缝合带标志古洋盆闭合的位置,是过去曾广泛分离两地体(大陆、岛弧、洋底高原等)碰撞的遗迹,是古俯冲带的残留。古缝合带,尤其是太古宙缝合带,内部构造关系复杂,常因被后期地质事件叠加而导致识别具有一定难度。古缝合带典型特征之一是发育地体汇聚碰撞过程中从洋盆底部刮擦下来而形成的“混杂岩”、“蛇绿岩”等构造杂岩序列。混杂岩广泛出现于世界范围的碰撞和增生型造山带中,是汇聚板块边缘增生杂岩内标志性岩石构造单元之一,记录了板块汇聚边缘增生的大地构造演化史,标志着由增生向碰撞造山转化时形成的板块缝合带。详细的野外地质填图、构造解析和地球化学分析等多学科交叉研究可有效揭示古老混杂岩的复杂构造变形和变质历史,为地球上早期造山带演化史提供重要信息。华北克拉通记录了地壳早期演化的重要信息,是研究古老克拉通演化的重要实验场所之一。通过几十年的研究,前人已在华北克拉通古老地壳演化、元古代裂解-拼合以及中新生代破坏等方面取得了重要研究进展。然而,华北克拉通早前寒武纪结晶基底的形成和大地构造演化问题,一直以来还存在争议,特别是,基底形成时代和机制、碰撞-拼合模式和俯冲极性等多个科学问题仍未完全解决。华北克拉通中部造山带为华北克拉通东、西陆块碰撞拼合的重要板块构造边界,而赞皇地块位于华北克拉通中部造山带东南缘,横跨华北克拉通东部陆块和中部造山带,因此,其岩石-构造组合记录了华北克拉通早前寒武纪大地构造演化的重要信息,是研究早前寒武纪时期华北克拉通基底形成与演化的一个重要窗口。通过多次野外考察,笔者在赞皇地块内部识别出一条保存和出露完好的构造混杂堆积岩石序列,与世界范围内经典混杂岩具有非常相似的特征。因此,本文以这套构造混杂堆积岩石序列为研究对象,1)根据详细野外构造分析和大比例尺(1：20,1：40)岩石-构造填图,证明其为一套汇聚增生板块边缘指示性构造单元——混杂岩带,并将其命名为“赞皇混杂岩”；2)对赞皇混杂岩内部岩石构造组合、组构及运动学特征进行详细的解析,重建赞皇混杂岩构造样式及形成历史；3)结合后期侵入混杂岩内王家庄花岗岩和未变形伟晶岩脉的岩石地球化学、同位素地球化学和年代学研究,限定赞皇混杂岩形成时代；4)在以上研究内容基础上,综合探讨赞皇混杂岩对华北克拉通早前寒武纪基底形成时代、机制、俯冲碰撞极性和碰撞拼合模式的约束,以期最终为华北克拉通新太古代大地构造演化模式提供重要数据支撑；5)并探讨地球上板块构造运动的启动时间和造山带早期演化史。野外详细构造分析和大比例尺岩石-构造填图发现,赞皇构造混杂堆积岩石序列由一系列呈构造混杂的变质泥质岩、变质砂屑岩、大理岩、石英岩、外来的变基性-超基性构造岩块、保留残留枕状结构的变幺武岩,及TTG片麻岩组成,变基性-超基性岩块、保留残留枕状结构的变玄武岩、长英质片麻岩等多种透镜体和大理岩杂乱镶嵌在变质泥岩、变质砂岩和片岩基质中。遭受强烈后期变形的基性岩墙侵入这套构造混杂堆积岩石序列的各个岩石单元,现今以含石榴子石斜长角闪岩布丁保存下来。这套构造混杂堆积岩石序列保留了“岩块在基质中(block in matrix)"结构特征,不同岩石类型和来源的岩块散布在不同岩石类型基质内。残留枕状熔岩岩块核部蚀变为绿帘石岩,散布在强烈变形变质的斜长角闪岩、变泥质岩基质内,而变基性-超基性岩岩块则主要散布在变泥质岩基质内。此外,大理岩岩块散布在云母片岩基质内。赞皇构造混杂堆积岩石序列各岩石-构造单元遭受了强烈的变形改造和堆积混杂,内部褶皱、断层发育,可见不同类型褶皱出现于硅质岩、变泥质岩、片麻岩和石英岩等不同类型岩石中。局部可见硅质岩鞘褶皱保存在云母片岩基质内。广泛发育鳞片状面理、旋转碎斑、线理等不对称伸展构造。研究区构造变形组构数据总体显示出北西向南东逆冲特征：西部赞皇地块向南东逆冲至赞皇构造混杂堆积岩石序列上,构造混杂堆积岩石序列逆冲至东部赞皇地块西缘沉积的大理岩-硅质碎屑岩序列上。总体构造变形组构运动特征表现出物质由北西向南东运移的特征。赞皇构造混杂堆积岩石序列呈北东-南西向展布,内部组构总体显示走向为北东-南两。