天津蓟县孙各庄碱性杂岩体年代学和岩石地球化学特征

通过对天津蓟县孙各庄碱性杂岩体开展系统的主量、稀土和微量元素岩石地球化学研究和高精度的锆石SHRIMP U-Pb测年研究,厘定岩体的形成时代,全面认识该区碱性岩浆活动的性质、物质来源和构造背景,并探讨其重要的地质意义。研究表明:孙各庄碱性杂岩体中正长岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄为(225.6±1.1)Ma,形成于晚三叠世,为印支期碱性岩浆活动的产物。岩体主要岩石类型为碱性正长岩和正长辉石岩:前者高Al,富碱,贫Ca、Mg和Fe,为铝过饱和岩石;后者富碱,高Ca、Mg、Fe;均属于碱性-强碱性岩石,且相对富K。稀土元素总量高,轻、重稀土元素分馏明显,具极微弱的负Eu异常。微量元素富集大离子亲石元素Sr、Ba和轻稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm,相对亏损高场强元素Nb、Ta、Hf和Th,正长辉石岩富集过渡族元素Cr、Ni和Co。由此表明:孙各庄碱性杂岩体形成于由挤压向伸展转变的引张型后碰撞构造环境,其岩浆物质来源与富集地幔相关,进而推测华北克拉通北缘早中生代岩石圈地幔具富集性。综合对比研究结果显示,华北克拉通北缘早中生代碱性岩浆活动的时间为238～220Ma。华北克拉通早中生代大规模的碱性岩浆活动可能与华北克拉通的破坏特别是岩石圈减薄具有相同的深部地球动力学背景。可以认为:华北克拉通北缘印支期碱性岩体的侵位时代238～220Ma可能代表华北克拉通岩石圈伸展减薄的起始时间,而且,岩石圈伸展减薄是从华北克拉通北缘西部开始的。     

蓟县下马岭组菱铁矿的成因及古海洋意义

蓟县铁岭子村附近新出露的下马岭组下部黑色岩系中富含菱铁矿,对这些菱铁矿形成机制的认识直接关系到对下马岭期乃至中元古代古海洋氧化还原状态和地球化学性质的判断.文中利用碳同位素对其成因加以制约,进而反演该时期的古海洋环境.结果显示,研究区菱铁矿的δ13C的变化范围为-19.2‰～-7.8‰,平均约-15.0‰,明显富集碳的轻同位素.根据自然界中不同碳库的碳同位素组成特征,判定这些菱铁矿中的碳主要来源于有机碳.虽然海洋中大量有机质被氧化释放出富12C的CO2溶解于海水后可直接沉淀出轻同位素富集的碳酸盐岩,但这往往要求极端氧化的水体环境,而这种情况下并不能形成菱铁矿沉淀,因此认为研究区菱铁矿应是成岩过程中由有机质降解产生的CO2与孔隙水中的Fe2结合的产物.海洋中的铁首先以氧化铁或氢氧化铁的形式沉淀下来,并与有机质一起埋藏于海底缺氧带中,后在成岩过程中发生氧化还原反应,三价铁作为氧化剂氧化有机质使之生成CO2,有机质则作为还原剂将三价铁还原为二价铁,二者结合即构成菱铁矿.同时,有机质热脱羧反应提供的CO2保证了更多的二价铁以菱铁矿的形式保存在地层中.海洋中铁的沉淀形式表明,至少在燕辽海盆,下马岭期古海洋已呈现广泛氧化状态,其氧化程度足以将海洋中的铁氧化为三价铁.同时,地层中的硫含量极低,说明该时期古海洋贫硫.然而下马岭期燕辽海盆广泛氧化、贫硫的古海洋特征不同于传统的分层海洋模式,对此有必要进行更深入系统的研究.     

蓟县下马岭组地层中菱铁矿成因及古海洋意义

蓟县铁岭子村附近新出露的下马岭组下部黑色岩系中富含菱铁矿,对这些菱铁矿形成机制的认识直接关系到对下马岭期乃至中元古代古海洋氧化还原状态和地球化学性质的判断。文中利用碳同位素对其成因加以制约,进而反演该时期的古海洋环境。结果显示,这些菱铁矿的碳同位素组成变化范围为-19.2‰~-7.8‰,平均约-15.0‰,明显偏离正常海相沉积碳酸盐岩,而更接近有机质来源的碳酸盐或重碳酸根的δ13C值,说明菱铁矿碳酸根的碳主要源自于有机质。这意味着这些菱铁矿是在早期成岩过程中由三价铁的氧化物或氢氧化物转化而来,而不是直接从海水中沉淀形成。海洋中的铁首先以氧化铁或氢氧化铁的形式发生沉淀,并与有机质一起埋藏于海底缺氧带中。后在成岩过程中发生氧化还原反应,三价铁作为氧化剂氧化有机质使之生成CO2,有机质则作为还原剂将三价铁还原为二价铁,二者结合即构成菱铁矿。同时,有机质热脱羧反应提供的CO2保证了更多的二价铁以菱铁矿的形式保存在地层中。据此可推断,至少在燕辽盆地,下马岭期古海洋已呈现广泛氧化状态,其氧化程度足以将海洋中的铁氧化为三价铁。同时,地层中硫含量极低,说明该时期古海洋贫硫。下马岭期燕辽盆地这种氧化、贫硫的古海洋特征不同于传统的分层海洋模式,因此有必要进行更深入系统的研究。     

