克拉通破坏型金矿床

华北克拉通金矿床主要形成于早白垩世,具有爆发性成矿的特点,成矿时代与克拉通破坏峰期一致.成矿流体主要源于岩浆或地幔脱挥发分,这与世界其他克拉通内造山型金矿床显著不同,后者的成矿流体主要来自区域变质过程中的变质脱挥发分.结合华北克拉通破坏的时空范围、破坏机制等研究成果,本文系统分析了华北克拉通金矿床的时空分布规律、矿床成因和成矿机制等问题.我们认为,华北克拉通早白垩世金矿床不属于"造山型",而是"克拉通破坏型",其与"造山型"金矿床的本质区别在于成矿构造背景(伸展背景)和成矿流体来源(主要与来自克拉通破坏相关的岩浆活动有关).由于早白垩世古西太平洋板块(Izanagi板块)俯冲、回转与后撤、在地幔过渡带的滞留,改变了所在区域地幔过渡带和上覆地幔的物性与流动状态-出现非稳态流动,导致华北克拉通经历了来自深部熔/流体的强烈交代改造,形成强烈富集的岩石圈地幔.正是这种强烈交代富集的岩石圈地幔熔融产生的熔/流体与地壳的相互作用造成金元素短期巨量聚集成矿.通过对比分析北美克拉通破坏过程,我们发现美国内华达州卡林(Carlin)型金矿与华北克拉通早白垩世金矿具有相似的形成机制,两者差别仅表现在成矿流体最终就位的赋矿岩石类型不同.内华达州卡林型金矿实际上也属于克拉通破坏型金矿,克拉通破坏型金矿具有爆发性成矿规律.根据成矿地理位置,我们推断早白垩世古西太平洋俯冲板块后撤速率约为8.8 cm/a,始新世古东太平洋板块(Farallon板块)俯冲后撤速率约为3.3 cm/a.     

华北中生代镁铁质岩浆作用与克拉通减薄和破坏

华北克拉通在中生代发生了岩石圈减薄,古老的大陆岩石圈地幔在减薄后被年轻的新生岩石圈地幔所取代.与此同时,华北克拉通发生了破坏,以大规模早白垩世岩浆作用为标志.尽管对这个现象有了共识,但是对华北克拉通岩石圈破坏的机制仍然存在争议.文章以华北中生代镁铁质岩浆作用为视角,试图对上述争议提出解决办法.华北中生代镁铁质岩浆作用以早白垩世的~121Ma为分界点,在此之前的镁铁质岩浆岩兼具岛弧玄武岩微量元素组成和明显富集Sr-Nd同位素组成的特点,而在此之后才开始出现兼具洋岛玄武岩微量元素组成和亏损至弱富集Sr-Nd同位素组成的镁铁质岩浆岩.这个差异表明,华北克拉通岩石圈地幔的地球化学性质在~121Ma发生了根本性转变.尽管华北克拉通在晚三叠世也出现过镁铁质岩浆作用,但是其成因是深俯冲华南陆块折返的结果,而古太平洋板块俯冲在那时尚未启动.古太平洋板块自侏罗纪开始向欧亚大陆东部之下俯冲,俯冲板片与上覆岩石圈地幔楔之间处于耦合状态,是俯冲板片脱水导致华北克拉通地幔的弱化阶段.古老岛弧型镁铁质岩浆岩的地幔源区可能既有侏罗纪时期俯冲古太平洋板片衍生流体与华北克拉通岩石圈地幔之间反应的产物,也有三叠纪时期俯冲华南陆壳衍生熔体与华北克拉通岩石圈地幔之间反应的产物.对于新生洋岛型镁铁质岩浆岩的地幔源区来说,则可能是俯冲古太平洋板片衍生熔体与华北岩石圈之下软流圈地幔之间反应的产物.从~144Ma开始,俯冲的古太平洋板片发生回卷,克拉通岩石圈底部受到侧向充填的软流圈地幔加热,导致弱化的克拉通岩石圈地幔发生减薄.在130~120Ma期间,减薄后的大陆岩石圈发生大规模破坏,不仅地幔楔下部超镁铁质交代岩发生部分熔融形成具有古老岛弧型地球化学信息的镁铁质岩浆岩,而且这些地区的下地壳岩石也受到加热发生大规模长英质岩浆作用.与此同时,回卷板片地壳岩石受到侧向充填的软流圈地幔加热,产生长英质熔体交代上覆软流圈地幔橄榄岩,这样在~121Ma开始部分熔融形成具有新生洋岛型地球化学信息的镁铁质岩浆岩,标志着华北克拉通岩石圈地幔已经被新生岩石圈地幔所取代.古太平洋板片在中生代时期向中国东部大陆之下的俯冲并不像现今地震层析成像所观察到的那样直接俯冲至地幔过渡带,而是像纳斯卡板块向美洲大陆之下俯冲那样为低角度俯冲.这种低角度俯冲不仅物理上可以直接侵蚀岩石圈地幔,而且化学上可以交代岩石圈地幔.因此,古太平洋板片与大陆岩石圈地幔之间的相互作用才是导致华北克拉通岩石圈地幔减薄和破坏的一级地球动力学机制.     

