太古宙克拉通构成了大陆地壳古老而稳定的陆核,记录了大陆地壳早期的生长和改造历史,与矿床形成、气候变化和生物演化等过程也密切相关。中国东部的扬子克拉通和华北克拉通是东亚两个重要的太古宙克拉通。其中扬子克拉通早期的形成与演化历史和华北克拉通东部中生代以来发生的克拉通破坏过程都是近年来的研究热点。本论文对扬子克拉通太古宙崆岭地体中部的14块花岗质片麻岩和华北克拉通东南缘徐淮地区早白垩世高镁闪长斑岩中石榴子石麻粒岩捕虏体开展了矿物学、U-Pb年代学和微量元素与同位素地球化学研究,取得了以下研究成果：(1)系统对比了SIMS和LA-ICP-MS两种常用高精度定年技术对古老的天然锆石同一点位上的定年结果。SIMS分析斑束为20μmn×15μm的椭圆,剥蚀深度不足2μmm；LA-ICP-MS分析斑束为直径32μm的圆形,剥蚀深度超过20μm。结果显示大多数情况下,3.4-3.3 Ga锆石的SIMS和LA-ICP-MS年龄偏差不超过±2%(即<70 Ma),2.0 Ga锆石的两种年龄偏差不超过±5%；不过对于不谐和的年龄存在一些例外,这与LA-ICP-MS剥蚀了具有不同年龄的混合区域有关。整体而言,两种方法的分析结果一致性非常显著,特别是考虑到LA-ICP-MS更大的样品剥蚀量(是SIMS的25倍以上)以及这些古老锆石复杂的年龄环带。(2)首次报道了目前中国南方已知最古老的岩石：出露于扬子克拉通崆岭地体中部鳊鱼池沟地区的两块年龄为3.45 Ga的花岗质片麻岩,使中国南方最古老岩石记录提前了1.5亿年。两个样品的SIMS和LA-ICP-MS锆石U-Pb定年得到以下五期年龄：3.4 Ga、3.3 Ga、2.9 Ga、2.7 Ga和2.0 Ga。结合阴极发光图像,可将3.4 Ga锆石分为三组：A组为岩浆成因,B组为变质成因,C组为增生边。三组锆石具有相似的年龄和Th/U比值。C组由于太窄无法用LA-MC-ICP-MS分析其Hf同位素组成,不过A组和B组显示了相同的初始Hf同位素组成。两个样品中谐和度在98%-102%之间的A组锆石给出的SIMS加权平均年龄为3434.3±9.6 Ma(2σ,MSWD=13,n=8),B组为3446.0±8.8 Ma(2σ,MSWD=10.7,n=15),C组为3479±26 Ma(2σ,MSWD=0.49,n=2)。A组和B组一起得到的上交点年龄为3457±14Ma(2σ,MSWD=0.85,n=23)。LA-ICP-MS定年得到A组锆石的加权平均年龄为3442±19Ma(2σ,MSWD=0.17,n:7),B组为3435±11Ma(2σ,MSWD=0.44,n=16),C组因为太窄而无法分析。A组和B组一起得到的上交点年龄为3443±13 Ma(2σ,MSWD=0.63,n=23)。可以看出,两个样品中3.4 Ga锆石的SIMS和LA-ICP-MS年龄结果彼此一致。所以本文认为上述A组和B组锆石的年龄也是对3.4 Ga花岗质岩浆事件和随后变质事件发生时间的最佳约束。两期事件发生的时间间隔应该不超过其年龄误差所限定的几十个Ma。所以这两个样品也是目前整个华南地区已知最古老的岩石,比崆岭地体3.3 Ga的奥长花岗质片麻岩早约150 Ma。(3)分析了3.45 Ga花岗质片麻岩的全岩主量和微量元素以及锆石的Lu-Hf和氧同位素,以揭示岩浆源区的特征和年轻锆石的成因。结果显示,两个样品的全岩都具有高Si02(73.03-73.22 wt%)和高K20(3.29-4.57.wt%)的特征,属于钾质花岗岩。