华北克拉通南部早前寒武纪基底形成与演化

简要总结了华北克拉通南部鲁山地区、小秦岭地区、登封及中条山地区的早前寒武纪地质事件序列及其地质意义,并对各地区地质特征和变质演化特点进行对比。结合前人研究工作,初步探讨了华北克拉通南部早前寒武纪基底的演化特点、陆壳形成的主要时期和华北南部基底的构造区划等问题,提出几点认识:1)华北克拉通南部鲁山、中条山、小秦岭等地区均有2.7~2.9Ga岩石记录,以英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质(TTG)岩石为主,它们共同构成华北南缘的古老结晶基底,并经历了新太古代晚期~2.5Ga构造-热事件,标志着华北克拉通南部在新太古代末期可能已经形成统一基底;2)华北克拉通南部主要的陆壳形成时期为中太古代晚期-新太古代,与全球其他主要克拉通一致,而古元古代早-中期则以地壳再循环为主;3)综合地质、地球化学等特点,将华北南部鲁山-小秦岭地区和中条山等地区划归为"南部古陆块",并提出该陆块呈现为一个大型的倾伏向斜构造,可能在新太古代晚期已经形成,其枢纽向南东倾斜。"南部古陆块"在新太古代末期与其它微陆块拼合,并发生了变质作用和陆壳的活化与再循环,共同指示新太古代晚期华北克拉通统一基底的形成。     

大陆克拉通早期构造演化历史探讨:以华北为例

大陆早期构造演化的研究一直是大陆地质学研究的焦点问题.在华北克拉通基底构造1∶200万编图研究基础上, 本文开展基底断裂边界、构造样式及后期叠加关系的研究, 借鉴比较大地构造理论, 对华北克拉通基底重新进行了构造区划.结合标志性构造单元及其时代、同位素年龄数据库的综合研究, 提出华北早期构造格局演化及其重大构造热事件.华北克拉通基底主要由大面积的新太古代TTG杂岩及表壳岩系组成, 新太古代涉及活动陆缘环境的大规模陆壳增生及不同微陆块的碰撞聚合过程, 造成新太古代末期陆壳迅速增生和克拉通化.古元古代初期开始伸展裂解和早期盖层发育阶段, 古元古代晚期发生微陆块碰撞缝合, 形成超级克拉通, 并在克拉通西北边缘发生强烈改造作用.1.84Ga前后, 华北克拉通经历最强烈的一次伸展裂解过程, 从超级克拉通裂解, 开始了独立的构造演化, 在伸展构造背景下, 克拉通基底被强烈隆升冷却, 经历风化剥蚀, 发育沉积盖层.以上构造格局及其构造热事件提供了早期超级大陆再造研究的构造制约条件.      

华北克拉通早期大陆性质和演化的重要问题

早期陆壳的性质、成因及演化过程是地质学重要的研究内容。前寒武纪地质研究具有探讨早期大陆岩石圈地质演化历史及其深部地质过程无法取代的双重地位,这一领域在过去20年中一直是固体地球科学研究的热点,并成为众多国际地质对比计划的研究焦点。与世界其它古大陆（特别是北美、波罗的、印度、非洲以及西澳等克拉通）相比,华北克拉通的早前寒武纪地质研究仍存在明显的差距,华北克拉通与其它古陆块的前寒武纪构造演化对比及其早期古板块再造已成为最突出而迫切的重大地质问题,即在元古宙超大陆对比中需要认识华北变质基底最基本的构造格…     

早前寒武纪大陆块壳构造理论——华北克拉通早前寒武纪基底构造格架、地壳演化及其与区域地球化学不均一性的关系研究

早前寒武纪大陆块壳构造理论——华北克拉通早前寒武纪基底构造格架、地壳演化及其与区域地球化学不均一性的关系研究张福勤＊＊（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词大陆块壳并合带地壳演化进程地球化学不均一性早前寒武纪地质学研究是地球科学最基础的...     