野外构造穿插关系显示,其被王家庄花岗岩侵入、且被多处出露的未变形伟晶岩脉切穿。在北东、南西两侧,王家庄花岗岩切穿了赞皇构造堆积混杂岩石序列内部发育的早期面理,而在其它与赞皇构造混杂堆积序列接触带部分平行,表明王家庄花岗岩后期侵入赞皇构造混杂堆积岩石序列。未变形伟晶岩脉构造切穿了赞皇堆积混杂岩石序列的多个岩石单元,包括基性岩布丁、大理岩和片麻岩,表明末变形伟晶岩形成于赞皇堆积混杂岩石序列之后。王家庄花岗岩主要矿物组合为微斜长石(55-60%),石英(25-30%)和黑云母(5-10%)。岩石地球化学研究表明,其具有高硅、钾,富碱,低钛和贫镁、钙、铁特征。铝饱和指数A/CNK=1.32-1.41,表现出过铝质花岗岩特征,属于钾玄岩系列。岩石地球化学特征和多种构造环境判别图解均显示王家庄花岗岩为A型花岗岩。微量元素表现为高Nb、Ga和Y,具有非常明显的Ba、Sr、P和Ti负异常。稀土元素总量高、变化较大(∑REE=282.1-587.1 ppm,平均值为441.8 ppm),总体表现为右倾的“V”字型球粒陨石标准化稀土配分型式。轻稀土元素相对富集,分异比较明显,重稀土元素分异较弱,轻重稀土具有较大程度分异((La/Yb)N=8.47-31.38),且有明显负Eu异常(Eu/Eu*=0.25-0.31)。锆石钛温度计计算得出的饱和温度为806-861℃,可近似代表王家庄花岗岩体近液相线的温度。未变形伟晶岩脉主要矿物组合为钾长石(50-55%),斜长石(5-10%),石英(15-20%)和电气石(10-15%)。王家庄花岗岩Sm-Nd|同位素地球化学研究表明,ENd(t)为低的正值(+0.12-+1.13),表明岩浆迁移抬升过程中可能遭受古老地壳的轻微混染。王家庄花岗岩单阶段Nd模式年龄TDM集中于2750-2863 Ma,两阶段Nd模式年龄TDM2集中于2784-2869 Ma,单阶段和两阶段Nd模式年龄与研究区大面积分布的太古代TTG片麻岩年龄(～2.7 Ga)相近。fSm-Nd值介于-0.41--0.47,变化范围不大,表明其源区Sm.Nd|司位素分馏不明显,计算的Nd模式年龄可代表源区岩石的形成年龄。王家庄花岗岩和未变形伟晶岩锆石LA-ICPMS U-Pb年代学数据显示,王家庄花岗岩三个样品的形成年龄为2517±20 Ma(NSWD=2.7)、2506±10 Ma(NSWD=0.56)和2513±13 Ma(NSWD=1.9)。未变形伟晶岩脉形成年龄为2539±44 Ma(NSWD=1.8)。所有样品的形成年龄均约为2.5 Ga。基于以上对这套构造混杂堆积岩石序列野外岩石-构造组合和构造关系、岩石地球化学、同位素地球化学和年代学综合分析,获得以下新的认识：1)厘定赞皇构造混杂堆积岩石序列为一套混杂岩带——赞皇混杂岩。混杂岩经典和新的定义为由不同年龄和来源的地块组成,通常嵌入泥质、砂质或蛇纹岩基质中,具有高度地层小连续和混杂的内部构造特征,是地质图上可填图并能标示出的地质构造单元。混杂岩内部广泛发育典型的“岩块在基质中(block in matrix)”构造特征,岩块和基质遭受了强烈的变形、变质作用改造。这套构造混杂堆积岩石序列是多种不同岩性且经历复杂大地构造演化史的岩块组成的多成因混杂体,与世界范围许多著名混杂岩具有相似的典型判别特征,符合上述混杂岩经典和新的定义,命名为“赞阜混杂岩”2)赞皇混杂岩形成时代应不晚于新太古代(～2.5 Ga)。王家庄花岗岩和未变形伟晶岩脉与赞皇混杂岩野外构造穿插关系赞皇混杂岩形成于王家庄花岗岩和未变形伟晶岩脉之前。王家庄花岗岩和未变形伟晶岩脉～2.5 Ga的形成年龄为赞皇混杂岩的形成时代提供了最小年龄的限制。3)赞皇混杂岩为中部造山带内岛弧地体向南东逆冲与华北克拉通东部陆块碰撞拼贴形成的新太古代构造缝合带。前人岩石地球化学和年代学研究表明：东部赞皇地块,属于华北克拉通东部陆块,主要由太古代TTG片麻岩组成,代表一个陆块；西部赞皇地块,属于中部造山带,主体由2.7 Ga TTG片麻岩组成,代表一个岛弧地体,与阜平地体对应。