华北克拉通南缘中—新元古界沉积充填特征及演化

华北克拉通南缘中—新元古代地层广泛发育、出露较好。以华北克拉通南缘熊耳裂陷槽中—新元古代地层为研究对象,在总结对比前人研究成果的基础上,以4条典型基干剖面实测、3条重点辅助剖面观察与描述,从岩石颜色、岩石组合类型、岩石结构、沉积构造等众多方面,对华北克拉通南缘中—新元古界的沉积相类型、特征、展布规律以及沉积充填序列进行了深入分析。结果表明:1）研究区中—新元古界发育障壁型海岸相、无障壁型海岸相、浅海陆棚相、碳酸盐岩台地相、扇三角洲相及冰川相6种沉积相、10种亚相及15种微相;并详细阐述了各种相、亚相以及微相的沉积特征;2）明确了研究区中—新元古代在不同地质时期发育的主要沉积相类型及特征;3）深入探讨了研究区中—新元古界的沉积充填特征,并将其划分出大陆裂谷早期沉积（熊耳群）、大陆裂谷晚期沉积（小沟背组—云梦山组）、中元古代被动大陆边缘沉积（白草坪组—黄连垛组）和新元古代被动大陆边缘沉积（董家组—东坡组）等4个沉积充填序列。     

黔东南新元古代下江群甲路组大理岩的碳氧同位素组成及其意义

黔东南地区发育的新元古代下江群,与湖南中西部的板溪群,广西北部的丹洲群属于同期地层。本文根据下江群甲路组中所夹大理岩的地质特征及其碳氧同位素组成,认为其有可能与华北青白口系景儿峪组中上部对比。运用氧同位素地质温度计原理计算出该大理岩的变质温度在630℃左右,这个温度高于前人普遍认为下江群属于浅变质绿片岩相的温度,笔者认为这可能是甲路组层位较老,经历了较多变质作用的结果。下江群以大量的碎屑岩为主,仅局部层位,如甲路组中出现一些透镜状碳酸盐岩沉积,代表强烈的裂谷作用下出现短暂的相对稳定、浅海环境,并沉积碳酸盐岩。     

华北深部岩石圈存在弱的新元古代热活动的同位素年代学信息：证据及意义

人们普遍认为华北区别于华南的主要特征在于缺少广泛的新元古代岩浆活动,但原因是什么还不清楚。本文汇总了华北四个地区深源岩石包体中有这样同位素年龄的结果,并就它们所反映的华北当时在Rodinia超大陆裂解中心的位置和可能的岩石圈厚度进行了讨论。这些深源岩石包体分别是辽宁复县古生代金伯利岩中的基性麻粒岩、河北涉县碳酸岩化金伯利岩中石榴石辉石岩、河南信阳中生代火山岩中的橄榄岩及河北汉诺坝新生代玄武岩中橄榄岩。所记录的新元古代年龄信息包括:复县基性麻粒岩锆石0.61Ga的下交点年龄,涉县石榴石辉石岩全岩-单矿物的0.76GaSm-Nd内部等时年龄、信阳橄榄岩锆石的新元古代(>0.64Ga)年龄以及汉诺坝橄榄岩硫化物0.9～0.6Ga的Re-Os年龄。与华南广泛发育新元古代岩浆活动不同,华北有限的新元古代年龄信息(包括地表出现的)可能反映着它们当时在Rodinia超大陆的位置有所不同,即华南更靠近于超大陆裂解的中心、而华北可能远离该中心(如边缘)。位置的差别也预示着当时华南岩石圈的可能比较薄、而华北具巨厚的岩石圈。因此,我们认为弱的热事件和巨厚的岩石圈可能是造成华北新元古代热活动不明显的原因。     

川西新元古代双峰式火山岩成因的微量元素和Sm-Nd同位素制约及其大地构造意义

系统的微量元素和Sm-Nd同位素分析表明,川西地区早震旦世苏雄组双峰式火山岩中的大多数玄武岩具有高的正ε_Nd(T)值(+5～+6)、大离子亲石元素和LREE富集,与现代典型的洋岛玄武岩和大陆溢流玄武岩省中的碱性玄武岩有非常相似的地球化学和同位素组成特征。酸性火山岩的ε_Nd(T)值较低(+1.1～+2.6),地球化学特征总体上与A₂-型花岗岩相似,它们是受地壳混染的OIB型玄武质岩浆在地壳中部的一个“双扩散”岩浆房通过结晶分异形成的。苏雄组双峰式火山岩形成于典型的大陆裂谷环境,非常类似于现代与地幔柱活动有关的高火山活动型裂谷火山岩,扬子块体西缘 800Ma前的裂谷作用和火山活动应是约825Ma前的华南地幔柱活动引发的结果。     

