Uploaded by 赵思岩

早期大陆与板块构造启动——前沿热点介绍与展望 翟明国

advertisement
1000-0569 /2020 /036( 08) -2249-75
Acta Petrologica Sinica
岩石学报
doi: 10. 18654 /1000-0569 /2020. 08. 01
早期大陆与板块构造启动 ——— 前沿热点介绍与展望
翟明国
1,2,3
赵磊
1
祝禧艳
1
焦淑娟
1
周艳艳
1,2
周李岗
*
1
ZHAI MingGuo1,2,3 ,ZHAO Lei1 ,ZHU XiYan1 ,JIAO ShuJuan1 ,ZHOU YanYan1,2 and ZHOU LiGang1
1. 中国科学院地质与地球物理研究所,北京 100029
2. 中国科学院大学地球与行星学院,北京 100049
3. 浙江大学地球科学学院,杭州 310027
1. Institute of Geology and Geophysics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100029,China
2. College of Earth and Planetary Sciences,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China
3. School of Earth Sciences,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China
2020-06-13 收稿,2020-07-06 改回 .
Zhai MG,Zhao L,Zhu XY,Jiao SJ,Zhou YY and Zhou LG. 2020. Review and overview for the frontier hotspot: Early
continents and start of plate tectonics. Acta Petrologica Sinica,36( 8) : 2249 - 2275,doi: 10. 18654 /1000-0569 /2020. 08. 01
Abstract
The issues on how and when did plate tectonics begin have long been focused in the geological community,which are
important for early Earth tectonic regime,evolutionary history and changing process,also for future of the Earth. This paper gives a
brief introduction of the research status and critical research points on the issues,especially emphasize that thermal state and thermal
evolution of the Earth dominately control the evolution of tectonic regime. We summarize that plate tectonic is closely related with the
evolution of continental lithosphere,which is critical for understading origin of plate tectonics in the early history. The North China
Craton is one of the representative ancient continents in the world,whose research status is also introduced in the paper. The research
fronts and suggestions on “Early continent and initiation of plate tectonics”are presented at the end part of this paper,hoping to
stimulate further studies.
Key words
Early continents; Origin of plate tectonics; Review and overview
摘
要
板块构造的启动时间和机制,一直是国内外地球科学界关注的焦点,有不少热点文章对此进行了讨论。它涉及的
不仅是早期地球的构造机制问题,更关系到整个地球的演化历史、变化过程和演化规律,以及地球的未来。本文对国内外的
研究状况、研究重点进行了简单述评,强调地球的“热状态和热演化”是构造机制演化的关键控制因素,提出大陆形成和岩石
圈的演化与板块构造起源关联密切,是理解早期板块构造启动的重要研究内容。华北克拉通是代表性的古老大陆,本文对它
的研究状况给出了介绍和评述。文章最后展望了“早期大陆与板块构造启动”这一重要科学问题的研究方向,并对相应的研
究方法提出了评论和建议性意见。
关键词
大陆演化; 板块构造起源; 评述与展望
中图法分类号
P541
板块构造的启动时间和机制,一直是国内外地球科学界
压麻粒岩———理解下地壳与早期板块构造的钥匙”的彭罗斯
关注的前言热点问题,有不少著名学者对此进行过深入的探
会议( Precambrian High-Pressure-High-Temperature Granulites:
讨。它涉及的问题不仅是早期地球的构造机制问题,更重要
A Key to Understanding the Lower Crust and Reconstruction of
的是它关系到整个地球的演化历史、变化过程和演化规律,
Precambrian Plate Tectonics,2002,Beijing,China. Chairman,
以及地球的未来。2002 年在北京召开了“前寒武纪高温高
Mingguo Zhai) ; 2006 年在美国怀俄明州召开了“板块构造何
*
本文受国家自然科学基金重大项目( 41890834) 、重点项目( 41530208) 和中科院前沿重点项目( QYZDY-SSW-DQC017) 联合资助.
1947 年生,研究员,长期从事变质作用与前寒武纪地质学研究,E-mail: mgzhai@ mail. iggcas. ac. cn
第一作者简介: 翟明国,男,
Acta Petrologica Sinica
2250
岩石学报 2020,36( 8)
时启动: 理论与实际的约束”的彭罗斯会议( When Did Plate
地壳的标志性岩石是花岗岩类,它也是锆石最主要的寄主岩
Tectonics
Empirical
石。因此,Harrison ( 2009) 结合锆石年代学、Lu-Hf 同位素和
Constraints,2006,Lander,Wyoming,USA. Chairman,Krner
氧同位素组成特征,提出 Jack Hills 的冥古宙碎屑锆石正是
A and Condie K) ; 对早期板块构造的研究都起到积极的推动
来自花岗岩,并认为地球在冥古宙早期就已经开启了板块构
作用。此后,国家自然科学基金委员会和科技部资助了一批
造运动并形成了长英质大陆地壳。Yin ( 2012) 论述了火星
Begin
on
Earth?
Theoretical
and
相关的研究项目,中国科学院也部署了前沿研究课题。以
原始的板块构造,认为它局部地区( 约占总面积的 25% 范围
“华北克拉通早前寒武纪地质”为代表的研究取得了很大进
内) 发生了板片回捲( rollback) ,其原因是太阳系内部的巨大
展。据 ESI 基本科学指标数据库 2016 年 4 月的统计,“华北
撞击造成厚层火山堆积物载荷,使得火星上主要走滑断层以
克拉 通 前 寒 武 纪 地 质 ”研 究 在 全 球 地 球 科 学 领 域
50mm /Myr 的速度移动; 但这并非全星球的构造,因为其余地
( Geosciences) 504 个“研究前沿”( Research Front) 中排名第
区保持了不动或缺乏板块构造活动。Yin ( 2012) 由此推测,
3,在我国所有自然科学基础研究领域 44 个“研究前沿”中排
地球早期或许发生了类似的演化过程。
名第 1。2017 年中科院科技战略研究院和国际科睿唯安公
( 2) 始于太古宙的某一个时期
司共同发布“科学结构图谱”和“2017 年中国科学前沿”,“华
地球上的板块运动起始于太古宙某个时期的模型较多,
北克拉通前寒武纪地质”蝉联国际地球科学领域十大进展,
时间跨度从约 3. 8Ga( 甚至 4. 0Ga) 到 2. 5Ga。多数研究者把
位列全球地学前沿领域第二和中国最活跃研究领域。2018
目光放在陆壳岩石大规模出现的时间节点上。3. 8Ga 左右
年至今,该 领 域 继 续 排 在 国 际 地 球 科 学 前 沿 的 领 先 位 置。
的奥长花岗岩-英云闪长岩-花岗闪长岩( TTG 片麻岩) 在全
2019 年-2020 年,我国科学家的有关文章从以前的讨论具体
球几个主要 的 克 拉 通 都 有 保 存 ( Windley,2007; O’Neil et
地质问题和研究具体地区 为 主,开 始 转 向 以“俯 冲 何 时 开
al. ,2007; Condie and Krner,2008; Ge et al. ,2018; Deng et
始”、“板块构造如何启动”等重大核心科学问题。2019 年 1
al. ,2019) 。特别是西格陵兰的古老地盾区,还存在约 3. 8 ~
月,国家基金委重大研究项目“大陆地壳演化与早期板块构
3. 7Ga 的条带状石英铁建造( BIF) 的沉积岩( Nutman et al. ,
造”启动( 本文第一作者为项目负责人) ,明确地将早期板块
1993) ,至少表明该时期海水沉积、陆壳物质的形成和洋壳物
构造问题直接与大陆地壳的形成和演化关联。这就是本文
质的循环已经开始。很多研究者认为此时板块构造已经以
在介绍与简单评述研究热点时,文章标题为“早期大陆与板
某种形 式 开 始 作 用,或 者 与 地 幔 柱 构 造、滞 盖 / 慢 盖 构 造
块构造启动———前沿热点介绍与展望”的原因。以上文字为
( stagnant lid / sluggish lid tectonic) 等共同作用。特殊矿物如
解题。
3. 5Ga 古老页岩的
南非金刚石的辨识( Smart et al. ,2016) 、
代表性同位素( 如 C-N) 或元素 ( 如 Ti) 指标( Greber et al. ,
1
近年来有关板块构造启动研究的简介
板块构造启动研究的内容涉及十分广泛,本文仅对启动
时间、启动机制以及判定标志三个方面做简单介绍。
2017) 等都指示在当时已发生俯冲作用或存在大规模陆壳,
并据此推断板块构造已经启动。Nraa et al. ( 2012) 分析了
格林兰岛西 南 部 基 底 岩 石 的 锆 石 Hf-O 同 位 素 组 成,发 现
3. 2Ga 之前,锆石的 ε Hf ( t) 值非常接近球粒陨石,而从 3. 2Ga
开始,锆石 ε Hf ( t) 值开始强烈偏离并表现为显著的负飘。因
1. 1
启动时间
对板块构造启动时间的讨论历来是众说纷纭,最主要的
有以下几种:
此,他 们 推 测 板 块 构 造 特 征 性 的 地 壳 再 循 环 起 始 于
约 3. 2Ga。
3. 0 ~ 2. 5Ga 特别是 2. 7 ~ 2. 5Ga 时期,是陆壳增生速度
地球大约有 45. 6 亿年的历史,有记录的最古老大陆岩
最快和体积增加最多的时段( Geng et al. ,2012; Zhai,2014;
石形成于约 44 亿年前( Wilde et al. ,2001) ,第一种观点认为
Zhai and Santosh,2011; Condie and Krner,2013; Wan et
从地球或陆壳形成起,即冥古宙,就存在板块构造。第二种
al. ,2014) 。Dhuime et al. ( 2015) 通过分析火成岩 Sr-Nd 同
观点认为板块构造始于太古宙的某一时间如 3. 8Ga、3. 3 ~
位素大数据,发现约 3. 0Ga 前,地壳成分为镁铁质; 3. 0Ga 之
3. 0Ga 或 2. 9 ~ 2. 7Ga; 或 者 认 为 起 始 于 2. 5Ga ( 太 古 宙 末
后,长英质地壳逐渐形成,并以此作为板块构造作用开始的
期) ,对应于全球克拉通化。第三种观点认为板块构造始于
依据。Tang et al. ( 2016b) 根据太古宙和后太古宙细粒沉积
2. 0 ~ 1. 8Ga( 古元古代中期) ,对应于古元古代全球大规模发
物 Ni / Co、Cr / Zn 的变化受控于陆壳从 3. 0Ga 前的镁铁质转
育的造山系; 或者起始于 800 ~ 600Ma 的新元古代末期,对应
变为 2. 5Ga 的长英质,指示全球板块构造应在 3. 0Ga 启动。
于全球新元古代以来大大小小的“冷俯冲”造山带。
李三忠等( 2015) 以同时满足刚性岩石圈出现、不对称地幔对
( 1) 始于冥古宙
流与俯冲作用的出现为准,认为全球板块构造机制启动应在
Harrison ( 2009) 将目光盯在古老岩石的记录中。地球
2. 7 ~ 2. 5Ga,完全意义上的现代板块俯冲体制应在 1. 9 ~
上很少有冥古宙的岩石记录,在西澳 Jack Hills 一些太古宙
1. 0Ga 期间某个阶段。2. 5Ga 是地质年代表中太古宙与元古
沉积岩中的碎屑锆石,得到了约 4. 4Ga 的 U-Pb 年龄。大陆
宙的分界,本质上以重大地质事件的划分为依据,这和显生
翟明国等: 早期大陆与板块构造启动———前沿热点介绍与展望
图1
2251
变质作用的温度压力类型( a) 及温度压力比值( T / P) 随地质时代的变化关系( b) ( 据 Brown et al. ,2020a,b)
图( b) 中标注了可能的构造体制划分( 由新到老) : 现代体制、超大陆支配体制、哥伦比亚期、构造-岩浆平静期、俯冲稳定化期、早期地球体制
Fig. 1
Diagrams of metamorphic temperature-pressure types ( a) and T / P versus age ( b) ( after Brown et al. ,2020a,b)
宙地质时代的“金钉子”界限的含义明显不同。2. 5Ga 前后
块构造应该出现在新元古代之后( Zhou et al. ,2017; Zheng
的地球发生巨变,最重要的事情是大陆稳定化即克拉通化,
and Zhao,2020; Zhai and Peng,2020) 。
随即进入构造静寂期( tectonic quiescence / unconformity) 。一
些学者认为 2. 5Ga 是板块构造最可能的启动时间( Zhao and
通过与现代板块构造的各种标志性特征进行综合比较,
包括岩浆作用、变质作用、地质单元划分等,符合或接近板块
Zhai,2013) ,或者代表了地球历史上某个构造体制转换的时
构造的大多数指标出现在 1. 0Ga 之后 ( Condie and Krner,
期。Brown et al. ( 2020a) 认为这个转换期可能从新太古代
2008) 。因此,一些研究者坚信板块构造在约 800Ma 或更晚
延续到古元古代( 约 2. 3Ga) ,具体表现在早期以非板块构造
才启动( Stern,2007; Hamilton,2011) 。他们强调岩石圈与
的热构造体制为主,在大面积的陆壳形成和稳定之后逐渐变
地幔的温度,提出新元古代之前的地球是热的,难以满足刚
凉,全球发育以狭窄边界带分离的多个板块,从而启动了由
性、浮力和粘滞度等引起板块俯冲的基本条件。Stern et al.
地幔柱引发的大规模俯冲作用。
( 3) 始于元古宙的某一个时期
基于一些地质事件,特别是变质作用的记录,不少研究
者认为板块构造启动于古元古代,大约在 2. 2 ~ 1. 8Ga 之间
( Evans and Pisarevsky,2008; Van Hunen et al. ,2008; Korja
and Heikkinen,2008; Bastow et al. ,2011; Zhou et al. ,
2017) 。Brown ( 2008) 和 Brown et al. ( 2020a,b) 认为,板块
构造启动之后,将会导致双变质作用的发育,这是大洋扩张
和板块俯冲导致大规模位移的结果。他们认为,在哥伦比亚
超大陆形成之前,这样的位移在地球历史上是没有记录的。
( 2016) 列举了金伯利岩的时间分布规律,发现这些特殊岩石
在 1. 0Ga 以前的记录极少,以此推断板块构造在 1. 0Ga 之前
不发育。整个地球历史上金伯利岩的时间分布规律似乎也
很符合岩石保存偏差的衰减曲线,这与科马提岩等高温熔融
的岩石记录也很相似( 赵振华,2017) 。
1. 2
启动机制
板块构造启动时间存在巨大争议,在很大程度上起因于
对板块构造机制的理解不同。板块构造理论形成半个世纪
随着地质时代的推移,变质岩的温度与压力比值( T / P) 表现
以来,表达形式在不断的发展和完善,但其内涵没有改变。
出明显变化( 图 1,Brown et al. ,2020a) 。T / P 值分为高 T / P、
在讨论板块构造登陆以及起源时出现的分歧,大多是因为未
中 T / P 和低 T / P 三组( 图 1a) 。低 T / P 样品的年龄集中在 <
能准确理解板块构造机制的基本原理。板块构造揭示的是
850Ma,以显生宙最为明显。少量的低 T / P 样品发育于 2. 7
地球不同圈层间的相互作用、大陆与大洋的相互作用以及地
~ 2. 5Ga、
2. 2 ~ 1. 8Ga,或 零 星 出 现 于 1. 4 ~ 1. 0Ga。由 此,
壳与地幔的相互作用。三个最基本的原理即洋底扩张( 地幔
Brown et al. ( 2020a,b) 提出约 2. 2Ga 之后才出现比较完整
对流) 、大陆漂移和板块间的相互运动。板块有一定的规模
的双变质带,但它们的出现在地质历史上并不连续,直到 ~
和刚性,相互间的运动( 特别是俯冲) 需要有一定的负浮力,
800Ma 才开始明确存在典型的双变质带,表明现代体制的板
或由洋底扩张和地幔对流的动力推动。板块的基本运动方
Acta Petrologica Sinica
2252
岩石学报 2020,36( 8)
式是相对刚性的岩石圈在相对塑性的软流圈之上滑动,其边
界是不同类型的、深达软流圈的断裂( Frisch et al. ,2011) 。
近年来,在板块构造某些核心问题上陆续有新的问题提出,
地幔对流和洋底扩张作为推动力,板块的规模、刚性、负浮力
等作为保证其基本运动方式的物理条件的概念受到挑战。
例如,“自上而下( from top down) ”的观点认为板块构造的驱
动力主要来源于板块自身的负浮力 ( Anderson,2001; 陈凌
等,2020) ,将板块构造又称为“俯冲构造”。对板块构造有
关概念的理解不同,会导致对于早期板块的启动时间和启动
机制的认识存在巨大分歧。
( 1) 板块构造体制自地壳形成以来始终存在
Yin ( 2012) 提出的火星板片回捲或板片后撤模式( slab
rollback) 本质是太阳系内部的巨大撞击造成火星表面厚层
