华北克拉通中生代以来基性岩墙群的分布及研究意义

围绕岩石圈破坏和减薄这个主题.华北克拉通成为近10年来国内外研究的热点地区.华北克拉通中生代以来基性岩墙群分布广泛,然而对此仍缺乏系统的研究.通过对基性岩墙群的系统总结,在详尽的资料收集和已有研究的基础上,重点对华北克拉通中生代基性岩墙群的研究现状、分布和意义进行了汇总和讨论.随后,结合近年来的研究经验,提出了基性岩墙群定年中应注意的问题.     

恒山中元古代早期基性岩墙群的单颗粒锆石U—Pb年龄及其克拉通构造演化意义

华北克拉通中北部变质基底发育大规模的前寒武纪基性岩墙群,由于基性岩墙同位素定年技术存在问题,因此一直未获得岩墙群的确切年龄数据。本文利用单颗粒锆石U-Pb化学法,首次获得恒山地区北西向基性岩墙群的U-Pb年龄为1769.1±2.5Ma,并证明它代表基性岩墙群的侵位年龄,这一年龄数据也是华北克拉通大规模分布的未变质基性岩墙群已知的最古老年龄。综合分析同期岩浆活动的同位素年龄记录,本文提出中元古代早期华北的岩浆侵位发生于伸展构造背景下。     

华北克拉通中元古代基性岩墙群形成机制及构造应力场

本文通过研究华北克拉通中部中元古代基性岩墙群的单体形态和分布规律,分析岩墙群形成的力学机制,认为这些基性岩墙群主要是基性岩浆侵位于先存的张性或张剪性破裂中而成。晋北地区和五台－太行山地区的岩墙群主要为张剪性的,吕梁山地区和中条山地区的主要为张性。根据岩墙群的分布规律、侵位方向和力学机制及其与燕辽－中条拗拉槽系之间的关系,认为华北克拉通中部中元古代的区域构造应力场是张性和张剪性构造环境,其主压应力来     

华北南缘古元古代末岩墙群侵位的磁组构证据

华北克拉通南缘的中条山及邻区广泛发育元古宙放射状基性岩墙群,与五台山-恒山和大同地区的北北西向基性岩墙群以及熊耳中条拗拉谷的火山岩在时空分布和地球化学方面均具有密切的相关性。中条山及邻区放射状基性岩墙群的宏观和微观流动构造(包括捕虏体、冲痕构造、矿物线理和定向斑晶)指示岩墙群以一定的仰角向北西侵位。通过该区岩墙群磁化率各向异性(AMS)测量得到磁组构的最大磁化率长轴优势方位分布图和磁组构各向异性特征分析进一步指示华北南缘古元古代末岩墙群从熊耳中条拗拉谷的底部向北西侵位。岩墙群的流动构造和磁组构的统计成果夯实了华北克拉通古元古代末基性岩墙群与熊耳中条拗拉谷的成生联系。     

华北克拉通1.75Ga基性岩墙群特征及其研究进展

基性岩墙群是地壳伸展背景下,来自地幔的基性岩浆侵入体。华北克拉通同世界上其它克拉通一样,广泛发育前寒武纪基性岩墙群。它们在不同时代均有产生,其中1.75Ga前后的规模最大,分布范围最广,几乎遍布整个克拉通,对其进行深入研究,可以揭示华北克拉通该期构造演化过程。华北克拉通1.75Ga前后的岩墙几何形态多变,直立或近直立,走向主要为NNW向和近EW向。岩石以拉斑玄武质岩类占绝对优势(>80%),主要造岩矿物为单斜辉石和斜长石。根据岩墙走向、岩浆分异程度和岩石地球化学特征可将其分五组:低分异LT组、低分异HT组、高分异NW组、高分异EW组,以及具明显差异的高铁系列。同位素和微量元素研究显示,岩浆源区主要与富集Ⅰ型地幔(EMⅠ)、弱亏损的常规地幔(DM-PREMA)以及陆下岩石圈地幔有关。目前对华北克拉通1.75Ga基性岩墙群产出的构造环境在认识上有分歧,其中地幔柱观点和碰撞后伸展观点最为人们所关注。     

