Question

　几个有关地质问题的讨论

Answer 1

一、迁怀陆块时代问题的讨论

迁怀陆块是华北地台北缘麻粒岩相带的重要组成部分，但对其时代一直存在较大争议。如孙大中等（1984）认为冀东的“迁西群”可能形成于2800～3000Ma，程裕淇等（1994）将其划分为中下太古界。伍家善等（1991）将冀东地区的原迁西群划分为古太古代的曹庄岩系，中太古代的迁安岩系，新太古代的遵化岩系，王启超等（1994）也提出了类似的划分方案。对冀西北太古宙麻粒岩杂岩也存在不同认识，赵宗溥等（1993）认为怀安地区存在大于35000Ma的古老陆壳，并称为怀安古陆。钱祥麟等（1985）认为该区的麻粒岩主体为TTG系列杂岩，属早—中太古代。沈其韩等（1994）根据大东沟基性麻粒岩Sm-Nd同位素年代学的研究，认为该区表壳岩的生成时代不大可能老于新太古代。

部分研究人员把迁怀陆块中的麻粒岩相岩石划归到早—中太古代是根据区域“地层”对比和区域构造分析及一些较大的同位素年龄数据。我们认为区域“地层”对比和区域构造分析对于复杂变动的太古宙变质杂岩来说存在许多的不确定因素，因此，太古宙变质地体的时代归属目前还应当主要依靠用适当方法获得的同位素年龄资料。在迁怀陆块内的确有一些较老年龄数据的报道（Jahn.B.M et al．,1987；Liu.D.Y.et al．,1990,1992；Huang X.etal．,1986；刘午旭等，1992；赵宗溥等，1993）。从冀东地区看，有较可靠同位素年龄证据的早中太古代岩石主要出露在水厂—曹庄地区，我们已将此区划分为早—中太古代地壳残留区，并不是迁怀地块的主体，不应把局部出现的老年龄推广于全区。另外在三屯营—太平寨岩浆杂岩区曾报道有3500Ma左右的全岩Rb-Sr年龄，但一些作者已从同位素地球化学角度论证了它们属假等时线，其实际年龄不应超过2700Ma（Compston et al．,1983,Jahn,B.M.et al．,1984），因此这组Rb-Sr等时线年龄不应作为该区存在3500Ma左右岩系的依据。此外，在冀东三屯营—太平寨地区还有大于3000Ma的全岩Pb-Pb等时线年龄的报道（刘午旭等，1992）。Pb-Pb等时线方法对于古老岩石的定年存在很大的不确定性（江博明，1990）。因此不应依据这些不确切的年龄数据将迁怀陆块主体的形成时代确定为早—太古代。而目前所获得的大量全岩Sm-Nd和锆石U-Pb年龄多在2800～2400Ma期间（见表5—2，表5—4，表5—6）。因此，我们认为迁怀陆块主体是在晚太古代期间形成的。由于在这一陆块中存在大量的深成岩，其中可能有少量早—中太古代的残留体或包体，但其数量很少。前述较老的Pb-Pb同位素年龄是否反映了这些残留体的年龄信息目前尚不清楚。

冀西北涧沟河深变质绿岩区中基性火山岩的Sm-Nd等时线年龄为2868Ma±110Ma和2751Ma±100Ma，暗色麻粒岩的单锆石U-Pb年龄为2715Ma（陈强安等，1992），冀东遵化深变质绿岩区中基性火山岩的Sm-Nd等时线年龄为2787Ma和2685Ma。这些Sm-Nd等时线年龄大体可代表迁怀陆块中基性火山岩的形成时代。通常认为基性火山岩Sm-Nd模式年龄t_MD代表岩浆从亏损地幔中分异出的时间。冀西北伙房村火山岩的t_DM平均值为2891Ma，上新营基性火山岩的t_DM平均值为2848Ma。这些数据表明本区基性火山岩从亏损地幔中分异出的时间在2900～2800Ma期间。这一方面表明该地块中基性火山岩的形成时间不可能大于3000Ma，另一方面也表明2800～2700Ma的Sm-Nd等时线年龄是可靠的，可作为本区火山岩的形成时代。

从地质关系看，灰色麻粒岩中有许多基性麻粒岩和斜长角闪岩的包体，灰色片麻岩的形成应晚于基性火山岩。大量的锆石U-Pb同位素年龄数据表明怀安灰色片麻岩和三屯营—太平寨杂岩区中灰色片麻岩形成于2700～2500Ma（见表5—4，表5—6），比基性火山岩的年龄小，这与地质观察结果是一致的。冀东地区钾质系列花岗片麻岩主要形成于2550～2450Ma期间（见表5—7），而冀西北地区钾质花岗岩带中钾质花岗岩的锆石U-Pb年龄为2200～2100Ma。