陕西岐山蓟县系碳氧同位素特征及其古环境意义

陕西岐山二郎沟蓟县系剖面位于华北克拉通南缘,发育一套浅海相碳酸盐岩,自下而上出露龙家园组和巡检司组。两个岩组共采集、测试了碳、氧同位素样品184件,结果显示δ13 C值落在-1.747‰～1.144‰之间,总体上较稳定,平均值为-0.523‰;δ~(18)O值整体在-8.662‰～-2.540‰之间,大部分落在-5.5‰至-3‰,平均值为-4.469‰,低幅高频振荡。碳同位素旋回性较明显,可以进一步划分出4个旋回。碳、氧同位素曲线与燕山地区蓟县系已有研究结果相似性较高,其中,巡检司组近顶部出现的约为2‰的负偏事件,可大致对应于蓟县剖面雾迷山组顶部至洪水庄组的负偏事件。碳同位素的升降趋势及藻类数量(叠层石)丰度变化表明当时海平面在不断变化。此外,二郎沟剖面研究结果还与俄罗斯南乌拉尔阿孜瓦尔组以及加拿大霍恩比湾群的碳、氧同位素曲线也颇为相近,符合全球中元古代碳同位素组成特别稳定的特征,是对全球统一的古海洋背景的响应。     

蓟县中-新元古界剖面团山子组-景儿峪组碳氧同位素演化特征及其沉积环境与构造意义

对华北克拉通北缘蓟县中-新元古界碳酸盐岩进行了系统的碳、氧同位素研究,共获得有效碳、氧同位素数据376组.团山子-景儿峪组岩石学特征、碳氧同位素组成特征对沉积-构造环境具有良好的协同指示意义:δ13CV-PDB和δ18OV-PDB曲线变化幅度很小,δ13C多数介于-1‰~+1‰,δ18O多数介于-4‰~-6‰.显著的δ13C负值出现于团山子组、高于庄组和铁岭组下部,显著的δ13C正值出现于杨庄组/雾迷山组界线以及景儿峪组.通过对比研究认为,团山子期经历了大规模裂解事件,与区内团山子期末-大红峪期强烈火山作用事件相吻合;杨庄晚期-雾迷山早期经历了沉积环境突然变化,导致生物爆发式发育;景儿峪组碳同位素变化范围介于-0.90‰~+3.70‰,与扬子克拉通神农架群1.4~1.0 Ga碳同位素波动范围存在部分重合,有可能填补待建系(1.35~1.00 Ga)的部分空白.     

燕山地区1.6～1.0 Ga时期碳酸盐岩碳、氧同位素组成、演化及其地质意义

依据实测的燕山地区(1.6～1.0Ga)高于庄组—景儿峪组114个碳、氧同位素数据,研究、讨论了中、新元古界碳酸盐岩碳、氧同位素组成、演化及其地质意义。研究表明,燕山中、新元古界由下至上的地层序列上,碳、氧同位素表现明显的旋回性演化特征,二者多显正相关关系;δ13C在-3‰～3‰区间低幅、高频振荡;δ18O则表现为-2‰～-8‰的高幅、高频波动;δ13C值的增大与沉积环境由潮间向潮下演变、海平面上升、海水变淡、生物量增多相关;降低的δ13C多代表潮间—潮上环境。高于庄组瘤状灰岩及洪水庄组页岩δ13C为低负值,代表最大海泛期沉积。氧同位素组成和变化指示研究区总体为咸化环境,杨庄组上部和雾迷山组下部古海水盐度最高,之后盐度逐渐降低,至雾迷山组上部又有所升高。研究区与天津蓟县和北京十三陵地区的中、新元古代碳酸盐岩碳、氧同位素组成与演化表现出明显的相似性,反映了它们共同受燕山裂陷槽发育的控制;同时,与北美Belt超群和俄罗斯乌拉尔里菲期碳酸盐岩碳、氧同位素组成、演变的高度协同性,又说明了中、新元古代碳酸盐岩中碳、氧同位素组成、演化响应于全球古海洋背景和地球化学条件。     