华北克拉通基性岩墙成因模式:来自锆石U-Pb年龄、地球化学和Sr-Nd-Pb同位素证据（英文）

本研究共涉及来自太行山和郯庐断裂岩浆带的12组基性岩墙群,岩墙群具体出露于河北省、山西省、山东省和安徽省。研究中给出了新的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄、地球化学和Sr-Nd-Pb同位素基性岩墙测试数据。基性岩墙形成于128.1±1.2Ma与115.0±0.8Ma之间,且具有典型的辉绿结构。另外,基性岩墙富集轻稀土元素(LREE)、个别大离子亲石元素(如,Rb、Ba、Sr)、Pb和Th,亏损Nb、Ta和Ti,具有高的初始87Sr/86Sr比值(0.7056~0.7105),负的εNd(t)(-15.5~-12.4)、相对一致的初始Pb同位素比值(206Pb/204Pb=16.45~16.49、207Pb/204Pb=15.44~15.51、208Pb/204Pb=36.49~36.53)及较大的Nd模式年龄(tNd DM2=1.82~2.69Ga)。研究结果表明,基性岩墙来自石榴石二辉橄榄岩地幔源区(类似EM1)一定程度的(1.0%~5.0%)部分熔融,岩浆侵位前经历了橄榄石、单斜辉石和角闪石的分离结晶作用,同时受到少量地壳混染的影响。目前,关于华北克拉通破坏和中生代岩浆作用的成因已有较多可能模式,本研究基性岩墙成因的新模式:古太平洋板块与华北克拉通的持续碰撞,导致华北克拉通岩石圈(地幔和地壳)加厚,并发生可能的榴辉岩化,并在一定时间发生拆沉作用。在新模式的制约下,导致了研究区中生代基性岩墙的产生和侵位。     

内蒙古固阳地区侵入渣尔泰群中新元古代早期辉长岩岩床的发现及其意义

华北克拉通由于新元古代早期构造-岩浆活动的地质记录较少,制约了对其新元古代时期构造演化的认识。本文对内蒙古中部固阳地区侵位于渣尔泰群阿古鲁沟组中3个变辉长岩岩床样品进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学测试,显示其侵位年龄为-925 Ma,表明华北克拉通北缘存在新元古代早期的岩浆活动。该岩床与同时期华北克拉通中部-925 Ma的基性岩墙群(大石沟岩墙)和东南部945-890 Ma的基性岩床群(徐淮-辽东-沙里院岩床)具有相似的岩石地球化学特征和重叠的Nd同位素组成,表明其可能是新元古代早期华北克拉通中—东部发育的大规模基性岩浆活动事件在克拉通北缘的响应,但其规模相对华北克拉通东南缘明显较小。华北克拉通北缘新元古代早期基性岩浆活动的发现,为深入了解华北克拉通北缘新元古代构造演化及其与罗迪尼亚超大陆的关系提供了重要线索。     

华北克拉通东部鲁西早白垩纪基性岩墙成因:来自锆石年龄、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素的证据（英文）

中生代基性辉绿岩墙广泛分布于华北克拉通东部山东地区。本研究给出代表性岩墙的U-Pb锆石年龄、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素证据,4个代表性锆石的LA-ICP-MS年龄范围处于121.9±0.6Ma和124.3±0.5Ma之间(早白垩纪)。岩石的主量元素组成变化较小,岩石富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如,Rb、Ba、U、K和Pb),以及亏损高场强元素(如,Nb、Ta和Ti)。另外,基性岩墙具有相对一致的(87Sr/86Sr)i比值(~0.7098),负的εNd(t)值(-14.7~-14.5)、εHf(t)值(-31.4~-26.7)和高的Hf模式年龄(tDM1=1817~2024Ma)。研究显示基性岩墙来自富集岩石圈地幔的部分熔融作用,并在上升侵位过程中经历了一定程度的地壳混染作用影响。总体研究表明,基性岩墙的成因机制与扬子克拉通与华北克拉通的碰撞有关,岩浆源区为晚中生代前受俯冲扬子地壳沉积物交代后的富集岩石圈地幔。     

