扬子陆块最老锆石年龄为39.1亿年，首次发现条带状磁铁石英岩

原标题：扬子古陆核早前寒武纪物质建造与早期地壳演化

来源于《中国地质调查成果快讯》

摘要：通过对扬子古陆核黄陵地区早前寒武纪的调查研究，获得扬子陆块最老锆石年龄为3.91Ga及新发现古太古代（3.3Ga）TTG片麻岩地质实体。首次发现中太古代（＞2.9Ga）条带状磁铁石英岩（BIF）、中太古代（2.94Ga）火山岩、新太古代（2.7Ga）火山岩，证实了扬子古陆核存在中太古代绿岩带。重新厘定了扬子陆核区的变质事件，扬子陆块在中太古代经历了一次俯冲拼贴过程，其与全球板块构造启动时间（3.0Ga）一致，扬子陆核在前寒武系大陆地壳形成及演化至少经历了3次微陆块拼接、增生历程。

1.项目概况

“湖北1∶5万水月寺幅、雾渡河幅区域地质调查”子项目，归属于“湘西-鄂西成矿带神农架—花垣地区地质矿产调查”项目，由自然资源部中国地质调查局武汉地质调查中心承担。工作周期为2016—2018年。主要目标任务是采用地质填图和高精度定年方法对黄陵背斜区出露的太古代地质体开展野外调查和室内综合研究，确定其物质组成、空间分布、变质变形特征和时代，为早期地壳形成的研究提供基础资料。系统总结扬子陆核早前寒武系岩浆-变质-构造事件与早期地壳形成演化关系，力争在扬子陆核区的物质组成与构造演化研究等方面取得新进展。通过项目的实施，新发现古太古代TTG片麻岩地质实体；扬子陆块新发现中太古代磁铁石英岩、基性—超基性和中酸性火山岩，证实其为中太古代绿岩带的产物。

2.成果简介

（1）新发现古太古代（3.3Ga）TTG片麻岩地质实体。在湖北宜昌雾渡河西北林老爷河新发现古太古代地质实体（图1），命名为林老爷河片麻岩。主要岩性为英云闪长质片麻岩、奥长花岗质片麻岩、花岗闪长质片麻岩，石英二长片麻岩。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究，奥长花岗质片麻岩、花岗闪长质片麻岩、石英二长片麻岩（石英二长岩）均形成于3.28～3.33Ga，属古太古代，该套岩石逆冲推覆于中太古代东冲河TTG片麻岩之上。这一发现有利于建立扬子陆核区古太古代岩浆事件构造年代格架、确定扬子古陆核太古宙构造格局及地壳演化。

图1 古太古代TTG片麻岩外貌

（2）确定扬子陆核区存在中太古代绿岩带，新发现中太古代条带状磁铁石英岩（BIF）、基性—超基性和中酸性火山岩，获得扬子陆块最老3.91Ga的继承锆石年龄。在黄陵地区，发现出露规模可达数千米宽的表壳岩系，其间发育较多顺层侵入的花岗岩脉，且受强烈的韧性剪切变形，形成花岗质糜棱岩。表壳岩岩石组合为：下部为透闪石片岩、含磁铁斜长角闪片岩（原岩为超基性—基性火山喷出岩类）；中部为黑云斜长片麻岩、长石石英岩（变质碎屑沉积岩），变质带状磁铁石英岩（变质带状硅铁建造BIF) (变质化学沉积岩)；上部为变粒岩、浅粒岩（中、酸性火山岩）。在野马洞岩组下部蚀变斜长角闪岩（变质火山岩）中获得3.0Ga的形成年龄，属中太古代，该套岩石中发现存在一组3.45Ga具酸性岩浆成因结构特征（锆石CL图像清晰，具有典型的振荡环带）的继承锆石，以及一粒具基性岩浆锆石成因结构特征（锆石CL图像清晰，具板条状特征）的始太古代继承锆石（3.91Ga），这是迄今为止扬子陆核黄陵地区已知最老的锆石年龄数据，揭示扬子克拉通初始地壳可能在始太古代早期已经开始形成。条带状磁铁石英岩呈层状、透镜状产出（图2），可见多层，一般厚度为5～15cm，仅一条厚达50～70cm，磁铁矿粒径0.2～5mm，含量45%～70%；石英含量20%～50%，原岩为含铁硅质岩，长度达百余米。应用LA-ICP-MS锆石U-Pb法获得磁铁石英岩中变质锆石年龄2.9Ga，与磁铁石英岩共生的浅粒岩（变酸性火山岩）中锆石年龄为2.94Ga，代表火山岩形成时代；侵入该套表壳岩中的变质变形花岗岩脉年龄2.92Ga，限制了上述表壳岩的上限年龄。上述研究表明，野马洞岩组表壳岩的形成时代为3.04～2.94Ga，后期遭受了2.93～2.9Ga的变质作用。上述岩石组合的发现及其岩石特征与形成时代表明：扬子陆核区存在中太古代绿岩带。