华北克拉通对前寒武纪超大陆旋回的基本制约

全球大陆克拉通在前寒武纪至少记录了3次超大陆聚合－裂解的构造旋回。不同大陆前寒武纪地质的研究证明，板块的构造模式可以前推至新太古代。超大陆的聚合表现为大规模造山带的穿时性发育，而裂解则表现为大陆裂谷系、非造山花岗岩及巨型基性岩浆岩省的同期快速发育。广泛的区域地质研究揭示华北克拉通前寒武纪地质构造演化具有明显的阶段性差异特征，克拉通主体形成于新太古代陆壳增生与碰撞造山过程。华北克拉通在太古宙末期首次经历强烈的裂解作用，在古元古代晚期涉及强烈的陆缘再造作用。在古元古代末期发生第二次大规模的裂解活动，随后以中元古代末期的造山带拼合为Rodinia超大陆的组成部分。详细的区域构造对比证明，华北克拉通长期以来与波罗的地质、东南极克拉通、印度南部克拉通、巴西克拉通等具有构造亲缘关系。     

前寒武纪大陆地壳地质构造演化研究进展与问题

前寒武纪地质构造是地球系统科学研究的一个承前启后的重要组成部分,现存最古老的固体地球物质是38亿年前的大陆长英质岩石。以地质构造热事件为标志确认早中太古代已有30亿年年龄值的大陆克拉通化,而新太古代末大陆地壳已出现普遍的克拉通化。由深变质作用岩石测得的p-t值推断当时地温梯度与现今大陆稳定区相似,大规模的陆壳区断块已具基本刚性特征,使板块构造运动模式基本适用于太古宙地壳演化。古元古代末陆壳普遍隆升和遭剥蚀,陆壳生长作用导致形成大陆区块上的裂谷型坳拉槽系。中元古代起,世界约于18亿年前近乎同时出现不变质的沉积盖层,使前寒武纪明显必需划分为早、晚前寒武纪两大阶段。华北克拉通区是世界大陆克拉通地壳的组成部分,与世界各大陆克拉通演化有很好的可对比性,在前寒武纪超级大陆重建中有一定位置。在现今阶段研究基础上,对华北克拉通区提出了几个前瞻性的基础研究课题,应予深入探索。     

敦煌复合造山带前寒武纪地质体的组成和演化

敦煌复合造山带位于塔里木克拉通东端,是连接塔里木克拉通和华北克拉通的重要纽带。近年来,敦煌基础地质研究取得了重大进展。本文简要回顾了敦煌基础地质研究历史和现状,系统归纳了区内前寒武纪地质单元时空分布特征及前寒武纪构造-热事件序列,初步讨论了前寒武纪大陆地壳形成和演化规律、前寒武纪结晶基底亲缘性及构造演化过程,提出:(1)敦煌造山带前寒武纪结晶基底形成于ca.3.1~1.6Ga,构造-热事件主要划分为新太古代(ca.2.7~2.6Ga和2.6~2.5Ga)、古元古代晚期(ca.2.0~1.8Ga)和中元古代早期(1.8~1.6Ga)三个阶段;(2)新太古代早期(ca.2.7~2.6Ga)和新太古代晚期(2.6~2.5Ga)是敦煌造山带大陆地壳形成的主要阶段;古元古代晚期(ca.2.0~1.8Ga)和中元古代早期(1.8~1.6Ga)主要是古老大陆地壳物质再循环阶段,也有少量新生陆壳物质的形成;(3)敦煌造山带前寒武纪结晶基底最初拼合事件可能发生在新太古代末期(~2.5Ga),之后经历了古元古代晚期(ca.2.0~1.8Ga)汇聚、碰撞造山过程,直到中元古代早期(1.8~1.6Ga),造山活动结束,前寒武纪结晶基底最终固结,进入稳定发展阶段;(4)前寒武纪结晶基底最终稳定固结之后,即～1.6Ga之后,敦煌前寒武纪结晶基底可能进入长达12亿年的静寂期,一直处于稳定状态,目前没有发现相关的岩浆-变质-沉积记录(类似于地盾状态),直至古生代志留纪开始活化(～440Ma),卷入古亚洲洋南缘俯冲、碰撞造山过程并被强烈改造。     