西太平洋板片俯冲与后撤引起华北东部地幔置换并导致陆内盆-山耦合

华北中生代构造-岩浆活动频繁,深部岩石圈地幔性质发生变化,即克拉通发生活化作用.活化作用大致可分为三个阶段:(1)晚古生代至早侏罗世(至~170Ma),(2)中侏罗世至早白垩世早期(160~140Ma),(3)早白垩世至新生代(~140Ma以来).其中后两个阶段与古太平洋板片俯冲及后撤导致华北东部深部的岩石圈地幔置换并引起陆内浅部的盆山耦合过程是本文讨论的重点.在第一阶段,古亚洲洋俯冲和关闭引起华北北缘经历弧后拉张、碰撞挤压及碰撞后伸展等构造-岩浆活动,而且造成陆块边缘完整性的机械破坏和地幔性质的化学改造,成为后续软流圈物质上涌的通道和岩浆活动的优先发生区;受华南陆块俯冲的影响,华北南缘也发生了类似的过程.在第二阶段,蒙古鄂霍次克洋闭合及古太平洋板片俯冲剪切,引起华北北缘的两次近S-N向的挤压作用(燕山运动的A、B幕),近E-W向分布的陆缘盆地被晚中生代岩体和NE-SW断裂肢解为零星分布的盆岭省,岩浆作用由东北角向西迁移进入地块内部,同时郯庐断裂的性质由左行走滑转换为正断层,华北由早期的近S-N向的压扭性背景进入NW-SE向的弧后拉张阶段.第三阶段是华北克拉通破坏和岩石圈地幔增生的关键时期,深部难熔的克拉通型地幔被饱满的大洋型地幔置换,实现岩石圈大幅度减薄后的小幅增生增厚过程;浅部的表现是岩浆作用持续向东南迁移,陆内岩石圈薄弱带优先发生伸展变形,包括在早白垩世(140~110Ma)中部带侏罗纪逆冲断层反转为正断层、郯庐断裂的持续拉张引起中地壳拆离和大渤海湾盆地的沉降;晚白垩世至今(110Ma~),中部山带发生断陷作用形成汾渭盆地和沁水盆地,大渤海盆地内部断陷形成盆-山相间的地貌特征,苏鲁造山带则发育莱阳盆地等.华北克拉通规模小并发育陆内薄弱带,是克拉通容易破坏的内因.具这种特性的克拉通容易受周边多个俯冲构造域和上涌软流圈物质的共同影响.晚中生代(~160Ma)以来,华北克拉通破坏主要表现为周边块体的俯冲导致软流圈物质上涌、岩石圈减薄和浅部地壳滑脱,岩石圈薄弱带处(如中部山带)出现褶皱和逆冲,实现伸展背景下的局部挤压;俯冲板块后撤(~140Ma)则使上涌的软流圈回落形成岩石圈并实现地幔小幅增生置换(~125Ma)与伸展背景下浅部地壳断陷和成盆过程.因此,西太平洋板片俯冲和后撤是引起华北东部深部岩石圈地幔置换并导致陆内浅部盆-山耦合的外在动力来源,表明华北克拉通破坏是地块内部与地块边缘、深部过程与浅部盆-山耦合响应的综合地质记录,我们认为这也是燕山运动的本质.     