天津市蓟县地区钨成矿规律及资源潜力

蓟县地区是天津市重要的金属矿产成矿带,分布有钨、金、钼、铜、锰等矿产资源。其中,钨成矿与岩浆活动有着密切关系,成矿岩体主要为印支晚期中酸性岩体,矿床为石英脉型。通过研究典型矿床沿河钨矿,分析了该区钨成矿地质特征,研究了区域成矿规律;利用地质、矿产、物探、化探、遥感等综合信息,建立了区域预测模型;运用综合地质信息法圈定最小预测区2个,采用脉状矿床资源量估算法估算钨矿资源量约50 000t。蓟县地区钨矿仍有一定的找矿前景。     

北京迭断陷内蓟县系热储层温度分布特征

为了掌握北京市典型地区热储层的温度分布特征,为北京地区地热地质研究工作补充数据,搜集了地热开发工作开展较早的北京城区内37口地热井的位置、井深、出水温度、水化学等数据,利用Na-KMg图解法评价了地热水的水-岩平衡状态,通过阳离子和SiO_2地温计估算了热储温度,分析了北京迭断陷内蓟县系热储层温度垂向分布特征。结果表明:1)37个样品中的35个样品均未达到水-岩平衡,而地热水中SiO_2的溶解受控于石英。2)蓟县系1 000~4 000m深度范围内热储温度分布在65.6~110.0℃范围内,且在垂向上表现出受储层内部地质沉积差异控制的特点:1 000~2 000m,蓟县系沉积特征变化大,热储温度在垂向上无明显变化规律;2 000m以下,储层温度表现出随深度增加而增加的趋势,地温梯度约为3.1℃/hm。     

天津蓟县铁岭组新剖面钾质斑脱岩锆石U-Pb测年及Hf同位素研究

天津蓟县西北的大喻山铁岭组剖面钾质斑脱岩夹层锆石U-Pb年龄(1439±14Ma)是约束"蓟县剖面"年代格架的重要锚点,但该剖面露头已遭到严重破坏。最近,笔者在蓟县东北、目前已禁止开采的大五尖采石场发现了铁岭组新剖面,并在其二段近底部再次确认多层钾质斑脱岩,测得其中两层LA-ICPMS锆石U-Pb年龄(1445±12Ma以及1442±10Ma);采自原大喻山剖面该组二段近底部斑脱岩夹层的样品,也获得其LA-ICPMS锆石U-Pb年龄(1439±11Ma)。以上三个年龄值在误差范围内一致,与之前在原大喻山剖面及河北平泉刘家沟剖面该组二段近底部斑脱岩夹层所获的SHRIMP锆石U-Pb年龄(1439±14Ma及1437±21 Ma)也完全可比。与此同时,本文对以上3个样品锆石还开展了锆石原位Hf同位素研究。其结果显示,176Hf/177Hf值变化范围为0. 281703～0. 281880,εHf(t)=-6. 7～-0. 2,两阶段模式年龄为2200～2603Ma,高斯分布峰值为～2360Ma。这表明,铁岭组钾质斑脱岩的物源主要来自于新太古代-古元古代早期地壳物质的部分熔融。本研究为蓟县剖面乃至燕山地区铁岭组高精度年代约束及地层格架厘定等,提供了更多年代学佐证,进一步夯实了整个蓟县剖面作为华北克拉通中-新元古界标准剖面的科学性和代表性;同时,对华北中元古界钾质斑脱岩夹层的锆石首次开展Lu-Hf同位素研究,为探讨这一特殊类型沉积岩的源岩及相关研究提供了新思路;新发现剖面也为未来继续围绕铁岭组的各项研究,提供了一处露头良好、年代框架扎实可靠、可长期观测的新平台。     

蓟县剖面元古宙沉积物(1.8～0.85Ga)中的生物标志化合物特征

报道了蓟县剖面长达 10亿年的元古宙沉积物中生物标志化合物的组成和分布特征。结果表明 ,剖面样品具有基本类似的生物标志化合物组成 ,其中 ,特征的长链类异戊二烯化合物 ( >C2 0 )可能起源于元古宙燕山古海中的喜盐等古细菌 ,而 18 和 19 降松香 8,11,13 三烯则可能具有藻类起源。通过对生物标志化合物的组成分布特征与剖面各期古环境和古生物资料的对比 ,从分子的角度确证了古燕山盆地在其元古宙演化的各个时期环境与生物群落的转变     

华北蓟县中、上元古界古地磁研究

本文论述了华北蓟县中、上元古界地层标准剖面古地磁采样及实验室技术,采样地层的磁性特征,多磁成分的分析和测试结果.主要讨论了蓟县中、上元古界地层所代表的古地磁极性、极移路径和古纬度,并与北美大陆及华南(扬子)地块该时期的极移路径进行对比.