它们的稀土元素(REE)含量很低(56-77 ppm)、轻重稀土元素分异(LaN/YbN=9.15)、重稀土元素(HREE)轻微亏损(YbN=4.8-5.8)且具有弱的负Eu异常(Eu/Eu*=0.80-0.91),暗示源区为“低压”角闪岩相的变基性岩。3.4 Ga岩浆锆石具有接近球粒陨石值的εHf(t)值(-0.7±1.0.2σ,MSWD=1.14,n=8),低于同期的亏损地幔值,说明其源区主要为早期的大陆地壳物质。其δ18O值(6.1-6.4‰)高于地幔值,表明这些地壳物质曾与地表水发生过反应。其地壳形成年龄(两阶段Hf模式年龄TDM2)在3.9和3.6 Ga之间,平均值为3703±27 Ma(2σ,MSWD=1.05,n=7),支持前人关于扬子克拉通存在早达3.8 Ga的大陆地壳的推测。3.3 Ga锆石具有和3.4 Ga锆石相同的170Hf/177Hf(t)和δ18O值,说明它们是由3.4 Ga锆石改造形成的。两个样品中都有少量岩浆成因的2.9 Ga和2.7 Ga锆石,它们的176Hf/177Hf(t)值和TDM2年龄都与3.4-3.3 Ga锆石的不同,说明其来自不同的物源。其年龄与崆岭地体2.9 Ga TTG和2.7Ga花岗岩质岩浆事件的时间相同。2.0 Ga锆石具有变质成因,不论谐和与否,其170Hf/177Hf(t)值都与2.7 Ga锆石的相同。但是2.0 Ga锆石的δ18O值与年龄谐和度具有正相关的关系(R2=0.76),而且变化很大,最低可达3.1‰,暗示有热液流体活动发生。这些结果表明至少部分2.0 Ga锆石是由热液流体对2.7 Ga锆石改造形成的。(4)分析了扬子克拉通崆岭地体中部其它12个花岗质片麻岩的全岩主量和微量元素以及锆石U-Pb-Lu-Hf同位素组成,得到了五期花岗质岩浆事件(3.3 Ga、2.8 Ga、2.7-2.6Ga、2.4 Ga和2.0 Ga)。其中年龄为3.3 Ga的两块样品具高Na20(4.67-4.70 wt%)、低K20(1.98-2.38 wt%)的特征,为奥长花岗质片麻岩；其它样品则同时具有高Na2O(2.87-5.55wt%)和高K2O(3.29-6.71 wt%)的特征。两块奥长花岗质片麻岩都只含有一期岩浆锆石,结晶年龄分别为3298±24 Ma(2σ,MSWD=3.4,n=21)和3292±33 Ma(2σ,MSWD=4.3,n＝17),确证了3.3 Ga岩石在扬子克拉通的存在。全岩的LaN/YbN比值较低(7.6-16.2)、HREE无亏损(YbN=4.9-10.6),且存在负Eu异常(Eu/Eu*=0.63-0.91),说明其源区与岩浆平衡的残余体为“低压”角闪岩相变基性岩(富斜长石、贫石榴子石)。全岩的FeOtotal、MgO和过渡族金属元素(如V、Cr、Ni、Cu和Zn等)含量较高,指示岩浆可能曾与地幔橄榄岩发生反应。锆石的εHf(t)值变化范围在-1.5和+1.0之间,接近球粒陨石值,对应的TDM2变化范围为3.73-3.57 Ga,表明其源区岩石最早形成于始太古宙(>3.6 Ga)。其它期次的花岗质片麻岩的全岩地球化学特征与3.45 Ga的花岗质片麻岩类似,都富集大离子亲石元素(LILE)而亏损高场强元素(HFSE),而且REE含量都偏低且分异程度较低,HREE不同程度地亏损,但是Eu异常都很微弱。这些特征表明了这些花岗质岩浆事件都是由贫斜长石的基性地壳重熔形成的。这些样品中岩浆锆石的EHf(t)值大部分都为负值,且对应的TDM2年龄最高都达到了3.8-3.7 Ga。以上结果表明这些花岗质岩浆事件主要是由古老基性大陆下地壳重熔形成的,其中2.7-2.6 Ga岩浆事件还有新生地壳物质加入。