中国东北地区的构造格局与演化:从500Ma到180Ma

中国东北变质基底为由含矽线石榴片麻岩、角闪斜长片麻岩、石墨大理岩和各种长英质片麻岩组成的孔兹岩系。采自额尔古纳、兴安、佳木斯和兴凯地块的矽线石榴片麻岩样品的锆石U-Pb测年均指示高级变质发生在500Ma左右。来自松辽地块古生代沉积物碎屑锆石的证据也表明约500Ma构造岩浆事件的存在。跨越整个中国东北不同地块的泛非期高级变质岩形成了超过1 300km北西向展布的晚泛非期"中国东北孔兹岩带",以顺时针p/T轨迹的孔兹岩带与同期岩浆杂岩共同构成了一巨型的约500Ma前后的造山带,笔者这里命名为"中国东北早古生代造山带"。这证明了中国东北各地块在500Ma之前已经拼合,并与西伯利亚克拉通具有构造亲缘性,曾是晚泛非期(500 Ma)西伯利亚南缘Sayang-Baikal造山带的组成部分。450Ma之后,已经拼合的中国东北地块群从西伯利亚裂解,向南朝现今的中国东北漂移;230Ma前后,东北地块群沿索伦—西拉沐伦—长春缝合带与华北板块碰撞;210～180 Ma,由于太平洋板块的俯冲导致佳木斯地块与西部松辽地块最终拼贴,沿佳木斯—兴凯地块西缘和南缘形成一弧形高压带(包括佳木斯—兴凯地块西缘黑龙江蓝片岩带和佳木斯—兴凯地块南缘长春—延吉带),这里简称"吉林—黑龙江高压变质带",之后东北地区进入了环太平洋构造域演化阶段并持续至今。     

中国东北44 Ma/42 Ma火山事件的出现及其地质找矿意义

中国东北地区古近纪玄武岩浆喷发火山事件从48 Ma~32 Ma,每1 Ma内至少有一处或数处,以K-Ar测年数据记录了其活动的存在.唯44 Ma/42 Ma间,火山事件间隔时间超过1 Ma,即全区该时段近60个测年数据,未发现有43 Ma±的测年记录.此时,正是太平洋板块由NNW向运动转向NW-NWW向运动,也是太平洋天皇海岭-夏威夷海山火山链活动从NNW向转向NW-NWW向活动的转折时间.东北大陆边缘从拉分-张裂的区域应力场转换为NW向的拉伸（或伸展）应力场.陆缘裂谷或叠加于早期的拉分-张裂盆地之上,或出现新的裂谷盆地,形成了晚始新世石油、油页岩、煤等含矿岩系,并成为古近纪沉积盆地该类资源的主含矿层.     

150Ma以来全球构造活动性的变化

业已证实增生洋壳的扩张速度与扩张量在最近150Ma以来一直在变化。根据计算,如果洋壳的总体增生为2.909km~2/a,则在晚古生代稳定磁场期具最大值4.7km~2/a,而在中古生代时期(2.359km~2/a)与晚三叠世(2.573km~2/a)具有最小值。我们采用每一板块每一时期的固定热点坐标系,计算了最近150Ma期间总体的板块运动(mv)。我们发现有相对于热点旋转极的板块旋转。比如太平洋板块的总体旋转现在相当于24.7×10~(22)kg.sm/a(对大洋岩石圈厚度的计算表明它取决于岩石圈的年龄)。因此,现今所有板块     

中国北方陆相沉积5.30Ma磁性地层序列

本文通过中国北方新第三纪晚期典型剖面的磁性地层研究,建立５．３０Ｍａ以来中国北方陆相沉积积磁性地层序列。中国黄土记录了Ｂｒｕｎｈｅｓ正极性带与Ｍａｔｕｙａｍａ负极性带,年龄约２．５０Ｍａ。静乐红土（包括静乐剖面,榆林剖面,蓝田剖面）对应于Ｇａｕｓｓ正极性带与Ｇｉｌｂｅｒｔ负极性带,年龄约２．５０￣５．３０Ｍａ。三门组记录了Ｍａｔｕｙａｍａ负极性带下段,年龄约１．２０￣２．５０Ｍａ。游河组记录了Ｇａ     

100Ma—塔里木盆地演化的重要周期

运用沉积盆地波动分析方法对塔里木盆地典型井的周期分析表明，塔里木盆地在其地质历史时期１００Ｍａ周期是很明显的，自寒武幻以来共细历了４个完整的周期，每一完整周期都由正相位和负相位两个半周期所组成，而第三幻为第Ⅴ个周期的正相位阶段。该周期控制了盆地内的沉积与剥的过程及成藏旋回，并至少控制了古生代的反转构造。     