华北克拉通构造演化

华北克拉通是中国大陆的主要构造单元,从早期到中生代以来的地质记录较完整,受到国际关注,是大陆形成和演化研究的天然实验室。华北克拉通的构造演化可以分为八个大的阶段:陆核形成阶段;陆壳巨量生长阶段;微陆块拼合与克拉通化;古元古代大氧化事件与地球环境剧变;古元古代活动带构造与高级麻粒岩相变质作用;中-新元古代多期裂谷与地球中年调整期;古生代边缘造山;中生代构造转折与去克拉通化。华北克拉通的大陆演化显示了地球的进化和不可逆过程,特别是热体制的演变。早期陆核的成因仍存在争议,但是陆壳由小到大、多阶段生长的过程是明确的。25亿年前后的克拉通化是最具显示度的地质事件,微陆块的拼合是大陆聚合和形成稳定克拉通的主要过程,已经被揭示。但是由绿岩带-高级区构成的穹隆-龙骨构造并不遵从板块构造的基本构造样式。经历了太古宙与元古宙分界时期的"静寂期"之后,华北克拉通记录了与全球休伦冰期以及大氧化事件相关的地质活动。古元古代活动带则记录了裂谷-俯冲-碰撞的过程,具有显生宙造山带的某些特征,伴有高级麻粒岩岩相的变质作用,暗示了早期板块构造的出现。从约18~8亿年长达十亿年或更长的时限里,华北克拉通一直处于伸展环境,发育多期裂谷,有多期陆内岩浆活动,是岩石圈结构和下地壳组成的关键调整期。从古生代起,华北的南、北缘都经历了现代板块构造意义的造山事件,显示了华北克拉通古陆通过古蒙古洋和古秦岭洋与相邻陆块之间的构造活动,分别称为兴蒙造山带和秦岭-大别造山带。中生代的华北克拉通出现构造体制的转折和地壳活化,表现为岩石圈减薄和大量壳熔花岗岩的出现。古太平洋板块的活动显然是重要因素之一,但周边其它陆块的作用也是重要的,克拉通破坏机制及其内涵的研究还有进一步深化的空间。华北克拉通的构造演化有其特点,也具有全球意义。      

阿拉善地块性质和归属的再认识

阿拉善地块被认为是一个前寒武纪微陆块,其归属和演化历史长期存在争议。一部分学者认为其为华北克拉通的组成部分,是华北克拉通的西延;一部分学者认为与扬子或塔里木克拉通具有亲缘性;还有一些学者认为具有独立的地质演化历史。本文综合近年来阿拉善地块的研究进展,结合我们新的研究资料,梳理了阿拉善地块自新太古代到显生宙的岩石组成、构造热事件及年代格架,得出以下主要认识:1)阿拉善地块的早前寒武纪变质基底记录了2.7~3.0Ga陆壳生长、~2.5Ga TTG岩浆-变质事件,2.0~2.3Ga岩浆事件,以及1.9~1.95Ga和1.80~1.85Ga两期重要的变质事件,具有与华北克拉通相似的岩石组成和地壳演化历史;2)阿拉善地块发育与华北克拉通相似的中-新元古代沉积岩系,其碎屑锆石具有来源华北克拉通本身的物源区特征,反映出阿拉善地块直到中元古代-新元古代早期仍可能是华北克拉通的一部分;3)阿拉善地块显生宙的多期岩浆-构造-变质事件可能主要是中亚造山带早古生代以来造山作用的响应,而不是阿拉善地块与华北克拉通碰撞的产物。从奥陶纪到早二叠世,阿拉善地块可能处在古亚洲洋向南俯冲的活动大陆边缘环境;4)河西走廊-贺兰山南部早古生代沉积岩系(大黄山群和香山群)不属于阿拉善地块,而是祁连造山带的组成部分,其碎屑锆石组成和代表的物源特征不能作为阿拉善地块与华北克拉通在早古生代彼此分离的证据。     

本期论文推荐

正本期论文"华北克拉通南缘约2.5Ga构造变质事件及意义"(曹正琦等),对于探讨华北克拉通太古宙晚期的构造演化具有重要意义.华北克拉通新太古代末期到早元古代早期构造-岩浆热事件的性质,是中国早前寒武纪地质学领域的重大科学问题和区域热点之一.华北克拉通约2.5Ga构造岩浆热事件广泛发育,但     

