜集的TTG巖石支持了上述觀點(diǎn)(圖1b)。新太古代早期(約2.70 Ga)的巖漿事件記錄在魯西和膠東等地出露較多，其中魯西地區(qū)科馬提巖石的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是地幔柱構(gòu)造的重要證據(jù)，并指示了陸殼生長(zhǎng)的垂向特征(Wan Yusheng et al., 2011；萬渝生等，2017)。隨著研究的不斷深入，在霍邱等地發(fā)現(xiàn)了以花崗質(zhì)片麻巖為代表的約2.70 Ga的巖石，越來越多的年代學(xué)證據(jù)表明華北克拉通和世界上其他古老克拉通一樣，均經(jīng)歷了2.70 Ga地殼生長(zhǎng)事件。另外，殼—幔作用研究反映新太古代中期的科馬提巖、鈣堿性火山巖、TTG片麻巖的組合類型可能與地幔柱和島弧的作用相關(guān)(圖14b)。

(3)華北克拉通新太古代晚期(約2.60～2.50 Ga)屬于地殼生長(zhǎng)的穩(wěn)定期，這一時(shí)期的熱力學(xué)模擬顯示地殼厚度(33～59 km)、莫霍面地溫梯度(8～22℃/km)和基底熱流值(20～50 mW/m2)與前一階段相比略有下降，這可能是密度較高的鎂鐵質(zhì)下地殼拆沉的結(jié)果(圖14a、d)(Hu Yalu et al., 2019)。同時(shí)，該時(shí)期內(nèi)花崗閃長(zhǎng)巖大規(guī)模出現(xiàn)，代表地殼成熟度也在不斷地提高。在地球早期的板塊熱力學(xué)模擬中表明地幔的潛能溫度在不斷下降，巖石圈和俯沖帶也在不斷增厚和發(fā)育成熟，逐漸形成與現(xiàn)在板塊構(gòu)造體系一致的大型構(gòu)造帶(孫國(guó)正，2021)。而華北克拉通的特點(diǎn)在于在該時(shí)期發(fā)育世界其他地區(qū)克拉通并不發(fā)育的構(gòu)造巖漿活動(dòng)(圖1)。通過收集到的鋯石年代學(xué)和Lu—Hf同位素的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，華北克拉通東南緣的登封地區(qū)、魯西C帶地區(qū)、豐縣張河、霍邱及五河等地含有約2.50～2.60 Ga TTG片麻巖組合，并且登封地區(qū)沒有更古老的地質(zhì)印記。

結(jié)合新太古代TTG的巖石成因和殼—幔動(dòng)力學(xué)研究，筆者等構(gòu)建了華北克拉通東南部霍邱—五河—登封—魯西—張河地區(qū)太古宙末期的地球動(dòng)力學(xué)變化模型(圖15b、d)：①初始俯沖階段，魯西及張河地區(qū)的洋弧在俯沖條件下發(fā)生巖石圈地幔的部分熔融，形成虧損的大洋巖石圈地幔，登封地區(qū)的洋陸俯沖帶來的流體交代地幔楔，然后部分熔融形成TTG巖石，板片的持續(xù)俯沖脫水，地幔楔中大離子親石元素和輕稀土元素含量不斷提高并發(fā)生部分熔融，形成低鎂的TTG巖石類型；②島弧體系進(jìn)一步演變，約2.5 Ga時(shí)期發(fā)生了華北克拉通東南部島弧和弧陸碰撞過程中的幔源巖漿底侵相關(guān)的麻粒巖相的變質(zhì)作用，由此跟登封地區(qū)形成的雙變質(zhì)帶聯(lián)系緊密。因此無論是年代學(xué)的分析，還是殼—幔作用研究，都表明華北克拉通東南部約2.5 Ga的陸殼形成的構(gòu)造環(huán)境主要受到側(cè)向的洋內(nèi)俯沖以及弧陸增生作用過程控制。