东部陆块西缘沉积的大理岩-硅质碎屑岩序列代表被动大陆边缘-前陆盆地序列。赞皇混杂岩将发育在东部陆块西缘的被动大陆边缘-前陆盆地序列和中部造山带内的岛弧地体分隔开来。而外来基性-超基性-变玄武质构造岩块的野外考察和地球化学研究表明,其可能为洋内岛弧或弧前蛇绿岩的残留,并在弧-陆碰撞构造过程中并入赞皇混杂岩。据此,笔者认为赞皇混杂岩为华北克拉通东部陆块与中部造山带内岛弧地体之间碰撞的新太古代构造缝合带,为弧-陆碰撞,而非传统观点认为的华北克拉通中部造山带为陆陆碰撞造山带。至今,地质学家对华北克拉通中部造山带构造演化模式的解释存在很大争议,上要包括陆块碰撞-拼贴年龄在2.5 Ga、2.1 Ga和1.8 Ga等几种构造模式。本论文从野外构造关系和地质年代学研究上表明碰撞发生在2.5 Ga前,为中部带弧陆碰撞事件提供了关键年代学和地质证据。赞皇混杂岩各岩石-构造单元遭受了强烈的变形改造和堆积混杂,总体表现出向南东逆冲的叠瓦状构造变形特征,与混杂岩形成于增生楔的构造背景吻合,表明华北克拉通中部造山带拼合的构造变形运动特征是中部造山带内阜平地体向南东逆冲与东部陆块碰撞所导致的结果。4)新太古代末期华北克拉通东部陆块与中部造山带同时经历了一期岛弧岩浆侵入事件。王家庄花岗岩岩石地球化学结果表明,王家庄花岗岩为A型花岗岩,形成于岛弧构造环境,且与俯冲带构造环境有关。Sm-Nd同位素地球化学结果表明,王家庄花岗岩与研究区大面积分布的太古代TTG片麻岩具有相近的模式年龄(～2.7 Ga),可能来自TTG片麻岩的部分熔融。本文通过对华北克拉通内与“王家庄花岗岩”具有相似形成年龄(～2.5 Ga)、地球化学(A型花岗岩)和岩石成因的花岗质岩石进行归纳总结和对比分析,结果表明～2.5Ga花岗质岩浆侵入事件小只分布在赞皇地块内,也遍布华北克拉通中部造山带和东部陆块内,统一表现出高钾A型花岗岩的地球化学特征,形成于与俯冲有关的岛弧构造环境。本团队另一成员通过对侵入赞皇混杂岩的～2.5 Ga基性岩墙岩石地球化学、同位素地球化学和年代学研究也表明,其来自富集地幔源区,且可能形成于一个与俯冲相关的地球动力学背景。鉴于～2.5 Ga基性岩墙和A型花岗岩广泛分布于华北克拉通中部造山带和东部陆块内,表明其可能是新太古代末期东部陆块与中部造山带同时经历的一期岛弧岩浆侵入事件。5)华北克拉通早寒武纪基底新太古代时期(～2.5 Ga)经历了两个俯冲—碰撞构造演化阶段：(1)弧-陆碰撞：华北克拉通东部陆块向北西俯冲与中部造山带内的阜平岛弧地体发生碰撞并增生堆积,在弧前形成赞皇混杂岩；(2)俯冲极性倒转：由于太古代大洋岩石圈具有更大的浮力,地幔温度也更高,早期的弧-陆碰撞可能会阻碍北西向俯冲的大洋板片,弧陆间的汇聚力导致新增生的弧陆地体的西缘成为应力上的脆弱地带,进而发生撕裂,导致俯冲极性发生倒转,新洋壳向南东俯冲至已拼贴的岛弧地体/东部陆块西缘之下,板片脱水诱使富集岩石圈地幔开始熔融,导致华北克拉通中部造山带和东部陆块内大面积基性岩墙群的侵入,并下伏于古老下地壳底部,侵入的基性岩浆所携带的热量促使下地壳TTG岩石部分熔融,最终导致北克拉通中部造山带和东部陆块内大面积的～2.5 Ga花岗质岩浆的侵位。6)本研究为地球上板块构造运动启动于新太古代提供重要地质依据。板块构造在地球上何时启动、如何启动,是地球科学领域尚未解决的核心科学问题之一,也是国际前寒武纪研究争论最激烈问题之一。俯冲过程和古缝合带的形成是板块构造的基础,但对该过程以及相关古缝合带形成的研究尚不充分。古缝合带作为板块碰撞的关键标志之一,其识别可为地球上板块构造启动时间提供重要约束。华北克拉通中部造山带内新近识别出的赞皇混杂岩位于华北克拉通东部陆块和中部造山带增生岛弧地体之间,为阜平增生岛弧地体与东部陆块之间的构造边界,代表了两者之间俯冲-碰撞过程的古缝合带。详细野外考察和室内年代学综合分析发现赞皇混杂岩形成时代不晚于2.5 Ga,为一套新太古代的古缝合带。华北克拉通新太古代赞皇构造混杂岩的识别为地球上板块构造运动启动于新太古代提供了重要依据。