晋北地区中元古代岩墙群的地球化学特征和大地构造背景

晋北地区发育大规模的中元古代北北西向岩墙群，未变形和未变质，是华北克拉通前寒武纪构造演化研究的最显著标志，根据本区岩墙群的岩石学和地球化学研究，这些岩墙群的岩石属于板内大陆裂谷玄武岩系列，形成于大陆裂谷拉张的构造环境，与东侧的燕辽－中条拗拉槽内的火山岩岩石化学对比分析，本区岩墙群的基性岩浆可能来自拗拉槽深部，这些基性岩浆从拗拉槽的深部向北西方向侵位于晋北地区先存的构造裂隙中形成了基性岩墙群。     

河北省北部杨树沟基性岩墙年代学和地球化学研究

基性岩墙是研究大陆伸展裂解很好的证据,华北克拉通北缘在晚中生代发生了显著的拉伸作用,广泛分布着基性岩墙,河北省北部杨树沟基性岩墙就是其中的代表。锆石U-Pb年龄显示,基性岩墙的形成时代约为134.9±9.2Ma,为早白垩世岩浆事件的产物。在岩石化学组成上,SiO2(52.02%~57.79%)位于碱性和亚碱性过渡区,另外,基性岩墙的Na2O(3.77%~5.26%)大于K2O(2.17%~3.32%),MgO(1.88%~3.46%)含量较低,富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILEs,Rb,Ba和Sr)和轻微的Eu正异常(δEu=0.98~1.19,平均1.08),亏损高场强元素(HFSEs,Nb和Ta)及重稀土元素(HREE)。地球化学系统研究表明,研究区基性岩墙来源于富集岩石圈地幔的部分熔融作用,源区存在橄榄石、尖晶石、榴辉岩和角闪岩相的残余,同时,基性岩墙的形成可能与造山后伸展作用有密切联系。     

Late Paleoproterozoic extension and a paleostress field reconstruction of the North China Craton

Mafic dyke swarms and aulacogens are major anorogenic extensional events in the Late Paleoproterozoic North China Craton (NCC). The N–NNW mafic dyke swarms are widespread in the NCC, whose ages span between 1.83 and 1.77 Ga. The similar ages and orientations of  1.8 Ga dyke swarms in the NCC demonstrate that the amalgamated NCC experienced widespread extension at this time.Based on the width statistics of dyke swarms on ten survey lines, an average crustal extension ratio of 0.35% was found for the NCC. The small magnitude of overall extension suggests that the mafic dyke swarms were emplaced into the elastic fractures, and indicates that the NCC had become a brittle plate prior to the emplacement of the mafic dyke swarms.Precisely dated mafic dyke swarms, when used as paleostress indicators, can be employed in the paleostress field reconstruction of Precambrian cratons. Two dimensional finite element modeling (2-D FEM) of the NCC, in which the various blocks were assigned densities and elastic constants, shows that north–south compression favors dyke intrusion along generally N–NW lines, and that deviations in dyke trends can be explained by the effects of boundary constraints and the physical properties of the crust. The best fitting model can be considered a plausible representation of the tectonic force acting on the NCC that produces the intraplate stress field that is most consistent with the observed orientation of dyke swarms. The results of modeling of the Late Paleoproterozoic stress field suggest a common tectonic setting for the emplacement of mafic dyke swarms in the Central Orogenic Zone, Western and East Blocks of the NCC. The results also show that the north–south tectonic forces play an important role in determining the paleostress field in the NCC. The widespread extension of the NCC resulted from the north–south tectonic forces which may be related to the break-up of the Late Paleoproterozoic supercontinent. The paleostress field modeling provides a possible approach to consider the supercontinent paleostress reconstruction and to reveal the mechanisms of the supercontinent break-up.     