4 華北克拉通東南部太古宙地殼生長(zhǎng)方式探討及其意義

關(guān)于陸殼的生長(zhǎng)方式前人已進(jìn)行了較多的研究，從最開始的以地幔柱模式為主的幕式生長(zhǎng)，到近年來地球化學(xué)、實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)等手段發(fā)現(xiàn)單一構(gòu)造模式的局限性，人們逐漸認(rèn)識(shí)到板塊構(gòu)造體制也是早期地球動(dòng)力學(xué)的重要機(jī)制之一。約2.5 Ga出露的高鋁TTG片麻巖可能代表其通過低角度俯沖的部分熔融產(chǎn)生(Huang Xiaolong et al., 2010, 2013; Zhou Yanyan et al., 2014)。我們本次對(duì)報(bào)道的華北克拉通東南部的新太古代TTG片麻巖進(jìn)行分析，也認(rèn)為它的源巖是通過加厚洋殼部分熔融形成(Diwu Chunrong et al., 2020)。近期巖石成因研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)高壓型TTG片麻巖的源區(qū)都來自巖石圈地幔玄武巖，是2.5 Ga地殼生長(zhǎng)的載體。此外，前文的討論也表明存在高鎂TTG片麻巖類型，代表地幔通過殼—幔相互作用對(duì)地殼生長(zhǎng)的影響。需要注意的是，在新太古代早期到(約2.70 Ga)新太古代末期(約2.50～2.60 Ga)之間地殼生長(zhǎng)方式可能存在構(gòu)造體制的轉(zhuǎn)換，主要體現(xiàn)在由太古宙早期地幔柱和島弧聯(lián)合作用體制控制，末期轉(zhuǎn)變?yōu)槭苎髢?nèi)俯沖和弧—陸增生作用控制，表明俯沖相關(guān)的側(cè)向構(gòu)造體制在太古宙末期逐漸取代了垂向的地幔柱構(gòu)造體制(Liu Heng et al., 2020; Wang Wei et al., 2015)。其中，與新太古代末期相似的構(gòu)造巖漿活動(dòng)以及地殼生長(zhǎng)事件在國(guó)內(nèi)外克拉通(塔里木克拉通、Gawler克拉通、Dharwar克拉通南部等地)也廣泛發(fā)育。

圖15 華北克拉通東部陸塊新太古代早期區(qū)域地質(zhì)圖(a) (據(jù)Wang Wei et al., 2015); 華北克拉通東南部新太古代早期地殼生長(zhǎng)方式模型(b) (據(jù)王偉等，2015)；華北克拉通東部陸塊新太古代晚期區(qū)域地質(zhì)圖(c) (據(jù)Wang Wei et al., 2015)；華北克拉通新太古代晚期地殼生長(zhǎng)方式模型(d)(據(jù)王偉等，2015)

華北克拉通東南部的魯西C帶地區(qū)太古宙末期綠巖帶的情況不是單一的，印度南部地區(qū)的太古宙結(jié)晶基底中也保留有一系列2.50 Ga的島弧巖漿作用產(chǎn)物以及BIF礦床等微陸塊俯沖增生的記錄，表明全球克拉通在太古宙末期的地殼生長(zhǎng)方式也有可能為弧—陸碰撞，微陸塊增生等構(gòu)造過程?；羟竦貐^(qū)的TTG巖石地質(zhì)記錄時(shí)代為中太古代—新太古代時(shí)期，表明地殼生長(zhǎng)雖然是是地球早期殼—幔動(dòng)力學(xué)演化的重要形式，但是也可能發(fā)生了地殼物質(zhì)的循環(huán)，雖然這些地區(qū)TTG巖石數(shù)據(jù)出露相對(duì)較少，但是它們可能從熱俯沖向地球上類似顯生宙的冷俯沖模式發(fā)生了轉(zhuǎn)變，因此，可能以及最早的超大陸匯聚過程(如Kenorland超大陸)和板塊構(gòu)造的啟動(dòng)密切相關(guān)(王偉等，2015)。

