第二节 太古宙—古元古代基底
一、华北板块基底
华北地区太古宙—古元古代基底较为发育，主要分布于华北北部内蒙古阴山、冀东迁西、辽东鞍山，山西五台山、太行山、中条山，山东泰山，河南嵩山，陕西华山等地，形成冀辽、鄂尔多斯、河淮等若干陆核（王鸿祯，1985）。Zhao等（1998）将华北划分为东部陆块、西部陆块和中部带（或中部造山带）（图11-7），认为华北板块是由东部陆块和西部陆块在古元古代碰撞形成中部造山带后最终形成的。
1.东部陆块区
东部陆块基底岩石分布于吉南、辽北、鞍（山）本（溪）、辽南、辽西、冀东、密云、鲁西、胶东等地，包括古太古代—古元古代地层（表11-1），主要岩性为高级—中低级变质的花岗质混合岩、绿岩。河北迁安曹庄地区古太古界为一套角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩、黑云斜长片麻岩、斜长透辉石岩、石英片岩、透辉石岩夹大理岩透镜体，斜长角闪岩的年龄为3.5Ga，石英岩的碎屑锆石年龄为3.6~3.9Ga（赵国春，孙敏，2002）。冀东-辽西地区中太古界为迁西群和下鞍山群，主要为斜长角闪岩、磁铁石英岩等。冀东地区新太古界为八道河群，主要岩性为斜长角闪片麻岩、变粒岩和磁铁石英岩互层，原岩为基性火山岩、中基性火山岩及硅铁岩类，TTG片麻岩的年龄为2.8~2.5Ga（赵国春，孙敏，2002）。上述岩石形成之后，普遍发生花岗岩侵位，太古宙地层多呈岩块、岩片残留其中。
2. 西部陆块区
西部陆块基底主要分布于陆块北部集宁、大青山-乌拉山、固原-武川、色尔腾、贺兰山-千里山、阿拉善等地（图11-8），陆块南部为鄂尔多斯盆地覆盖。西部陆块基底可以划分为新太古代TTG片麻岩和表壳岩两个单元。前者以花岗-绿岩地体或麻粒岩相高级变质岩分布于固阳、武川、色尔腾、阿拉善等地。鄂尔多斯盆地零星钻孔证实盆地之下有麻粒岩存在。后者呈线性构造带分布于集宁—大青山—千里山一贺兰山一带，构成一条近东西向的古元古代孔兹岩带，主要由孔兹岩系（斜长片麻岩、变粒岩、磁铁石英岩、大理岩和少量斜长角闪岩等）、TTG片麻岩、铁镁质麻粒岩等组成，将北部和南部基底分开。西部地块TTG片麻岩年龄为2.6~2.5Ga，孔兹岩系碎屑锆石年龄为2.3~1.9Ga，变质锆石年龄为1.9~1.8Ga（赵国春，孙敏，2002）。
3. 中部造山带
中部带（中部造山带）大致位于信阳-开封-石家庄-建平断裂带和华山-离石、大同、多伦断裂带之间，与东部陆块和西部陆块分隔。中部带基底岩石出露于登封、太华山、中条山、赞皇、吕梁山、阜平、五台山、恒山、怀安、宣化等地。五台-太行地区基底地层包括新太古代阜平群、龙泉关群、五台群和古元古代滹沱群，新太古代地层主要由 TTG片麻岩、表壳岩、铁镁质岩墙和花岗岩组成。岩石地化特征表明这些岩石形成于活动大陆边缘（岛弧和弧后盆地）环境，少量超铁镁岩被认为是古大洋残片，五台群变质橄榄岩-辉长岩-辉绿岩墙-枕状玄武岩组合。最新的年代学研究证实，阜平杂岩中部分花岗质片麻岩原岩年龄为2.0Ga左右，表壳岩系中泥质片麻岩最大沉积年龄为2.1Ga。局部地区可能存在少量老于2.7Ga的太古宙基底，可能代表中部带岩浆弧和弧后盆地之前的残余地壳（赵国春，孙敏，2002）。