火山堆积物载荷走滑。同样的过程或许发生在同为太阳系
的行星地球上,某些地质现象也被推测记录了地球上冥古宙
的板块构造。Turner et al. ( 2020) 认为板块俯冲造成的岩浆
活动是板块构造体制的重要判别依据。他们根据西澳 Jack
Hills 古老岩石中的冥古宙碎屑锆石岩浆分配系数进行全岩
成分回算( 得到全岩 SiO2 含量 ~ 59 ± 6% ) ,认为源岩不是板
内镁铁质岩石也不是 TTG 岩石或者 Sundbury 碰撞的熔融产
物,而是类似于现代俯冲形成的安山岩,由此提出地球在约
4. 3Ga 就存在板块构造。Kusky et al. ( 2018) 将均变论应用
前寒武纪造山带分类( a) 和随时间的演化( b) ( 转
图2
于现存岩石记录的研究,列举和评估了地质历史时期地球化
引自 Gerya,2014)
学和同位素年代学数据限定的岩石记录和构造-岩石组合,
Fig. 2
提出在比现今更高的地幔温度和地温梯度条件下,早期地球
显示出具有一定地球化学成分特征差异和更软弱的大洋岩
石圈、热俯冲带引发俯冲板片的更大程度熔融,以及不同的
生物圈和大气圈环境,但各种对板块构造具有判别性的地质
学证据都确凿无疑地指示板块构造至少在最早形成岩石时
Types of Precambrian orogenic belts ( a ) and
evolution with time ( b) ( after Gerye,2014)
全球性的,是局部出现的,随着时间的变化逐渐成为全球的
主导构造( Condie and Krner,2013) ,并且从平缓的运动向
更深的俯冲转变( Abbott et al. ,1994; Sizova et al. ,2014) 。
( 4. 0Ga) 就已存在。
( 2) 热是地球演化以及构造体制转变的根本制约因素
1. 3
板块构造的判别标志
更多的研究者关注地球从早期的炽热无序到逐渐变凉,
板块构造的判别标志是不同研究领域的研究者根据自
引起了圈层分异和构造体制的变化( Van Hunen and Moyen,
身领域对板块构造的理解分别提出的,它的使用能把复杂的
2012) 。因此,板块构造在地球降温到一定程度以后才会出
问题简单化,但同时也可能把非唯一的解当做唯一证据。因
现,而且也会在地球冷到一 定 程 度 后 停 止 ( Zhai and Peng,
此,除了对这些判别标志进行认真的研究核实之外,还应注
2020) 。板块构造从古太古代到新太古代至古元古代是幕式
意它们的多解性、有限性和片面性。
出现和演化的。例如,Sleep ( 2015) 和 Gerya ( 2014) 认为板
块构造始于太古宙,在 3. 2Ga 或者更早时期出现。地质时代
越早,出现俯冲的频率越高,规模越小。类大洋或类大陆岩
( 1) 主要判别标志
图 3 是一个关于板块构造的主要判别标志图,以及其可
能出现的地质历史时期( 据 Condie and Krner,2008 简化) 。
石圈由于高的莫霍面温度( > 800℃ ) ,造成粘滞度弱、地幔的
最受关注的判别标志包括地球化学特征、变质作用、花岗岩
温度高于现代约 175 ~ 250℃ ,这将阻碍稳定岩石圈板块的俯
和洋壳( 蛇绿岩) 的出现等等,它们被广泛应用于解释壳幔作
冲深度。在 600 ~ 800Ma 时期,地幔温度发生转变,比现代高
用、洋陆转换和地球动力学过程。赵宗溥( 1993) 曾把地球早
80 ~ 150℃ ,可 能 允 许 大 陆 俯 冲 更 稳 定,从 而 导 致 超 高 压
期演化的难题概括为两个未解之谜,即 TTG 和太古宙麻粒岩
( UHP) 岩石有限地发育在前寒武纪。图 2a 显示了前寒武纪
的形成,这两个难题的解密就几乎涵盖了以上所有的问题。
超热、热、混合以及冷造山带的分类( 转引自 Gerya,2014) ,
对于这两点,下文将分别介绍。古地磁标志是现代板块构造
图 2b 指示造山带随着地质时代不断演化,2. 0Ga 是关键的
确立和板块重建的重要标尺,但是对早期板块构造来说,后
热演化时间节点。很多文章强调前寒武纪的板块构造不是
期构造对原有古地磁记录的影响是致命的。20 世纪 90 年代
翟明国等: 早期大陆与板块构造启动———前沿热点介绍与展望
图3
2253
板块构造的主要判别标志( 据 Condie and Krner,
2008 简化)
Fig. 3
The main discriminant marks to plate tectonics
( simplified after Condie and Krner,2008)
末,我国学者曾与德国学者在怀安地区开展新太古代-古元
古代地 体 的 古 地 磁 研 究 ( Zhang,2001 ) ,效 果 并 不 理 想。
Evans and Pisarevsky ( 2008) 和 Cawood et al. ( 2006) 也曾对
南非、北美等古老克拉通进行古地磁大陆重建工作。最近,
图4
Brenner et al. ( 2020 ) 利 用 古 地 磁 手 段 发 现 西 澳 3. 2Ga 的
Kusky et al. ,2018)
活 动 大 陆 边 缘 系 统 ( a) 和 古 老 克 拉 通 ( b) ( 据
Honeyeater 玄武岩记录了显著的古纬度偏转,认为板块构造
在古老克拉通中,地质单元都经过后期的改造而出现位移和变
在 3. 2Ga 之前就已经大范围运转。但是,这个古纬度变化是
形,造山带的核部( orogenic core) 经常是高级变质岩、增生地体
相对于地球的磁极,而地球的磁极本身会随时间变化 ( true
和蛇绿岩组成,逐渐分级向外是前陆折冲带、前陆盆地,然后是
polar wander) 。因此他们观测到的记录到底是反映了真实的
残留的大陆地台沉积 . 古老大陆还会发生裂谷、三叉裂陷等地
板块水平运动,还是磁极自身位置的偏移,目前不得而知。
质事件的叠加改造
Diagrams showing active plate system ( a) ancient
( 2) 地质证据与综合判断
Fig. 4
绝大多数研究者都赞同综合的地质分析在判断地质事
craton system ( b) ( after Kusky et al. ,2018)
件性质和讨论地质动力学过程中是第一位的,但是由于早期
的地质现象在后期的演化中常常被改造甚至被抹去,这导致
分存有不同意见,但仍不失为一个利用综合地质方法研究古
综合地质分析在早期地球的研究中经常被忽视。早期的构
老克拉通的例子。
造变形、“板块边界带”的组成和结构,特别是岩浆岩组合、变
Cawood et al. ( 2018) 认为板块构造的发展可能经历从
质作用和变质带结构、沉积岩建造,以及不同块体之间的宏
非板块、幕式或长期不稳定( secular) 板块到现代板块构造的
观比较是非常重要的。对于蛇绿岩带的研究,需要用到综合
演化过程。刚性的岩石圈的运动、变形和地质行为应该在沉
的地质方法,其研究的内容不是单一的岩石类型,而是一套
积岩、火山岩和变质岩中有记录。在地质分析时要充分识别
岩石组合,包括岩石类型和组合、彼此间的地球化学性质与
不同时代岩石组合的地质特征及其差异性,以及不同地质体
关联、岩石的同源性、变形特征与变质历史、围岩与区域地
之间的相互作用。他们还指出随着时代变化,前 Pangea 的板
质,
以及地质年代学等。我国的一个研究实例是华北的东湾
块构造和现代有差别,地质特征的对比和板块体制中地质单
子蛇绿岩( Kusky et al. ,2001; Zhai et al. ,2002; Kusky and
元的划分都需要考虑时代因素。
Zhai,2012) 。在后来的研究中,Kusky et al. ( 2018) 进一步
( 3) 地球化学特征
强调板块构造体系的意义,强调通过全球地质对比的研究思
地球化学是固体地球科学领域最活跃也是发展最快的
路,并 通 过 一 系 列 的 对 比 和 归 纳 总 结,推 断 在 地 球 早 期
学科之一。从早期地壳元素克拉克值的计算到现在,人们已
( 4. 0Ga) 就存在着与现今相似的岩石构造体系,可以作为研
经逐渐加深了对地球不同圈层物质特性的了解,特别是地
究古老的板块边界的重要对象。图 4 显示的是现代活动大
壳、地幔以及外部一些圈层的物质组成,从定性的了解向定
陆边缘的岩石构造体系( 图 4a) 和古老克拉通中变质变形的
量化的研究深化; 并且可以通过元素包括同位素的含量、比
岩石构造单元( 图 4b) 。Kusky et al. ( 2018) 将华北克拉通中
值和其它指标,了解大洋、大陆、不同地质体、不同构造背景
部,南从赞皇,北经五台,向东-东北到遵化和辽西建平的新
的岩石、岩浆源区的差异和岩浆过程,可以研究壳-幔、洋-陆、
太古代地带划为新太古代末的板块边界构造带,虽然这种划
深部与浅部、内部与外来物的物质交换和循环,探讨动力学
Acta Petrologica Sinica
2254
图5
岩石学报 2020,36( 8)
O-Si 同位素对水热或沉积条件的示踪( 据 Deng et al. ,2019)
A-沉积硅质岩( 燧石,δ18 O = + 25‰和 δ30 Si = + 2‰) ; B-未混染玄武质源区( δ18 O = + 5. 5‰和 δ30 Si = - 0. 30‰) ; C-席状岩墙中低水热硅
( δ18 O = + 25‰和 δ30 Si = - 2‰) ; D-硅化辉长岩中的高温硅( δ18 O = + 10‰ 和 δ30 Si = - 2‰) ; E-杂砂岩、砂岩和浊积岩中的平均值( δ18 O =
+ 25‰和 δ30 Si = - 0. 30‰) . δ18 O 和30 Si 值是未污染玄武岩在 4 ~ 8kbar( F = 25% ; δ18 O = + 6. 3‰和 δ30 Si = - 0. 18‰) 和 > 20kbar( F =
15% ; δ18 O = + 6. 3‰ 和 δ30 Si = - 0. 07‰) 下的部分熔融值,F 是部分熔融程度
Fig. 5
O vs. Si isotope tracing to hydrothermal- sedimentary conditions ( after Deng et al. ,2019)
机制和大地构造背景。其中,同位素的定年和地球化学示踪
这里选择几项新的进展简介如下。Tang et al. ( 2016b)
是最受关注的研究方向。2020 年,中国科学家评选出十大科
通过研究不同时代页岩和冰碛岩里的 Ni / Co 和 Cr / Zn 比值,
学前沿问题,作为唯一地球科学选题的“地球物质组成与循
重建了大陆上地壳从 3. 2Ga 至今的 MgO 含量和主要岩性变
环”高票入选。随着高精度和高分辨率分析仪器及其技术的
化,发现地球上长英质的大陆地壳在 3. 0 ~ 2. 5Ga 才开始大
发展,进一步推动了地球化学的学科发展,地球化学理论的
量出现,并提出这种地壳成分的剧变代表着板块构造的启
提高反之推动技术和仪器的改进。在这个形势下,对地球化
动。Trail et al. ( 2018) 对太古宙碎屑锆石的研究未发现偏
学数据使用和解释中的简单化、程式化的问题有所暴露,有
重的 Si 同位素组成,然而随后 Deng et al. ( 2019) 报道了对
些地质工作者对此提出了担忧。火成岩地球化学性质作为
太古宙 TTG 的全岩 Si 同位素分析结果,强调发现 TTG 样品
板块构造的识别标志之一,在板块构造起源的研究中也是最
不论年龄大小,Si 同位素全都偏重,可能暗示 TTG 的源区混
受关注的。虽然某些指标的解释是多元的、不唯一的,但在
入了大洋沉积的硅质岩( 图 5) 。Smit et al. ( 2019) 分析了地
地质某个时期,一些关键数据,特别是系统的指标变化所暗
幔钻石中硫化物包裹体的 S 同位素,发现只有 < 3. 0Ga 的钻
含的地球演化机制的突变是不能忽视的。
33
石硫化物包裹体才有太古宙地表环境特有的 S 非质量相关
在地球化学性质及其变化方面讨论较多的岩石和地质
分馏现象,从而提出板块构造不应早于中太古代。Liu et al.
体是科马提岩、金伯利岩、玄武岩高地、古老洋壳、绿岩带、太
( 2019a) 将显生宙和太古宙约 55000 件基性岩浆岩样品按
古宙蛇绿岩、岛弧火山岩、TTG 和钙碱性花岗岩等( Shirey et
SiO2 含量 45% ~ 49% 和 49% ~ 52% 分成两组,计算低硅和
al. ,2008; Moyen and Van Hunen,2012; O ’Neill et al. ,
高硅岩石中高场强元素 Nb、Ti 或 P 的平均含量与 SiO2 的关
2016; Stern et al. ,2016; Cawood et al. ,2018) 。不少研究者
系及其差值 DIFF 随时间的变化,发现显生宙基性岩中 Nb、
都很关注地幔和地壳地热梯度对岩石地球化学性质的制约
Ti、P 元素平均含量与 SiO2 含量呈负相关关系,而太古宙的
作用,以及同类岩石地球化学性质随地质时代变化的差异及
基性岩却无负相关。DIFF 值指示碱性玄武岩比例于 21 亿年
其原因。矿床作为特殊的岩石组合,对于构造环境、源区和
前开始大幅度增加,是地幔温度快速降低的结果,表明持续
地质时代十分敏感和带有标识意义,也被地质学家赋予板块
性的板块俯冲体制开始于 21 亿年前。Liu et al. ( 2019b) 还
和构造 体 制 判 别 标 志 的 重 要 内 涵 ( Groves et al. ,2005;
研究了火山岩中记录的 Th / U 系统与大气中氧的变化关系
Kerrich et al. ,2005; Zhai and Santosh,2013; 赵 振 华,
( 图 6) 。数据表明,大气氧从微不足道的水平发展到现在的
2017) 。
水平,经历了两个主要的台阶,即大氧化事件( Great Oxidation
翟明国等: 早期大陆与板块构造启动———前沿热点介绍与展望
2255
的表壳岩石有一定厚度时,可促成地幔循环冷却并影响到上
地幔,扰乱地球热产生 / 消耗的平衡,最后引起地幔反转,这
个地幔热异常的带叫做地幔上涌反转带 ( overturn upwelling
zones,OUZONES) 。玄武岩、科马提岩等表壳岩石都可能被
带到地幔深度,经历变化和发生拆沉,造成陆壳和大陆岩石
圈地幔的局部与暂时的耦合。其它假设的构造学说,特别是
地幔柱构造,也会造成壳幔的相互作用。在现代板块构造出
现之前,长期变化的( secular) 板块构造机制与现代板块之间
的差异性不一定仅体现在规模上,还可能体现在方式和机制
上,这是地球化学数据解释中需要注意的( Cawood,2020a) 。
( 4) 变质作用
变质岩和变质作用是记录以及反演地球演化历史的黑
匣子。变质岩最主要的出露区是早前寒武纪地质体和显生
宙碰撞型造山带( 赵宗溥,1993) 。在太古宙地体中,高级变
质的岩石主要出露在片麻岩-麻粒岩区,低级变质的岩石主
要出露在绿岩带( Windley,1995) 。人们长期认为片麻岩-麻
粒岩区的变质岩石经历了中压高温麻粒岩相和高角闪岩相
变质作用( 沈其韩等,1992) 。笔者等( 翟明国等,1992) 在
华北发现高压麻粒岩地体后曾提出在早前寒武纪存在与现
代相似的大陆碰撞作用,被 2002 年的彭罗斯会议称为“早期
板块构造的钥匙”。高压麻粒岩相岩石可达到麻粒岩-榴辉
岩转换相,普遍经历了中压麻粒岩相减压变质作用的叠加。
此后,研究者还关注高温麻粒岩,特别是它们与高压麻粒岩
相岩石密切共生并经历了相同的变质变形历史。各类麻粒
岩的峰期变质年龄为 1. 96 ~ 1. 90Ga,中压麻粒岩相和角闪岩
相退变质年龄为约 1. 85Ga 和 1. 80Ga。随后的研究发现,高
压麻粒岩相岩石仍属中压变质相系,与现代大陆碰撞作用所
图6
地球历史上氧化还原敏感地化指标( 据 Liu et al. ,
形成的变质作用在温压梯度、抬升速率、原岩组合及动力学
2019b)
机制等方面存在差异( Zhai and Santosh,2011; Zhou et al. ,
( a) 3. 0Ga-至今的弧火山岩的 Th / U 比值变化( 误差线 2SEs) ;
2017) 。
( b) 富有机物页岩的 U 浓度随时间的变化; ( c) 页岩中的 Mo 浓
陆壳岩石的变质作用随时代表现出温度降低和压力升
度; ( d) S 同位素在沉积岩中的 NMD 分离; ( e) 大气氧含量随时
高的事实已经被揭示( Brown,2008; Brown et al. ,2020b; 翟
间的演化
Fig. 6
Redox sentative index in Erath’s history ( after Liu
et al. ,2019b)
Event, GOE ) 和 新 元 古 代 氧 化 事 件 ( Neoproterozoic
Oxygenation Event,NOE) 。而弧火山岩记录的 Th / U 体系的
变化主要发生在约 2. 35Ga 和 0. 75Ga,与两个主要的氧化事
明国,2009,2012) ,图 7 中清楚地显示变质岩石记录的地热
梯度( 温压梯度) 在新太古代集中在 30℃ / km 上下,古元古
代集中在 22℃ / km 上下,显生宙集中在 10℃ / km 以下。但是
就单一的变质岩石而言,超高温的变质岩在显生宙也有存
在,一些高压的岩石在太古宙也有报道。最早的双变质带
( paired metamorphic belts) 概念是 Miyashiro ( 1961,1973) 提
出的,主要表示在俯冲板块的边界带,大洋一侧和大陆一侧
件一致。因此,大气氧的激增是地球历史上关键的俯冲事件
的变质岩石分别以高压低温和高温低压为特征,并由此可以
的反映。
判定俯冲极性和动力学过程。此后有学者用于 陆-陆 碰 撞
以上几项新的研究进展都很有说服力,但他们的观点也
带,
但没有达成共识。Brown ( 2008) 和 Brown et al. ( 2020a)
同时存在争议。最主要的原因是,虽然这几项研究均揭示了
提出双变质带( bimodal metamorphic belts) 可能最早出现在新
一些表层岩石进入到地幔并经历物质循环的地球化学指标,
太古代,并在古元古代 ~ 2. 2Ga 出露完整。他们认为高压带
但是造成物质循环的地质过程和动力学机制不一定就是代
出现在造山带,高温带是造山腹地( hinterland) 上冲板片断裂
表现代地质构造样式的俯冲作用和板块机制。例如,根据滞
后,伸展过程中导致的变质作用。Zheng and Zhao ( 2020) 提
盖构造理论模式( Piper,2013; Bédard,2018) ,当在地表堆积
出两种范式的板块构造( 图 8) : 一是现代范式的板块构造,
Acta Petrologica Sinica
2256
图7
Fig. 7
岩石学报 2020,36( 8)
变质岩的地热( 温压) 梯度随时代变化图解( 据 Brown,2008; 翟明国,2009)
Metamorphic thermal gradient versus age ( after Brown,2008; Zhai,2009)
才出现全球性的冷俯冲。Cawood ( 2020b) 强调高温下俯冲
地质体的韧性与低温俯冲刚性的重要差别,其界限可能在
800Ma,是由地幔的温度演化决定的。他还指出从时间尺度
上看可能有双变质带,但在空间上未必是对应的。因此,流
行的双变质带在文献中用词以及概念上都是不一致的。近
几年,不少研究试图恢复古老的双变质带,例如,Huang et al.