郯庐断裂带晚中生代演化对西太平洋俯冲历史的指示

北东-北北东走向的郯庐断裂带是中国东部规模最大的断裂带,为滨太平洋构造的典型代表.该断裂带晚中生代的演化过程是古太平洋(伊泽奈崎)板块俯冲作用的结果,也指示了后者的俯冲历史.继中三叠世起源之后,郯庐断裂带在中侏罗世末首次复活,仅在大别造山带东缘可识别出这期左行平移历史,应代表了古太平洋板块俯冲作用的开始.继晚侏罗世平静期后,该断裂带在早白垩世初发生了强烈的左行平移活动,是近南北向挤压的结果,其动力学背景为伊泽奈崎板块向北北西向高速低角度俯冲.在早白垩世期间,郯庐断裂带转变为强烈的伸展活动,与华北克拉通东部峰期破坏同时发生,为伊泽奈崎俯冲板片后撤导致的弧后拉张结果.该断裂带在早白垩世末再次经历了压扭性的左行平移,标志着华北克拉通峰期破坏的结束.在晚白垩世期间,郯庐断裂带呈现为弱伸展活动,处于远场弧后弱拉张的动力学背景下.由此可见,郯庐断裂带在晚中生代经历了压扭性平移与伸展活动的多次交替.在区域挤压背景下发生的左行平移活动时间相对短暂,而伸展活动则持续时间相对较长,与古太平洋板块俯冲方式与历史有关.     

华北克拉通破坏的时间、范围与机制

华北是全球古老克拉通遭受破坏最明显和最典型的地区.自国家自然科学基金委员会设立＂华北克拉通破坏＂研究计划以来,通过不同学科间的有效交叉融合,围绕该克拉通破坏的时间、范围和机制等重要科学问题,进行了大量的工作,并取得了诸多新认识太行山东西两侧地壳与岩石圈厚度空间变化以及地球化学属性的异同显示,华北克拉通破坏主要集中在东部,而西部主要表现为克拉通的改造.克拉通化之后的沉积建造、岩浆活动和构造变形等特征表明,克拉通破坏发生在中生代,其峰期为125Ma左右.通过对比发现,岩石圈减薄在全球其他克拉通中也多有发生,但大多并不伴随克拉通的破坏;只有当受到大洋板块俯冲作用的强烈影响时,克拉通破坏才有可能发生.具体到华北地区,在早白垩世全球地幔整体升温背景下,太平洋板块的俯冲使华北克拉通东部地幔对流系统失稳,导致了华北克拉通东部破坏;岩石圈拆沉或热-化学/机械侵蚀是地幔对流失稳所产生的不同表现形式.     

中生代古太平洋板块俯冲诱发华北克拉通破坏的物质记录

华北克拉通破坏与古太平洋板块俯冲密切相关是当今学界的重要共识,但缺乏华北克拉通破坏峰期古太平洋板块俯冲的物质证据.为解决这一问题,本文对华北克拉通东北缘(辽东-吉南地区)中生代火山岩开展了详细的岩石学、锆石U-Pb年龄和Hf-O同位素、全岩地球化学和Sr-Nd-Hf同位素研究.研究发现,辽东-吉南地区中生代火山岩主要为玄武粗安岩-粗安岩-粗面岩和安山岩组合,形成于早白垩世(129~124Ma),均富集大离子亲石元素(Rb、Sr、Ba、Th等)和轻稀土元素、亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti等),表明其来源于与俯冲相关的地幔源区.这些岩石具有不均一的同位素组成,其中,碱性玄武粗安岩-粗安岩-粗面岩具有富集的全岩Sr-Nd-Hf、锆石Hf同位素组成和与地幔类似的锆石O同位素,表明其母岩浆来源于同位素富集的岩石圈地幔的低程度部分熔融,而钙碱性安山岩则具有相对亏损的同位素组成(锆石εHf(t)高达+5.2)和高的锆石O同位素组成(δ18O=+8.1^+9.0‰),揭示它们来源于遭受俯冲流体/熔体交代的地幔源区,交代介质来源于俯冲到深部的低温热液蚀变洋壳.辽东-吉南地区早白垩世火山岩是由来源于富集地幔和交代地幔的两种不同性质的岩浆混合形成,利用锆石Hf-O同位素组成有效识别出的低温热液蚀变洋壳组分,为中生代古太平洋板块俯冲对华北克拉通破坏影响提供了确凿的物质记录和同位素证据.     