早期碰撞造山过程与板块构造：前寒武纪地质研究的机遇和挑战

普遍认为修正后的板块构造模式仍适用于新太古代地质研究，但是早期板块构造过程与后期有明显差异，包括陆块规模、造山带类型、碰撞造山过程等。典型碰撞造山带在地史上的初次形成具有划时代的构造演化意义，涉及典型板块构造初始发生过程、最早超级大陆拼合、威尔逊旋回及板块碰撞造山过程等方面。华北中部保留一条近南北向的碰撞造山带（2 600~2 500 Ma BP），保留特征的巨型复式褶皱、不同层次推覆构造、蛇绿岩混杂带等。围绕华北中部造山带及其25亿年重大构造热事件的研究，对认识华北早期构造演化及其超大陆再造具有重要意义，也是早期板块构造研究的关键突破口之一，开展其不同地壳层次构造变形及其前陆盆地的研究，将深化早期板块边界及其造山过程的科学认识。     

Heat flow and the structure of Precambrian lithosphere

Studies of heat flow from Precambrian terrains have demonstrated three empirical relationships; a temporal relationship between heat flow and tectonic age, a spatial pattern between heat flow and the proximity of Archean cratons, and a temporal relationship between heat flow and the age of lithosphere stabilization. In the first relationship, heat flow is inversely related to tectonic age. The second pattern is characterized by low heat flow from Archean cratons and Proterozoic terrains adjacent to cratonic margins (pericratonic terrains), and higher heat flow from Proterozoic terrains that are more than a few hundred kilometers from a craton. In the third pattern, heat flow decreases as the age of stabilization of the lithosphere increases. A number of interpretations of Precambrian heat flow have been offered to explain one or more of these relationships. The simple cooling of a thermal boundary layer predicts essentially no change in heat flow in terrains older than 1.5 Ga, and therefore does not likely provide a comprehensive framework for the interpretation of Precambrian heat flow. By contrast, two other interpretations, (1) thicker lithosphere beneath Archean terrains than beneath Proterozoic terrains, and (2) greater heat production in Proterozoic crust than in Archean crust, when combined with the special structural configuration of sutures, can both contribute to the spatial and temporal heat flow distributions. Xenolith thermobarometry constraints on lithospheric temperatures, however, limit the contribution of age-dependent crustal heat production, and therefore at least part of the heat flow distributions derive from variations in lithosphere thickness.     

华北克拉通的形成演化与成矿作用

华北克拉通具有38亿年的漫长历史,特别是与其他克拉通相比,它有更为复杂的多阶段的构造演化史,记录了几乎所有的地壳早期发展与中生代以来的重大构造事件。在太古宙,华北克拉通经历了>3.0Ga的陆核与微陆块的形成;2.7～2.9Ga的陆壳增生;2.5Ga的岩浆、变质作用与克拉通化;2.3～1.9Ga的古元古代活动(造山)带;1.8Ga的基底隆升与裂谷-非造山岩浆事件。在新元古代—古生代,华北克拉通处于相对稳定的地台状态,其南、北缘受到秦岭造山带和中亚造山带的影响;在中生代,华北克拉通则经历了强烈的中生代构造格局的转变和克拉通的破坏与重建;在新生代,华北克拉通的东缘属于环太平洋构造带的一部分。与上述重大构造事件相对应,华北克拉通出现大规模的成矿作用,形成了丰富多样的固体矿产资源。华北克拉通的形成与演化及其不同类型的成矿系统,为深刻理解大地构造背景对成矿作用的制约提供了范例。     