综上所述，本陆块内基性火山岩主要形成于2800～2700Ma期间，灰色片麻岩形成于2700～2500Ma期间，冀东地区钾质系列花岗岩形成于2550～2450Ma期间，冀西北地区钾质花岗岩形成较晚，在2200～2100Ma期间。

二、关于迁怀陆块形成过程的讨论

由本章第一节的讨论可知，迁怀陆块内几个基本的岩性构造单元在空间分布上有其规律性。无论是冀东与冀西地区，以基性火山岩为主的深变质绿岩出露在该陆块的北部。中部出露的是分布较广的灰色片麻岩。在成分上它们富钠质。而富钾质的红色花岗岩则主要分布在该陆块的南部，从基性火山岩到钠质的灰色片麻岩到钾质的红色花岗岩在空间上排列的规律与一些岛弧区岩性空间分布的特点（Hoffmon,1989）有许多相似之处，从年代上看，基性火山岩形成较早，其次是灰色片麻岩的侵位，最后是钾质花岗岩的侵位。这种不同岩石构造单元在空间分布和时间演化上的特点是讨论迁怀陆块形成演化的基础。

总结以上各节的内容，尝试性地提出迁怀陆块早前寒武纪地壳演化模式（图5—25）。

2800～2700Ma期间，在全区的南部为古中太古代上地壳出露区，其北部可能为一小洋盆，在其中有大量基性火山岩的喷发，其中夹有少量硅铁质和凝灰质岩的沉积，形成遵化和涧沟河绿岩的岩石组合。同时在早中太古代陆壳和小洋盆之间出现薄层泥砂质沉积。随着地幔对流作用的进行，洋壳和陆壳发生明显的分异，邻近陆缘的洋壳逐渐冷却，发生向南的低角度俯冲。在2700～2500Ma期间，俯冲作用不断进行，遵化和涧沟河绿岩区的基性火山岩系被携带到地壳深部。在此过程中发生了紧闭的同斜褶皱。同时，带到深部的基性岩石发生了麻粒岩相变质，仅被拖曳到较浅部位的基性火山岩系则发生了角闪岩相的变质。由于俯冲带的地热梯度较高，使带到深部的基性火山岩（石榴斜长角闪岩等）发生了部分熔融，形成了英云闪长-奥长花岗质及石英闪长质的钠质系列岩浆，并侵位到中下地壳的位置。由于近水平构造体制的制约和上覆中上地壳的重力作用，岩浆在中下地壳发生水平方向的分枝侵位，呈大面积分布，并使地壳厚度显著增加。由于钠质系列岩浆侵位到中下地壳，它们也经历了麻粒岩相的变质改造。

图5—25　迁怀地块前寒武纪地壳演化模式

1—早期火山岩系（遵化—涧沟河绿岩组合）；2—先存的硅铝质地壳（古—中太古代残留地壳）；3—前陆沉积岩系；4—弧后沉积岩系（滦县岩群）；5—钠质系列岩浆杂岩，7—钾质系列岩浆杂岩

由于地壳厚度加大，中上地壳不断地抬升，同时上部的早中太古代地壳不断被剥蚀。并在抬升达到一定程度时，在重力作用下在其南缘产生滑脱，开始出现小的边缘盆地。在晚太古代晚期开始了滦县岩群的沉积。在北部俯冲作用不断减弱，出现了陆壳向洋壳的逆冲，在此过程中发生了大规模的剪切变形，如冀东建明—龙湾—金厂峪—青龙韧性剪切带、冀西北的张全庄—大东沟韧性剪切带可能都是在此期间形成的，它们常常分布在基性火山岩系和灰色片麻岩系之间，同时沿这些剪切带发生了局部的退化变质。在冀西北这些推覆剪切带有时把深部较高压的基性麻粒岩块迅速带到地壳的浅部，表明其位移较大。

在2500Ma左右，俯冲作用基本结束，大陆范围进一步扩大。此时在加厚地壳的下部，先存地壳发生了部分熔融，形成钾质系列的岩浆。此时由于俯冲作用基本停止，水平应力减弱，使钾质岩浆侵入到地壳的浅部，并呈穹状或沿构造带分布。2500Ma以后北部的俯冲作用完全停止，北部边缘已转变为被动大陆边缘环境，沉积了古元古代的红旗营子群。从此，该区进入了一个新的相对稳定的发展时期。