华北克拉通南缘晚中生代花岗质岩浆作用与构造演化

华北克拉通南缘在晚中生代158~112Ma发生大规模的花岗质岩浆活动,以及同时期的钼-金-银-铅-锌多金属矿床成矿作用.通过分析这些花岗岩类岩石的元素和同位素地球化学特征以及精确的年代学研究成果,发现它们的地球化学特征在127Ma前后有明显差异:早期(158~128Ma)主要形成Ⅰ型花岗岩,以不具有明显的Eu负异常、富集大离子亲石元素和亏损Y、Yb等重稀土元素为特征;晚期花岗岩(126~112Ma)更富硅和钾,Eu负异常明显,具有更高的Y、Yb含量和Rb/Sr比值,而Sr、δEu、Sr/Y比值等明显降低,主要为A型和高分异Ⅰ型花岗岩,Sr、Nd、Hf同位素组成相对早期的更亏损,并伴随少量基性岩浆岩的发育.两期花岗岩均主要形成于以华北克拉通结晶基底为主的古老地壳物质的部分熔融,并有幔源岩浆的参与;由早到晚,幔源组分显著增多.这些特征反映了地壳厚度有减薄的趋势,并在127Ma发生明显的减薄,证明127Ma是华北克拉通南缘中生代构造体制转折的关键时期;该时期的构造演化及岩浆作用,与太平洋板块俯冲引起的幔源岩浆底侵从而引发的强烈壳幔相互作用有关,并促使岩石圈强烈伸展减薄.     

伸展构造与华北克拉通破坏——花岗岩磁组构和变质核杂岩的构造分析

中生代以来,华北克拉通岩石圈发生大规模减薄,岩石圈地幔的物理、化学性质发生显著改变,这一过程通常被称为华北克拉通破坏.目前在华北克拉通东部大规模发育的岩浆岩是岩石圈深部减薄过程在浅部的重要响应,也是克拉通破坏在浅部的直接表现.岩体侵位机制和侵位过程与大地构造背景密切相关,并记录同期区域大地构造信息. 15年来,通过对华北克拉通东部不同岩浆发育阶段(晚三叠世、早侏罗世、晚侏罗世、早白垩世早期及早白垩世晚期) 22个花岗岩体开展磁化率各向异性(AMS)的研究,反演岩体的就位过程;结合早白垩世早期广泛发育的变质核杂岩,探讨岩体侵位的构造背景,进一步约束华北克拉通在不同阶段的构造背景及其与克拉通破坏的相关性.其中,晚三叠世、早侏罗世和晚侏罗世岩体均具有一致的N(E)-S(W)向的磁线理,早白垩世早期岩体和变质核杂岩以NW-SE向(磁)线理为主,早白垩世晚期岩体的磁线理则比较分散.结合区域构造,我们推断晚三叠世、早侏罗世和晚侏罗世岩体侵位受区域N(E)-S(W)向弱伸展构造体系的控制,早白垩世早期岩体侵位则受区域NW-SE向伸展构造体系的控制,而早白垩世晚期岩体就位与先期浅表弱伸展已经产生空间相关.总而言之,华北克拉通中生代伸展构造经历了从N(E)-S(W)向NW-SE的转变,并体现出阶段性由弱渐强的表现.上述伸展构造发育方向的转变可能代表蒙古-鄂霍茨克带和古太平洋板块与欧亚大陆东部相互作用过程.     