中部带的古元古代滹沱群自下而上分为豆村亚群、东冶亚群和郭家寨亚群。豆村亚群自下而上为砾岩、砂砾岩、砂岩、页岩和叠层石白云岩，砂泥岩中具波痕、泥裂、交错层理等，代表滨浅海沉积。东冶亚群为具浊流韵律的细碎屑岩、泥质岩夹少量基性火山岩，向上变为白云岩、硅质条带白云岩，局部见竹叶状砾石和鲕粒，代表从深水盆地复理石到滨浅海碳酸盐岩沉积。郭家寨亚群为一向上变粗的序列，自下面上为泥质岩、砂质泥岩（具不稳定的砾岩）一长石石英砂岩一巨厚层砾岩，代表吕梁运动后期的造山 过程的磨拉石沉积。
传统认为，华北板块中部带经历了阜平（2.6~2.5Ga）、五台（2.5~2.4Ga）、吕梁（~1.8Ga）3层基底和3个构造阶段，这种认识主要是基于3个阶段之间的不整合和变质越深年代越老的观念。最新的研究表明，这些不整合实际上为区域规模的韧性剪切带，新的年龄资料也不支持这些构造运动的全部存在。例如阜平-五台-恒山地区的高级变质的阜平杂岩和恒山杂岩并不早于中低级变质的五台杂岩，它们都经历了2.55~2.45Ga的 TTG 和花岗质岩浆侵入。2.55~1.90Ga的表壳岩的形成和2.45~2.2Ga的花岗质岩浆侵入，锆石U-Pb年龄证实大部分基底只有一期变质锆石（1.87~1.8Ga）的存在，表明中部带基底岩石的区域变质作用并非发生在太古宙末期的阜平运动或五台运动，而是发生在~1.85Ga的吕梁运动（赵国春，孙敏，2002）。结合区域变质作用和年代学研究成果，赵国春和孙敏（2002）认为新太古代一古元古代期间，华北西部的阴山陆块、鄂尔多斯陆块和东部陆块之间可能长期被一个古大洋分隔。华北西部的阴山陆块和鄂尔多斯陆块在2.0~1.9Ga发生碰撞形成西部陆块，东部陆块和西部陆块于1.85~1.80Ga发生碰撞（吕梁运动）形成中部造山带（图11-9）。
吕梁运动古元古代后期发生了强烈的地壳运动。吕梁运动有两幕：Ⅰ幕（主幕）使古元古代早期的基底地层（如豆村亚群，东冶亚群）遭受褶皱、区域变质和广泛的岩浆侵入，Ⅰ幕后的郭家寨亚群及其相当地层实际上已是山前和山间盆地的磨拉石堆积；Ⅱ幕使上述磨拉石沉积也发生褶皱隆起和变质，上覆的中-新元古界已属似盖层或盖层性质的沉积。
吕梁运动是一次极为重要的地质事件，对华北地区的岩石圈构造发展意义重大，它把古元古代初期分裂的陆核焊接起来，扩大了硅铝质陆壳的范围，增加了地壳的厚度，提高了稳定程度，形成了华北板块的原型，华北稳定的大陆板块基本定型。
二、塔里木板块基底
塔里木陆块的前寒武纪岩石主要出露在塔里木盆地的周边（图11-10）。塔里木盆地具有较完整的新元古代似盖层，并有越来越多的资料显示可能存在一个保存较好的早前寒武纪基底（高振家等，1985;新疆地质矿产局，1991，1999）。
1.塔里木板块的太古宙基底
塔里木板块的前寒武纪基底岩石有以新太古代TTG片麻岩为主的杂岩、古元古代中一深变质的表壳岩系，以及中-新元古代下部的绿片岩相岩石。新元古代晚期存在一套基本未变质的含有冰碛岩及少量火山岩的沉积岩系。
