华北克拉通新近确立了一条贯穿南北的中央构造带,可能是早元古代碰撞带,带内变质原岩的成因和构造环境等问题,与该带碰撞前的性质、华北克拉通晚太古代的构造格局及其演变过程密切相关,意义重大。怀安片麻岩地体位于该带中北部,由多种类型的片麻岩组合构成,包括英云闪长质片麻岩类,辉长岩到闪长岩成分的二辉石麻粒岩类,甚至高Mg闪长岩类,等等,兼具埃达克岩、高Mg闪长岩等特殊岩类的地球化学特征,其成因是解决上述重大问题的关键。该课题拟对怀安地体中不同类型的片麻岩进行岩石成因地球化学研究。在野外调查和岩性填图的基础上,通过系统的研究,区分出具有不同的主、微量元素和同位素地球化学特征的岩石单元/ 系列以及它们在空间上的分布和形成时代上的差别,解析各种地球化学特征的岩石学含义,阐明它们形成的岩石学过程,探讨它们形成的构造环境,进而恢复晚太古代该区构造环境的特征及其演变的过程。
(1)研究表明,怀安片麻岩地体主要由密切共生的高铝TTG片麻岩和闪长质片麻岩组成,分别相当于俯冲板片熔体形成的高Si埃达克岩和俯冲板片熔体引发地幔楔熔融形成的低Si埃达克岩,~2.5Ga形成于大陆边缘的岩浆弧环境,1.8-1.9Ga强烈卷入华北克拉通中央构造带的碰撞过程,形成怀安地体片麻岩组合。该片麻岩组合在华北具有典型性,其成因机制可能对华北克拉通晚太古代地壳生长机制具有普遍意义;(2)在固阳绿岩带中,识别出了富Nb火山岩-埃达克岩-高镁闪长岩组合,以及科马提岩-苦橄岩组合。岩石地球化学研究揭示了丰富的俯冲板片熔体与上覆地幔楔相互作用的信息,说明岛弧俯冲带岩浆活动是该区晚太古代大陆地壳增生的重要机制,岩石地球化学资料还显示了来自地幔柱的物质贡献。(3)在大青山地区,找到了完整的含假蓝宝石麻粒岩露头。通过岩石学研究确立了4期变质矿物组合及其序列和演化关系。采用Thermocalc热力学相平衡计算,确定峰期组合经历了超高温(UHT)变质作用,910-980℃,7.1-9.2kbar。变质时代1.85Ga。这项研究,为华北克拉通早元古代构造演化增添了新内涵。