大地幔楔与克拉通破坏型金矿

环太平洋俯冲带是全球著名的金矿成矿域,其中华北克拉通和内华达是环太平洋俯冲带最重要的两个金成矿省,其成因分别与华北克拉通和怀俄明克拉通的破坏有关,成矿流体可能与俯冲板块在地幔过渡带的滞留相关.俯冲的大洋岩石圈地幔通常有数千米厚的蛇纹石化层,在板块俯冲过程中,蛇纹石在小于200km的深度内脱水转变为高压含水相——phase A,将水带到大于300km的深处.当滞留在地幔过渡带的俯冲板片中含水高压相脱水,会导致上覆大地幔楔的水化,这是克拉通破坏型金矿形成的先决条件.俯冲板片脱水释放出的富硫流体萃取周围岩石中的金等亲硫元素,形成富金流体.由于克拉通地温线低于二辉橄榄岩水饱和固相线,流体在克拉通岩石圈地幔内向上运移到100km以浅后交代岩石圈地幔,形成韭闪石等含水矿物,在克拉通岩石圈地幔中形成富水、富金的弱化层.随着克拉通岩石圈的破坏,该弱化层失稳,释放含金流体,并沿地壳浅部薄弱带迁移、聚集和沉淀,形成爆发式金矿床.由此可见,大地幔楔是形成克拉通地幔含矿弱化层,进而导致金爆发式成矿的关键.俯冲板片析出的流体富含二价铁,流体向上运移过程中,二价铁在低压下发生水解,释放出氢气;地幔楔岩浆岩可以具有较高的氧逸度,而成矿流体则是还原性的——即克拉通破坏型金矿往往属于还原性矿床.     

华北克拉通岩石圈地幔特征与演化过程

克拉通能否长期稳定存在,主要取决于岩石圈地幔的特征和属性.中生代以来,华北岩石圈地幔的组成和性质发生了根本性转变,导致了克拉通破坏.尽管目前取得了上述共识,但是对岩石圈地幔转变形式与机制的认识仍然存在分歧.本文以华北克拉通破坏前后岩石圈地幔的特征为视角,对华北不同时代幔源岩石及地幔捕虏体的研究结果进行综述,旨在为上述问题的讨论提供新的思路.华北古生代岩石圈厚达200km,具有高度难熔、SrNd同位素富集的克拉通型岩石圈地幔特征;中生代岩石圈地幔具有易熔、同位素高度富集的特征,在空间上具有明显的不均一性和分布规律;在新生代,华北东部岩石圈厚约60～80km,具有易熔、同位素亏损的大洋型岩石圈地幔特征;中部带岩石圈厚度大于100km,岩石圈地幔具有上老下新的双层结构;西部岩石圈厚达200km,仍然保存有克拉通型古老地幔.岩石圈地幔组成的转变主要是通过橄榄岩-熔体反应的方式实现的.古生代周边板块的多次俯冲作用使华北克拉通边缘地区岩石圈地幔的组成发生了明显改变.中生代古太平洋板块俯冲作用的叠加,促成华北东部岩石圈地幔组成和性质的根本转变,导致克拉通破坏区域的面积占华北总面积的1/2以上.从克拉通破坏的峰期时间和破坏区域空间展布来看,古太平洋板块俯冲及其驱动的深部动力学过程是华北克拉通破坏的一级控制因素.造成东部岩石圈巨厚减薄的主导因素是俯冲板块回转、海沟后撤引起的大陆岩石圈伸展.俯冲板块机械侵蚀、熔流体交代作用造成的岩石圈弱化、非稳态地幔流动伴随的热-化学侵蚀和岩石圈局部拆沉共同加剧了岩石圈减薄和克拉通破坏的进程.     

华北克拉通非均匀破坏的动力学原因:来自地震学和地球动力学的约束

关于华北克拉通破坏的原因和机制,学术界目前普遍接受的观点是由古太平洋板块俯冲及其触发的地幔流动、熔/流体的强烈交代改造导致,但其具体的动力学作用过程还不明确,是现阶段克拉通破坏研究的主要内容.文章总结了华北克拉通地区密集地震台阵探测获得的深部结构图像和地球动力学数值模拟实验结果,获得以下认识:华北克拉通下方地幔转换带的纵、横波速度及速度比扰动的小尺度空间变化特征是太平洋板块存在非均匀脱水的证据;俯冲板块引发了地幔转换带的湿上升流,导致克拉通下方上地幔熔/流体的非均匀分布,在地震波速度上表现为小尺度异常分布特征;密集地震台阵探测揭示上地幔速度结构和变形的非均匀特性,是华北克拉通岩石圈变形的应变集中效应和非均匀分布熔/流体破坏岩石圈的综合作用结果.如果大洋板块俯冲非均匀脱水、熔/流体非均匀分布在早白垩世就已经发生,那么它与华北克拉通岩石圈地幔之间的相互作用可以是华北克拉通非均匀破坏的动力学机制.这个推测对于进一步协调和解释华北克拉通地区多学科观测证据具有重要意义.     

