新太古代地质简史

如题所述

人类赖以生存的地球表层由海洋和大陆两部分构成。而这两部分总是在不断地变换中。太古宙时,由于经受了长期构造变动的改造,变质变形十分强烈,本来面目已经很少遗留,使我们很难对这一段历史有个清晰完整的认识。有许多问题要继续探索下去。海底扩张-板块构造科学理论出现后,又向我们提出新的课题:太古宙是否有板块运动?

根据嵩山登封岩群上部中酸性火山岩中单颗粒锆石捕虏晶Pb-Pb(铅-铅法)法测年,其年龄为2945±44Ma(Kroner等,1988),据此可推断至少在中太古代大约30亿年左右,嵩山地区已经有了陆核或小块地壳存在。该初始结晶陆壳构成了嵩山地区新太古代花岗岩-绿岩地体的基底,同时,还为其提供了部分物源。

根据登封岩群火山-沉积建造及新太古代岩浆建造的特点,可以设想,新太古代初期大约距今27亿年时,在古陆核边缘与海洋交接地带曾经有裂谷带存在,登封岩群的绿岩建造即为该裂谷的产物。据登封岩群的岩石组合和地层序列特征,表明裂谷形成早期以海底火山溢流活动为主,形成了绿岩带下部的以拉斑玄武岩和似层状辉长岩为主的基性岩浆建造。初期阶段还有一定规模的超镁铁质岩石形成,这一阶段的产物就是下文中的郭家窑岩组。随着裂谷的进一步发展,火山喷发活动逐渐强烈,此时岩浆中逐渐混入或同化了较多上地壳物质,基性程度降低,喷发物呈现中基性火山熔岩和火山碎屑互层产出的情况,其中并有中酸性火山熔岩、火山碎屑岩及沉积夹层出现。有些地区,如嵩山以东以南地区还有硅铁建造即铁矿层产生。这一时期的产物在地层上就是下文中的金家

岩组。裂谷发展的后期阶段,火山活动基本止息,以海相陆源碎屑沉积为主,接纳了大量来自古陆核的风化剥蚀物质,形成了绿岩带上部的泥砂质复理石沉积建造,即下文所述的老羊沟岩组,至此,最终完成了裂谷沉积堆积的完整序列。

从区域对比来看,登封岩群与分布于山西中南部的绛县岩群及山西北部的五台岩群等地层,在岩石组合、建造序列、同位素测年数据、伴随的岩浆侵入序列以及构造变形、变质作用特点等方面都有很大的相似性和可对比性。因此,有理由认为,新太古代时期,华北古陆块即通常所称的晋、冀、鲁陆块或河淮陆块已具有一定的规模。而登封岩群、绛县岩群和五台岩群可能是位于古陆核边缘同一裂谷带内同一时期的产物,嵩山此时位于该裂谷的南段。

新太古代晚期,大约在距今25亿年左右,随着古陆核的不断增生和陆壳的不断增厚,海陆分化已比较明显,从而拉开了本区古板块构造运动的序幕。或者可以认为本区开始具有古板块运动的某些特点。此时发生了本区最早一次洋陆俯冲的碰撞作用,即嵩阳运动第一幕。导致了新太古代陆缘裂谷的闭合及大规模同碰撞花岗岩类的侵位活动。根据该时期花岗岩类岩石的空间分布特征,即在嵩山中东部形成TTG岩套,西部形成钙碱性花岗岩套。由同构造期韧性剪切带中不对称组构等指向构造判断,当时的构造运动是自西向东推覆或者洋壳自东向西俯冲,相对运动方向是近东西向。伴随碰撞作用的发生,绿岩带地层发生了强烈褶皱及深构造相的韧性剪切。局部地段发生了固态塑性流变变形和角闪岩相变质。持续的应力作用还使同碰撞花岗岩类岩石形成同构造的区域透入性片麻理。局部地段,如登封城区大塔寺英云闪长质片麻岩还发生了低限熔融流变变形。对于侵位时间不同的岩体,其片麻理发育程度有较大差异。

进入古元古代,经历了新太古代末期强烈碰撞作用以后,由于重力均衡作用,嵩山地区快速隆升,地壳进一步加厚。这期间,可能因为西侧陆块向东推挤作用的继续存在,区内仍有间歇性的区域构造应力作用,新太古代先成岩石中又表现了一次以中浅构造相环境下的自西向东推覆型韧性剪切为主的构造变形,它代表了嵩阳运动第二幕变形的存在,但其强度已远不及第一幕碰撞作用而产生的变质变形那么强烈。在总体上它属于陆内或板内的构造变形。此时,由于较强的逆冲推覆活动,导致地壳热流活动加剧,位于深部的汽化热液交代花岗质围岩,并沿北西向张裂上侵,形成了晋窑伟晶岩群。同时,还在先成变质岩石中发生了第二期区域变质作用,这在老羊沟岩组内表现最为清晰。这种变质叠加于早期变质岩石之上,形成了高绿片岩相的变质矿物组合。与第一期变质相比,它是一次退化变质作用。在伟晶岩脉侵位过程中,脉体因受应力的持续作用而发生变形。其中较小的脉体表现为粘滞型石香肠状或较强的褶皱变形,而较大的脉体则多呈透镜状产出,因而可以认为它们属于同构造脉岩。上述情况还表明,第二幕韧性逆冲推覆活动是古元古代早期隆升过程中的构造变形运动。这次变形之后,滞后的热效应继续使深部地壳物质发生熔融并在构造薄弱带开路上侵,形成李家沟基性岩墙群和路家沟钾长花岗岩体等造山后岩浆岩体。并使青杨沟岩体等先存岩石普遍发生钾化。至此,本区最古老的基底花岗岩—绿岩地体完全固结,并使古陆核得以大范围增生。

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