綜上所述，雖然以上地區(qū)太古宙陸殼巖石存在一些對(duì)應(yīng)屬性，但同時(shí)期不同地域的TTG片麻巖在地層上具有差異性，表現(xiàn)在成礦環(huán)境、成礦物質(zhì)來源、地球化學(xué)特征和成礦時(shí)代等眾多方面(Liu Lei and Yang Xiaoyong, 2015, 2017; Liu Lei et al., 2016, 2018)。因此，需要對(duì)占陸殼多數(shù)的太古宙TTG巖石開展系統(tǒng)全面的巖石學(xué)、地球化學(xué)和地質(zhì)年代學(xué)方面的研究，結(jié)合前人在區(qū)域內(nèi)相關(guān)地殼捕虜體巖石和富鉀花崗巖類巖石研究成果，精細(xì)刻畫出華北克拉通東南部太古宙陸殼形成和演化史，進(jìn)而限定它們的構(gòu)造屬性。特別是，通過時(shí)空上的對(duì)比研究，判別它們之間是否存在內(nèi)在成因聯(lián)系，為華北克拉通東南緣早前寒武紀(jì)基底的構(gòu)造屬性提供堅(jiān)實(shí)的理論制約。霍邱—五河—登封—魯西—張河地區(qū)太古宙基底巖石的構(gòu)造屬性及地殼演化歷程的確定，將豐富華北克拉通東南緣這一太古宙露頭極少出露地區(qū)的早前寒武紀(jì)研究。目前，除了這些地質(zhì)觀測(cè)和殼—幔相互作用研究，還需要進(jìn)一步的工作來確認(rèn)其區(qū)域上的地?zé)崽荻群偷貧ず穸?，將單個(gè)微陸塊的構(gòu)造事件拓展至整個(gè)克拉通基底，類比同一時(shí)期的其他克拉通中是否具有相似特征，為解析全球由地幔柱構(gòu)造向板塊構(gòu)造體制過渡的研究提供思路。

5 結(jié)論

(1)以華北克拉通東南部的霍邱、五河、魯西C帶、豐縣張河以及登封地區(qū)為整體研究對(duì)象，TTG片麻巖的主要巖漿期次可劃分為兩期：中太古代時(shí)期至新太古代早期2.95～2.70 Ga，新太古代晚期2.58～2.48 Ga(峰值約為2.52 Ga)，在該時(shí)期經(jīng)歷了明顯的地殼生長(zhǎng)。

(2)研究表明這些地區(qū)的TTG片麻巖整體源于低鉀鎂鐵質(zhì)巖石的部分熔融，并根據(jù)地區(qū)主要分為三類：霍邱、五河為低鋁低壓型TTG； 魯西C帶—豐縣張河為中鋁中低壓型TTG； 登封地區(qū)高鋁高壓型TTG。

(3)霍邱地區(qū)TTG片麻巖的形成可能受魯西地區(qū)約2.70 Ga科馬提巖和一系列鈣堿性火山巖漿的影響，部分熔融過程中受到流體交代作用，TTG片麻巖的共生組合可能與地幔柱和島弧的共同作用體制有關(guān)。

(4)華北克拉通東南部的TTG巖石的陸殼增生事件在新太古代晚期達(dá)到高潮。魯西及張河地區(qū)的洋內(nèi)島弧地體同時(shí)受到熔體和流體交代作用，與登封地區(qū)受到熔體交代作用的弧陸碰撞增生，可能形成了太古宙末期TTG片麻巖，經(jīng)歷區(qū)域麻粒巖相變質(zhì)作用，并且主要受側(cè)向的洋內(nèi)俯沖以及弧陸增生作用過程控制。

致謝：筆者等所用大量的全巖主微量數(shù)據(jù)、鋯石年齡和Hf同位素?cái)?shù)據(jù)大部分來自文獻(xiàn)資料，非常感謝前輩們對(duì)于地質(zhì)行業(yè)的付出，在此表示感謝。同時(shí)感謝審稿專家和章雨旭研究員為本文改進(jìn)提出了良好的意見。