2.5Ma以来大陆风化强度的演变

本次研究得出了２．５ＭａＢＰ以来洛川剖面黄土－古土壤序列的酸不深物＾８７Ｓｒ／＾８６Ｓｒ、Ｒｂ／Ｓｒ、磁化率和沉积速率的变化曲线。黄土和古土壤酸不深物＾８７Ｓｒ／８６Ｓｒ、Ｒｂ／Ｓｒ和磁化率的变化具有类似的阶段性和周期性,这与晚新生代以来古气候的主要变化以及行星轨道参数相一致。研究证明,黄土和古土壤酸不深物＾８７Ｓｒ／＾８６Ｓｒ值得化学风化强度的替代指标,沉积速率是物理风化强度的替代指标。自２．５     

南美南部：近700Ma的活动边缘

在南美南部(22—39°S)出露了一系列反映晚前寒武纪至近代构造事什的南北向内克拉通岩浆岩带(图1)。这些带的年龄由东而西减小,保存了不同的构造层次。最古老的岩浆带由年龄为730～450Ma的辉长岩、英云闪长岩、花岗岩和变质火山岩组成,在东Sierras Pampeanas沿走向出露达1200km以上。这些岩石产出于中高角闪岩相,它们正好位于一系列超镁铁质岩与构造岩的西侧。略为年轻的Puncoviscena岩浆带由年龄为604～530Ma的奥长花岗岩、花岗闪长岩组成,保存在Sierras Pampeanas西北端。Puncoviscana岩石的变质级由绿片岩相至黝帘石相。它们侵入到为大陆坡沉积物覆盖的减薄地壳中。早古生代岩浆作用出现在两个带中,主要是寒武纪至晚奥陶世期的。第一个带沿现在的Sierras Pampeanas的西缘与Puncoviscana带部分地叠加一在起。另一个带沿着智利北部的Arequipa-Antofalla出现。两个带都由辉长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩和花岗     

100Ma——塔里木盆地演化的重要周期

运用沉积盆地波动分析方法对塔里木盆地典型井的周期分析表明，塔里木盆地在其地质历史时期１００Ｍａ的周期是很明显的，自寒武纪以来共经历了４个完整的周期，每一完整周期都由正相位和负相位两个半周期所组成，而第三纪为第Ⅴ个周期的正相位阶段。该周期控制了盆地内的沉积与剥蚀的过程及成藏旋回，并至少控制了古生代的反转构造。对沉积与剥蚀过程的控制作用表现在周期波正相位和负相位分别对应于沉积期和剥蚀期；对含油气系统的控制作用表现在：第Ⅰ个周期波构成以早古生代地层为主体的含油气系统，第Ⅱ个周期波至第Ⅳ个周期波构成以晚古生代至中生代地层为主体的含油气系统，第Ⅴ个周期的正相位阶段构成以新生代地层为主体的含油气系统；对反转构造的控制作用表现在：正相位Ⅰ（寒武纪—早奥陶世）和正相位Ⅱ（晚泥盆世晚期—晚石炭世早期）为伸展构造体制，负相位Ⅰ（中奥陶世—晚泥盆世早期）与负相位Ⅱ（晚石炭世晚期—早二叠世早期）为挤压构造体制。塔里木盆地演化具有１００Ｍａ周期的原因与古天山洋、古昆仑洋及特提斯洋的Ｂ型俯冲触发的地幔羽的上升流及地块的拼贴导致的地幔羽的休眠状态息息相关，从而周期性地控制了塔里木盆地内的沉积与剥蚀过程、成藏旋回及反转构造。     

2.48Ma以来中国境内的地磁极性倒转

本文对中国境内晚新生代火山岩和第四纪地层的古地磁学研究，肯定了一些短周期极性事件的存在。在对比了世界各地的古地磁资料后，建立了２．４８Ｍａ以来的地磁极性年代表。     

大兴安岭北部±130Ma火山岩的地质意义

大兴安岭地区北部广泛发育一套早白垩世中酸性火山岩组合,这套组合下部以粗面岩-粗安岩为主,上部以流纹岩为主,二者的形成时代完全一致,锆石年龄均为130Ma,对应的地质时代为早白垩世欧特里夫期。岩石地球化学资料表明,火山岩以富硅、碱及贫镁为特征,且轻重稀土分馏明显,都具有明显的Eu负异常,反映其同源演化的特点。火山岩时代与相邻正常沉积地层中化石组合时代的对比结果表明,这套火山岩与其上下正常沉积地层的沉积时代是连续演化的。火山岩之下南屯组的化石组合时代为早白垩世凡兰吟期,对应的数值年龄为139~132 Ma,之上大磨拐河组—伊敏组的化石组合时代为早白垩世欧特里夫期晚期—芭蕾姆期,对应的数值年龄为129~125 Ma。这一证据揭示,大兴安岭北部在139~125Ma的早白垩世期间经历了连续的沉积—火山—沉积作用演化过程,反映了该区当时伸展盆地的演化特点。其中,约130 Ma的火山岩是该区一次重要的区域性火山岩喷发事件。     