( 2020) 将华北克拉通南部的登封杂岩划分为西部和东部两
部分,并基于它们相似的变质年龄( 2. 50 ~ 2. 54Ga) ,但不同
的 变 质 温 压 梯 度,分 别 是 ca. 425 ~ 600℃ / GPa 和 ca. 720
( 850) ~ 1200( 1400) ℃ / GPa,提出登封杂岩构成了新太古代
末的双变质带,代表了碰撞造山作用。其他学者对华北克拉
通南缘太华杂岩( Lu et al. ,2020) ,以及冀东新太古代麻粒
岩( 魏春景,2018; Lu et al. ,2017; Liu and Wei,2020) 的研
究,识别出温压梯度不同的两类变质岩石,但认为它们经历
图8
两种范式的变质作用( 据 Zheng and Zhao,2020)
( a) 低热梯度下的低角度俯冲( 没有弧岩浆伴随的阿尔卑斯式
了新太古代末和古元古代两期变质作用,并在局部有变质作
用的叠加。
变质作用的研究要避免简单的变质岩和变质条件的比
蓝片岩-榴辉岩相变质作用) ; ( b) 高热梯度下的高角度俯冲( 有
镁铁质弧岩浆伴随的巴肯式角闪岩-麻粒岩相变质作用)
Fig. 8
Two styles of metamorphism ( after Zheng and Zhao,
2020)
较,要注重变质带结构、变质岩组合,以及相关岩浆岩、沉积
岩组合的研究,更要注重变质体系、变质历史,以及原岩建
造、后期部分熔融及岩浆作用改造的研究,要认真划分变质
阶段和精确限定不同变质阶段的时代,要通过变质作用研究
以冷俯冲为特征,典型产物是阿尔卑斯式蓝片岩-榴辉岩相
地球和大陆总体的热状态、热演化及其动力学过程,要把变
变质系列; 二是元古代范式的板块构造,以暖俯冲为特征,典
质作用与不同类型的变质岩石的刚性状态、流变性、粘滞度
型产物是巴肯式角闪岩-麻粒岩相变质系列。他们通过检查
和密度的研究结合起来。
板块边缘的动力体制和热状态,发现俯冲板块边缘在低热梯
度下表现出刚性行为,表壳岩石能够俯冲到大陆岩石圈地幔
深度; 在中等热梯度下即可表现出韧性行为,表壳岩石只能
2
关于早期大陆与板块构造
俯冲到大陆下地壳深度。太古宙时期以广泛出现的暖俯冲
目前,太阳系中只有地球大规模发育花岗岩,换言之,只
为标志,在古元古代开始出现局域性冷俯冲,到新元古代起
有地球拥有以花岗岩为主体的陆壳。如果我们把板块构造
翟明国等: 早期大陆与板块构造启动———前沿热点介绍与展望
2257
理解为不同物性、不同物质组成的岩石圈板块之间的构造运
动,
那么没有花岗岩就没有壳-幔和洋-陆之间的运动和转换,
也就是不存在板块构造运动。在讨论板块构造起源时,已经
有越来越多的研究者注意到大陆地壳的形成和演化,但是重
视与强调的程度仍然不够。月球的陆壳是斜长岩,洋壳是陨
石坑中撞击导致月幔部分熔融的月海,斜长岩高地( 月陆) 早
于月海形成。如果火星是已经过度冷却并因为某种原因使
得原有的大气圈、海洋( 水) 圈逃逸或完全破坏,那么进一步
的研究需要解决火星表层沙尘的物质组成,能否分出大洋区
和大陆区,以及大陆区是否是以花岗岩为主、平均成分是闪
长岩的物质体。
2. 1
大陆的形成
地球上首先出现的是陆还是洋的争论从未停止。地球
至今所发现的最古老岩石是高钠的花岗岩系列岩石( TTG) 。
最早的 TTG 质岩石或者初始古陆核的形成可以通过科马提
质岩浆高度分异实现( Jordan,1978) ,但是借由此模式来形
成 TTG 陆壳是困难的: 在地球上尚未发现对应于如此巨量的
TTG 岩石的岩浆堆晶成因的超基性和基性岩存在,也未在地
幔中找到它们拆沉返回并对地幔成分明显改造的记录。那
么大量的 TTG 岩石的形成可能更需借助二次岩浆分离模式
来完成( Martin,1987) 。从这个角度上讲,地球的演化历史
推 测 的 太 古 宙 时 期 构 造 样 式 ( 据 Moyen and
图9
Laurent,2018)
( a) 早期地球上地幔和地壳部分的停滞盖层( stagnant lid) . 地壳
由镁铁质侵入体组成,在不同的地方有不同的厚度,推测地幔上
从本质上与月球有根本的区别。二次岩浆分离的模式是基
涌部位较厚,部分厚的原地壳逐渐变得不稳定成碎片进入地幔;
于非板块 机 制 还 是 基 于 板 块 机 制,至 今 仍 没 有 争 出 是 非
( b) 一部分镁铁质原地壳开始分异形成大陆壳 . 左侧,当致密的
( Barker and Arth,1976; Glikson,1979; Johnston and Wyllie,
底部脱落时,顶部层开始类俯冲,虽然很不稳定,但是从地质或
1988; 赵 宗 溥,1993; Martin et al. ,2005; Smithies et al. ,
地球化学角度看,有俯冲的基本构型( 如: 并置地体、横向逆冲、
2007) 。借鉴于显生宙埃达克岩的成因,目前洋壳俯冲熔融
类弧岩浆、双变质带、同构造碎屑盆地) ; 右侧,纯板内环境的地
的模式比较流行,但仍然有一些学者指出埃达克岩与 TTG 岩
壳分异; ( c) 一旦陆核形成,就开始向上地幔对流,岩石圈变形。
石在地球 化 学 上 特 别 是 Mg 具 有 重 要 差 别 ( Martin et al. ,
伸展和镁铁质壳( 洋?) 增生发生在俯冲带和克拉通之间的“裂
#
2009) 。Condie ( 2001,2004) 强调早期至少在 2. 7Ga 之前,
地幔柱等构造是形成 TTG 更重要的方式。假如地球先有洋
壳,那么最早形成的陆壳是很小的陆核,而后逐渐长大是基
本的共识,即 3. 8 ~ 3. 6Ga 之前的陆壳还很小,大量的陆壳形
成在 2. 8 ~ 2. 7Ga 之后( Condie,2004; Brown et al. ,2020b) 。
它们是如何增生的,则有相当大的争议。Moyen and Laurent
( 2018) 认为太古宙和现代的地幔源区火成岩的对比研究对
于理解 TTG 成因是有帮助的( 图 9) 。他们的研究表明,太古
宙镁铁质-超镁铁质岩石的源区集中在一个“中间位置”、地
幔没有那么亏损、俯冲记录罕见、洋底高原与洋中脊的差别
没有那么大。因此,太古宙在 2. 5Ga 之前可能是与显生宙不
同的构造环境( Condie,2008) 。太古宙特殊的岩石类型指示
太古宙的地热梯度大约是现在的 3 倍,在 20 ~ 50℃ / km 之间
( Xiong et al. ,2005; 张旗和翟明国,2012) ,如果取 30℃ / km
计算,温度 900 ~ 1050℃ 时共存的矿物组合是斜长石 + 角闪
石( 图 10,熊小林等,2005,2011) ,压力约在 0. 9 ~ 1. 1Ga 之
间,熔融残留相可以没有石榴石( Stern,2007) ,加厚镁铁质
地壳不是必须条件。从冥古宙到太古宙结束的约 20 亿年的
谷”带; ( d) 陆块的漂移能够引起碰撞和热造山,以及地壳部分
熔融与下地壳流动 . 而其它地方的原镁铁质壳可能并不发生这
样的过程
Fig. 9
Proposed Archean tectonic style ( after Moyen and
Laurent,2018)
漫长时间内,TTG 和陆壳的形成可能不是也不必是同一的构
造机制驱动和完成的。
2. 2
大陆演化、克拉通与大陆岩石圈
大陆演化的几个根本问题是大陆地壳的形成、生长、稳
定化、成熟化和壳幔循环与洋陆转换。在时间上,多数学者
认为大陆是幕式生长,至少有 3. 8 ~ 3. 6Ga、3. 3 ~ 3. 0Ga、2. 9
~ 2. 7Ga 以及 ~ 2. 5Ga 几个关键阶段( Windley,1995; Zhai,
2014; Condie,2008; Moyen and Laurent,2018; Brown et al. ,
2020b) 。从空间上看,最早是小的陆核出现,然后或围绕陆
核增生或是类似俯冲造山增生,很大的可能是最先出现在洋
底高原附近。此后陆壳应该逐渐长大成一定规模的微陆块,
Acta Petrologica Sinica
2258
岩石学报 2020,36( 8)
层基本耦合( 翟明国,2011) ,代表一个时代的结束和另一个
时代的开启。克拉通化事件还被推测是超级克拉通或克拉
通群的形成( Rogers and Santosh,2009) ,这约束的是超级克
拉通大陆的规模。据研究,新太古代末超级克拉通的规模与
Pangea 超大陆相当。当然,超级克拉通与现在大陆仍有差
别,由于当时的地幔和地壳的地热梯度比现代高,地壳或岩
石圈的厚度比现代厚( Moyen and Van Hunen,2012) ,它们在
后来的演化中再进一步调整。
在克拉通化之后,地球的构造演化停滞( unconformity) 了
2 ~ 3 亿年,此后地球被全球性裂谷和冰期充斥,出现大氧化
事件,接着演绎了环境剧变与生命演化的史诗。克拉通化的
机制是需要进一步探讨的。克拉通化的标志是稳定的克拉
通盖层沉积、镁铁质岩墙群、大量的壳熔花岗岩出现,以及相
对应的以相容元素与难熔的不相容元素的分离等为标志的
图 10
含水玄武岩部分熔融域温度-压力相图以及太古
宙地热地温梯度矿物相边界及反应线 ( 引自熊小林等,
2005,2011)
Fig. 10
P-T diagram of basalt for partial melting ( after
Xiong et al. ,2005,2011)
微陆块与洋壳之间可能出现不同方式的相互运动,如小规模
的俯冲、地幔反转、重力拖引等,是陆壳生长的主要原因。格
圈层稳定 与 耦 合 ( 赵 宗 溥,1993; Windley,1995; 翟 明 国,
2011) 。这里需要强调的是,岩石圈在这个时期的状态、组
成、结构、厚度、以及地热梯度等等的研究,对于克拉通化是
如何实现的,以及为板块构造的启动创造了怎样的条件,一
定是至关重要的。在基金委资助的“大陆地壳演化与早期板
块构 造 ”项 目 中,将 新 太 古 代 2. 7Ga 至 古 元 古 代 末 期 的
1. 8Ga 这个时间段,称为地球演化特别是约束板块构造启动
的“关键期”。
陵兰 3. 8Ga 的古老变质地体中,除了 TTG 片麻岩之外,条带
状硅铁建造 ( BIF) 的 沉 积 已 经 成 规 模 出 现,并 且 有 3. 7 ~
3
3. 8Ga 的镁铁质岩墙侵入,证明一定规模的陆壳已经形成并
华北克拉通的研究进展与构造模式
华北克拉通虽然不大,但是历史悠久并且早前寒武纪地
出现了深海沉积( Nutman et al. ,1993) 。从物质成分来看,
钠质为主的陆壳逐渐富钾( 成熟化) 。主要的陆壳成熟化阶
质演化的记录齐全,构造叠加强烈,信息量很大,一些成果具
段是 2. 7 ~ 2. 5Ga ( Condie,2001,2004,2008; Zhao et al. ,
有代表性。在讨论大陆演化和早期板块构造时,华北克拉通
2020) 。实际上,研究已经发现,从 ~ 3. 8Ga 起,最早形成的
的例子值得认真分析和思考。下面对华北克拉通新太古代
TTG 岩石就会很快发生重熔,逐渐出现富钾的现象。富钾岩
和古元古代两次构造转折的研究做简单介绍。
石是先存 岩 石 部 分 熔 融 或 者 参 与 风 化 和 沉 积 的 物 质 记 录
( Wan et al. ,2005; Wu et al. ,2008; Li et al. ,2017a; Wang
3. 1
新太古代
et al. ,2020) 。火山岩中出现渐渐增多的钙碱质岩石,这个
华北克拉通新太古代地质的研究在: 1) 当时是否存在蛇
过程指示了壳幔相互作用,说明地壳参与了物质循环和地幔
绿岩; 以及 2) 期间强烈的地壳生长与活化等两个方面表现
的部分熔融。最近,Li et al. ( 2020) 通过 Mg 同位素研究,进
突出,在年代学、地球化学和变质作用方面进展很快,积累了
一步确定太古宙的 S-型花岗岩主要形成在新太古代,认为可
丰富的资料。
以更好地限制地壳成熟化的过程和时代。
花岗岩的出现可能最早在 4. 4Ga 之前,但是大陆岩石圈
( 1) 克拉通化与构造演化的研究简史
华北克拉通的太古宙杂岩出露广泛,岩石类型多样、变
的出现则要晚得多( Zhai and Peng,2020) 。岩石圈在陆壳演
质复杂、变形强烈、矿产丰富,新中国建立以来至“文化大革
化的什么时期出现以及是什么状态,是文献中涉及很少的薄
命”期间都涌现出很多重要成果。1981 年改革开放初期,在
弱环节。一个非常重要的事件是克拉通化,即稳定大陆的形
“科学的春天”来临之际,中国召开的第一个大型国际会议就
成过程。虽然各个大陆的克拉通化时间有差别,但大都发生
是“国际前寒武纪地壳演化学术讨论会”,国际著名学者齐聚
在新太古代。2. 5Ga 作为太古宙与元古宙的界限,标志着在
北京,对于前寒武纪地质、新理论和研究方法都展开了热烈
这个界限前后,地质记录发生了巨大的变化。可以说,克拉
的讨论。程裕祺和张寿广( 1982) 提出华北在太古宙末期经
通化是地球演化历史上最伟大的事件,甚至没有“之一”。它
历了麻粒岩相和角闪岩相两次区域变质和广泛的混合岩化
的内涵是固体地球稳定的圈层基本形成、地壳与地幔耦合并
作用,是华北克拉通化的主导机制; 笔者曾对华北克拉通太
在地壳内也出现了上下地壳的分层、固体圈层与大气和水圈
古宙含 BIF 建造的太古宙火山沉积岩系统研究并以鞍山为
翟明国等: 早期大陆与板块构造启动———前沿热点介绍与展望
图 11
2259
华北克拉通中部蛇绿岩带及构造模式图( 据 Kusky and Zhai,2012)
东部陆块和西部陆块由中部造山带( COB) 分割 . 注意 COB 中的蛇绿岩岩片,主要的蛇绿岩有( 1) 东湾子; ( 2) 遵化; ( 3) 辽西; ( 4) 北太行;
( 5) 五台山; ( 6) 南太行
Fig. 11
The Central ophiolite belt in the NCC and tectonic model ( after Kusky and Zhai,2012)
例,提出了高级区代表岛弧的根部,绿岩带代表弧后盆地的
麻粒岩地体,提出可能早已存在的东、西两个古陆,从 2. 5Ga
岛弧连续增生构造模式,提出板块构造在太古宙已经是支配
起开始俯冲,最终在 1. 85 ~ 1. 8Ga 拼合形成华北克拉通。笔
构造体制( Zhai and Windley,1990; Zhai et al. ,1990) 。1993
者等( Zhai,2004,2014; 翟 明 国,2011; Zhai and Santosh,
年,赵宗溥先生等提出华北经历了两次克拉通化,以垂直构
2011,2013) 根据地质学、岩石学和变质作用最新的观察和
造为主的陆壳结晶基底抬 升 与 掀 斜 模 式 为 主 导 ( 赵 宗 溥,
数据资料,改变了对华北克拉通岛弧连续增生的成因看法
1993) 。同年,白瑾等( 1993) 提出华北原地台破裂后在太古
( Zhai and Windley,1990 ) ,提 出 古 老 微 陆 块 ( 高 级 区 ) 在
宙末期重新焊接。钱祥麟( 1994) 提出华北克拉通是下地壳
ca. 2. 6 ~ 2. 5Ga 拼合并由绿岩带焊接的穹隆-龙骨模式。一
水平状剪切和板底垫托导致的陆壳垂直增生成陆。伍家善
些研究陆续提出华北新太古代不同地区微陆块拼合及其方
等( 1998) 提出吉-辽-鲁岛弧带拼接东部陆块与西部、南部陆
式( Santosh et al. ,2016; Chen et al. ,2016; Peng et al. ,
块的拼合模式。Kusky et al. ( 2001) 提出华北冀东遵化地区
2013; Shan et al. ,2019; Tang et al. ,2016a; Wang and Liu,
有 ~ 2. 5Ga 的新太古代东湾子蛇绿岩( 图 11) ,并存在大洋地
2012; Wang et al. ,2017; Yang et al. ,2016) ,板块构造和非
幔的残片。这个报道引起国内外的广泛关注和争论( Zhai et
板块的构造模式都被考虑和论证。朝鲜半岛的太古宙基底
al. ,2002; Kusky and Li,2003; Zhao et al. ,2010) ,核心问题
以及与华北克拉通的联系也被研究并引起关注( Zhao et al. ,
是如何识别古老蛇绿岩、如何定年以及是否能确定在华北克
2006,2020; 吴福元等,2016; Zhai et al. ,2019) 。
拉通存在一个太古宙板块构造的实例。2002 年北京召开彭
( 2) 太古宙岩石学、地球化学和年代学研究
罗斯会议之际,多名国际著名前寒武纪地质学家又共同考察
近年来华北克拉通太古宙的研究积累了大量的岩石学、
了遵化地区,进行了热烈的野外和会议讨论。虽然分歧依旧
地球化学和同位素年代学资料( Ma et al. ,2012,2013; Deng
存在,但是东湾子蛇绿岩的争论,推动了中国乃至世界的早
et al. ,2016; Zhou et al. ,2018; Hu et al. ,2012; Zhu et al. ,
前寒武纪地质的研究( Kusky and Zhai,2012; Kusky et al. ,
2013; Diwu et al. ,2011,2013; Cui et al. ,2018; Ge et al. ,
2018) 。Zhao et al. ( 1998,2005) 注意到华北中部存在高压
2015; Liou et al. ,2019; Jia et al. ,2019; Li et al. ,2010; Lv
Acta Petrologica Sinica
2260
图 12
岩石学报 2020,36( 8)
华北克拉通前板块-始板块( Ⅰ) 、早期板块( Ⅱ) 和现代板块构造( Ⅲ) 演化示意图( 据 Zhai and Peng,2020)
( a) > ~ 2. 9Ga: 微陆块形成( 前板块构造) ; 2. 7 ~ 2. 6Ga: 绿岩带形成,并被 TTG 侵入; ( b、c) > 2. 5Ga: 始板块构造开始( Ⅰ) ; ( b) 为陆块拼
合,绿岩带为焊接带; ( c) 伸展阶段( 盆地,基底活化与镁铁质岩墙) ,大陆变得更稳定,克拉通化 . 含 BIF 的绿岩带的拖拽是洋壳俯冲的动
力,微陆块拼合形成超级克拉通; ( d) 2. 45 ~ 2. 3 ( 2. 25) Ga: 构造转折期( TML) : 大氧化事件( GOE) ; ( e-h) 早期板块构造( Ⅱ) : 22 ~ 1. 8Ga:
活动带裂谷-俯冲-碰撞事件: ( f) 裂谷火山作用和有限洋盆形成; ( g) 俯冲形成岛弧性质的岩浆作用和高级麻粒岩( 局部 UHT) . 俯冲深度达
到下地壳 . 由于俯冲的麻粒岩相岩石与麻粒岩相的围岩在密度和粘滞度、塑性上的相似性,俯冲不能达到地幔深度,下插的岩片抬升速率
很慢 . “造山带”表现为很宽的泛造山带面貌 . 强烈的岩浆底侵作用导致了 UHT 变质作用; ( h) 1. 8 ~ 0. 7Ga: 多阶段裂谷作用( 地球中年
期) ,岩石圈结构重新调整,为现代板块构造( Ⅲ) 启动奠定基础
Fig. 12
Schemedic diagrams of Eo-plate tectonics,Early plate tectonics and Modern plate tectonics ( after Zhai and Peng,2020)
et al. ,2012; Zhang et al. ,2012,2015; Liu et al. ,2013a,b;
( Geng et al. ,2006,2012; Liu et al. ,2002,2019,2009;
Wang et al. ,2013; Hu et al. ,2016; Wang and Liu,2012;
Wan et al. ,2011,2012,2016) ,华北克拉通可能是世界上数
Zhong et al. ,2015; Chen et al. ,2017; Fu et al. ,2017; Yang
据积累最多的古老陆块。
et al. ,2009; Zhao et al. ,1999) ,已经有了系统的梳理和讨论
华北一些沉积岩石中冥古宙的碎屑锆石以及华北南缘
翟明国等: 早期大陆与板块构造启动———前沿热点介绍与展望
图 13
Fig. 13
图 14
2261
207
206
华北克拉通太古宙正片麻岩类的 An-Ab-Or 图解( a) 和 ε Hf 对 Pb / Pb 年龄图解( 据 Zhai et al. ,2020)
An-Ab-Or diagram ( a) and ε Hf vs.