图2 磁铁石英岩外貌

（3）重新厘定了扬子陆核区的变质事件，揭示了扬子陆块在中太古代经历过一次俯冲拼贴过程。在以包体形式存在于中太古代东冲河片麻岩（2.94GaTTG）中的透闪石片岩中，首次获得3.0Ga早期变质事件的年龄记录和2.93Ga后期构造热事件年龄记录，在磁铁石英岩中，获得了2.9Ga变质年龄。上述发现揭示黄陵地区崆岭杂岩经受了3.0Ga和2.93～2.9Ga变质作用。由变质锆石所记录的构造热事件还表明黄陵地区陆壳、在中太古代时已具有一定的厚度，揭示本区在中太古代即经历了一次俯冲拼贴过程，提出扬子陆块与全球板块构造启动时间（3.0Ga）一致性的认识。

（4）发现一套古元古代（2.18Ga）绢云千枚岩（变质安山岩、英安岩-流纹岩），εHf(t)为高的正值（8.0～10.8），具有古元古代新生地壳特征。其形成时代、岩石地球化学特征与华北野鸡山岩群中的火山岩组合均高度一致，可能与古元古代晚期洋壳俯冲作用有关，可视为彭松柏等2016年提出的古元古代水月寺蛇绿混杂岩初始俯冲阶段，洋板块俯冲弧的产物。在本次填图过程中，在该混杂带内发现堆晶辉长岩，相关数据资料显示，其为SSZ型蛇绿混杂带。结合区内存在18.5Ga的具有伸展背景中-基性火山岩、侵入岩，表明扬子陆核于该时期经历了完整的俯冲-碰撞-碰撞后演化过程，这一碰撞造山事件与全球Columbia 超大陆聚合过程相比较，时间略早；结合Peng等（2012）提出的形成于11亿年的庙湾蛇绿岩（与全球Roadina超大陆聚合过程同步），揭示了扬子陆核早期大陆地壳形成及演化的3次聚合过程，表明扬子古陆核早前寒武系可能经历了复杂的微陆块拼接、增生历程。

3.成果意义

新发现黄陵地区最老的继承锆石年龄为3.91Ga，特别是古太古代林老爷河片麻岩地质实体的发现，显著往前推进了扬子克拉通地壳形成的时代，表明扬子克拉通与华北克拉通存在相似的早期地球演化史。黄陵绿岩带中含铁建造的发现，填补了扬子克拉通该期BIF成矿事件的空白，BIF成矿规模与早期陆壳成熟度之间存在正相关性，是全球典型克拉通的普遍现象。扬子陆块绿岩带中小规模存在的BIF建造指示扬子陆块中太古代为陆壳形成的早期阶段。结合黄陵地区大量存在约2.9Ga的东冲河片麻岩，以及新识别出大量2.7～2.6Ga的花岗质片麻岩，证实扬子克拉通与全球其他典型克拉通类似，中太古代晚期—新太古代早期是主要的陆壳增生期。扬子陆核早期大陆地壳形成及演化至少经历了3次聚合过程，暗示扬子古陆核前寒武系可能经历了复杂的微陆块拼接、增生历程。

（中国地质调查局武汉地质调查中心 魏运许 谭满堂供稿）