据翟明国（2013）总结，位于塔里木盆地北缘库鲁克塔格地区发育太古宙的地质体（郭召杰等，2000；胡霭琴和韦刚健，2006；龙晓平等，2011）。该区最古老的前寒武纪结晶基底是托格拉克布拉克杂岩以及兴地塔格群岩石的一部分，主要由TTG岩系组成。托格拉克布拉克杂岩主要出露在辛格尔以南地区。在辛格尔村南，沿冲沟可以观察到比较完整的岩性剖面，出露达800~1000m，未见底。岩石主要有暗灰色的斜长角闪岩、角闪片岩、灰色片麻岩、石榴黑云片岩、阳起石云母石英片岩、黑云石英片岩、混合岩等，并夹少量不稳定的大理岩透镜体夹层。片岩、大理岩等沿走向变为片麻岩。这套岩石又被粉红色片麻状二云母花岗岩侵入。其上被古元古界兴地塔格群不整合覆盖，中元古界不整合覆盖于兴地塔格群之上。托格拉克布拉克杂岩中占主体的岩石类型是灰色片麻岩或阳起石云母石英片岩，均具有特征的TTG组分。它们包裹暗灰色的斜长角闪岩或角闪片岩。TTG岩石的主体部分为灰色白云母斜长片麻岩、二云母斜长片麻岩和黑云母斜长片麻岩，多具条带状构造，局部受强烈的变质变形作用已经混合岩化或已转变为结晶片岩。辛格尔地区的灰色片麻岩的SIMS锆石U-Pb年龄是（2565±18）Ma，其中以残留包体形式存在的斜长角闪岩的 Sm-Nd等时线年龄是（3263±126） Ma。exu（t）=3.2±0.7（胡霭琴和韦刚健，2006），说明它们是一套太古宙杂岩。辛格尔灰色片麻岩还有一些古元古代的年龄，如~2300Ma和2100~1800Ma 的锆石 U - Pb 年龄（Long 等，2012），侵入其中的片麻状花岗岩有~20 000Ma锆石U-Pb年龄，铁门关斜长角闪岩中的锆石U-Pb年龄是~1800Ma等（郭召杰等，2003），记录了元古宙的构造热事件。库尔勒附近 TTG质片麻岩锆石U-Pb原位微区定年结果显示，该TTG 岩石为区内发现的最古老岩石，形成于~2.65Ga（龙晓平等，2011），该TTG质片麻岩中 Hf（t）值介于1~5，两阶段模式年龄 TDM2主要集中在古-中太古代（3.0~3.3Ga），表明该区新太古代基底岩系主要来自古-中太古代的新生地壳物质的部分熔融，进而说明库鲁克塔格地区可能不存在>3.3Ga的陆壳。在阿尔金山阿克塔什塔格曾测得（3605±43）Ma的单颗粒锆石U-Pb年龄数据，获得了古老地壳存在的同位素年代学信息（陆松年和袁桂邦，2003），并建立了早前寒武纪岩浆活动的相对序列，这些热事件序列可分为早期花岗岩和二长花岗岩侵入体、英云闪长岩侵入体（赋存有斜长角闪岩的包体）、奥长花岗岩、基性岩墙群和石英二长岩脉等。初步建立了该区早前寒武纪岩浆活动的年代格架：石英二长岩（脉）（1825±23） Ma，TDM=2920Ma;奥长花岗（片麻）岩（2374±10） Ma，TDM=3460Ma;英云闪长（片麻）岩（2604±102） Ma，TDM=3063Ma;二长花岗（片麻）岩（3096±17） Ma，TDM=2975Ma;花岗（片麻）岩（3605±43）Ma，TDM=3525Ma。证明阿克塔什塔格是我国塔里木陆块最古老的地壳出露区，塔里木克拉通最古老的地体可能最早形成于阿尔金山北坡，到新太古代晚期古陆的规模才延伸至塔北库鲁克塔格地区，最终形成具有一定规模的太古宙克拉通基底（Long et al.，2011，2012；龙晓平等，2011）。
2.塔里木陆块的元古宙变质岩基底