207
Pb / 206 Pb for orthogneisses in the NCC ( after Zhai et al. ,2020)
华北太古宙绿岩带中玄武质表壳岩的 Nb / Th-La / Sm 图解( a) 和球粒陨石标准化稀土元素配分图( b) ( 据 Zhai et al. ,
2020)
Fig. 14
Diagram of Nb / Th vs. La / Sm ( a) and chondrite-normalized REE pattern ( b) for supracrustal basalts in the NCC ( after
Zhai et al. ,2020)
奥陶纪火山岩中冥古宙继承锆石的发现,以及华北南缘麻粒
趋势。早期的陆壳岩石主要由 TTG 岩石组成,它们在后期演
岩包体中的始太古代岩浆锆石的发现( Zheng et al. ,2004) ,
化中出现活化和部分熔融的现象,钾长石交代和形成不同类
暗示华北曾有或在深部陆壳中可能还保留有冥古宙岩石和
型混合岩的现象普遍存在。2. 7Ga 之后,除了混合岩化更加
始太古代岩石。鞍山地区 38 亿年的 TTG 片麻岩经历了后期
强烈和普遍外,黑云母花岗岩( 被古元古代叠加改造为片麻
的活化和改造,类似年龄的碎屑锆石在多处发现,也说明古
岩) 成为岩席和岩体出现的比例大增。正片麻岩类的长石分
太古代的古老岩石可能在华北的分布比以前推测的更广。
类图解和 ε Hf 对
具有明确洋壳性质的早前寒武纪岩石在华北至今不能确定,
( 图 13) 。绿岩带中表壳岩的研究显示,
2. 7Ga 之前的火山岩
207
Pb / 206 Pb 年龄的图解体现出这种演化趋势
绿岩带中的岩石组合不具有现代洋壳的性质,这与世界上其
是以拉斑玄武岩为主,夹有科马提岩和英安岩,钙碱性火山
它古老地块上的表壳岩层 的 洋 壳 之 争 是 一 样 的 ( 翟 明 国,
岩很少; 在 2. 6 ~ 2. 5Ga 的火山中,钙碱性火山岩比例增大
1991a,2012) 。即便如此,华北克拉通最早的 TTG 仍有可能
( 图 14) ,出现一些安山岩和安山质流纹岩。深成岩和表壳
是古老大 洋 高 原 岩 石 部 分 熔 融 产 生 的 ( 图 12a; Zhai and
岩都表明华北克拉通的陆壳成熟化在太古宙末有一个跳跃
Peng,2020) 。已有的研究表明华北的陆壳最主要的生长期
式发展,表明壳幔作用以及陆壳岩石的深部循环增强。一些
是 2. 9 ~ 2. 7Ga 的新太古代,并形成了由绿岩带分割和连接
研究还详细地对比了华北克拉通东部、西部和中部的早前寒
的若干微陆块( 图 12b) ,随后在 2. 6 ~ 2. 5Ga 的新太古代晚
武纪岩石和显生宙的沉积岩以及现代河沙的锆石。研究结
期经历了强烈的地壳活化和变质作用。华北的克拉通化总
果显示,东、西部( 包括鄂尔多斯盆地基底) 和中部的太古宙
体结束于 ~ 2. 5Ga,局部地区最后稳定在 ~ 2. 45Ga。华北早
岩石的岩浆锆石、变质锆石和碎屑锆石都具有相似的年代学
期陆壳的演化明确地展现了从钠质陆壳向钾质陆壳的演化
信息和同位素地球化学信息以及演化趋势,没有明确证据指
Acta Petrologica Sinica
2262
图 15
岩石学报 2020,36( 8)
冀东麻粒岩的 P-T 条件与轨迹( a,据魏春景,2018) 和华北克拉通几个典型新太古代末变质岩的 P-T 条件与轨迹
( b,据 Zhai et al. ,2020)
( a) 太古宙超高温麻粒岩的 P-T 轨迹( AG-Ⅰ、AG-Ⅱ、AG-Ⅲa / b) 为逆时针型: TB 和 SB,为太平寨和洒河桥基性二辉麻粒岩 . 古元古代高压
麻粒岩相变质作用 P-T 轨迹为顺时针型: MBD-变质基性岩墙; SMB-洒河桥-马兰峪高压麻粒岩; TPO-太平寨泥砂质麻粒岩中的叠加组合;
TBM3-太平寨基性麻粒岩中“红眼圈”组合 . 固相线: FSS-G 与 FSS-B,实验确定的淡色花岗岩和基性岩饱和水固相线; FAS-B,实验确定的基
性斜长角闪岩缺流体固相线; FAS-P,模拟计算的泥砂质麻粒岩,缺流体固相线; DS-G,实验确定的花岗闪长岩干固相线 . 矿物稳定域: amout / WW 和 am-out / SD,实验确定的变质基性岩中角闪石稳定上限; g-in,实验确定的变质基性岩中石榴石的稳定下限; pl-out,实验确定的变
质基性岩中斜长石上限; Tbi-out / P 和 Tbi-out / G,实验确定的变质泥质岩和杂砂岩中含钛黑云母的稳定上限; mu-out 和 bi-out,模拟计算的变
质泥质岩中白云母和黑云母上限 . 角闪岩相( AM) 、麻粒岩相( GR) 、高压麻粒岩相( HGR) 和榴辉岩相( EC) 之间的界限 . ( b) 深色线是高级
区: 冀东蒌子山、老李家、太平寨、遵化; 浅色线是绿岩带: 五台、鞍山
Fig. 15
P-T paths of granulites from eastern Hebei ( a,after Wei,2018) and P-T paths of Neoarchean metamorphic rocks in some
areas of the NCC ( b,after Zhai et al. ,2020)
示它们在 2. 5Ga 或 1. 9 ~ 1. 8Ga 之前分属不同的陆块( Geng
et al. ,2012; Wan et al. ,2016; Zhang et al. ,2015) 。
Bai et al. ,2015; Xie et al. ,2014; Chen et al. ,2017; Deng et
al. ,2016; Duan et al. ,2017; 刘平华等,2011; Wu et al. ,
( 3) 新太古代末变质作用
2013; Yang and Wei,2017; Liu and Wei,2020) 。这些变质
华北高级区和绿岩带两个基本的地质单元都经历了多
岩石出露在华北克拉通的边缘和内部,包括了通常所称的东
期变质,而且经历了多期的基底岩石活化。Jahn ( 1990) 曾经
部、西部和中部。从地质体上讲,包括了高级区和绿岩带,从
将华北描述为,含 BIF 的表壳岩成为“小船般的”残片漂浮在
岩石类型上讲,包括了岩浆岩( 片麻岩类与基性麻粒岩或斜
花岗岩海中,用以形容基底活化( 混合岩化) 的强烈程度。高
长角闪岩) 和沉积岩,还有紫苏花岗岩( 一般认为其成因是与
级区岩石普遍发生了麻粒岩相变质作用和深熔作用,局部经
麻粒岩相关的深熔作用的产物) 。新太古代末的变质作用可
历了高角闪岩相变质作用; 绿岩带普遍发生角闪岩相变质作
以确认,遗留的问题是这期变质作用仍可以分出峰期和退变
用,
局部麻粒岩相以及局部绿片岩相变质作用。这两种变质
质不同阶段。即便 ca. 2. 54 ~ 2. 46Ga 的变质时代所代表的
地质体都经历了一期强烈的角闪岩相退变质作用阶段( 沈其
变质期次 已 经 有 不 少 讨 论,但 进 一 步 的 研 究 仍 有 很 大 的
韩等,1992) 。另外,早古元古代的麻粒岩相-角闪岩的变质
余地。
作用非常强烈,造成许多变质岩区都有不同程度的叠加,这
魏春景( 2018) 对冀东麻粒岩的变质作用和 P-T-t 轨迹进
就使得华北克拉通的变质作用研究的难度很大。近几年来,
行了全面总结( 图 15a) 。太平寨卵形域中的基性麻粒岩以
新太古代末期变质,也就是和克拉通化以及超级克拉通形成
中粒二辉麻粒岩为主,有些样品的角闪石周围出现叠加变质
有关的变质作用研究进展很大,为建立新太古代末的构造体
形成微粒矿物组合,个别样品中也可见辉石周围发育石榴石
制提供了很多依据。
冠状体,形成“红眼圈”结构。利用稀土元素温度计确定二辉
详细的微区岩相学和矿物学的工作为变质作用定年提
麻粒岩的峰期达到了 ~ 1000℃ 的超高温条件,麻粒岩中的锆
供了可能。原位微区的锆石和其它变质矿物的定年工作能
石仅记录新太古代末期变质年龄 ( ~ 2. 50Ga) ,与周围 TTG
够确定华北克拉通普遍发生了新太古代末的变质作用,变质
质岩石的结晶时间近于相同。洒河桥线性带中的基性麻粒
年龄在主要 ca. 2. 54 ~ 2. 46Ga 之间( Lu et al. ,2017,2020;
岩以细粒高压麻粒岩组合为主,偶见中粒二辉麻粒岩残留,
翟明国等: 早期大陆与板块构造启动———前沿热点介绍与展望
2263
其峰期 P-T 条件分别为 800 ~ 860℃ /1. 0 ~ 1. 2GPa 和 950 ~
规模形成之后,微陆块通过围绕它们的绿岩带焊接( weld) 形
1070℃ /1. 0GPa; 麻粒岩中锆石主体记录新太古代末期变质
成超级克拉通或克拉通群。微陆块是环绕洋底高原通过洋
年龄,但出现少量古元古代变质锆石( 1. 97 ~ 1. 83Ga) ,石榴
壳的俯冲形成的,绿岩带是微陆块之间的靠近洋底高原的浅
石-全岩 Lu-Hf 等时线年龄为 1. 77 ~ 1. 78Ga。由此推测太平
海或边缘海,沉积物是含 BIF 的火山-沉积岩建造。造成洋
寨和洒河桥地区都经历了新太古代末期超高温麻粒岩相变
壳有限下沉的原因是 BIF 相对于微陆块具有较高的密度和
质作用,在古元古代晚期又遭受了高压麻粒岩相变质作用的
3
负浮力,华北南缘的新太古代 BIF 的密度达 3. 6 ~ 3. 8g / cm ,
差异性叠加。相平衡模拟构建麻粒岩 P-T 轨迹为逆时针型,
可高于大别山柯石英榴辉岩( 李一良,个人交流) 。绿岩带
包括 3 个阶段: 低压加热至超高温( AG-Ⅰ) ; 近等温升压至
的下沉机制是受 BIF 的拖拽,绿岩带经历了浅-中级变质,具
压力峰期( ~ 1. 1GPa) ( AG-Ⅱ) ; 和峰后降压降温至固相线
有顺时针型 P-T 轨迹; 微陆块边缘也被拖拽下沉,经受逆掩
( AG-Ⅲa) 以及在亚固相线下的降温降压过程( AG-Ⅲb) 。洒
推覆和板底 垫 托,有 逆 时 针 和 顺 时 针 型 两 种 P-T 轨 迹 ( 图
河桥泥砂质麻粒岩的峰期变质条件和时代均与二辉麻粒岩
15b) ,并普遍经历高温甚至超高温变质作用。下地壳有广泛
一致。魏春景( 2018) 对此变质过程的解释是太古宙克拉通
的部分熔融,大量钾质( 钙碱质) 花岗岩熔出,形成稳定的克
的形成受太古宙特有的垂直构造体制控制,与太古宙之后线
拉通( 图 12d) 。
性造山带的构造体制完全不同。除麻粒岩相的深成岩之外,
麻粒岩相表壳岩也普遍经历超高温变质作用,指示岩石受到
后续地幔极高温岩浆喷发并被埋深加热,或者受到下部 TTG
3. 2
古元古代
二十 世 纪 九 十 年 代 初,王 仁 民 等 ( 1991 ) 、翟 明 国
质岩浆海的加热,被加热的岩石( 总伴有 BIF 铁矿层) 被破碎
( 1991b) 、翟明国等( 1992) 分别在恒山和怀安地区发现高压
并在密度驱动下沉入岩浆海深部,达到下地壳深度。
麻粒岩的残渣( 熔融残留包体) 和高压麻粒岩地体。在金巍
冀东蒌子山-老李家的泥质麻粒岩得到顺时针的 P-T 轨
和李 树 勋 ( 1996 ) 报 道 超 高 温 变 质 矿 物 之 后,郭 敬 辉 等
迹( Lu et al. ,2017) ,变质矿物组合和反应与羊崖山的很相
( 2006) 确定超高温变质作用在华北大面积存在。为了与太
似( Liu and Wei,2020) ,后者被解释 为 逆 时 针 型。Liu and
古宙高级区的中压麻粒岩以及 Carswell and O’Brien ( 1993)
Wei ( 2020) 指出超高温变质峰期前有升压过程,之后经历了
定义的石榴石麻粒岩或高压麻粒岩相区别,这两类麻粒岩,
降压冷却阶段。冀东的曹庄表壳岩被认为是麻粒岩相变质
即 HT-HP 和 UHT( 压力也一般大于 1. 0GPa) 被称为高级麻
( 闫月华等,1991) 和角闪岩相变质( Liu and Wei,2020) ,变
粒岩( 翟明国,2009; Zhou et al. ,2017) ,迅速引起国内外的
质 P-T 轨迹是顺时针型。迁安穹隆的超高温麻粒岩具有逆
广 泛 关 注。 在 2002 年 国 际 著 名 地 质 学 家 联 名 的
时针型 P-T 轨迹,穹隆边部的表壳岩( 主要是角闪岩相) ,被
“Precambrian High-Pressure-High-Temperature Granulites: A
解释为沉落机制( sagduction,Yang and Wei,2017; 魏春景,
key to Understanding the Lower Crust and Reconstruction of
2018; Liu and Wei,2020) 。华北其它几个主要的绿岩带,表
Precambrian Plate Tectonics”建议书中,华北高温高压麻粒岩
壳岩的变质多在角闪岩相,并且具有顺时针型的 P-T 轨迹
地体的发现被认为是几十年来前寒武纪地质研究中最重要
( 图 15b) 。Zhai et al. ( 2020) 最近对华北的 ~ 2. 5Ga 的变质
的发现。
作用的研究提出以下几点总结: ①绿岩带表壳岩大多经受了
( 1) 高级麻粒岩及其变质作用
角闪岩相变质作用,少量是绿片岩相或麻粒岩相变质作用;
华北克拉通早前寒武纪石英拉斑玄武质成分的麻粒岩
②高级区的深成岩和表壳岩大多经受麻粒岩相变质作用,少
中石榴石的发现,指示变质压力大于 1. 0GPa,随后退变榴辉
量角闪岩相变质作用,超高温的变质条件可能是普遍现象,
岩的发现( 翟明国等,1995) ,限定了高压麻粒岩的变质压力
伴随着深熔形成紫苏花岗岩; ③绿岩带的变质岩基本都具有
和温度达到麻粒岩和榴辉岩的转换相。麻粒岩相变质的富
顺时针型 P-T 轨迹,高级区的变质岩大多具有逆时针型 P-T
铝变质岩和紫苏花岗岩中含假蓝宝石和尖晶石等矿物包体
轨迹,其中部分表壳岩具有顺时针型 P-T 轨迹; ④绿岩带和
或组合,指示至少温度高达 900℃ 甚至 1000℃ 以上。特别是
高级区的变质岩多数可识别出峰期前的升压和峰期后的降
近年来随着测试仪器精度的提高和研究理念的变化,在变质
压反应,变质时代大致限定在 ca. 2. 54 ~ 2. 48Ga,其中部分太
矿物、变质结构、微细的矿物和流体包裹体、全岩与单矿物的
古宙麻粒岩有明显的古元古代变质作用的叠加; ⑤虽然绿岩
原位微细的结构、成分的分析进展很快( Jiao et al. ,2011; 王
带的总体变质温度和压力相对于高级区的变质岩都略低,特
浩铮等,2015; Zou et al. ,2018,2020; Jiao and Guo,2020) 。
别是变质温度,但二者都处于中压变质相系。
另外一个醒目的研究方向是,变质作用期次的划分和精确的
对于华北克拉通在新太古代末的克拉通化( 图 12c,d) ,
年代学测定的进展( Jiao et al. ,2020a,b; Zou et al. ,2020) ,
Zhai and Peng ( 2020) 提出始板块构造( Eo-plate tectonics) ,以
这样就可以限定不同变质阶段的年龄。华北的高级麻粒岩
期与古元古代早期板块构造( Early plate tectonics) 和新元古
有三种类型( 翟明国,2009) ,即含石榴石的镁铁质麻粒岩,
代之后的现代板块构造( Modern plate tectonics) 区别。具体
变沉积岩和超镁铁质麻粒岩。镁铁质麻粒岩的原岩主要是
是: 始板块构造发生于太古宙晚期的 2. 7 ~ 2. 5Ga,在陆壳大
基性岩墙或小的基性侵入体( Guo et al. ,2002; Zhao et al. ,
Acta Petrologica Sinica
2264
图 16
岩石学报 2020,36( 8)
变质的基性麻粒岩与泥质麻粒岩的温压条件与 PT 途径( a) 、变质年龄图解( b) 、变质温压梯度( c) 和抬升速率图解
( d) ( 据 Zhou et al. ,2017)
Fig. 16
Diagrams showing P-T paths ( a) ,metamorphic ages ( b) ,metamorphic thermal gradients ( c) and uplifting rates ( d) for
mafic granulites and pelitic granulites ( after Zhou et al. ,2017)
2001; 王 洛 娟 等,2011; Qian and Wei,2016; Liu et al. ,
质岩、碎屑岩,以及厚层的大理岩为主,没有或少见火山岩。
2013a; Zhao et al. ,2015) ,它们可以侵入太古宙的 TTG 片麻
少量的超镁铁质岩以透镜体群出现,透镜体最大单个长轴甚
岩,
也可以侵入泥质为主的变质沉积岩( 俗称孔兹岩系) 或与
至可达 1km( 翟明国,2009; 刘平华等,2011; Zhou et al. ,
后者经构造作用的调整以互层状产出( Guo et al. ,2012; Jiao
2017) 。前两种分布广泛,第三种目前仅在胶北地体中发现,
and Guo,2011; Jiao et al. ,2013; Santosh et al. ,2007,2009;
在世界其它地区也鲜见出露。三种麻粒岩都可以确定出三
Zhang et al. ,2014; Wu et al. ,2016) 。变质的沉积岩系以泥
期变质,即压力最高的峰期变质,等温或温度略有增高的中
翟明国等: 早期大陆与板块构造启动———前沿热点介绍与展望
2265
压麻粒岩相变质以及角闪岩相变质等,具有明确的顺时针型
Zhou et al. ,2017) 揭示高压基性麻粒岩作为岩墙,侵入到
P-T 轨迹( 图 16a) 。第二期和第三期变质都有部分熔融现
TTG 片麻岩基底以及含碳质的沉积岩系中。在峰期变质之
象,第一期退变的部分熔融产物的代表性岩石为紫苏花岗岩
前,上述岩石已经共生在一起,它们共同经历了从峰期变质
或含石榴石黑云母花岗岩,它们可由初始的熔融细脉、团块
以及此后的两期变质作用和多期构造变形,并在后来的地质
发展成花岗岩脉、岩株或小岩体。第二期退变的部分熔融以
构造中被抬到地表( 图 17) ,变质作用的研究和变质年代学
广泛的混合岩化为代表,伟晶岩和细晶岩脉发育,可切穿区
的研究结果与构造分析一致。在胶北出露的超镁铁质岩,因
域片麻理或形成新的穿透性片麻理。华北克拉通不同地区
为构造变形,形成透镜体群,其长轴与区域 TTG 片麻岩和孔
的三类麻粒 岩 的 变 质 时 代 大 致 相 同,均 为 1980 ~ 1900Ma,
兹岩的片麻理及片理一致。在冀东、辽西和豫南,一些太古
1890 ~ 1820Ma 以及 1800Ma ( 图 16b) ( Zhou et al. ,2017 ) 。
宙的岩石,包括在高级区和绿岩带中的,都识别出古元古代
变质的地热梯度为 14 ~ 28℃ / km( 平均 21℃ / km) ,都属于中
麻粒岩变质事件的影响。它们表现为两种形式,一种是在太
压变质相系的范围。这个地热梯度与现代大陆造山带相比,
古宙岩石的变质矿物和结构中识别出后期变质的叠加,另一
要高得多( 图 16c) 。高级麻粒岩的抬升速率要比显生宙碰
种是太古宙深成岩和变质岩被年龄约 1. 8Ga 的岩墙侵入,岩
撞造山带慢的多( 图 16d) ,甚至比显生宙的一些沉积盆地的
墙的边部出现辉石被石榴石包围的冠状变质结构。TTG 片
抬升还要慢,主要原因是在较高的地热梯度下,下插的麻粒
麻岩的变质叠加的显示较弱,有些可以被变质锆石记录下
岩片的密度与下地壳围岩密度相差不多,它们在变质程度和
来。在胶北 2. 9 ~ 2. 7Ga 的片麻岩地体中,一些斜长角闪岩
塑性程度及粘滞度也都相似。这为我们讨论古元古代的构
的透镜体或变形的岩墙,核部发现石榴石甚至辉石的残留,
造机制和动力学过程提供了重要的依据。
表明它们曾经是石榴辉石麻粒岩; 部分样品得出 ca. 1. 9 ~
( 2) 两种高级麻粒岩的成因联系与全球表现
1. 85Ga 的锆石年龄,与泥质麻粒岩一致。
早期的研究认为以基性麻粒岩为代表的高压麻粒岩主
古元古代高级麻粒岩相变质岩在其它古老的克拉通也
要出露于华北克拉通的中部,以泥质麻粒岩为代表的高温麻
有相当广泛的分布,在印度、巴西、西伯利亚、北欧、苏格兰等
粒岩主要出露在华北克拉通的西北部; 变质程度上曾认为泥
地都有报道( Condie,2002; Zhao et al. ,2002) ,有些显示线
质麻粒岩是中压高温-超高温,比高压基性麻粒岩温度略高;
性的出露特点,如北美最大的古元古代 Trans-Hudson 造山带
变质时代上认为泥质麻粒岩带的变质时代是 ~ 1. 9Ga,高压
( Corrigan et al. ,2009) ; 有些表现出某些碰撞造山特征,如北
基性麻 粒 岩 的 变 质 时 代 是 1. 85 ~ 1. 8Ga。翟 明 国 和 彭 澎
欧的 Lapland-Kola 造山带出现了榴辉岩( Mints et al. ,2010;
( 2007) 将华北克拉通的古元古代事件分成早期的裂谷事件
Slabunov et al. ,2011; Li et al. ,2017b; Liu et al. ,2017) ; 但
和晚期的挤压事件之后,提出高级麻粒岩特别是孔兹岩系,
更多的是发育高压-高温甚至超高温( UHT) 麻粒岩相变质岩
是沿着晋-冀-豫、集宁和胶-辽-吉三个活动带分布的。近年
石( 翟 明 国,2009; Kelsey and Hand,2015; Brown et al. ,
来的研究也揭示高级麻粒岩的分布要广泛的多,它们从西往
2020a) 。华北的古元古代的高级麻粒岩带在朝鲜半岛南、北
东,经密云,过承德、辽西、辽北到朝鲜半岛的狼林地块和京
侧也有广泛发育 ( Zhao et al. ,2006,2020; 赵磊等,2016;
畿地块; 从北向南,由吉南,过胶东和冀东,到安徽霍邱、凤
Oh et al. ,2019; Santosh et al. ,2018; Lee et al. ,2017) ,甚
阳; 在华北南缘,东从安徽五河向西到登封和陕西境内小秦
至延 续 到 日 本 的 西 北 部 ( Tsutsumi et al. ,2003; Wakita,
岭地区,然后向北与赞皇地区相连。此外在覆盖的鄂尔多斯
2013; Kimura et al. ,2019) 。对华北与东北亚的对比研究、
盆地的钻井岩心中,也发现了孔兹岩系( Gou et al. ,2016) 。
以及全球的古元古代的联系和构造意义,已经引起许多研究
古元古代的高级麻粒岩的分布与产出状态成为解开它们的
者的关注。
成因和构造意义的关键。它们是出露比显生宙造山带宽度
( 3) 古元古代早期板块构造
大得多的泛造山带? 或者像钱祥麟( 1994) 推测的,古元古代
对于华北的古元古代构造模式有多种,除 Zhao et al.
