摘要
地幔不均一性是当今地球科学领域内的重大前沿问题,对原始不均一性起因的探讨关系到地球起源问题的基础理论。本文通过建立世界主要古老克拉通变质基性岩数据库,结合国内中条山-吕梁山野外采集样品测得的锆石U-Pb年龄及相关地球化学数据,选择合适的古老克拉通进行对比研究,继而探讨原始地球化学不均一现象及其起因,为欧阳自远团队建立的原始地球的两阶段不均一星子堆积模型提供更多成果支持。锆石U-Pb年代学研究显示,中条山太古代基底涑水杂岩中冷口岩组表壳岩、上覆的绛县群铜凹组、中条群篦子沟组中的斜长角闪岩的原岩年龄分别为2516±26Ma、~2213Ma、2077±29Ma。吕梁山界河口群中斜长角闪岩的原岩形成年龄为1998±23Ma;吕梁群近周峪组变质玄武岩的原岩形成年龄在2152±52Ma;野鸡山群白龙山组中斜长角闪岩的原岩形成年龄为2053±42Ma。岩石地球化学分析表明,中条山晚太古代-古元古代基底涑水杂岩与上覆的绛县群和中条群内的变基性岩具有相似的地球化学特征:变质基性岩均为轻稀土略富集重稀土平坦的右倾平缓型配分型式,随着时代的变新,稀土总量增加,轻重稀土分异程度却逐渐减小。在原始地幔标准化微量元素图谱中变质基性岩的微量元素表现出Nb、Ta和Ti不同程度的亏损;吕梁山古元古代的吕梁群和野鸡山群内的变基性岩也具有相似的地球化学特征,但与中条山同时期的绛县群和中条群的地球化学特点却有明显的不同,如在不活泼元素的比值图解中,如La/Yb-Nb/Yb、Ba/La-Sr/Nd等图解中,中条山和吕梁山地区的变质基性岩表现出明显的差异。始太古代到古元古代的变质基性岩地球化学特征显示,原始地球化学不均一性在全球主要古老克拉通内是广泛存在的。如东皮尔巴拉地体与西皮尔巴拉地体内变质基性岩存在微量元素地球化学不均一性,表现在东皮尔巴拉地体变质基性岩的La/Yb、Nb/Yb比值相对较低,西皮尔巴拉地体变质基性岩的La/Yb、Nb/Yb比值相对较高;东皮尔巴拉地体变质基性岩的Sr/Nd比值分布范围较广,西皮尔巴拉地体变质基性岩的Sr/Nd比值较低。格陵兰西南太古宙克拉通内Isua绿岩带3.8Ga南部地体变质基性岩的Y/Tb值较低,而3.7Ga北部地体中弧内变质基性岩的Y/Tb值较高;3.8Ga南部地体变质基性岩的La/Yb、Nb/Yb比值相对较高,而3.7Ga北部地体中弧变质基性岩的La/Yb、Nb/Yb比值相对较低;3.8Ga南部地体变质基性岩的Sr/Nd、Ba/La比值较低,而3.7Ga北部地体中弧内变质基性岩的Sr/Nd比值分布范围较广。通过对吕梁山、中条山地区及东皮尔巴拉地体内不同时代的变质基性火山岩与各自基底岩石的稀土元素和HFSE对比,发现后期形成的岩石继承了古老岩石的地球化学特征,即岩石建造空间上的地球化学不均一性是对早期不均一性的继承。如中条山地区从基底涑水杂岩到上覆的绛县群和中条群的球粒陨石标准化稀土元素图谱均为轻稀土略富集,重稀土平坦的右倾型分配模式;在原始地幔标准化微量元素图谱中均表现为亏损Nb、Ta和Ti等高场强元素。