(5)结合前人研究总结了崆岭地体古太古代-古元古代岩浆活动的性质和时空分布特征。从时间上看,崆岭地区的古太古代-古元古代花岗质岩浆活动表现出明显的幕式特征,主要有四个阶段：3.45 Ga、3.3-3.2 Ga、3.0-2.85 Ga和2.7-2.6 Ga。还有一些规模较小的花岗质岩浆期次,如3.1 Ga、2.8 Ga、2.4 Ga、2.0 Ga和1.85 Ga。这些岩浆活动可能还伴随有同期的变质作用,如3.45 Ga(麻粒岩相变质)、3.2 Ga、2.74-2.72 Ga(角闪岩相)、2.56 Ga(角闪岩相)和2.0 Ga(高压麻粒岩相变质)。从空间上看,崆岭东部主要由2.7-2.6 Ga的A型花岗质和2.9 Ga的TTG-花岗质片麻岩构成,还有少量2.0 Ga花岗质片麻岩出露；中部出现的岩石主要为2.7-2.6 Ga的花岗质片麻岩,以及少量2.8 Ga和2.4 Ga花岗质片麻岩、3.45-3.2 Ga的TTG-花岗质片麻岩；西部主要由3.0-2.85 Ga的TTG片麻岩组成,还有少量3.0 Ga和2.9 Ga的变基性岩、2.0 Ga的S型花岗岩和1.85 Ga A型花岗岩；另外1.85 Ga的基性岩墙在整个崆岭地体都很常见。(6)对崆岭地区2.7-2.6 Ga两类花岗质片麻岩(A型和I型)的成因进行了解释。两类岩石在野外的出露情况、全岩地球化学特征和锆石Lu-Hf同位素组成上都存在显著的差别。A型花岗质片麻岩出现在崆岭地体东部,其岩浆温度极高(1010-1112℃),而且含有大量具正εHf(t)值的锆石(高达同时期亏损地幔值),表明其原始岩浆具有地幔来源。全岩的高Si02和K20、低A1203和CaO、高REE含量(530-1074 ppm)和显著的负Eu异常(Eu/Eu*=0.22-0.35)说明该岩浆经历了大量斜长石的结晶分离；高Fe203含量(2.53-5.21wt%)、异常低的Mg#(19-23)以及低Cr和Ni含量说明富镁矿物(如辉石和角闪石)也曾发生过结晶分离；Sr和P的负异常则说明磷灰石可能也发生过结晶分离。A型花岗质片麻岩中少量岩浆锆石具有负的εHf(t)值(TDm>3.5 Ga),与崆岭地体结晶基底的形成时代类似,表明岩浆经历了一定程度的地壳混染。以上特征说明崆岭地区的2.7-2.6 Ga A型花岗质岩浆是由幔源岩浆经历了强烈结晶分异和围岩的同化混染后形成的,属于A型花岗岩的典型成因之一。同时期的Ⅰ型花岗质片麻岩在崆岭地体的东部和中部都有出现,其岩浆温度大幅降低(740-831℃),且具有高Mg#(30-55)、低REE含量(45-67 ppm)、轻微亏损的HREE和弱Eu异常(Eu/Eu*=0.5101.01)等特征,表明其源区为“中压”石榴子石角闪岩相的基性地壳。岩浆锆石的εHf(t)值主要为负值,而且有少量3.4-3.1 Ga的继承锆石存在,表明源岩主要为古老的大陆地壳岩石。空间上,Ⅰ型花岗质岩浆的岩浆温度和锆石εHf(t)值表现出向远离A型花岗质岩浆的方向降低的特征,暗示Ⅰ型花岗岩的形成与同期高温岩浆侵位导致古老的围岩地壳熔融有关。高温的A型花岗质岩浆活动(及其相关的幔源岩浆活动)不但为扬子克拉通古老大陆地壳的重熔改造提供了热源,还直接导致了地壳的生长。2.7 Ga也是全球最重要的地壳生长阶段之一,被认为与大规模地幔柱事件有关。本文推测崆岭2.7-2.6 Ga的岩浆活动可能也与全球同期的地幔柱事件有关。(7)提出了扬子克拉通与全球最古老的Vaalbara超级克拉通之间可能存在联系。