的孔兹岩系曾经是华北克拉通的面状盖层,盖在 TTG 片麻岩
( 1998,2005) 的东西陆块拼合模式外,Kusky and Li ( 2003)
之上。它们经因某种构造遭受高级变质作用,处于下地壳的
提出华北克拉通沿华北北缘的内蒙-冀北造山带与北面的陆
一个层位上; 后来在显生宙的构造运动中,抬升到地表,现在
块拼合,Santosh et al. ( 2007) 提出华北中部活动带双向俯冲
的出露状态受抬升面和抬升构造的影响,有些还没有出露地
等等,这些模式都有一定的影响。对碰撞和抬升的细节也有
表,被晚期的岩石覆盖,有些已经被剥蚀,露出 TTG 片麻岩基
一些讨论( Guo et al. ,2012) 。Zhai and Peng ( 2020) 提出早
底? 或者揭示了其它的构造? 在 2019 年部分中国学者组织
期板块构造的概念,认为它以古老克拉通发育活动带为标
参与的华北南缘前寒武纪岩石的野外会议上,上述疑问已经
志,活动带具有线性分布特征,部分地层和基底发生高压麻
被提出。
粒岩相或高温超高温麻粒岩相变质作用,表现出降压的变质
三种主要的高级麻粒岩类型,特别是基性麻粒岩和孔兹
过程,部分达麻粒岩-榴辉岩转换相。他们强调了华北高级
岩系有没有成因联系,详细的地质填图和岩石露头与构造解
麻粒岩的温压梯度偏高 ( 21 ~ 26℃ / km) ,属于中 压 变 质 相
析( Zhang et al. ,2014; Wang et al. ,2016; Wu et al. ,2016;
系,这导致俯冲的岩片具有一定的塑性和偏高的浮力,因此
Acta Petrologica Sinica
2266
图 17
岩石学报 2020,36( 8)
TTG、HP 基性麻粒岩、HT-UHT 泥质麻粒岩( 孔兹岩系) 的空间关系图( a) 及剖面图( b) ( 据 Wang et al. ,2016; Zhou
et al. ,2017)
地点: 内蒙和河北交界( 兴和黄土窑) ; 构造表现出似穹隆-背斜构造
Fig. 17
Saptial distribution ( a) and geological section ( b) of TTGs,HP mafic granulites and HT-UHT pelitic granulites ( after
Wang et al. ,2016; Zhou et al. ,2017)
它们的俯冲深度不可能太深。在中国华北以及世界上其它
到岩石圈深度甚至地幔深度,因此不会出现俯冲岩石圈在软
的古元古代的变质带中,都没有发现和确定有地幔岩石的残
流圈界面上滑动的现象和地质特征。图 12 中显示有来自地
片,俯冲陆壳岩石曾下沉到下地壳的下部约 40 ~ 50km ( 图
幔的岩浆底侵和岩墙群活动,以及强烈的陆壳活化,这是地
12f-h) ,地幔岩石没有参与俯冲和碰撞过程。另一方面,Zhai
幔与下地壳都比较热的标志。由于俯冲的陆壳与麻粒岩相
and Peng ( 2020) 等提出早期板块的俯冲速度不可能太快。
的 TTG 为主的围岩之间的密度相近,抬升速率慢,宽度大,形
虽然有榴辉岩的报道,但没有柯石英榴辉岩等超高压变质矿
成宽大的泛造山变质带。早期板块模式与现代板块构造模
物,
没有蓝片岩相变质岩。这些都限定了俯冲岩片没有下插
式在驱动力和构造过程上仍有本质差别。
翟明国等: 早期大陆与板块构造启动———前沿热点介绍与展望
( 4) 板块构造的起源
2267
代板块构造机制的动力学体系( Zhai et al. ,2015) 。
从以上的讨论,特别是结合图 12,Zhai and Peng ( 2020)
提出板块构造并不是在地球的某一时刻突然启动的,也不是
从弱到强渐次启动的( secular) ,而是阶段性构造机制的变化
4
展望与建议
和演化,核心控制因素是“热”。在图 12 中,a-b 即陆核形成
可以预期在较长的时间内,大陆演化与早期板块构造仍
和陆壳生长并形成微陆块之前,地球上主要是高级区( 微陆
将是地球科学的学科前沿与热点。“地球的板块构造与大
块) 和绿岩带( 洋底高原边缘海和微陆块之间小洋盆) 的地
陆”在 2008 年 3 月美国国家研究理事会历时数年完成的《地
质格局。地幔柱、滞盖构造和其它垂向构造为主控机制。地
球的起源和演化: 变化行星的研究问题》被列为 10 个重大科
球的板块俯冲样式随地幔温度的降低发生过重要的转变。
学研究问题中的第五个问题。《Science》杂志在最近庆祝创
在地球的早期,其构造样式以滞( 留) 盖型( Stagnant-lid) 垂向
刊 125 周年之际,提出了 125 个挑战性科学问题,关于宇宙
构造体制为主,板块俯冲( 或下冲) 作用多呈短暂的、间歇性
和地球的问题占 16% ,其中“地球内部如何运行”排名第十。
的俯冲( Episodic subduction) 样式。随着地幔温度的逐渐降
( 1) 在今后研究中建议强调基础地质工作与先进的分析
低,板 块 俯 冲 的 样 式 才 转 变 成 现 在 的 持 续 性 的 俯 冲
手段和仪器平台、数据库与数值模拟工作紧密结合,已有的
( Continuous subduction) ,表现为大洋板块沿汇聚型板块边界
大量基础地质资料的系统性整理( 数字化程度不够高) 与国
持续 性 地 循 环 至 地 幔 中 ( Moyen and Van Hunen,2012;
内外新的数据的收集并重。学科的交叉在早前寒武纪的地
Sobolev and Brown,2019; 李曙光,2019) 。b-c 显示的始板块
质研究中至关重要。
构造,已经明确了横向运动和洋陆的相互作用,但是含 BIF
( 2) 加强大陆地壳的形成与生长( generation and growth)
岩层的下沉是主要原因,没有地幔对流和洋脊扩张等机制起
的研究: ( i) 对冥古宙至早太古代之前的地质资料积累较少,
主导作用的表现。
研究难度 大,但 却 是 与 行 星 对 比 研 究 结 合 最 紧 密 的 课 题;
需要强调的 是,在 ~ 2. 5Ga 的 克 拉 通 化 和 超 级 克 拉 通
( 群) 形成后,始 板 块 构 造 ( Eo-platetectonics) 并 没 有 继 续 进
行,而是被一个长达 2 ~ 3 亿年的构造静寂期取代了( Condie,
( ii) 3. 0 ~ 2. 9Ga 之前的大陆生长方式; ( iii) 新太古代陆壳生
长达到峰值的壳幔交换以及热、地幔水等的作用。
( 3) 大陆多阶段演化、物质和结构、壳幔的物质循环等研
2001) 。这个时期地球发生了重大的变化,即地幔的活动引
究是探索大陆岩石圈在何时以及如何构建的必要手段和路
起全球裂谷和冰期事件( 休伦裂谷-休伦冰期) ,并导致大氧
径。现代岩石圈的形成是现代板块构造启动的基础和必要
化事件,以苏必利尔型 BIF、红层、碳质沉积、碳酸盐省等特殊
充分条件,对此的认识与研究还相当薄弱。应当加强地球两
沉积 建 造,使 地 球 在 生 命 演 化 史 上 演 出 划 时 代 一 幕
个关键时段新太古代-古元古代和新元古代中-晚期的研究工
( Schidlowski,2001; Lyons and Reinhard,2009 ) 。华北的大
作,与其相应的是早期板块构造和现代板块构造启动时的岩
氧化事件期间的地质研究相对薄弱 ( Tang and Chen,2013;
石圈组成、结构与状态,包括大陆岩石圈的规模以及与大洋
Chen and Tang,2016; Peng et al. ,2017) 。在休伦裂谷基础
岩石圈的关系、物质成分与结构、圈层状态与界面、物理性
上超级克拉通的破裂( 层侵纪 Rhyacian) 导致了全球性的活
质、以及流体与热的状态和传导方式等。
动带造山事件( 造山纪 Orosirian) 。华北克拉通与此相对应
( 4) 两个关键静寂期及相应的两个地球环境事件( 大氧
的是滹沱( 吕梁) 运动,Zhai ( 2004) 称之为古元古代裂谷-俯
化事件和新元古代雪球与氧化事件) 的原因、内涵与机制、以
冲-碰撞事件,其机制就是上面讨论的早期板块构造后发生
及在这两个时期早期生命跳跃变化的环境背景支撑的研究。
的元古代板块构造( Brown,2008) 。
两个静 寂 期 实 质 上 是 地 球 构 造 演 化 历 史 中 两 个 转 换 期
在这里还要强调的是,早期板块构造和相应的造山事件
发生后,地球仍然没有表现出显生宙的地幔对流、洋中脊扩
( transit period,Brown et al. ,2020a) ,至今的研究对它们的了
解甚少,但其沉积建造的记录十分丰富。
张和俯冲带发育的造山过程,说明现代板块构造的机制还没
( 5) 古老大洋的遗迹、熔融残留等的识别,以及古老大洋
有主导地球的运动。图 12h 显示出,在早期板块构造驱动的
的组成、结构、性质和状态以及它们随地质时代的演化的研
岩浆-变质作用结束后,地球出现了约 1. 0Gyr 的漫长的历史
究。目前对古大洋的了解比大陆的研究肤浅得多,研究难度
时代,被称为地球演化的调整期或地球环境的无聊期 ( the
也大得多。
boring billion,赵宗溥,1993; Holland,2006; Prokoph et al. ,
( 6) 研究已经 表 明 地 球 有 一 个 动 态 的 进 化 的 过 程 ( 图
2004; Cawood and Hawkesworth,2014) 。在这约 10 亿年的时
18,Cawood,
2020a) 。地质学家要深刻理解“evolution”一词蕴
间内,华北克拉通发生了多期地幔活动,表现出相应的岩浆
藏的进化含义。达尔文曾说生命进化 life evolution 来源于莱
活动( 岩墙群或火山岩) 和裂谷,这个时期还出现了全球的雪
伊尔 mineral evolution 的灵感启发。板块构造是地球演化到
球事件和新元古代氧化事件,是岩石圈进一步的调整的过
某个阶段的产物,是现代地球科学的 leading science,它也必
程。直至大约 750Ma 之后,岩石圈调整到与现在相似的结构
将随着地球热状态的演化逐渐变冷,并在将来某一天消亡。
与状态,从南华裂谷为代表的罗迪尼亚裂解,可能开启了现
“现在是过去的钥匙”的研究理念需要完善与更新,代之以地
Acta Petrologica Sinica
2268
图 18
岩石学报 2020,36( 8)
地球随地质时代的演化图解( 据 Cawood,2020a)
克拉通( 早期大陆) 形成-稳定化的阶段划分与地球动力学体制,超大陆旋回、生物圈中的生命演化、大气圈中的氧水平的变化( PAL,与现代
大气圈的比较) 、标准化的海水87 Sr / 86 Sr 变化曲线、> 100000 颗碎屑锆石的 U-Pb 年龄、加权散点温压比平滑曲线、估算的地壳体积、估算的
地幔温度,几个推测的超大陆: Nuna、Rodinia、Gondwana、Pangea
Fig. 18
Diagram showing Earth’s evolution with time ( after Cawood,2020a)
球进化 Earth evolution 的理论思维。早期板块构造的研究不
仅对理解地球的过去是关键的,对于理解现代的大陆构造,
以及未来地球都是不可替代的。
( 7) 作者还建议,在研究中努力“证实”的同时要注意发
现问题和发现差别,特别提倡“证伪”,这将为认识未知打开
一扇创新之门。推陈出新,不囿前说,不迷信、不盲从、不轻
率,是需要踏实和勇气的。
致谢
本文致谢国家自然科学基金重大项目“大陆地壳演
化与早期板块构造”( 项目号 41890834) 的主要骨干成员的
帮助,课题组的部分研究生帮助绘制了文中的图件; 赵国春
院士和赵振华研究员对文章进行了评审给出了很好的修改
意见; 在此一并感谢。
References
Abbott D,Burgess L,Longhi J and Smith WHF. 1994. An empirical
thermal history of the Earth’s upper mantle. Journal of Geophysical
Research,99( B7) : 13835 - 13850
Anderson DL. 2001. Geophysics: Top-down tectonics? Science,293
( 5537) : 2016 - 2018
Bai J, Huang XY, Dai FY and Wu CH. 1993. The Precambrian
Evolution of China. Beijing: Geological Publishing House,36 - 38
( in Chinese)
Bai X,Liu SW,Guo RR and Wang W. 2015. Zircon U-Pb-Hf isotopes
and geochemistry of two contrasting Neoarchean charnockitic rock
series in eastern Hebei, North China Craton: Implications for
petrogenesis and tectonic setting. Precambrian Research,267: 72 -
93
Barker F and Arth JG. 1976. Generation of trondhjemitic-tonalitic liquids
and Archean bimodal trondhjemite-basalt suites. Geology,4 ( 10 ) :
596 - 600
Bastow ID,Thompson DA,Wookey J,Kendall JM,Helffrich G,Snyder
DB,Eaton DW and Darbyshire FA. 2011. Precambrian plate
tectonics: Seismic evidence from northern Hudson Bay,Canada.
Geology,39( 1) : 91 - 94
Bédard JH. 2018. Stagnant lids and mantle overturns: Implications for
Archaean tectonics, magmagenesis, crustal growth, mantle
evolution,and the start of plate tectonics. Geoscience Frontiers,9
( 1) : 19 - 49
Brenner AR,Fu RR,Evans DAD,Smirnov AV,Trubko R and Rose IR.
2020. Paleomagnetic evidence for modern-like plate motion velocities
at 3. 2Ga. Science Advances,6( 17) : eaaz8670
翟明国等: 早期大陆与板块构造启动———前沿热点介绍与展望
Brown M. 2008. Characteristic thermal regimes of plate tectonics and
their metamorphic imprint throughout Earth history: When did Earth
first adopt a plate tectonics mode of behavior. In: Condie KC and
Pease V ( eds. ) . When Did Plate Tectonics Begin on Planet Earth?
Geological Society of America,440: 97 - 128
Brown M,Johnson T and Gardiner NJ. 2020a. Plate tectonics and the
Archean Earth. Annual Review of Earth and Planetary Sciences,48:
291 - 320
Brown M, Kirkland CL and Johnson TE. 2020b. Evolution of
geodynamics since the Archean: Significant change at the dawn of
the Phanerozoic. Geology,48( 5) : 488 - 492
Carswell DA and O’Brien PJ. 1993. Thermobarometry and geotectonic
significance of high pressure granulites: Examples from the
Moldanubian Zone of the Bohemian Massif in Lower Austria. Journal
of Petrology,34: 427 - 459
Cawood PA, Krner A and Pisarevsky S. 2006. Precambrian plate
tectonics: Criteria and evidence. GSA Today,16( 7) : 4 - 11
Cawood PA and Hawkesworth CJ. 2014. Earth’s middle age. Geology,
42( 6) : 503 - 506
Cawood PA,Hawkesworth CJ,Pisarevsky SA,Dhuime B,Capitanio FA
and Nebel O. 2018. Geological archive of the onset of plate
tectonics. Philosophical Transactions of the Royal Society A,
Mathematical,Physical and Engineering Sciences 376 ( 2132 ) :
20170405,doi: 10. 1098 / rsta. 2017. 0405
Cawood PA. 2020a. Earth matters: A tempo to our planet’s evolution.