2.5Ma 以来古气候变化的混沌吸引子

利用2.5Ma以来经过时标调谐的宝鸡黄土剖面的粒度比值曲线,等时距(1000a)地重构了具2500个样本容量的时间序列。作者在分析此时间序列所记录的古气候变化的混沌特征后发现:2.5Ma以来的古气候是具有有限个自由度的复杂的混沌系统,吸引子关联维数为3.8,饱和嵌入维数为11,它的以最大Lyapunov指数和二阶Renyi熵表征的可预报时效(误差增大一倍所需时间)分别为0.66—0.76Ma和6600—7100a。已有的研究证明该剖面古气候时间序列的大部分时间区间受地球轨道参数的驱动,表明2.5Ma以来的古气候是一种混沌的与周期性的混合式振荡的动力系统。     

2.48 Ma以来中国境内的地磁极性倒转

本文对中国境内晚新生代火山岩和第四纪地层的古地磁学研究,肯定了一些短周期极性事件的存在。在对比了世界各地的古地磁资料后,建立了2.48 Ma以来的地磁极性年代表。     

5.30Ma以来华北哺乳动物群与磁性地层序列

通过中国北方５．３０Ｍａ以来含丰富哺乳动物化石的典型剖面的磁性地层研究,建立５．３０Ｍａ以来中国北方陆相哺乳动物群与磁性地层序列对比。中国黄土记录了Ｂｒｕｎｈｅｓ正极性带与Ｍａｔｕｙａｍａ负极性带,黄土年龄约２．５０ＭａＢ．Ｐ．,其中发现有午城动物群、公王岭动物群、阳郭动物群、陈家窝动物群与靖远动物群。三门组记录了Ｍａｔｕｙａｍａ负极性带下段,年龄约１．２０—２．５０Ｍａ,其中发现有三门动物群。静乐剖面的静乐红土对应于Ｇａｕｓｓ正极性带上段,年龄约２．５０—３．００Ｍａ,其中发现有静乐贺丰动物群。游河组记录了Ｇａｕｓｓ正极性带,年龄约２．５０—３．４０Ｍａ,其中发现游河动物群。泥河湾沉积对应于Ｂｒｕｎｈｅｓ正极性带、Ｍａｔｕｙａｍａ负极性带、Ｇａｕｓｓ正极性带,年龄约０．１３—３．４０Ｍａ。其中小长梁剖面记录了Ｂｒｕｎｈｅｓ正极性带与Ｍａｔｕｙａｍａ负极性带上段（含Ｊａｒａｍｉｌｏ亚带）,年龄约０．１３—１．００Ｍａ（其中含化石及石器地层年龄约０．９０—１．００Ｍａ）。榆社盆地麻则沟组记录了Ｇａｕｓｓ正极性带（２．５０—３．４０Ｍａ）,高庄组记录了Ｇｉｌｂｅｒｔ负极性带（３．４０—５．３０Ｍａ）。     

2.6 Ma BP 前后亚洲季风系统的重组

根据数值模拟的结果和中国区域环境分异与演化的地质记录,对2.6 Ma BP前后季风系统的调整进行了分析。结果发现,在2.6 Ma BP前后,亚洲季风明显增强,不仅冬季风明显增强,而且夏季风也明显增强;冬季风（东亚冬季风）在中国北方的盛行风向由偏西风转变为偏北风;冬季风（东亚冬季风）的影响范围明显扩大,由中国的西北、华北、东北地区逐步扩大到华中、华东与华南地区;由于受青藏高原的阻挡,热带西南季风对青藏高原北部及西北地区的直接影响大大减弱。这是青藏高原达到了一个重要的临界高度（可能是2000 m）所导致的亚洲季风系统调整的结果。
     

Genesis of Dolomite from Ma55–Ma510 Sub-members of the Ordovician Majiagou Formation in the Jingxi Area in the Ordos Basin