河北宣化姜家寨铁矿床串岭沟组底部碎屑锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb年龄及其地质意义

宣龙式铁矿是我国北方最重要的沉积型铁矿床。华北克拉通长城系串岭沟组底部砂页岩是宣龙式铁矿床的赋存层位,对该地层的年代学研究有助于深入完善长城系地层年代框架、认识区域成岩成矿过程并反演克拉通的演化历史。本文对河北宣化姜家寨铁矿床串岭沟组底部铁矿体顶板砂页岩中碎屑锆石进行了LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究,获得了三组主要的峰值年龄,加权平均年龄分别为1774.1±7.9Ma、1849.0±7.8Ma和2453.0±7.8Ma。揭示出华北克拉通中部带经历了三期较为重要的地质构造、岩浆作用和变质作用事件。在串岭沟组下部砂岩中我们获得了4颗较年轻的岩浆碎屑锆石,年龄为1657.4～1694.4Ma,代表了串岭沟组底部形成的时间下限,制约了姜家寨宣龙式铁矿床的形成时代不早于1657Ma。对比研究得出,1774.1Ma的峰值年龄数据与华北克拉通内18亿年后广泛发育的基性岩墙群的形成时代一致,代表了华北克拉通的在拼合后的抬升事件时间。在1.8～1.6Ga华北克拉通拉张期间形成了大庙式等钒钛磁铁矿-磷灰石铁矿(1720Ma左右)。基于时间和区域的一致性,我们推断,遭受抬升剥蚀的富铁基性岩墙群不仅是串岭沟组的物源之一,极有可能也是宣龙式铁矿床中铁质的主要物源之一。     

华北北部中生代岩墙群

岩墙群是深源岩浆浅侵位的产物，它可提供有关壳-幔演化的重要信息。通过华北北部大同早中生代碳酸岩-煌斑岩岩墙群、赤峰早中生代闪长玢岩岩墙群、林西中生代辉绿岩岩墙群、京北晚中生代双峰式岩墙群的对比研究，揭示了华北中生代存在的两次底侵作用及其相关的伸展作用。华北早、晚中生代岩墙群与晋北地区元古代岩墙群的初步对比，从一个侧面反映了华北壳幔的演变。     

Radiating 1.0 Ga Mafic Dyke Swarms of Eastern Brazil and Western Africa: Evidence of Post-Assembly Extension in the Rodinia Supercontinent?

Several mafic dyke swarms of similar composition and age (tholeiite- ca.1.0 Ga) occur on both sides of the Atlantic Ocean in eastern South America and western Africa. When assembled to their pre-drift position in the Mesozoic, the Brazilian coastal dyke province of Bahia, and the African dykes in Cameroun (Ebolowa suite) and Congo (Comba and Sembe-Ouesso provinces) define a giant radiating pattern (1200 km × 800 km) similar to other dyke swarms elsewhere associated with large-scale continental rifting. Magma flow indicators of the Brazilian dykes and branching propagation styles of their African counterparts indicate that the dyke conduits were fed with magmas diverging from a source beneath the long axis of the Meso-Neoproterozoic West-Congolian Basin in Africa. There, MORB-like metabasalts have been described in the La Bikossi Group of the Mayombian Supergroup. Whether the rifting event and intrusion of dyke swarms were triggered or not by a mantle plume beneath part of the Rodinia subcontinental lithosphere remain to be confirmed.     

内蒙东部红花沟金矿田早中生代构造-岩浆活动及对金成矿的控制作用

根据红花沟金矿田早中生代的韧性变形带、闪长质岩浆岩和中基性岩墙群的特点 ,提出早中生代时研究区总体上处于伸展隆升状态 ,并可细分为两个阶段 ,早阶段以韧性变形为主 ,晚阶段以闪长质岩浆活动为主。闪长质岩浆是在地幔热隆起构造背景下 ,地幔底侵作用引起太古界变质岩中的基性岩石发生部分熔融而形成的。早中生代的构造 -岩浆活动为金成矿提供了流体和成矿物质来源及容矿空间 ,金成矿主要与早中生代的构造 -岩浆作用有关。     

华北晚前寒武纪镁铁质岩墙群的流动构造及侵位机制

华北克拉通中部广泛发育晚前寒武纪镁铁质岩墙群。这些岩墙群未变形和未变质,保存了清晰完好的流动构造,完整地反映了前寒武纪岩浆活动的特征和流动构造,这在世界上是罕见的。通过对晚前寒武纪镁铁质岩墙群的形态和流动构造研究,如:流动线理、矿物组构和磁组构等,提出岩墙群的侵位方向和侵位方式。结合本区岩墙群与燕辽—中条拗拉槽系的关系以及岩墙群的力学性质,探讨本区岩墙群的侵位机制。