Geology,48( 5) : 525 - 526,doi: 10. 1130 / focus052020. 1
Cawood PA. 2020b. Metamorphic rocks and plate tectonics. Science
Bulletin,65( 12) : 968 - 969
Chen CHN,Zhao GC,Jahn BM,Sun M and Zhou H. 2017. U-Pb zircon
ages and Hf isotopes of ~ 2. 5Ga granitoids from the Yinshan Block,
North China Craton: Implications for crustal growth. Precambrian
Research,303: 171 - 182
Chen HC,Wang HYC,Peng T and Wu CM. 2016. Petrogenesis and
geochronology of the Neoarchean-Paleoproterozoic granitoid and
monzonitic gneisses in the Taihua complex: Episodic magmatism of
the southwestern Trans-North China Orogen. Precambrian Research,
287: 31 - 47
Chen L,Wang X,Liang XF,Wan B and Liu LJ. 2020. Subduction
tectonics vs. Plume tectonics: Discussion on driving forces for plate
motion. Science China ( Earth Sciences) ,63( 3) : 315 - 328
Chen YJ and Tang HS. 2016. The great oxidation event and its records in
North China Craton. In: Zhai MG,Zhao Y and Zhao TP ( eds. ) .
Main Tectonic Events and Metallogeny of the North China Craton.
Singapore: Springer,281 - 303
Cheng YQ and Zhang SG. 1982. Notes on the metamorphic series and
metamorphic belts of various metamorphic epochs of China and
related problems. Regional Geology of China,( 2 ) : 1 - 14 ( in
Chinese)
Condie KC. 2001. Mantle Plumes and Their Record in Earth History.
Cambridge: Cambridge University Press,1 - 305
Condie KC. 2002. Breakup of a Paleoproterozoic supercontinent.
Gondwana Research,5( 1) : 41 - 43
Condie KC. 2004. Precambrian superplume event. In: Eriksson PG,
Altermann W,Nelson DR,Mueller WU and Catuneanu O ( eds. ) .
The Precambrian Earth: Tempos and Events. Development in
Precambrian Geology. Amsterdam: Elsevier,12: 163 - 172
Condie KC. 2008. Did the character of subduction change at the end of
the Archean? Constraints from convergent-margin granitoids.
Geology,36( 8) : 611 - 614,doi: 10. 1130 / G24793A. 1
Condie KC and Krner A. 2008. When did plate tectonics begin?
Evidence from the geologic record. In: Condie KC and Pease V
( eds. ) . When did Plate Tectonics Begin on Planet Earth?
Geological Society of America,440: 281 - 294
Condie KC and Krner A. 2013. The building blocks of continental
crust: Evidence for a major change in the tectonic setting of
continental growth at the end of the Archean. Gondwana Research,
23( 2) : 394 - 402
Corrigan D, Pehrsson S, Wodicka N and Kemp ED. 2009. The
2269
Palaeoproterozoic Trans-Hudson Orogen: A prototype of modern
accretionary processes. In: Murphy JB,Keppie JD and Hynes AJ
( eds. ) . Ancient Orogens and Modern Analogues. Geological
Society,London,Special Publications,327( 1) : 457 - 479
Cui XH,Zhai MG,Guo JH,Zhao L,Zhu XY,Wang HZ,Huang GY
and Ge SS. 2018. Field occurrences and Nd isotopic characteristics
of the meta-mafic-ultramafic rocks from the Caozhuang Complex,
eastern Hebei: Implications for Early Archean crustal evolution of the
North China Craton. Precambrian Research,310: 425 - 442
Deng H,Kusky T,Polat A,Wang C,Wang L,Li YX and Wang JP.
2016. A 2. 5Ga fore-arc subduction-accretion complex in the
Dengfeng Granite-Greenstone Belt,southern North China Craton.
Precambrian Research,275: 241 - 264
Deng ZB,Chaussidon M,Guitreau M,Puchtel IS,Dauphas N and
Moynier F. 2019. An oceanic subduction origin for Archaean
granitoids revealed by silicon isotopes. Nature Geoscience,12( 9) :
774 - 778,doi: 10. 1038 / s41561-019-0407-6
Dhuime B,Wuestefeld A and Hawkesworth CJ. 2015. Emergence of
modern continental crust about 3 billion years ago. Nature
Geoscience,8( 7) : 552 - 555
Diwu CR,Sun Y,Guo AL,Wang HL and Liu XM. 2011. Crustal growth
in the North China Craton at ~ 2. 5Ga: Evidence from in situ zircon
U-Pb ages,Hf isotopes and whole-rock geochemistry of the Dengfeng
complex. Gondwana Research,20( 1) : 149 - 170
Diwu CR,Sun Y,Wilde SA,Wang HL,Dong ZC,Zhang H and Wang
Q. 2013. New evidence for ~ 4. 45Ga terrestrial crust from zircon
xenocrysts in Ordovician ignimbrite in the North Qinling Orogenic
Belt,China. Gondwana Research,23( 4) : 1484 - 1490
Duan ZZ,Wei CJ and Rehman HU. 2017. Metamorphic evolution and
zircon ages of pelitic granulites in eastern Hebei, North China
Craton: Insights into the regional Archean P-T-t history.
Precambrian Research,292: 240 - 257
Evans DAD and Pisarevsky SA. 2008. Plate tectonics on early Earth?
Weighing the paleomagnetic evidence. In: Condie KC and Pease V
( eds. ) . When Did Plate Tectonics Begin on Planet Earth? Boulder,
CO: Geological Society of America,249 - 263
Frisch W,Meschede M and Blakey RC. 2011. Plate Tectonics. Berlin,
Heidelberg: Springer,1 - 212
Fu JH,Liu SW,Wang MJ,Chen X,Guo BR and Hu FY. 2017. Late
Neoarchean monzogranitic-syenogranitic gneisses in the eastern
Hebei-western Liaoning provinces,North China Craton: Petrogenesis
and implications for tectonic setting. Precambrian Research,303:
392 - 413
Ge RF,Zhu WB,Wilde SA and Wu HL. 2018. Remnants of Eoarchean
continental crust derived from a subducted proto-arc. Science
Advances,4( 2) : eaao3159
Ge SS,Zhai MG,Safonova I,Li DP,Zhu XY,Zuo PF and Shan HX.
2015. Whole-rock geochemistry and Sr-Nd-Pb isotope systematics of
the Late Carboniferous volcanic rocks of the Awulale metallogenic
belt in the western Tianshan Mountains ( NW China) : Petrogenesis
and geodynamical implications. Lithos,228 - 229: 62 - 77
Geng YS,Liu FL and Yang CH. 2006. Magmatic event at the end of the
Archean in eastern Hebei Province and its geological implication.
Acta Geologica Sinica,80( 6) : 819 - 833
Geng YS,Du LL and Ren LD. 2012. Growth and reworking of the Early
Precambrian continental crust in the North China Craton: Constraints
from zircon Hf isotopes. Gondwana Research,21( 2 - 3) : 517 - 529
Gerya T. 2014. Precambrian geodynamics: Concepts and models.
Gondwana Research,25( 2) : 442 - 463
Glikson AY. 1979. Early Precambrian tonalite-trondhjemite sialic nuclei.
Earth-Science Reviews,15( 1) : 1 - 73
Gou LL,Zhang CL,Brown M,Piccoli PM,Lin HB and Wei XS. 2016.
P-T-t evolution of pelitic gneiss from the basement underlying the
northwestern Ordos Basin,North China Craton,and the tectonic
implications. Precambrian Research,276: 67 - 84
Greber ND,Dauphas N,Bekker A,Ptá č ek MP,Bindeman IN and
Hofmann A. 2017. Titanium isotopic evidence for felsic crust and
plate tectonics 3. 5 billion years ago. Science,357( 6357) : 1271 -
2270
1274
Groves DI,Vielreicher RM,Goldfarb RJ and Condie KC. 2005. Controls
on the heterogeneous distribution of mineral deposits through time.
In: Mcdonald I,Boyce AJ,Butler IB,Herrington RJ and Polya DA
( eds. ) . Mineral Deposits Deposits and Earth Evolution. Geological
Society,London,Special Publication,248( 1) : 71 - 101
Guo JH,O’Brien PJ and Zhai M. 2002. High-pressure granulites in the
Sanggan area,North China Craton: Metamorphic evolution,P-T
paths and geotectonic significance. Journal of Metamorphic Geology,
20( 8) : 741 - 756
Guo JH,Chen Y,Peng P,Liu F,Chen L and Zhang LQ. 2006. The
ultrahigh-temperature ( UHT ) metamorphism of sapphirine-beaing
granulite in Inner Mongolia at ~ 1. 8Ga. In: Proceedings of the
Abstract Collection of Papers from National Symposium on Petrology
and Geodynamics. Nanjing: Nanjing University,2006: 215 - 218
( in Chinese)
Guo JH,Peng P,Chen Y, Jiao SJ and Windley BF. 2012. UHT
sapphirine granulite metamorphism at 1. 93 ~ 1. 92Ga caused by
gabbronorite intrusions: Implications for tectonic evolution of the
northern margin of the North China Craton. Precambrian Research,
222 - 223: 124 - 142
Hamilton WB. 2011. Plate tectonics began in Neoproterozoic time,and
plumes from deep mantle have never operated. Lithos,123( 1 - 4) :
1 - 20
Harrison TM. 2009. The Hadean crust: Evidence from > 4Ga zircons.
Annual Review of Earth and Planetary Sciences,37: 479 - 505
Holland HD. 2006. The oxygenation of the atmosphere and oceans.
Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological
Sciences,361( 1470) : 903 - 195
Hu B,Zhai MG,Li TS,Li Z,Peng P,Guo JH and Kusky TM. 2012.
Mesoproterozoic magmatic events in the eastern North China Craton
and their tectonic implications: Geochronological evidence from
detrital zircons in the Shandong Peninsula and North Korea.
Gondwana Research,22( 3 - 4) : 828 - 842
Hu JM, Li ZH, Gong WB, Hu GH and Dong XD. 2016. Mesoneoproterozoic stratigraphic and tectonic framework of the North
China Craton. In: Zhai MG,Zhao Y and Zhao TP ( eds. ) . Main
Tectonic Events and Metallogeny of the North China Craton.
Singapore: Springer,393 - 422
Huang B,Kusky TM,Johnson TE,Wilde SA,Wang L,Polat A and
Dong F. 2020. Paired metamorphism in the Neoarchean: A record of
accretionary-to-collisional orogenesis in the North China Craton.
Earth and Planetary Science Letters,543: 116355
Jahn BM. 1990. Early Precambrian basic rocks of China. In: Hall RP
and Hughes DJ ( eds. ) . Early Precambrian Basic Magmatism.
Dordrecht: Springer,294 - 316
Jia XL,Zhai MG,Xiao WJ,Sun Y,Ratheesh-Kumar RT,Yang H,
Zhou KF and Wu JL. 2019. Late Neoarchean to Early
Paleoproterozoic tectonic evolution of the southern North China
Craton: Evidence from geochemistry,zircon geochronology and Hf
isotopes of felsic gneisses from the Taihua complex. Precambrian
Research,326: 222 - 239
Jiao SJ and Guo JH. 2011. Application of the two-feldspar
geothermometer to ultrahigh-temperature ( UHT ) rocks in the
Khondalite belt,North China craton and its implications. American
Mineralogist,96: 250 - 260
Jiao SJ,Guo JH,Mao Q and Zhao RF. 2011. Application of Zr-in-rutile
thermometry: A case study from ultrahigh-temperature granulites of
the Khondalite belt, North China Craton. Contributions to
Mineralogy and Petrology,162( 2) : 379 - 393
Jiao SJ,Guo JH,Harley SL and Windley BF. 2013. New constraints
from garnetite on the P-T Path of the Khondalite Belt: Implications
for the tectonic evolution of the North China Craton. Journal of
Petrology,54( 9) : 1725 - 1758
Jiao SJ and Guo JH. 2020. Paleoproterozoic UHT metamorphism with
isobaric cooling ( IBC ) followed by decompression-heating in the
Khondalite Belt ( North China Craton ) : New evidence from two
sapphirine formation processes. Journal of Metamorphic Geology,38
Acta Petrologica Sinica
岩石学报 2020,36( 8)
( 4) : 357 - 378
Jiao SJ,Fitzsimons ICW,Zi JW,Evans NJ,McDonald BJ and Guo JH.
2020a. Texturally controlled U-Th-Pb monazite geochronology reveals
Paleoproterozoic UHT metamorphic evolution in the Khondalite Belt,
North China Craton. Journal of Petrology,doi: 10. 1093 / petrology /
egaa023
Jiao SJ,Guo JH,Evans NJ,Mcdonald BJ,Liu P,Ouyang DJ and
Fitzsimons ICW. 2020b. The timing and duration of hightemperature to ultrahigh-temperature metamorphism constrained by
zircon U-Pb-Hf and trace element signatures in the Khondalite Belt,
North China Craton. Contributions to Mineralogy and Petrology,175
( 7) : 66
Jin W and Li SX. 1996. PTt path and crustal thermodynamic model of
Late Archaean-Early Proterozoic high-grade metamorphic terrain in
North China. Acta Petrologica Sinica,12 ( 2 ) : 208 - 221 ( in
Chinese with English abstract)
Johnston AD and Wyllie PJ. 1988. Constraints on the origin of Archean
trondhjemites based on phase relationships of Nuk gneiss with H 2 O at
15kbar. Contribution to Mineralogy and Petrology,100( 1) : 35 - 46
Jordan TH. 1978. Composition and development of the continental
tectosphere. Nature,274( 5671) : 544 - 548
Kelsey DE and Hand M. 2015. On ultrahigh temperature crustal
metamorphism: Phase equilibria,trace element thermometry,bulk
composition, heat sources, timescales and tectonic settings.
Geoscience Frontiers,6( 3) : 311 - 356
Kerrich R,Goldfarb RJ and Richards JPR. 2005. Metallogenic provinces
in an evolving geodynamic framework. In: Hedenquist JW,
Thompson JFH,Goldfarb RJ and Richards JP ( eds. ) . Economic
Geology 100 th Anniversary Volume. Littleton,Colorado: Society of
Economic Geologists,1097 - 1136
Kimura K,Hayasaka Y,Shibata T,Kawaguchi K and Fujiwara H. 2019.
Discovery of Paleoproterozoic 1. 85Ga granitoid bodies from the
Maizuru Terrane in the Tsuwano area, Shimane Prefecture,
Southwest Japan and its geologic implications. Journal of the
Geological Society of Japan,125( 2) : 153 - 165
Korja A and Heikkinen PJ. 2008. Seismic images of Paleoproterozoic
microplate boundaries in the Fennoscandian Shield. In: Condie KC
and Pease V ( eds. ) . When Did Plate Tectonics Begin on Planet
Earth? Geological Society of America,440: 229 - 248
Kusky TM,Li JH and Tucker RD. 2001. The Archean Dongwanzi
ophiolite complex, North China Craton: 2. 505-billion-year-old
oceanic crust and mantle. Science,292( 5519) : 1142 - 1145
Kusky TM and Li JH. 2003. Paleoproterozoic tectonic evolution of the
North China Craton. Journal of Asian Earth Sciences,22 ( 4) : 383
- 397
Kusky TM and Zhai MG. 2012. The neoarchean ophiolite in the North
China Craton: Early Precambrian plate tectonics and scientific
debate. Journal of Earth Science,23( 3) : 277 - 284
Kusky TM,Windley BF and Polat A. 2018. Geological evidence for the
operation of plate tectonics throughout the Archean: Records from
Archean paleo-plate boundaries. Journal of Earth Science,29 ( 6 ) :
1291 - 1303
Lee BC,Park JH,Oh CW and Yi K. 2017. Metamorphic and magmatic
evolution of the Paleoproterozoic gneisses in the Sancheong area,
Yeongnam Massif, South Korea, and their implications to the
tectonics in the Northeast Asia. Precambrian Research,298: 439 -
461
Li J,Liu YJ,Jin W,Li XH,Neubauer F,Li WM,Liang CY,Wen QB
and Zhang YY. 2017a. Neoarchean tectonics: Insight from the
Baijiafen ductile shear zone,eastern Anshan,Liaoning Province,
NE China. Journal of Asian Earth Sciences,139: 165 - 182
Li RY,Ke S,Li SG,Song SG,Wang C and Liu CT. 2020. Origins of
two types of Archean potassic granite constrained by Mg isotopes and
statistical geochemistry: Implications for continental crustal
evolution. Lithos,368 - 369: 105570
Li SG. 2019. Continuous plate subduction started from 2. 1Ga. Science
Bulletin,64( 31) : 3156 - 3157 ( in Chinese)
Li SZ,Guo LL,Dai LM,Zhang Z,Zhao SJ,Zhao GC and Zhang GW.
翟明国等: 早期大陆与板块构造启动———前沿热点介绍与展望
2015. Precambrian geodynamics ( V ) : Origin of plate tectonics.
Earth Science Frontiers,22( 6) : 65 - 76 ( in Chinese with English
abstract)
Li TS,Zhai MG,Peng P,Chen L and Guo JH. 2010. Ca. 2. 5 billion
year old coeval ultramafic-mafic and syenitic dykes in eastern Hebei:
Implications for cratonization of the North China Craton. Precambrian
Research,180( 3 - 4) : 143 - 155
Li XL,Yu HL,Zhang LF,Wei CJ and Bader T. 2017b. 1. 9Ga eclogite
from the Archean-Paleoproterozoic Belomorian Province, Russia.
Science Bulletin,62( 4) : 239 - 241
Liou P,Guo JH,Huang GY and Fan WB. 2019. 2. 9Ga magmatism in
eastern Hebei,North China Craton. Precambrian Research,326: 6
- 23
Liu DY,Wilde SA,Wan YS,Wang SY,Valley JW,Kita N,Dong CY,
Xie HQ,Yang YX,Zhang YX and Gao LZ. 2009. Combined UPb,hafnium and oxygen isotope analysis of zircons from meta-igneous
rocks in the southern North China Craton reveal multiple events in
the Late Mesoarchean-Early Neoarchean. Chemical Geology,261 ( 1
- 2) : 140 - 154
Liu FL,Zhang LF,Li XL,Slabunov AI,Wei CJ and Bader T. 2017.
The metamorphic evolution of Paleoproterozoic eclogites in KuruVaara,northern Belomorian Province,Russia: Constraints from P-T
pseudosections and zircon dating. Precambrian Research,289: 31 -
47
Liu H,Sun WD,Zartman R and Tang M. 2019a. Continuous plate
subduction marked by the rise of alkali magmatism 2. 1 billion years
ago. Nature Communication,10( 1) : 3408,doi: 10. 1038 / s41467019-11329-z
Liu H, Zartman RE, Ireland TR and Sun WD. 2019b. Global
atmospheric oxygen variations recorded by Th / U systematics of
igneous rocks. Proceedings of the National Academy of Sciences of
the United States of America,116( 38) : 18854 - 18859
Liu PH,Liu FL,Wang F and Liu JH. 2011. Genetic characteristcs of
the ultramafic rocks from the Early Precambrian high-grade
metamorphic basement in Shandong Peninsula, China. Acta
Petrologica Sinica,27 ( 4 ) : 992 - 942 ( in Chinese with English
abstract)
Liu PH,Liu FL,Liu CH,Wang F,Liu JH,Yang H,Cai J and Shi JR.