华北克拉通的变质沉积岩及其克拉通的构造划分

早前寒武纪花岗质岩年龄统计结果显示,华北克拉通经历了3.8,3.3,2.9,2.5和1.8~1.9 Ga等多个旋回才从陆核成长为陆台,与之对应沉积岩也由少变多,大约以500 Ma为一周期。由于沉积作用出现在成陆间歇期,所以二者在时间上相间互补,其状如同显生宙超大陆裂解和拼合的周期交替。这一现象不但是地壳演化的普遍规律,而且也可反过来用沉积岩反映陆壳的演化。然而,早前寒武纪尤其是太古宙的沉积岩毕竟太少,无法用来恢复当时古陆块的面貌,但古元古代的特别是陆缘沉积的孔兹岩,尽管已进入下地壳并成为克拉通基底的组成,则以保存甚多、分布延续,使其重塑克拉通的拼合成为可能。已有的华北克拉通的构造划分方案多种多样,但以陆缘沉积的古元古代孔兹岩作为地块的边界,理当最能反映当时古陆块的面貌。因此,以孔兹岩为主要依据,并综合考虑岩石组合、构造环境、变质p-T轨迹、同位素年龄、以及不变质的沉积盖层等地质特征,将华北克拉通主体从西往东划分为：鄂尔多斯地块 / 晋蒙弧形拼合带 / 冀鲁豫地块 /（郯庐断裂）/ 胶辽地块群等构造单元,所得到的不同于以往的构造轮廓,显示华北陆台并非一统的太古宙克拉通,而是吕梁运动拼合成的古元古代大陆。     

华北前寒武纪成矿系统与重大地质事件的联系

前寒武纪是指显生宙最古老的地质时代——寒武纪之前的地质时代,它占了地球演化历史的近90％.地球陆壳的80％～90％以上是在前寒武纪形成的,记录了复杂和惊心动魄的地质构造过程,还赋存着丰富的矿产资源.前寒武纪最重要的地质事件有陆壳的巨量增生、前板块机制/板块机制的构造转折、由缺氧到富氧的地球环境的剧变.华北克拉通是全球最古老陆块之一,前寒武纪各阶段全球性重大地质事件几乎都被记录下来,并表现出一些特殊性.与全球其它克拉通相比,华北陆壳生长-稳定化过程具有多阶段特征,太古宙末-古元古代环境剧变记录复杂多样,古元古代与板块体制建立和超大陆演化相关的俯冲碰撞和伸展裂解等地质记录丰富,中-新元古代经历持续伸展并接受巨量裂谷沉积.这些重大地质事件都伴随大规模成矿作用,形成了华北克拉通丰富的矿产资源和独特的优势矿种.     

Late Precambrian Scissors--Type Opening--Closing Tectonics and Its Dynamics in South China

In this paper the author first reviews 6 major advances in the study of Precambrian geologyand tectonics of South China during the last decade, and then proposes the following new modelof Late Precambrian scissors-type opening-closing tectonic evolution in the region. (1) Besidesthe Middle-Late Proterozoic low-grade metamorphic basement, there existed a LateArchaean-Early Proterozoic medium- to high-garde metamorphic basement in South China;both of them formed the united Yangtze-Cathaysia (craton) at the end of the Early Proterozoic,with the Jiangxi-Anhui-Zhejiang palaeogulf extending into the inland and the Jiangxi-Anhui-Jiangsu Peninsula lying on the northern side of the palaeogulf.(2) From the Middle Proterozoic,the present Guangxi-Guizhou-Hunan area in the western-central oldland was subjected toextensional rifting and became a rift trough, thus resulting in counterclockwise rotation of the"Cathaysian block" and clockwise rotation of the "Yangtze block"; moreover, the southwardcompression of the Dabie-Jiaonan block which split from the southern margin of the NorthChina plate and was accreted to the northern margin of the Jiangxi-Anhui-Jiangsu Peninsula ledto the scissors-type closing of the Jiangxi-Anhui-Zhejiang palaeogulf during the Middle-earlyLate Proterozoic, which further influenced the Early Palaeozoic tectonic evolution of the region.     

华北克拉通古元古代区域构造格架及其板块构造演化探讨

华北克拉通古元古代区域构造至少可以划分出三大构造单元：（１）陆内裂谷带（２．３０～２．６０Ｇａ）;（２）陆缘造山带（２．３０～２．６０Ｇａ）;（３）再造的太古代克拉通区（麻粒岩相带）（大于２．５０Ｇａ）．太古代末—古元古代重要的区域性构造－热事件序列依次为：（１）克拉通中部不同地壳层次伸展及裂谷盆地的发育;（２）克拉通北缘构造活动、增生及陆壳基底再造;（３）与大陆裂谷盆地闭合过程相联系的板内造山－前陆盆地发育．板块构造模式可以很好地解释上述构造作用类型．