华北克拉通北部14亿年前古风化壳的地球化学特征及古气候意义

最近在河北涞水紫石口剖面的中元古界铁岭组—下马岭组界线(~1 400 Ma)附近,发现了一套保存完好的碳酸盐岩古风化壳。野外观测和岩石矿物学研究显示,该古风化壳的岩性以含褐铁矿的铁质泥岩和伊利石粘土岩为主。相对上地壳平均化学组分来说,古风化壳的主量元素氧化物中Al2O3、TiO2、Fe2O3和K2O富集,SiO2轻微亏损,CaO、MgO和Na2O强烈亏损;微量元素中Sc、Cu、Ga、Zr、Hf、Nb、Ta、In、Th、Li、V、Zn、Rb、Cs、W、Pb、U、Mo和Bi等化学性质稳定或易吸附于粘土中的元素含量接近上地壳平均化学组分值或呈不同程度富集,易溶元素Cr、Sr和Cd相对亏损;稀土元素全部富集,轻稀土元素与重稀土元素分异程度大,Ce正异常,Eu负异常。U/Th、Fe3+/Fe2+、Ce的正异常、化学蚀变指数与风化淋滤指数等多种指标都指示该古风化壳是在强氧化的中等到强烈的风化淋滤程度条件下形成。上述研究表明,在中元古代盖层纪(Calymmian Period,1 600~1 400 Ma)与延展纪(Ectasian Period,1 400~1 200 Ma)之交,剖面所在的华北克拉通北部应属于温暖湿润的热带-亚热带气候。