We clarified three stages of dolomitization and secondary changes by studying the petrology and geochemistry characteristics of dolomite from the Ma55–Ma510 sub-members of the Ordovician Majiagou Formation in the Jingxi area in the Ordos Basin: (1) Syngenetic microbial dolomitization is characterized by formation of dolomite with a mainly micrite structure and horse tooth-shape dolomite cements. (2) Seepage reflux dolomitization during the penecontemporaneous period superposed adjustment functions such as recrystallization and stabilization in the middle-deep burial stage, forming dolomites mainly consisting of micro crystal and powder crystal structure. (3) Powder dolomite, fine dolomite, and medium-coarse crystalline dolomite formed in pores and fractures in the middle-deep burial stage. The secondary concussive transgression-regression under a regressive background is an important condition for the occurrence of many stages of dolomitization in the study area. The basin was an occlusive epicontinental sea environment in the Ma5 member of the Ordovician Majiagou Formation sedimentary period. In the sediments, sulfate content was high, which is conducive to the preservation of microbial activity and microbial dolomitization. Micritic dolomite formed by microbial dolomitization provides good migration pathways for seepage reflux dolomitization. Affected by evaporation seawater with increased Mg/Ca ratio, seepage reflux dolomitization was widely developed and formed large-scale dolomite, and underwater uplifts and slopes are favorable areas for dolomite. In the middle-deep burial stage, dolomitizing fluid in the stratum recrystallized or stabilized the previous dolomite and formed a small amount of euhedral dolomite in the pores and fractures.     

关于晚新生代准1.2Ma周期构造气候旋回

构造气候旋回的理论要点是构造作用驱动气候变化,因而不同于Milankovitch冰期气候旋回,但两者又都是受地球轨道要素控制的。本文主要根据青藏高原和黄土高原的晚新生代地质记录,以磁性地层为时间标尺,以黄道倾斜(ε)最大变幅位置为模式年龄,划分最近8Ma的准1.2Ma周期构造气候旋回的主旋回层,即MTC₇、MTC₆、MTC₅、MTC₄、MTC₃、MTC₂、MTC₁、MTC₀,它们的界线年龄分别为7.3、6.1、4.9、3.7、2.5、1.3和0.2MaBP。在此基础上,分析了青藏高原构造隆升和黄土高原风尘沉积各自显示的准1.2Ma周期的演变特征,表明它们之间具有构造驱动气候的因果关系。文中还探讨了最近7.3MaBP的古环境变迁,获得了有关晚新生代东亚季风形成演变和环境分异是在轨道气候旋回背景下受构造气候旋回控制的新认识。      

天津北部4.00 Ma BP以来古植被与古气候

依据CQJ1孔275块孢粉样品分析结果,结合岩性特征和测年资料,建立了天津北部4.00 Ma BP以 来古植被与古气候变化序列。大约在3.60-4.00Ma BP, 天津北部植被以荒漠草原为主, 气候冷干;3.44- 3.60Ma BP植被为疏林草原, 气候温和湿润;3.18-3.44Ma BP植被为荒漠草原, 气候冷干;2.58-3.18Ma BP植被以针阔叶混交林草原为主,气候温暖湿润;1.90-2.58Ma BP植被以疏林草原为主,气候温凉偏干; 1.74-1.90Ma BP植被为荒漠草原,气候冷干;1.30-1.74Ma BP植被以针阔叶混交林为主,气候温暖潮湿; 0.78-1.30Ma BP植被为以针叶树种为主的针阔叶混交林草原,气候温和湿润;0.15-0.78Ma BP植被以针阔叶 混交林为主,气候温暖潮湿;0.15Ma BP以来,孢粉丰度呈现有规律的变化,3个高丰度层段分别相当于MIS（海洋氧同位素） １、３、５阶段,与河北平原东部具有可比性。     

3Ma以来华北地区植被演化特征及其驱动因素

第四纪冰期与间冰期旋回的形成过程,及其陆生植被系统的响应及演化过程是研究地质时期全球变化的重点问题,本文通过对华北地区北部LN1钻孔的121个高质量孢粉数据重建了过去3 Ma以来的区域植被演化过程。研究结果显示,区域植被经历了4个主要发展过程,约3~2 Ma气候相对温暖湿润,主要为以松、桦、栎、胡桃、榆等组成的落叶阔叶林;约2 Ma,区域植被急剧变化,主要表现为针叶林扩张,阔叶林比例的减少,在2~1. 2 Ma转变为以松、云杉、桦为主的针阔叶混交林。在中更新世全球气候转型期,区域植被再次发生迅速改变,在约1. 2~0. 7 Ma转变为稀树的灌丛草原,0. 7 Ma以后区域气候进一步干旱化,在最近0. 7 Ma内区域环境转变为典型草原为主的植被景观。区域的植被变化反映了华北平原区近3 Ma以来整体上呈现出干旱化与寒冷化的趋势,其中2. 0 Ma,1. 2 Ma, 0. 7 Ma气候事件最为突出。上述结果反映了华北地区植被的演变过程及季风降水的逐渐减少与北极冰盖在近3 Ma以来的迅速扩张期同步对应。