西太平洋板块俯冲与华北克拉通破坏

华北克拉通破坏与西太平洋板块俯冲相关是学界的重要共识,但西太平洋板块何时开始向东亚大陆俯冲、早白垩世西太平洋俯冲带在何处、东亚大地幔楔何时形成、晚中生代西太平洋俯冲板块如何演化等重要科学问题一直没有很好地解决.文章通过综合分析与研究,认为西太平洋板块起始俯冲的时间早达早侏罗世;早白垩世西太平洋俯冲带位于东亚大陆边缘,比现今西太平洋板块俯冲带靠西2200km;与此相对应,欧亚大陆自早白垩世以来向东漂移了大约900km.西太平洋俯冲板块后撤始于～145Ma,说明东亚大地幔楔开始形成于早白垩世;西太平洋板块俯冲作用对华北克拉通的影响可能是通过地幔楔增大过程中物质和能量的迁移和交换来实现的.利用地质构造事件反演了大洋板块在俯冲到地球内部之前的演化过程,提出燕山运动A幕和B幕发生的原因分别是西太平洋板块向东亚大陆边缘以高速低角度俯冲和俯冲角度逐渐变低两种不同的地球深部动力学过程新观点.在早白垩世大约130～120Ma期间,西太平洋板块可能已经转变为高角度俯冲、回转与后撤速率达到最大、最终在地幔过渡带产生滞留体.这个过程可能显著改变了所在区域和上覆地幔的物性和黏滞度,导致上覆地幔楔产生非稳态流动,从而导致岩石圈地幔中熔/流体含量急剧增加、黏滞度降低以及岩石圈伸展/减压,并使其转变为年轻地幔——克拉通破坏.这些认识对揭示西太平洋俯冲板块与华北克拉通岩石圈地幔之间相互作用过程具有重要意义.     

延吉地区晚中生代火山岩的Ar-Ar年代学及其大地构造意义

延吉地区晚中生代-新生代火山岩的高精度Ar-Ar年代学研究表明，前人划分为三叠-侏罗系火山岩 (包括三仙岭组、屯田营组、天桥岭组、金沟岭组和火山岩组)的喷发时期为早白垩世 (118-106 Ma)，略晚于中亚造山带东段及邻区的大规模岩浆活动的主体形成时代；而与古太平洋板块 (Izanagi-Farallon 板块)俯冲作用有成因联系的泉水村组adakite岩石的喷发时间为55 Ma左右。根据新的火山岩年代学资料，我们重建了区域晚中生代-新生代的火山-沉积地层格架     

华北东部三叠纪岩浆作用与克拉通破坏

华北岩石圈减薄和克拉通破坏是近年来国内外研究的热门课题,虽然已基本确定克拉通破坏发生的峰期为晚中生代,但发生的起始时间以及早中生代大陆深俯冲作用是否对克拉通造成一定的破坏等问题却研究甚少.通过总结华北东部三叠纪侵入岩的时空分布规律和地球化学特征,探讨它们的岩浆源区及成岩过程,反演它们形成的深部地球动力学机制,从而提出华北克拉通破坏的起始时间可能为晚三叠世,与大陆深俯冲及陆陆碰撞造山作用所引起的地壳加厚、拆沉作用有关,这一作用也可能是晚中生代克拉通破坏的诱因.     