据翟明国（2013）总结，塔里木西南的铁克里克隆起带出露浅变质强变形的碎屑沉积岩系，其上有新元古代火山-沉积岩覆盖。其碎屑锆石从新太古代到中元古代都有，最年轻的是~1.3Ga。变质锆石的年龄是0.9~0.8Ga，对应于两期浅色岩脉。暂将此套岩石定为长城系一蓟县系的同期沉积岩（张传林等，2012）。阿克苏蓝片岩很令人瞩目，它产于塔里木克拉通西北缘的柯坪隆起区内，在构造上连续并缺少混杂岩（肖序常等，1992）。阿克苏蓝片岩南部为新元古代上震旦统所不整合覆盖，下震旦统缺失。上震旦统底部（即不整合面之上）的砾岩层中含有下伏阿克苏群蓝片岩及穿插阿克苏群中的未变质的辉绿岩墙砾石，岩墙未侵入震旦系盖层中。阿克苏蓝片岩为一完整的蓝片岩一绿片岩系列，主要由强烈片理化的绿泥石-黑硬绿泥石石墨片岩、黑硬绿泥石-多硅白云母片岩、绿片岩、蓝片岩及少量石英岩、变铁质岩组成，其峰期变质温度在300~400℃，岩层呈北东-南西方向分布，宽约20km，长约40km，褶皱变形强烈。阿克苏蓝片岩的变质年龄是760~862Ma（矿物¹⁺Ar/³Ar和岩石Rb⁻ Sr年龄（Chen et al.，2004）），其中未变质的基性岩墙的锆石年龄是803~780Ma（Zhan et al.，2007;张志勇等，2008），阿克苏群变质沉积岩中碎屑锆石的年龄峰值是830~780Ma，可能的解释是沉积时代在~830Ma之后，而后在~780Ma变质。
三、华南板块基底
华南板块是由扬子陆块、华夏古陆和江南造山带在新元古代拼合而成的。扬子陆块太古宙和古元古代基底主要发育于扬子陆块峡东地区、扬子西北缘南秦岭的后河杂岩以及云南的大红山杂岩。华夏陆块的基底零星分布，江南造山带主要由新元古代的浅变质岩组成，将在新元古代部分介绍。
1.扬子陆块基底
扬子深变质基底岩石主要包括峡东地区的崆岭杂岩、扬子西北缘的后河杂岩，以及云南的大红山杂岩。崆岭高级变质地体位于宜昌黄陵地区秭归—兴山一带，呈一弯隆状出露（图11—11）。其北部被形成于约1.85Ga的钾长花岗岩侵入，南部则被大规模的新元古代黄陵花岗杂岩体侵入（焦文放等，2009）。原称的崆岭群属一较典型的太古宙高级变质地体，主体由闪长质-英云闪长-奥长花岗-花岗闪长质片麻岩和花岗质片麻岩（TTG）组成，其次为变沉积岩和斜长角闪岩及少量基性麻粒岩等组成的表壳岩系片麻岩和花岗质片麻岩。变沉积岩主要为含或不含石墨的条带状黑云变粒岩和片麻岩，并发育石榴矽线石英（片）岩、石榴矽线黑云片麻岩等高铝岩石、石墨片岩、大理岩和钙硅酸岩、石英岩及磁铁石英岩等，显示出孔兹岩建造特征。Qiu等（2000）和高山等（2001）最早用SHRIMP锆石U-Pb方法获得崆岭TTG岩石中最古老的结晶年龄是2.95~2.90Ga，并报道了变质沉积岩中碎屑锆石的年龄是3.3~2.8Ga，变质锆石的年龄为约2010~1950Ma（Liu et al.，2008）。焦文放等（2009）报道崆岭地区黄梁村的黑云斜长片麻岩的岩浆锆石给出的（3218±13）Ma的年龄，应该代表了该岩石的形成年龄。这一结果表明，扬子板块存在约3.2Ga的古老岩石。这些锆石的 Hf（t）值为2.33±0.51，两阶段模式年龄为（3679±49） Ma，表明其为更古老的>3.6Ga的始太古代地壳物质部分熔融作用形成（Zhang et al.，2006a; Zheng et al.，2006）。这一结果与在扬子克拉通沉积岩中发现古老的碎屑锆石（>3.5Ga，最高达3.8Ga）一致（Zhang et al.，2006），指示扬子克拉通存在非常古老的始太古代地壳物质。崆岭地区 TTG片麻岩中~2.9Ga岩浆锆石和~3.2Ga的残留锆石的 Hf（t）值和两阶段 Hf模式年龄（Zhang et al.，2006a; Zheng et al.，2006）与黄粱村的黑云斜长片麻岩较为一致，说明~2.9Ga的 TTG片麻岩和~3.2Ga 的片麻岩可能来自相同特征的源区岩石。崆岭杂岩各类变质岩的变质锆石年龄集中在2.0~1.9Ga（Qiu et al.，2000），与侵入崆岭杂岩的钾质花岗岩一致，标志着扬子陆块古元古代的一期构造热事件结束（李献华等，2012）。
