吉林夹皮沟绿岩带~2.7Ga变质火山岩的成因及壳幔作用

The widespread metavolcanic rocks in Archean greenstone belt are important carriers to study the formation and evolution of early continental crust, the nature of mantle and crust-mantle interactions, and explore the relevant geodynamic processes. In this proposal, systematic whole-rock major and trace elements and Sm-Nd isotopes, geochronological and zircon Hf-O isotopes analyses will be implemented for the ~2.7 Ga metavolcanic rocks of the Jiapigou greenstone belt in Jilin Province, North China Craton. On the basis of these analyses, we aim to investigate the lithological assemblages, magmatism periods, source attribute, petrogenesis and crust-mantle dynamic processes of ~2.7 Ga metavolcanic rocks in the Jiapigou greenstone belt. By the contrastive research in ~2.6-2.5 Ga metavolcanic rocks in the Jiapigou greenstone belt, we discuss and conclude the differences in lithological assemblages, petrogenesis mechanism as well as geodynamic processes between these two periods of magmatism in the Jiapigou greenstone belt, and probe into the formation and evolution of crust and crust-mantle dynamics processes for different times of Neoarchean in northeastern part of North China Craton.

太古宙绿岩带发育大量的变质火山岩，是研究早期地壳形成演化、地幔性质、壳幔相互作用及地球动力学过程的重要载体。本项目拟选择吉林夹皮沟绿岩带~2.7Ga变质火山岩为研究对象，通过全岩主微量元素与Sm-Nd同位素、地质年代学、锆石Hf-O同位素研究，解剖~2.7Ga变质火山岩的岩石组合特征、岩浆作用期次、地幔源区属性、岩石成因机制与壳幔动力学过程。通过与夹皮沟绿岩带大量分布的~2.6-2.5Ga变质火山岩研究成果的对比分析，讨论与总结2.7Ga与2.6-2.5Ga两期绿岩带的岩石组合与形成机制上的差异，分析华北克拉通东北部新太古代不同时期地壳形成演化的壳幔动力学过程。

本项目对吉林夹皮沟绿岩带变质火山岩与变质沉积岩开展了详细的野外地质学、岩相学、全岩主微量和锆石U-Pb-Hf同位素研究，获得原创性成果如下：（1）明确了吉林夹皮沟绿岩带变质火山岩与变质沉积岩的岩石组合与时空分布特征，夹皮沟绿岩带东北部河山屯-四道沟区域以~2694-2508 Ma变质沉积岩为主，表现为最老的岩石记录与锆石记录，从绿岩带东北部区域向其他区域岩性为新太古代晚期~2.55-2.50 Ga变质火山岩为主，构成夹皮沟绿岩带的主体部分。（2）确定了吉林夹皮沟绿岩带变质火山岩与变质沉积岩的岩石成因与壳幔作用如下：夹皮沟绿岩带变质火山岩主要表现为一套拉斑玄武岩、钙碱性玄武岩-安山岩-英安岩的岩石序列，起源于俯冲板片产生流体或熔体交代的弧下地幔楔的部分熔融作用以及其产生的幔源岩浆与古老地壳重熔产生的壳源岩浆的混合作用。变质沉积岩呈现钙碱性英安岩的地球化学特征，可能代表其原岩是英安质火山碎屑岩。（3）确定了夹皮沟绿岩带的构造背景，讨论了不同时期的地球动力学过程：新太古代华北克拉通东部的吉林夹皮沟地区表现为相对较薄的地壳厚度和较高的地热梯度，在新太古代早期以前，局部地区超出了前板片俯冲的地热梯度范围，地幔柱构造体制在局部地区存在并且发挥显著的作用；新太古代晚期，随着地幔潜能温度的下降，地温梯度介于热俯冲和现代冷俯冲之间，可以形成与现在俯冲作用类似的岩石组合，此时板块构造体制已经是区域内主要的壳幔动力学体制。依托本项目支撑，发表第一标注的专著一篇。