华北克拉通早白垩世地壳变形规律与动力学

华北克拉通破坏峰期出现在早白垩世.综合分析这期间的地壳变形规律是揭示其破坏过程与动力学的重要途径.华北克拉通破坏峰期发生了强烈的伸展活动,代表性的地壳变形产物为变质核杂岩、伸展穹窿与裂谷盆地.变质核杂岩集中在克拉通的南、北边缘,是强烈伸展与岩浆活动共同作用下的产物,在诸多方面有别于经典的造山带核杂岩.在相对较弱的伸展与隆升状况下,变质核杂岩被伸展穹窿所取代.这期间的裂谷盆地呈面状分布于克拉通东部,皆为中、小型盆地,有别于西部稳定背景下的大型拗陷型盆地.在渤海湾以北,东部的裂谷盆地具有主动裂谷特征,而以南则呈现为被动裂谷性质.破坏峰期所发育的各类伸展构造一致指示NW-SE向拉张的应力状态,在空间上十分稳定,反映了板缘驱动的应力场特征.破坏峰期的伸展构造分布指示了宽达1800 km的弧后伸展区,与平板块俯冲之后的板片后撤背景相吻合.而峰期伸展与火山活动起始时间的空间变化规律也支持平板块俯冲后的板片后撤驱动模式.地壳变形演化表明,华北克拉通峰期破坏发生在早白垩世初燕山运动B幕挤压事件(平板俯冲结果)之后,又因晚白垩世初C幕挤压事件的出现而结束.     

延吉地区晚中生代火山岩的Ar-Ar年代学格架及其大地构造意义

延吉地区晚中生代-新生代火山岩的高精度Ar-Ar年代学研究表明,前人划分为三叠-侏罗系火山岩(包括三仙岭组、屯田营组、天桥岭组、金沟岭组和火山岩组)的喷发时期为早白垩世(118～106 Ma),略晚于中亚造山带东段及邻区的大规模岩浆活动的主体形成时代;而与古太平洋板块(Izanagi-Farallon板块)俯冲作用有成因联系的泉水村组adakite岩石的喷发时间为55 Ma左右.根据新的火山岩年代学资料,重建了区域晚中生代-新生代的火山-沉积地层格架:托盘沟组、三仙岭组/屯田营组(118～115Ma)、马鹿沟组/天桥岭组(K1)、金沟岭组/火山岩组(108～106 Ma)、长财组(K2)、泉水村组(约55 Ma)和大拉子组.这些新的火山岩Ar-Ar年代学结果暗示Izanagi-Farallon板块向延吉地区的俯冲时间发生在晚白垩世-古新世之间,与前人通过古地磁资料观察到的太平洋和欧亚板块的运动轨迹基本吻合.     

初论华北东部中生代金成矿的地球动力学背景——以胶东金矿为例

山东金矿研究的最新成果表明 ,胶东众多金矿床 (无论矿化类型、产出空间、地质背景的不同)的成矿时代主要集中在 1 1 5± 1 5Ma(早白垩世 )前后这一狭短的时段内 ,暗示它们都受某一次统一的重大地质事件的制约 .金矿石中碳酸盐矿物的碳氧同位素组成显示成矿流体中的CO2 很可能来自深部 (岩石圈地幔甚或更深 ) .1 1 5± 1 5Ma(早白垩世 )前后正是华北东部中生代动力学体制转折的关键时段 ,此时古太平洋板块向欧亚大陆斜向快速俯冲、华北东部岩石圈剧烈减薄、郯庐断裂发生强烈左行走滑、区域构造应力场转变为强烈引张、火山 -岩浆活动也最为强烈、尤其是深源(幔源 )岩浆活动最为强烈 .同时 ,这也与部分学者提出的超级地幔柱的高潮时段 (1 2 5～ 1 0 0Ma)相吻合 ,暗示可能有深部物质 (不仅是上地幔物质 ,还可能包括下地幔物质 )和热能的大规模强烈上涌 .因此 ,胶东金矿 (以及华北东部的许多其它金矿床 )的形成有可能是 1 1 5± 1 5Ma前后华北东部动力学体制转折过程中一次大规模的深部物质和深部能量上涌的结果     