扬子西北缘南泰岭的后河杂岩主要由英云闪长片麻岩和少量角闪岩以及大理岩组成，经历了高级角闪岩相变质和混合岩化，锆石定年确定岩浆年龄是~2.08Ga（Wu et al.，2012）。
云南出露的大红山群经历了低角闪岩相-高绿片岩相变质，其中火山岩的形成年龄是~1.68Ga（Greentree and Li，2008），说明扬子西南缘出露的变质基底要年轻得多。
2.华夏古陆的基底
华夏古陆的基底零星分布，据翟明国（2013）总结，华夏地块现已确定的最古老的岩石是出露于浙南闽北地区的古元古代变质火成岩（胡雄键，1994；甘晓春等，1995；Li，1997），其中一些火成岩中新太古代碎屑（或继承）锆石也被发现（Xu et al.，2007; Zheng et al.，2011），说明华夏地块可能存在新太古代基底。近年来在粤东的古寨花岗闪长岩和龙川片麻岩中又陆续发现了3.1~3.0Ga的残留锆石（于津海等，2007），从而使人们设想华夏地块可能也具有非常古老的演化历史。于津海等（2007）对粤北南雄地区一个副片麻岩中56个碎屑锆石的年代学研究显示，华夏腹地晚新元古代沉积岩主要由新太古代（~2.5Ga）和 Grenville期（1.1~0.9Ga）的碎屑物质组成，其中还包含了一定数量的中元古代和少量中太古代（3.2~3.0Ga）和始太古代（~3.76Ga）的碎屑物质。这些发现表明华夏地块存在非常古老的物质。37颗锆石的 Hf同位素组成显示这些碎屑物质具有不同的成因，少量结晶于有较多新生地壳组分熔融产生的岩浆，而大多数结晶于古老地壳组分部分熔融产生的岩浆。锆石U-Pb年龄和 Hf同位素综合研究指出华夏地块新生地壳物质主要是在2.6~2.5Ga形成，中太古代（3.3~3.0Ga）、古元古代晚期（~1.8Ga）和始太古代（~3.7Ga）也是重要的地壳生长期。中元古代一新元古代的岩浆活动非常强烈，但主要表现为古老物质的再循环，只有很少有新生地壳增生。~2.1Ga模式年龄峰值的存在和同时代锆石的缺失表明许多锆石的古元古代模式年龄很可能是源区中新太古代和古元古代晚期物质混合的结果。
浙南闽西武夷山区的八都杂岩和相关的古元古代花岗岩（Yu et al.，2010，2012）主要变质岩由云英片岩、绿帘角闪岩、阳起石片岩、细粒花岗结构的黑云片麻岩、含磁铁石英岩以及大理岩组成，推测原岩是镁铁质火山岩和泥质-砂质-钙质沉积岩。一些侵入八都杂岩的花岗质岩石形成在1888Ma之前（Yuet al.，2009）。上述的各类岩石都被早古生代的岩石侵入并被古生代和早中生代沉积岩覆盖。变质岩的锆石核部年龄是~2.5Ga，边部是1.89~1.88Ga，分别代表了形成年龄和变质年龄。碎屑锆石中很集中的~2.5Ga的年龄和大多数锆石 Hf（t）的值说明八都杂岩中沉积岩的原岩是来自太古宙末的岩浆岩。此外还有少量~2.8Ga以及3.5~3.3Ga锆石，说明还有更古老的源区岩石。