Vaalbara超级克拉通由现今澳大利亚西北部的Pilbara克拉通和非洲南部的Kaapvaal克拉通组成,被认为存在于3.47 Ga至2.7 Ga之间。Pilbara和Kaapvaal克拉通的形成和演化历史都得到了大量研究的制约,它们在古太古代-古元古代期间的地层沉积序列、基性岩墙群记录、岩浆活动、古地磁资料等方面都具有良好的可比性。两个克拉通在太古宙都经历了一系列的岩浆活动(比如Pilbara克拉通有五期主要的花岗质岩浆活动：3.53-3.43 Ga、3.35-3.29Ga、3.27-3.24 Ga、2.99-2.93 Ga和2.89-2.83 Ga)。现有资料表明,崆岭地体的太古宙岩浆活动(包括后期部分的变质事件)与Pilbara和Kaapvaal克拉通以及后者北部Limpopo带的中段都具有一定的相似性。这种相似性暗示扬子克拉通在太古宙可能与全球最古老的超级克拉通Vaalbara存在一定的联系。(8)确认了华北克拉通东南缘存在三叠纪加厚下地壳,并结合前人研究重建了该下地壳三叠纪陆陆碰撞过程中的温度-压力-时间历史。徐淮地区的基性石榴子石麻粒岩捕虏体含有两种榍石：粒状榍石和金红石外围生长的冠状榍石。冠状榍石明显是金红石分解后形成的次生矿物。粒状榍石表现出U-Pb年龄和化学成分的环带。岩相学的地球化学证据表明这些环带与热扩散和后期流体辅助的重结晶有关。出现于石榴子石粒间的粒状榍石表明其形成压力应超过10 kbar,而粒状榍石边部出现的少量微粒金红石包裹体表明榍石形成时的压力最高可能达到15 kbar。粒状榍石的核部给出的U-Pb年龄为237-241 Ma,10 kbar和15kbar条件下的Zr温度分别为794-831℃和850-892℃,指示榍石形成于高压麻粒岩相进变质阶段。结合前人发表的同时期榴辉岩相捕虏体的温压条件(220 Ma时800-1060℃和>15kbar),推测当时的地温梯度超过60mWm-2。该地温梯度低于角闪石脱水熔融的温度范围,与样品中大量出现的角闪石情况相符。(9)提出侏罗纪-白垩纪华北克拉通东南缘发生了>20 km的大陆下地壳拆沉作用。华北克拉通东南缘徐淮地区早白垩世闪长斑岩携带有大量的榴辉岩-高压麻粒岩相捕虏体。这些捕虏体代表了华北克拉通三叠纪与扬子克拉通碰撞形成的加厚大陆下地壳,其厚度超过50 km。而距徐淮地区向东南约20 km的女山地区,其第四纪玄武岩中携带的为不含石榴子石的麻粒岩捕虏体,而且前人研究表明当时的壳幔边界只有30 km深。对比表明,华北克拉通东南缘有>20 km厚的致密下地壳被拆沉。该致密下地壳在三叠纪的地温梯度超过60 mWm-2,与白垩纪巴基斯坦Kohistan洋内弧相似,但是低于阿拉斯加Talkeetna洋内弧的地温梯度。相对低温的Kohistan弧保留有12 km厚的致密基性下地壳,而高温的Talkeetna弧地壳底部致密的下地壳已被拆沉。与Kohistan和Talkeetna洋内弧的对比表明,华北克拉通东南缘的加厚下地壳在三叠纪时的温度不足以使下地壳拆沉。结合前人工作,本研究提出拆沉一定发生于侏罗纪-白垩纪期间,只有如此才可解释徐淮地区和华北克拉通东部突变的Moho面、整体偏低的下地壳波速特征和薄的地壳厚度。侏罗纪-白垩纪的下地壳拆沉很可能与太平洋板块的俯冲有关。一方面,太平洋板块在侏罗纪的俯冲可以导致华北克拉通东南缘在发生白垩纪伸展之前进一步加厚,提高了下地壳的不稳定性。另一方面,与洋壳俯冲相关的岩浆可以提供热和流体,致使俯冲带之上的华北克拉通大陆下地壳发生弱化,最终导致下地壳的拆沉。