常峪口晚太古代末变质火山岩系的成因与地质意义

The most important tectonic - magmatic activity occurred in the North China Craton (NCC) at end of late Archean, resulting in a huge amount of magmatic rocks, and K-rich granitic rocks are widely distributed within it. Generally speaking, the K-rich granitic rocks were derived from remelting of the crust, which promoted evolution of the NCC to maturing and stabling. Around Changyukou, Zhangjiakou, the exposed late Archean high-K calc-alkaline volcanic rocks, the magmatic products are represented by a continuum spectrum of rock types ranging from basalt, basaltic andesites, through dacites to rhyolites, and the felsic volcanic rocks with some have comparable trace element characteristics (e.g. REE fractionation, Sr、Ba enrichment, Nb, Ta strongly depletion) with K-rich granitic rocks, but the former have lower K2O content. Additionally, these volcanic rocks involved mantle-derived mafic rocks, the successive spatial-temporal association of mafic and felsic volcanic rocks, which are an ideal proxy for understanding crust-mantle interaction of the NCC. So investigation of petrogenesis and tectonic setting of Changyukou high-K calc-alkaline volcanic rocks are should be considered and whether they formed in similar geological processes with contemporary K-rich granitic rocks in the NCC. This project attempts to detailed Changyukou high-K calc-alkaline volcanic rocks combining with petrology, whole-rock major and trace element geochemistry, zircon U-Pb geochronology and Nd-Hf isotope composition to identify the petrogenesis and formation time of these rocks; lastly, integrated with other interrelated studies to discuss crustal growth and evolution at the end of late Archean in the NCC.

晚太古代末期华北克拉通发生了重要的构造-岩浆活动，产生了巨量的岩浆岩，其中富钾花岗质岩石克拉通内部广泛分布，普遍认为，这类岩石形成于地壳的重熔，是华北克拉通成熟和稳定的重要标志。张家口地区常峪口一带出露晚太古代高钾钙碱性火山岩，包括基性-中性-酸性多种岩石类型，其中酸性火山岩与部分富钾花岗质岩石具有相似的微量元素特征（如REE分异，Sr、Ba富集，Nb、Ta强烈亏损等），但前者K2O含量较低。由于这些火山岩中发育幔源基性岩石，是认识华北克拉通晚太古代壳-幔相互作用的理想窗口。常峪口高钾钙碱性火山岩的岩石成因和构造背景如何？是否与同时代的富钾花岗质岩石形成于相似的地质过程？本项目拟对常峪口高钾钙碱性火山岩进行详细的岩石地球化学、锆石U-Pb定年和Nd-Hf同位素分析，查明其中不同岩石类型的形成时间和成因，结合华北地区晚太古代其它相关研究资料，探讨华北克拉通晚太古代末地壳生长与演化历史。

冀西北早前寒武纪基底岩石出露较好，一直以来都是华北克拉通研究重点地区，岩石类型包括晚太古代怀安TTG和闪长质片麻岩，红旗营子群和崇礼群（常峪口）变质火山岩等。.常峪口地区出露一套晚太古代变质火山岩，规模虽然不大，但是原岩类型从玄武质、安山质到英安质-流纹质都有。主元素分析资料显示的岩石成分的变化近乎连续，从基性一直到酸性，在华北克拉通北部的变质火山岩组合中非常难得，包含着丰富的地质信息，可以为我们了解晚太古代冀西北地区的地壳形成和演化机制提供很好的补充材料。因此，我们对其开展了系统的锆石年代学和岩石地球化学研究。结合冀西北地区早前寒武纪的其它岩石单元的资料，我们对该地区的构造演化也有了更多的了解，并获得了以下几点认识：.（1）常峪口地区晚太古代的火山岩以变质英安岩-流纹岩和变质玄武岩为主，其中英安岩-流纹岩占60%左右，而变质玄武岩-安山岩为40%左右。变质火山岩还保留着一些互层状的特征，同时也有成分分异现象。.（2）对7个代表性的样品进行了锆石微区的U-Pb 年代学研究，两个变质英安岩-流纹岩的样品获得了2509±16 Ma和2507±11 Ma年龄，两个变质安山岩获得2505±16 Ma和2508±20 Ma年龄，两个变质玄武岩获得2508±16 Ma和2504±14 Ma年龄，其中变质安山岩和变质玄武岩还有少量锆石获得~1.80 Ga的变质年龄。另一个变质玄武岩仅获得1796±8.5 Ma 变质年龄。这表明常峪口变质火山岩对应于冀西北地区乃至整个华北克拉通的两期重要的地质事件，~2.5 Ga的岩浆活动和~1.8 Ga的区域变质事件。.（3）中-基性的变质火山岩可以分为拉斑玄武岩，钙碱性的高镁玄武岩和低镁的玄武岩-安山岩。钙碱性的玄武岩-安山岩具有岛弧岩浆特征，指示其形成于俯冲板片的流体/熔体交代地幔楔的部分熔融；而变质英安岩-流纹岩具有高钾钙碱性特征，可能代表了岛弧/大陆下地壳部分熔融的产物。.（4）冀西北地区的大陆地壳的形成演化可以归纳为，晚太古代，即~2.5 Ga时处于岛弧/活动大陆边缘的构造环境，形成了一系列具有岛弧特征的火山岩和侵入岩。接下来发生了伸展拉张活动，TTG 等地壳岩石发生部分熔融形成了一系列钾质花岗岩侵入体。最后，在~1.85 Ga时经历陆-陆碰撞拼合作用形成统一的华北克拉通。