2013a. Petrogenesis,P-T-t path,and tectonic significance of highpressure mafic granulites from the Jiaobei terrane, North China
Craton. Precambrian Research,233: 237 - 258
Liu SJ,Wan YS,Sun HY,Nutman AP,Xie HQ,Dong CY,Ma MZ,
Liu DY and Jahn BM. 2013b. Paleo- to Eoarchean crustal evolution
in eastern Hebei,North China Craton: New evidence from SHRIMP
U-Pb dating and in-situ Hf isotopic study of detrital zircons from
paragneisses. Journal of Asian Earth Sciences,78: 4 - 17
Liu SW,Pan YM,Li JH,Li QG and Zhang J. 2002. Geological and
isotopic geochemical constraints on the evolution of the Fuping
complex,North China Craton. Precambrian Research,117( 1 - 2) :
41 - 56
Liu SW,Santosh M,Wang W,Bai X and Yang PT. 2011. Zircon U-Pb
chronology of the Jianping Complex: Implications for the Precambrian
crustal evolution history of the northern margin of North China
Craton. Gondwana Research,20( 1) : 48 - 63
Liu SW,Fu JH,Lu YJ,Wang MJ,Hu FY,Gao L,Sun GZ and Hu YL.
2019. Precambrian Hongqiyingzi Complex at the northern margin of
the North China Craton: Its zircon U-Pb-Hf systematics,
geochemistry and constraints on crustal evolution. Precambrian
Research,326: 58 - 83
Liu T and Wei CJ. 2020. Metamorphic P-T paths and Zircon U-Pb ages
of Archean ultra-high temperature paragneisses from the Qian ’an
gneiss dome,East Hebei terrane,North China Craton. Journal of
Metamorphic Geology,38( 4) : 329 - 356
Lu JS,Wang GD,Wang H,Chen HX and Wu CM. 2013. Metamorphic
P-T-t paths retrieved from the amphibolites,Lushan terrane,Henan
Province and reappraisal of the Paleoproterozoic tectonic evolution of
the Trans-North China Orogen. Precambrian Research,238: 61 - 77
Lu JS, Zhai MG, Lu LS and Zhao L. 2017. P-T-t evolution of
2271
Neoarchaean to Paleoproterozoic pelitic granulites from the Jidong
terrane,eastern North China Craton. Precambrian Research,290: 1
- 15
Lu JS, Zhai MG and Long XP. 2020. Paleoproterozoic tectonometamorphic evolution of the southernmost North China Craton: New
insights from the metamorphic evolution and geochronology of the
Taihua complex at Lushan area. Precambrian Research, 342:
105693
Lü B,Zhai MG,Li TS and Peng P. 2012. Ziron U-Pb ages and
geochemistry of the Qinglong volcano-sedimentary rock series in
eastern Hebei: Implication for ~ 2500Ma intra-continental rifting in
the North China Craton. Precambrian Research,208 - 211: 145 -
160
Lyons TW and Reinhard CT. 2009. Early earth,oxygen for heavy-metal
fans. Nature,461( 7261) : 179 - 181
Ma MZ,Wan YS,Santosh M,Xu ZY,Xie HQ,Dong CY,Liu DY and
Guo CL. 2012. Decoding multiple tectonothermal events in zircons
from single rock samples: SHRIMP zircon U-Pb data from the Late
Neoarchean rocks of Daqingshan,North China Craton. Gondwana
Research,22( 3 - 4) : 810 - 827
Ma XD,Guo JH,Liu F,Qian Q and Fan HR. 2013. Zircon U-Pb ages,
trace elements and Nd-Hf isotopic geochemistry of Guyang
sanukitoids and related rocks: Implications for the Archean crustal
evolution of the Yinshan Block,North China Craton. Precambrian
Research,230: 61 - 78
Martin H. 1987. Archaean and Modern granitoids as indicators of changes
in geodynamic processes. Revista Brasileira de Geociências,17( 4) :
360 - 365
Martin H,Smithies RH,Rapp R,Moyen JF and Champion D. 2005. An
overview of adakite,tonalite-trondhjemite-granodiorite ( TTG) ,and
sanukitoid: Relationships and some implications for crustal
evolution. Lithos,79( 1 - 2) : 1 - 24
Martin H, Moyen JF and Rapp R. 2009. The sanukitoid series:
Magmatism at the Archaean-Proterozoic transition. Earth and
Environmental Science Transactions of the Royal Society of
Edinburgh,100( 1 - 2) : 15 - 33
Mints MV,Konilov AN,Dokukina KA,Kaulina TV,Belousova EA,
Natapov LM,Griffin WL and O’Reilly SY. 2010. The Belomorian
eclogite province: Unique evidence of Meso-Neoarchaean subduction
and collision. Doklady Earth Sciences,434: 1311 - 1316
Miyashiro A. 1961. Evolution of metamorphic belts. Journal of Petrology,
2( 3) : 277 - 311
Miyashiro A. 1973. Metamorphism and Metamorphic Belts. London,
Boston: G. Allen & Unwin
Moyen JF and Van Hunen J. 2012. Short-term episodicity of Archaean
plate tectonics. Geology,40( 5) : 451 - 454
Moyen JF and Laurent O. 2018. Archaean tectonic systems: A view from
igneous rocks. Lithos,302 - 303: 99 - 125
Nraa T,Scherstén A,Rosing MT,Kemp AIS,Hoffmann JE,Kokfelt
TF and Whitehouse MJ. 2012. Hafnium isotope evidence for a
transition in the dynamics of continental growth 3. 2Gyr ago. Nature,
485( 7400) : 627 - 630
Nutman AP,Friend CRL,Kinny PD and McGregor VR. 1993. Anatomy
of an Early Archean gneiss complex: 3900 to 3600Ma crustal
evolution in southern West Greenland. Geology,21( 5) : 415 - 418
Oh CW, Lee BC, Yi SB and Ryu HI. 2019. Correlation of
Paleoproterozoic igneous and metamorphic events of the Korean
Peninsula and China: Its implication to the tectonics of northeast
Asia. Precambrian Research,326: 344 - 362
O’Neil J,Maurice C,Stevenson RK,Larocque J,Cloquet C,David J
and Francis D. 2007. The geology of the 3. 8Ga Nuvvuagittuq
( Porpoise Cove) greenstone belt,northeastern Superior Province,
Canada. Developments in Precambrian Geology,15: 219 - 250
O’Neill C,Lenardic A,Weller M,Moresi L,Quenette S and Zhang SQ.
2016. A window for plate tectonics in terrestrial planet evolution?
Physics of the Earth and Planetary Interiors,255: 80 - 92
Peng P,Feng LJ,Sun FB,Yang SY,Su XD,Zhang ZY and Wang C.
2017. Dating the Gaofan and Hutuo groups: Targets to investigate
2272
the Paleoproterozoic great oxidation event in North China. Journal of
Asian Earth Sciences,138: 535 - 547
Peng TP,Wilde SA,Fan WM and Peng BX. 2013. Late Neoarchean
potassic high Ba-Sr granites in the Taishan granite-greenstone
terrane: Petrogenesis and implications for continental crustal
evolution. Chemical Geology,344: 23 - 41
Piper JDA. 2013. A planetary perspective on Earth evolution: Lid
tectonics before plate tectonics. Tectonophysics,589: 44 - 56
Prokoph A,Ernst RE and Buchan KL. 2004. Time-series analysis of
large igneous provinces: 3500Ma to present. The Journal of Geology,
112( 1) : 1 - 22
Qian JH and Wei CJ. 2016. P-T-t evolution of garnet amphibolites in the
Wutai-Hengshan area, North China Craton: Insights from phase
equilibria and geochronology. Journal of Metamorphic Geology,34
( 5) : 423 - 446
Qian XL. 1994. Significance and issues of early continental crust. In:
Qian XL and Wang RM ( eds. ) . Geological Evolution of Granulite
Facies Zone in Northern North China. Beijing: Seismological Press,
1 - 6 ( in Chinese)
Rogers JJW and Santosh M. 2009. Tectonics and surface effects of the
supercontinent Columbia. Gondwana Research,15 ( 3 - 4 ) : 373 -
380
Santosh M,Wilde SA and Li JH. 2007. Timing of Paleoproterozoic
ultrahigh-temperature metamorphism in the North China Craton:
Evidence from SHRIMP U-Pb zircon geochronology. Precambrian
Research,159( 3 - 4) : 178 - 196
Santosh M, Sajeev K, Li JH, Liu SJ and Itaya T. 2009.
Counterclockwise exhumation of a hot orogen: The Paleoproterozoic
ultrahigh-temperature granulites in the North China Craton. Lithos,
110( 1 - 4) : 140 - 152
Santosh M,Teng XM,He XF,Tang L and Yang QY. 2016. Discovery of
Neoarchean suprasubduction zone ophiolite suite from Yishui
Complex in the North China Craton. Gondwana Research,38: 1 -
27
Santosh M, Hu CN, Kim SW, Tang L and Kee WS. 2018. Late
Paleoproterozoic ultrahigh-temperature metamorphism in the Korean
Peninsula. Precambrian Research,308: 111 - 125
Schidlowski M. 2001. Carbon isotopes as biogeochemical recorders of life
over 3. 8Ga of Earth history: Evolution of a concept. Precambrian
Research,106( 1 - 2) : 117 - 134
Shan HX,Zhai MG,Dey S and Lu XP. 2019. Geochronological and
geochemical studies on the granitoid gneisses in the northeastern
North China Craton: Insights into the Late Neoarchean magmatism
and crustal evolution. Precambrian Research,320: 371 - 390,doi:
10. 1016 / j. precamres. 2018. 10. 014
Shen QH,Xu HF,Zhang ZQ,Gao JF,Wu JS and Ji CL. 1992.
Granulites of Early Precambrian in China. Beijing: Geological
Publishing House,105 - 109 ( in Chinese)
Shirey SB,Kamber BS,Whitehouse MJ,Mueller PA and Basu AR.
2008. A review of the isotopic and trace element evidence for mantle
and crustal processes in the Hadean and Archean: Implications for
the onset of plate tectonic subduction. In: Condie KC and Pease V
( eds. ) . When Did Plate Tectonics Begin on Planet Earth?
Geological Society of America,440: 1 - 29
Sizova E,Gerya T and Brown M. 2014. Contrasting styles of Phanerozoic
and Precambrian continental collision. Gondwana Research,25( 2) :
522 - 545
Slabunov AI,Volodichev OI,Skublov SG and Berezin AV. 2011. Main
stages of the formation of paleoproterozoic eclogitized gabbro-norite:
Evidence from U-Pb ( SHRIMP) dating of zircons and study of their
genesis. Doklady Earth Sciences,437( 1) : 396 - 400
Sleep NH. 2015. Evolution of the Earth: Plate tectonics through time.
Treatise on Geophysics,9: 145 - 172
Smart KA,Tappe S,Stern RA,Webb SJ and Ashwal LD. 2016. Early
Archaean tectonics and mantle redox recorded in Witwatersrand
diamonds. Nature Geoscience,9( 3) : 255 - 259
Smit KV,Shirey SB,Hauri EH and Stern RA. 2019. Sulfur isotopes in
diamonds reveal differences in continent construction. Science,364
Acta Petrologica Sinica
岩石学报 2020,36( 8)
( 6438) : 383 - 385
Smithies RH, Van Kranendonk MJ and Champion DC. 2007. The
Mesoarchean emergence of modern-style subduction. Gondwana
Research,11( 1 - 2) : 50 - 68
Sobolev SV and Brown M. 2019. Surface erosion events controlled the
evolution of plate tectonics on earth. Nature,570( 7759) : 52 - 57
Stern RJ. 2007. When and how did plate tectonics begin? Theoretical and
empirical considerations. Chinese Science Bulletin,52 ( 5) : 578 -
591
Stern RJ,Leybourne MI and Tsujimori T. 2016. Kimberlites and the start
of plate tectonics. Geology,44( 10) : 799 - 802
Tang HS and Chen YJ. 2013. Global glaciations and atmospheric change
at ca. 2. 3Ga. Geoscience Frontiers,4( 5) : 583 - 596
Tang L,Santosh M,Tsunogae T and Teng XM. 2016a. Late Neoarchean
arc magmatism and crustal growth associated with microblock
amalgamation in the North China Craton: Evidence from the Fuping
Complex. Lithos,248 - 251: 324 - 338
Tang M, Chen K and Rudnick RL. 2016b. Archean upper crust
transition from mafic to felsic marks the onset of plate tectonics.
Science,351( 6271) : 372 - 375
Trail D,Boehnke P,Savage PS,Liu MC,Miller ML and Bindeman I.
2018. Origin and significance of Si and O isotope heterogeneities in
Phanerozoic, Archean, and Hadean zircon. Proceedings of the
National Academy of Sciences of the United States of America,115
( 41) : 10287 - 10292
Tsutsumi Y,Yokoyama K,Terada K and Sano Y. 2003. SHRIMP U-Pb
dating of detrital zircons in metamorphic rocks from northern Kyushu,
western Japan. Journal of Mineralogical and Petrological Sciences,
98( 5) : 181 - 193
Turner S,Wilde S,Wrner G,Schaefer B and Lai YJ. 2020. An
andesitic source for Jack Hills zircon supports onset of plate tectonics
in the Hadean. Nature Communications,11 ( 1 ) : 1241,doi: 10.
1038 / s41467-020-14857-1
Van Hunen J,Van Keken PE,Hynes A and Davies GF. 2008. Tectonics
of early Earth: Some geodynamic considerations. In: Condie KC and
Pease V ( eds. ) . When Did Plate Tectonics Begin on Planet Earth?
Geological Society of America,440: 157 - 171
Van Hunen J and Moyen JF. 2012. Archean subduction: Fact or fiction?
Annual Review of Earth and Planetary Sciences,40: 195 - 219
Wakita K. 2013. Geology and tectonics of Japanese islands: A review.
The key to understanding the geology of Asia. Journal of Asian Earth
Sciences,72: 75 - 87
Wan YS,Liu DY,Song B,Wu JS,Yang CH,Zhang ZQ and Geng YS.
2005. Geochemical and Nd isotopic compositions of 3. 8Ga metaquartz dioritic and trondhjemitic rocks from the Anshan area and their
geological significance. Journal of Asian Earth Sciences,24 ( 5 ) :
563 - 575
Wan YS,Liu DY,Wang SJ,Yang EX,Wang W,Dong CY,Zhou HY,
Du LL,Yang YH and Diwu CR. 2011. ~ 2. 7Ga juvenile crust
formation in the North China Craton ( Taishan-Xintai area,western
Shandong Province) : Further evidence of an understated event from
U-Pb dating and Hf isotopic composition of zircon. Precambrian
Research,186 ( 1 - 4 ) : 169 - 180,doi: 10. 1016 / j. precamres.
2011. 01. 015
Wan YS,Dong CY,Liu DY,Krner A,Yang CH,Wang W,Du LL,
Xie HQ and Ma MZ. 2012. Zircon ages and geochemistry of Late
Neoarchean syenogranites in the North China Craton: A review.
Precambrian Research,222 - 223: 265 - 289
Wan YS,Xie SW,Yang CH,Krner A,Ma MZ,Dong CY,Du LL,Xie
HQ and Liu DY. 2014. Early Neoarchean ( ~ 2. 7Ga ) tectonothermal events in the North China Craton: A synthesis. Precambrian
Research,247: 45 - 63
Wan YS,Liu DY,Xie HQ,Krner A,Ren P,Liu SJ,Xie SW,Dong
CY and Ma MZ. 2016. Formation ages and environments of Early
Precambrian banded iron formation in the North China Craton. In:
Zhai MG,Zhao Y and Zhao TP ( eds. ) . Main Tectonic Events and
Metallogeny of the North China Craton. Singapore: Springer,65 -
83
翟明国等: 早期大陆与板块构造启动———前沿热点介绍与展望
Wang AD and Liu YC. 2012. Neoarchean ( 2. 5 ~ 2. 8Ga) crustal growth
of the North China Craton revealed by zircon Hf isotope: A
synthesis. Geoscience Frontiers,3( 2) : 147 - 173
Wang HZ,Zhang HF and Zhai MG. 2015. Trace element redistributed
patterns in rock-forming minerals of mafic granulite as indicators for
metamorphic history: A case study of high-pressure granulite from the
Jiaobei terrane,North China Craton. Acta Petrologica Sinica,31
( 6) : 1694 - 1710 ( in Chinese with English abstract)
Wang HZ,Zhang HF,Zhai MG,Oliveira EP,Ni ZY,Zhao L,Wu JL
and Cui XH. 2016. Granulite facies metamorphism and crust melting
in the Huai’an terrane at ~ 1. 95Ga,North China Craton: New
constraints from geology, zircon U-Pb, Lu-Hf isotope and
metamorphic conditions of granulites. Precambrian Research,286:
126 - 151
Wang LJ, Guo JH, Peng P and Liu F. 2011. Metamorphic and
geochronological study of garnet-bearing basic granulites from
Gushan,the eastern end of the Khondalite Belt in the North China
Craton. Acta Petrologica Sinica,27( 12) : 3689 - 3700 ( in Chinese
with English abstract)
Wang RM,Chen ZZ and Chen F. 1991. Grey tonalitic gneiss and highpressure granulite inclusions in Hengshan,Shanxi Province,and
their geological significance. Acta Petrologica Sinica,11( 4) : 36 -
45 ( in Chinese with English abstract)
Wang W,Zhai MG,Wang SJ,Santosh M,Du LL,Xie HQ,Lü B and
Wan YS. 2013. Crustal reworking in the North China Craton at
~ 2. 5Ga: Evidence from zircon U-Pb age,Hf isotope and whole
rock geochemistry of the felsic volcano-sedimentary rocks from the
western Shandong Province. Geological Journal,48( 5) : 406 - 428
Wang W,Zhang X,Wang SJ and Santosh M. 2017. Geochronology and
geochemistry of Neoarchean granitoids from the western Shandong
Province,North China Craton: Implications for crustal evolution and
cratonization. Precambrian Research,303: 749 - 763
Wang YF,Li XH,Jin W,Zeng LS and Zhang JH. 2020. Generation and
maturation of Mesoarchean continental crust in the Anshan Complex,
North China Craton. Precambrian Research,341: 105651
Wei CJ. 2018. Neoarchean granulite facies metamorphism and its tectonic
implications from the East Hebei terrane. Acta Petrologica Sinica,34
( 4) : 895 - 912 ( in Chinese with English abstract)
Wilde SA,Valley JW,Peck WH and Graham CM. 2001. Evidence from
detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on
the Earth 4. 4Gyr ago. Nature,409( 6817) : 175 - 178
Windley BF. 1995. The Evolving Continents. 3 rd Edition. Hoboken:
John Wiley & Sons
Windley BF. 2007. Overview and history of investigation of early earth
rocks. Developments in Precambrian Geology,15: 3 - 7
Wu FY,Zhang YB,Yang JH,Xie LW and Yang YH. 2008. Zircon UPb and Hf isotopic constraints on the Early Archean crustal evolution
in Anshan of the North China Craton. Precambrian Research,167( 3
- 4) : 339 - 362
Wu FY,Li QL,Yang ZH,Jin ZN and Han LY. 2016. Crustal growth
and evolution of the Rangnim Massif,northern Korean Peninsula.
Acta Petrologica Sinica,32 ( 10 ) : 2933 - 2947 ( in Chinese with
English abstract)
Wu JL,Zhang HF,Zhai MG,Guo JH,Liu L,Yang WQ,Wang HZ,
Zhao L,Jia XL and Wang W. 2016. Discovery of pelitic highpressure granulite from Manjinggou of the Huai’an Complex,North
China Craton: Metamorphic P-T evolution and geological
implications. Precambrian Research,278: 323 - 336
Wu JS,Geng YS,Shen QH,Wan YS,Liu DY and Song B. 1998.