古太平洋板块在欧亚大陆下的俯冲历史:东北亚陆缘中生代-古近纪岩浆记录

系统总结了东北亚陆缘中生代-古近纪火成岩的岩石组合、地球化学特征及其空间变异,讨论了中生代多构造体系影响的时空范围以及古太平洋板块向欧亚大陆下俯冲作用的起始时间及其俯冲历史.东北亚陆缘中生代-古近纪火成岩可划分为九期:早-中三叠世、晚三叠世、早侏罗世、中侏罗世、晚侏罗世、早白垩世早期、早白垩世晚期、晚白垩世和古近纪.东北亚陆缘三叠纪埃达克质岩石、双峰式火山岩、碱性岩、A-型花岗岩和A-型流纹岩的形成主要与古亚洲洋闭合及闭合后的伸展作用有关,而额尔古纳-兴安地块上三叠纪钙碱性火成岩组合揭示了蒙古-鄂霍茨克大洋板块南向俯冲作用的发生.三叠纪期间,东北亚陆缘处于被动陆缘背景;东北亚陆缘早侏罗世钙碱性火成岩具有弧型火成岩的地球化学特征,陆内为双峰式火成岩和A-型花岗岩组合,自陆缘向陆内火成岩成分极性变化与早侏罗世陆缘增生杂岩一起,揭示了古太平洋板块向欧亚大陆下的俯冲作用始于早侏罗世;东北亚陆缘普遍缺少中侏罗世-早白垩世早期(主要为晚侏罗世)岩浆作用,结合早白垩世陆缘增生杂岩低纬度的生物组合与碎屑锆石年龄组合,暗示该阶段东北亚陆缘与古太平洋板块之间主要处于走滑的构造属性;东北亚陆缘广泛分布的早白垩世晚期钙碱性火山岩、I-型花岗岩和埃达克质岩石指示古太平洋板块向东北亚开启大范围低角度俯冲作用;东北亚陆缘晚白垩世-古近纪火成岩分布范围向东明显缩小,并且由陆内向沿海地区迁移,指示欧亚大陆向东漂移和古太平洋俯冲板块逐渐回撤的构造过程.     

燕山运动与华北克拉通破坏关系的讨论

燕山运动与华北克拉通破坏的关系、华北克拉通破坏与西太平洋板块俯冲作用的关系等是探讨和解决中生代中晚期东亚大陆构造演化过程的关键.燕山运动是具有全球意义的重要地壳构造变动,其形成和演化时间及沉积-火山作用的表现已得到了系统地研究.但关于其全球意义,整体性的表现特征仍有诸多的争议.而争议的焦点在于是否以不整合为基本的出发点.对于一个形成于陆内环境、具有强烈变形但不整合发育并不具有普遍性、且火山活动大量出现的地壳变动,到底是一个构造事件还是一个过程,以及它所代表的区域性或全球地质构造意义,仍有待进一步深思.在简要综述燕山运动及华北克拉通破坏的研究成果基础上,讨论了燕山运动的时空变化、形成机制与华北克拉通的变形、破坏、古太平洋板块的俯冲作用等的相关性.强调指出了燕山运动的发生发展时限是以中晚侏罗世为主,与白垩纪期间的伸展作用、大规模的岩浆活动等为代表的华北克拉通岩石圈减薄是不同动力系统下的产物,或者是不同构造事件或构造过程的产物.另外其形成的大地构造背景及是否能代表华北克拉通破坏的主要过程或某一环节,是本文关注的重要命题之一.     

华北克拉通破坏

《华北克拉通破坏》重大研究计划,围绕克拉通破坏的时空范围、克拉通破坏的浅部效应和深部结构响应、克拉通破坏的动力学机制等核心科学问题,开展了系统与深入的探测、测试与研究.计划执行四年来的重要研究进展包括:(1)发现华北克拉通岩石圈厚度以及地壳-上地幔结构存在显著的空间差异,确定了华北克拉通破坏的时空范围;(2)厘定了华北克拉通古生代、中生代、新生代岩石圈的属性,发现了晚中生代华北克拉通岩石圈地幔富水而新生代岩石圈地幔贫水的特征;(3)根据岩浆作用和浅部地质响应的相关性,证实了地表地质构造受控于克拉通破坏的深部过程;(4)发现太平洋板块俯冲是华北克拉通破坏的主要动力因素的证据,揭示了华北克拉通破坏在板块构造体系中的科学意义.