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酸性及中性变质火山岩的发现为研究华北克拉通中条山块体早元古代岩浆作用提供了新证据，揭示其与侵入型TTG和矽卡岩石化石岩的成因关联，证实早元古代俯冲-碰撞循环的全球性意义。
邵忠伟|李庄|魏春静|王泽发|薛成成|史天翔
北京大学地球与空间科学学院SKLab-DeepMinE、MOEKLab-OBCE，北京100871，中国
摘要
晚太古代的岩浆序列从早期的TTG（特隆德赫米岩-英安岩-花岗闪长岩）逐渐转变为后期的萨努基岩和钾质花岗岩，这一过程被认为是地球历史上第一个全球性的俯冲-碰撞循环的体现。然而，评估这一现象是否在所有太古代克拉通地区都具有普遍意义至关重要。位于华北克拉通（NCC）西北部的阴山地块暴露出了大量的新太古代TTG和富镁闪长岩（或萨努基岩）侵入体，以及少量的钾质花岗岩和上地壳岩石，但其成因和构造背景仍存在争议。在本研究中，我们首次报道了来自阴山地块东南部孟古西地区的酸性及中性变质火山岩，这些岩石与当地的TTG和富镁闪长岩（或萨努基岩）具有相同的成因。我们提供了这些新发现的变质火山岩的详细岩石学、地质年代学和地球化学数据，以及Nd–Hf同位素分析结果，并对其成因和构造背景进行了全面讨论。
引言
在许多太古代克拉通中，晚太古代的岩浆活动被认为具有特定的两阶段序列（Laurent等人，2014年）：第一阶段为早期（0.2–0.5 Ga）的TTG（特隆德赫米岩-英安岩-花岗闪长岩）侵出；第二阶段为后期（0.02–0.15 Ga），在此期间萨努基岩和钾质花岗岩同时形成（Laurent等人，2014年）。Laurent等人认为，第一阶段的岩浆活动可能代表了长期的海洋俯冲过程，伴随着俯冲板块的部分熔融形成了TTG；而第二阶段的岩浆活动则标志着大陆碰撞的发生，形成了萨努基岩和其他类型的花岗岩。因此，这种特定的两阶段岩浆序列可能代表了地球历史上第一个全球性的俯冲-碰撞循环（例如Laurent等人，2014年；Wang等人，2017年；Moyen和Laurent，2018年）。Cawood等人（2018年）将这种花岗岩成分的演变视为地壳增厚和重构造活动的证据，这些变化是板块构造运动开始的前提条件。因此，评估这一现象是否在所有太古代克拉通地区都具有普遍意义非常重要。
阴山地块位于华北克拉通的西北部，拥有广泛分布的新太古代TTG、富镁闪长岩（或萨努基岩）以及少量钾质花岗岩和上地壳岩石（例如Jian等人，2005年；Jian等人，2012年；Ma等人，2013a；Ma等人，2013b；Ma等人，2013b；Ma等人，2014年；Zhao，2014年；图1a，b）。尽管大多数学者认为阴山地块中的TTG是由基性岩石在高压条件下部分熔融形成的，但其形成的构造环境仍存在争议，其中涉及地幔柱构造（例如Jian等人，2012年；Zhao，2014年；Wang等人，2023b；Wang等人，2024年）和海洋俯冲过程（例如Ma等人，2013b）。关于富镁闪长岩（或萨努基岩）的成因和构造背景，提出了三种假说：Jian等人（2005年，2012年）认为它们源自地幔柱作用下的地幔物质；Ma等人（2013a，b）则认为它们是由俯冲的海洋板块部分熔融并与其上覆地幔物质混合形成的；Wang等人（2018年）提出它们是由弧状构造环境下的基性下地壳部分熔融并伴随分异结晶作用形成的。因此，需要更多研究来阐明阴山地块中TTG和富镁闪长岩（或萨努基岩）的成因和构造背景。此外，以往的研究主要集中在侵入岩上，尚未有关于上地壳序列中类似TTG和萨努基岩的报道。
我们首次报道了来自阴山地块东南部孟古西地区的酸性及中性变质火山岩，这些岩石与该地区的TTG和萨努基岩具有相同的成因（图1b，c）。本研究提供了这些新发现变质火山岩的详细岩石学、地质年代学和地球化学数据，以及Nd–Hf同位素分析结果，并对其成因和构造背景进行了全面讨论。
地质背景
华北克拉通包括四个太古代地块和三个古元古代造山带（例如Zhao等人，2005年；图1a）。这些太古代地块包括龙岗地块、南岭地块、阴山地块和鄂尔多斯地块，主要由英安岩-特隆德赫米岩-花岗闪长岩（TTG）组成，以及少量年龄在2.56–2.50 Ga之间的上地壳岩石；其中龙岗地块的岩石年龄可追溯至3.8 Ga（例如Wan等人，2015年）。古元古代造山带包括Khondalite带、Jiao-Liao-Ji带等（例如Zhao等人，2005年；图1a）。
岩石学特征
孟古西地区的酸性变质火山岩呈白色至浅灰色，主要含有0.5–1 mm大小的斑状斜长石，具有明显的片岩结构，这种结构由长条状的斜长石和石英排列形成（图2c）。这些岩石中斜长石含量超过45%，石英含量超过20%，同时还含有少量绿帘石、绿泥石、磷灰石、磁铁矿和钛铁矿。斑状斜长石和基质斜长石均属于斜长石质，含有少量钙长石（anorthite）。
分析方法和结果
本研究中使用的年龄和地球化学分析方法详见补充材料。所有结果均列于表S2–S5中。锆石U–Pb年龄解释
对酸性变质火山岩样品23NM81中的岩浆颗粒和变质颗粒进行锆石U–Pb测年，得到的年龄分别为2570 ± 18 Ma和2505 ± 8 Ma。这两种类型的颗粒在Th/U比值和轻稀土元素（LREE）丰度方面相似（图11a–c）。四个中性变质火山岩样品（23NM71、23NM73、23NM75、23NM83）的锆石年龄分别为2539 ± 7 Ma、2533 ± 13 Ma、2548 ± 20 Ma和2530 ± 8 Ma。这些岩浆颗粒的Th/U比值处于特定范围内（图11c）。结论
（1）阴山地块东南部孟古西地区的酸性及中性变质火山岩分别形成于约2.57 Ga和2.55–2.53 Ga。这些岩石在地球化学成分上与阴山地块中的TTG和富镁闪长岩（或萨努基岩）相当。
（2）阴山地块中的富镁闪长岩和中性变质火山岩源自强烈蚀变和水化的地幔物质，随后经历了辉石和角闪石的分异结晶作用。
作者贡献声明
邵忠伟：负责撰写初稿、数据验证、方法论设计、调查实施、数据分析及结果整理。李庄：负责撰写、审稿与编辑、数据管理。魏春静：负责撰写、审稿与编辑、监督工作、方法论设计、资金申请、数据分析及概念框架构建。王泽发：负责撰写、审稿与编辑、调查实施。薛成成：负责撰写、审稿与编辑、调查实施。史天翔：负责调查工作。利益冲突声明
作者声明以下财务利益和个人关系可能构成潜在的利益冲突：魏春静表示获得了国家自然科学基金的资助。如果还有其他作者，他们声明自己没有可能影响本文研究结果的财务利益或个人关系。致谢
本项工作得到了国家自然科学基金（资助编号：42030304）和中国国家重点研发计划（项目编号：2023YFF0803802）的资助。我们感谢张健教授在编辑工作上的帮助，同时也感谢两位匿名审稿人对本文提出的建设性意见和批评性建议。