Archaean Geology Characteristics and Tectonic Evolution of ChinaKorea Paleo-Continent. Beijing: Geological Publishing House,192
- 211 ( in Chinese)
Wu ML,Zhao GC,Sun M,Li SZ,He YH and Bao ZA. 2013. Zircon UPb geochronology and Hf isotopes of major lithologies from the Yishui
Terrane: Implications for the crustal evolution of the Eastern Block,
North China Craton. Lithos,170 - 171: 164 - 178
Xie SW,Xie HQ,Wang SJ,Krner A,Liu SJ,Zhou HY,Ma MZ,
Dong CY,Liu DY and Wan YS. 2014. Ca. 2. 9Ga granitoid
2273
magmatism in eastern Shandong,North China Craton: Zircon dating,
Hf-in-zircon isotopic analysis and whole-rock geochemistry.
Precambrian Research,255: 538 - 562
Xiong XL,Adam J and Green TH. 2005. Rutile stability and rutile / melt
HFSE partitioning during partial melting of hydrous basalt:
Implications for TTG genesis. Chemical Geology,218 ( 3 - 4) : 339
- 359
Xiong XL,Adam J,Green TH,Niu HC,Wu JH and Cai ZY. 2006.
Trace element characteristics of partial melts produced by melting of
metabasalt at high pressure: Constraints on the formation condition of
adakitic melts. Science in China ( Series D) ,49( 9) : 915 - 925
Xiong XL,Liu XC,Zhu ZM,Li Y,Xiao WS,Song MS,Zhang S and
Wu JH. 2011. Adakitic rocks and destruction of the North China
Craton: Evidence from experimental petrology and geochemistry.
Science China ( Earth Sciences) ,54( 6) : 858 - 870)
Yan YH,Li WB and Sills JD. 1991. Some rare rocks in Archaean
Caozhuang Group and their geological significance. Acta Petrologica
Sinica,7( 2) : 19 - 27 ( in Chinese with English abstract)
Yang C and Wei CJ. 2017. Two phases of granulite facies metamorphism
during the Neoarchean and Paleoproterozoic in the East Hebei,North
China Craton: Records from mafic granulites. Precambrian
Research,301: 49 - 64
Yang J,Gao S,Chen C,Tang YY,Yuan HL,Gong HJ,Xie SW and
Wang JQ. 2009. Episodic crustal growth of North China as revealed
by U-Pb age and Hf isotopes of detrital zircons from modern rivers.
Geochimica et Cosmochimica Acta,73( 9) : 2660 - 2673
Yang QY,Santosh M and Tsunogae T. 2016. High-grade metamorphism
during Archean-Paleoproterozoic transition associated with microblock
amalgamation in the North China Craton: Mineral phase equilibria
and zircon geochronology. Lithos,263: 101 - 121
Yin A. 2012. An episodic slab-rollback model for the origin of the Tharsis
rise on Mars: Implications for initiation of local plate subduction and
final unification of a kinematically linked global plate-tectonic
network on Earth. Lithosphere,4 ( 6) : 553 - 593,doi: 10. 1130 /
L195. 1
Zhai MG and Windley BF. 1990. The Archaean and Early Proterozoic
banded iron formations of North China: Their characteristics,
geotectonic relations,chemistry and implications for crustal growth.
Precambrian Research,48( 3) : 267 - 286
Zhai MG, Windley BF and Sills JD. 1990. Archaean gneisses,
amphibolites and banded iron-formations from the Anshan area of
Liaoning Province,NE China: Their geochemistry,metamorphism
and petrogenesis. Precambrian Research,46( 3) : 195 - 216
Zhai MG. 1991a. Two types of Archaean meta-basalts and their
geotectonic significance. Scientia Geologica Sinica,( 3) : 222 - 230
( in Chinese with English abstract)
Zhai MG. 1991b. The main characteristics of granulites in North China
and the orientation of further research on them. Acta Petrologica
Sinica,7( 4) : 66 - 77 ( in Chinese with English abstract)
Zhai MG,Guo JH,Yan YH,Han XL and Li YG. 1992. Discovery and
preliminary study of Archean high-pressure basic granulites in North
China. Science in China ( Series B ) ,( 12 ) : 1325 - 1330 ( in
Chinese)
Zhai MG,Guo JH,Li YG,Yan YH and Li JH. 1995. The discovery of
Archaean retrograde eclogites in the North China craton. Chinese
Science Bulletin,40( 17) : 1590 - 1594 ( in Chinese)
Zhai MG,Zhao GC,Zhang Q,Kusky TM and Li JH. 2002. Is the
Dongwanzi complex an archean ophiolite? Science,295( 5557) : 923
doi: 10. 1126 / science. 295. 5557. 923a
Zhai M. 2004. Precambrian geological events in the North China Craton.
In: Fletcher CJN et al. ( eds. ) . Tectonic Evolution of China.
Geological Society of London Special Publication,London,57 - 72
Zhai MG and Peng P. 2007. Paleoproterozoic events in the North China
Craton. Acta Petrologica Sinica,23( 11) : 2665 - 2682 ( in Chinese
with English abstract)
Zhai MG. 2009. Two kinds of granulites ( HT-HP and HT-UHT ) in
North China Craton: Their genetic relation and geotectonic
implications. Acta Petrologica Sinica,25 ( 8 ) : 1753 - 1771 ( in
2274
Chinese with English abstract)
Zhai MG. 2011. Cratonization and the Ancient North China Continent: A
summary and review. Science China ( Earth Sciences ) ,54 ( 8 ) :
1110 - 1120
Zhai MG and Santosh M. 2011. The Early Precambrian odyssey of the
North China Craton: A synoptic overview. Gondwana Research,20
( 1) : 6 - 25
Zhai MG. 2012. Evolution of the North China Craton and early plate
tectonics. Acta Geologica Sinica,86( 9) : 1335 - 1349 ( in Chinese
with English abstract)
Zhai MG and Santosh M. 2013. Metallogeny of the North China Craton:
Link with secular changes in the evolving Earth. Gondwana
Research,24( 1) : 275 - 297
Zhai MG. 2014. Multi-stage crustal growth and cratonization of the North
China Craton. Geoscience Frontiers,5( 4) : 457 - 469
Zhai MG, Hu B, Zhao TP, Peng P and Meng QR. 2015. Late
Paleoproterozoic-Neoproterozoic multi-rifting events in the North
China Craton and their geological significance: A study advance and
review. Tectonophysics,662: 153 - 166
Zhai MG,Zhang XH,Zhang YB,Wu FY,Peng P,Li QL,Li Z,Guo
JH,Li TS,Zhao L,Zhou LG and Zhu XY. 2019. The geology of
North Korea: An overview. Earth-Science Reviews,194: 57 - 96
Zhai MG and Peng P. 2020. Origin of early continents and beginning of
plate tectonics. Science Bulletin,65( 12) : 970 - 973
Zhai MG,Zhao L,Zhu XY,Peng P,Guo JH,Li QL,Zhai TP,Lu JS
and Li XH. 2020. Late Neoarchean magmatic-metamorphic event
and crustal stabilization in the North China craton. American Journal
of Science,320
Zhang CL,Diwu CR,Krner A,Su Y,Luo JL,Li QL,Gou LL,Lin
HB,Wei XS and Zhao J. 2015. Archean-Paleoproterozoic crustal
evolution of the Ordos Block in the North China Craton: Constraints
from zircon U-Pb geochronology and Hf isotopes for gneissic
granitoids of the basement. Precambrian Research,267: 121 - 136
Zhang HF,Yang YH,Santosh M,Zhai XM,Ying JF and Xiao Y. 2012.
Evolution of the Archean and Paleoproterozoic lower crust beneath the
Trans-North China orogen and the western block of the North China
Craton. Gondwana Research,22( 1) : 73 - 85
Zhang HF,Zhai MG,Santosh M,Wang HZ,Zhao L and Ni ZY. 2014.
Paleoproterozoic granulites from the Xinghe graphite mine,North
China Craton: Geology,zircon U-Pb geochronology and implications
for the timing of deformation,mineralization and metamorphism. Ore
Geology Reviews,63: 478 - 497
Zhang JS. 2001. Structural and metamorphic evolution of the Archaean
high-pressure granulite in Datong-Huaian Area, North China.
Utrecht: Utrecht University
Zhang Q and Zhai MG. 2012. What is the Archean TTG? Acta
Petrologica Sinica,28( 11) : 3446 - 3456 ( in Chinese with Engligh
abstract)
Zhao GC,Wilde SA,Cawood PA and Lu LL. 1998. Thermal evolution of
Archean basement rocks from the eastern part of the North China
Craton and its bearing on tectonic setting. International Geology
Review,40: 706 - 721
Zhao GC,Wilde SA,Cawood PA and Lu LZ. 1999. Thermal evolution of
two textural types of mafic granulites in the North China craton:
Evidence for both mantle plume and collisional tectonics. Geological
Magazine,136 ( 3) : 223 - 240
Zhao GC,Cawood PA,Wilde SA and Lu LZ. 2001. High-pressure
granulites ( retrograded eclogites ) from the Hengshan Complex,
North China Craton: Petrology and tectonic implications. Journal of
Petrology,42( 6) : 1141 - 1170
Zhao GC,Cawood PA,Wilde SA and Sun M. 2002. Review of global
2. 1 ~ 1. 8Ga orogens: Implications for a pre-Rodinia supercontinent.
Earth-Science Reviews,59( 1 - 4) : 125 - 162
Zhao GC, Sun M, Wilde SA and Li SZ. 2005. Late Archean to
Paleoproterozoic evolution of the North China Craton: Key issues
revisited. Precambrian Research,136( 2) : 177 - 202
Zhao GC,Cao L,Wilde SA,Sun M,Choe WJ and Li SZ. 2006.
Implications based on the first SHRIMP U-Pb zircon dating on
Acta Petrologica Sinica
岩石学报 2020,36( 8)
Precambrian granitoid rocks in North Korea. Earth and Planetary
Science Letters,251( 3 - 4) : 365 - 379
Zhao GC,Li SZ,Zhang J,Sun M and Xia XP. 2010. A comment on
“tectonic evolution of the Hengshan-Wutai-Fuping complexes and its
implication for the Trans-North China Orogen ”. Precambrian
Research,176( 1 - 4) : 94 - 98
Zhao GC and Zhai MG. 2013. Lithotectonic elements of Precambrian
basement in the North China Craton: Review and tectonic
implications. Gondwana Research,23( 4) : 1207 - 1240
Zhao L,Li TS,Peng P,Guo JH,Wang W,Wang HZ,Santosh M and
Zhai MG. 2015. Anatomy of zircon growth in high pressure
granulites: SIMS U-Pb geochronology and Lu-Hf isotopes from the
Jiaobei Terrane,eastern North China Craton. Gondwana Research,
28( 4) : 1373 - 1390
Zhao L,Zhang YB,Wu FY,Li QL,Yang JH,Kim JN and Choi WJ.
2016. Paleoproterozoic high temperature metamorphism and anatexis
in the northwestern Korean Peninsula: Constraints from petrology and
zircon U-Pb geochronology. Acta Petrologica Sinica,32( 10) : 3045
- 3069 ( in Chinese with English abstract)
Zhao L,Zhai MG,Nutman AP,Oh CW,Bennett VC and Zhang YB.
2020. Archean basement components and metamorphic overprints of
the Rangnim Massif in the northern part of the Korean Peninsula and
tectonic implications for the Sino-Korean Craton. Precambrian
Research,344: 105735
Zhao ZH. 2017. When did plate tectonic start on Earth? Geotectonica et
Metallogenia,41( 1) : 1 - 22 ( in Chinese with English abstract)
Zhao ZP. 1993. Precambrian Crustal Evolution of the Sino-Korean
Paraplatform. Beijing: Science Press,389 - 390 ( in Chinese)
Zheng JP,Griffin WL,O’Reilly SY,Lu FX,Wang CY,Zhang M,
Wang FZ and Li HM. 2004. 3. 6Ga lower crust in central China:
New evidence on the assembly of the North China Craton. Geology,
32( 3) : 229 - 232
Zheng YF and Zhao GC. 2020. Two styles of plate tectonics in Earth’s
history. Science Bulletin,65( 4) : 329 - 334
Zhong Y,Zhai MG,Peng P,Santosh M and Ma XD. 2015. Detrital
zircon U-Pb dating and whole-rock geochemistry from the clastic
rocks in the northern marginal basin of the North China Craton:
Constraints on depositional age and provenance of the Bayan Obo
Group. Precambrian Research,258: 133 - 145
Zhou LG,Zhai MG,Lu JS,Zhao L,Wang HZ,Wu JL,Liu B,Zou Y,
Shan HX and Cui XH. 2017. Paleoproterozoic metamorphism of
high-grade granulite facies rocks in the North China Craton: Study
advances,questions and new issues. Precambrian Research,303:
520 - 547
Zhou YY,Zhao TP,Sun QY and Zhai MG. 2018. Geochronological and
geochemical constraints on the petrogenesis of the 2. 6 ~ 2. 5Ga
amphibolites,low-and high-Al TTGs in the Wangwushan area,
southern North China Craton: Implications for the Neoarchean crustal
evolution. Precambrian Research,307: 93 - 114
Zhu XY,Zhai MG,Chen FK,Lyu B,Wang W,Peng P and Hu B.
2013. ~ 2. 7-Ga crustal growth in the North China Craton: Evidence
from zircon U-Pb ages and Hf isotopes of the Sushui Complex in the
Zhongtiao Terrane. The Journal of Geology,121( 3) : 239 - 254
Zou Y,Zhai MG,Santosh M,Zhou LG,Zhao L,Lu JS,Liu B and Shan
HX. 2018. Contrasting P-T-t paths from a Paleoproterozoic
metamorphic orogen: Petrology, phase equilibria, zircon and
monazite geochronology of metapelites from the Jiao-Liao-Ji belt,
North China Craton. Precambrian Research,311: 74 - 97
Zou Y,Zhai M,Mitchell RN,Zhao L,Zhou L,Liu B,Wang Y and
Chen M. 2020. Discovery of kyanite in typically cordierite /
sillimanite-bearing low- to medium-pressure pelitic granulites from
the Jiaobei terrain,North China Craton. Precambrian Research,
342: 105677
附中文参考文献
白瑾,黄学元,戴凤岩,吴昌华. 1993. 中国前寒武纪地壳演化. 北
翟明国等: 早期大陆与板块构造启动———前沿热点介绍与展望
京: 地质出版社,36 - 38
陈凌,王旭,梁晓峰,万博,刘丽军. 2020. 俯冲构造 vs. 地幔柱构
造———板块运动驱动力探讨. 中国科学 ( 地球科 学) ,50 ( 4 ) :
501 - 514
程裕祺,张寿广. 1982. 华北的变质系、变质带和变质幕及其相关问
题. 中国区域地质,( 2) : 1 - 14
郭敬辉,陈意,彭澎,刘富,陈亮,张履桥. 2006. 内蒙古大青山假
蓝宝石麻粒岩———1. 8Ga 的超高温( UHT) 变质作用. 见: 2006
年全国岩石学与地球动力学研讨会论文摘要集. 南京: 南京大
学地球科学系,南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点
实验室,215 - 218
金巍,李树勋. 1996. 华 北晚 太古 代-早 元 古代 高 级 变 质 区 的 变 质
PTt 轨迹及其地壳热动力学演化模式. 岩石学报,12( 2) : 208 -
221
李曙光. 2019. 持续性的板块俯冲作用开始于 21 亿年前. 科学通报,
64( 31) : 3156 - 3157
李三忠,郭玲莉,戴黎明,张臻,赵淑娟,赵国春 张国伟. 2015. 前
寒武纪地球动力学( Ⅴ) : 板块构造起源. 地学前缘,22( 6) : 65
- 76
刘平华,刘福来,王舫,刘建辉. 2011. 山东半岛早前寒武纪高级变
质基底中超镁铁质岩的成因. 岩石学报,27( 4) : 922 - 942
钱祥麟. 1994. 早期大陆地壳研究的意义和问题. 见: 钱祥麟,王仁
民编. 华北北部麻粒岩相带地质演化. 北京: 地震出版社,1 - 6
沈其韩,许惠芬,张宗清,高吉凤,伍家善,吉成林. 1992. 中国早
前寒武纪麻粒岩. 北京: 地质出版社,105 - 109
王浩铮,张华锋,翟明国. 2015. 基性麻粒岩造岩矿物微量元素再分
配特征及其对变质历史的指示作用: 以胶北地体高压麻粒岩为
例. 岩石学报,31( 6) : 1694 - 1710
王洛娟,郭敬辉,彭澎,刘富. 2011. 华北克拉通孔兹岩带东端孤山
剖面石榴石基性麻粒岩的变质作用及年代学研究. 岩石学报,
27( 12) : 3689 - 3700
王仁民,陈珍珍,陈飞. 1991. 恒山灰色片麻岩和高压麻粒岩包体及
其地质意义. 岩石学报,11( 4) : 36 - 45
魏春景. 2018. 冀东地区新太古代麻粒岩相变质作用及其大地构造
意义. 岩石学报,34( 4) : 895 - 912
吴福元,李秋立,杨正赫,金正男,韩龙渊. 2016. 朝鲜北部狼林地
块构造归属与地壳形成时代. 岩石学报,32( 10) : 2933 - 2947
2275
伍家善,耿元生,沈其韩,万渝生,刘敦一,宋彪. 1998. 中朝古大
陆太古宙地质特征及构造演化. 北京: 地质出版社,192 - 211
熊小林,Adam J,Green TH,牛贺才,吴金花,蔡志勇. 2005. 变质玄
武岩部分熔体微量元素特征及埃达克熔体产生条件. 中国科学
( D 辑) ,35( 9) : 837 - 846
熊小林,刘星成,朱志敏,李元,肖万生,宋茂双,张生,吴金花.
2011. 华北埃达克质岩与克拉通破坏: 实验岩石学和地球化学
依据. 中国科学( 地球科学) ,41( 5) : 654 - 667
闫月华,李万兵,Sills JD. 1991. 曹庄群中几种少见岩石及其地质意
义. 岩石学报,7( 2) : 19 - 27
翟明国. 1991a. 太古代变质玄武岩的地球化学特征及大地构造意
义. 地质科学,( 2) : 222 - 230
翟明国. 1991b. 华北麻粒岩相岩石的主要特征及今后研究中值得注
意的几个问题. 岩石学报,7( 4) : 66 - 77
翟明国,郭敬辉,闫月华,李永刚. 1992. 中国华北太古宙高压基性
麻粒岩的发现及初步研究. 中国科学 ( B 辑) ,( 12 ) : 1325 -
1330
翟明国,郭敬辉,李永刚,闫月华,李江海. 1995. 华北太古宙退变
质榴辉岩的发现及其含义. 科学通报,40( 17) : 1590 - 1594
翟明国,彭澎. 2007. 华北克拉通古元古代构造事件. 岩石学报,23
( 11) : 2665 - 2682
翟明国. 2009. 华北克拉通两类早前寒武纪麻粒岩 ( HT-HP 和 HTUHT) 及其相关问题. 岩石学报,25( 8) : 1753 - 1771
翟明国. 2011. 克拉通化与华北陆块的形成. 中国科学( 地球科学) ,
41( 8) : 1037 - 1046
翟明国. 2012. 华北克拉通的形成以及早期板块构造. 地质学报,86
( 9) : 1335 - 1349
张旗,翟明国. 2012. 太古宙 TTG 岩石是什么含义? 岩石学报,28
( 11) : 3446 - 3456
赵磊,张艳斌,吴福元,李秋立,杨正赫,金正男,崔元正. 2016. 朝
鲜半岛西北部古元古代高温变质-深熔作用: 宏观和微观岩石学
以及锆石 U-Pb 年代学制约. 岩石学报,32( 10) : 3045 - 3069
赵振华. 2017. 地质历史中板块构造启动时间. 大地构造与成矿学,
41( 1) : 1 - 22
赵宗溥. 1993. 中朝准地台前寒武纪地壳演化. 北京: 科学出版社,
389 - 390
Download