华北陆块南缘华山、老牛山及合峪花岗岩体Sr-Nd,Pb同位素组成特征及其地质意义

华北陆块南缘的华山、老牛山及合峪等燕山期花岗岩体的主量元素、微量元素和Sr-Nd-Pb同位素地球化学研究表明,3个燕山期花岗岩类总体成分呈酸性,岩石主要属于高钾钙碱性系列;它们具有相似的微量及稀土元素组成模式,LREE,HREE分馏明显,轻稀土富集,Eu异常中等或不明显;富集Rb,Sr,Ba,Th,K,Pb和U等元素,亏损Ta,Nb,Zr,P和Ti等元素,岩体高Sr、低Y和Yb,暗示源区有石榴石残留。岩体的锶同位素初始比值ISr=0.706 878~0.717 383,平均0.708 798,εNd(t)=-17.93~-12.29,平均-14.99,二阶段Nd模式年龄TDM集中在1.6Ga~2.1Ga,具有低放射成因铅同位素组成特征,初始铅同位素比值为:206Pb/204Pb=17.337 94~18.158 22,平均17.630 84;207Pb/204Pb=15.457 71~15.530 59,平均15.491 12,208Pb/204Pb=37.811 19~38.278 67,平均38.012 22。元素和同位素地球化学特征表明,华山、老牛山及合峪等燕山期花岗岩体是华北陆块南缘加厚地壳底部熔融的产物,同时有幔源物质的混入。岩体是随着区域构造体制由挤压向伸展转换,软流圈上涌底侵上覆岩石圈,加热加厚地壳熔融而形成。     

华北克拉通南缘的地块差异性及其成矿意义

研究表明:华北克拉通南缘的基底系由嵩箕地块、华熊地块等构成,两地块在中岳(吕梁)运动时(1850Ma)沿三门峡-宝丰断裂带拼合。两地块各自具有独立的地质演化史,二者在基底、盖层、岩浆岩、构造线方向和矿产等方面都存在一系列明显的差异。用块体构造认识华北前寒武纪基底的组成不均一性,对认识与研究华北及其周边的构造特征并确定找矿方向具有十分重要的意义。     

华北地块南缘白大山群的层序、时代及地质意义

笔者等近期对华北地块南缘豫皖交界处出露的一套层序连续完整的白大山群进行了剖面测制,在该套地层的碳酸盐岩中发现了中、晚奥陶世牙形刺分子Belodina compressa,Panderodus gracilis,Pseudobelodina dispansa(?)以及苔藓虫、海绵骨针、小壳类、古介形类等化石,填补了该地区一直无可靠化石记录的空白。同时依据地层层序特征、岩性组合、生物群面貌、古地理沉积环境,并结合大量灰岩薄片鉴定结果,将白大山群时代划归早古生代。同时,将华北地块南缘界限向北推移至蒋集-龙潭一线,并认为本区牙形刺生物群应属北方型牙形刺地理分区。     

华北地块南缘花山、五丈山岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及成因

花山复式岩体位于华北地块南缘,采用LA-ICP-MS技术测得复式岩体中的中细粒似斑状黑云二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为128±1Ma,此年龄被解释为成岩年龄。该岩体及邻近的五丈山岩体中花岗岩具有高硅、富碱特征,为准铝-弱过铝质高钾钙碱性系列;在稀土和微量元素上,富集LREE、Rb、Ba、K、Sr等大离子亲石元素,亏损HREE、Zr、Hf、Ta、Nb、P、Ti等高场强元素,总体上Eu异常不明显,显示出I-A过渡型花岗岩的特征。锆石Lu-Hf同位素组成表明,花山花岗岩的ε_Hf(t)主要变化于-25.8~-19.6之间,t_DM2为2.81~2.43Ga,显示源区物质以古老的壳源物质为主,有年轻组分的参与。与岩体外围多金属成矿年龄的对比分析发现,外围金、钼矿床与花山复式岩体的年龄一致,比五丈山岩体晚20~25Ma,表明金、钼矿的形成与花山岩体在时空上联系密切,该岩体可能为成矿提供了热源。     

华北地块南缘花山、五丈山岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及成因

花山复式岩体位于华北地块南缘,采用LA-ICP-MS技术测得复式岩体中的中细粒似斑状黑云二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为128±1Ma,此年龄被解释为成岩年龄。该岩体及邻近的五丈山岩体中花岗岩具有高硅、富碱特征,为准铝-弱过铝质高钾钙碱性系列;在稀土和微量元素上,富集LREE、Rb、Ba、K、Sr等大离子亲石元素,亏损HREE、Zr、Hf、Ta、Nb、P、Ti等高场强元素,总体上Eu异常不明显,显示出I-A过渡型花岗岩的特征。锆石Lu-Hf同位素组成表明,花山花岗岩的εHf(t)主要变化于-25.8~-19.6之间,tDM2为2.81~2.43Ga,显示源区物质以古老的壳源物质为主,有年轻组分的参与。与岩体外围多金属成矿年龄的对比分析发现,外围金、钼矿床与花山复式岩体的年龄一致,比五丈山岩体晚20~25Ma,表明金、钼矿的形成与花山岩体在时空上联系密切,该岩体可能为成矿提供了热源。     

华北陆块南缘崤山地区燕山期花岗岩类地球化学、Sr-Nd-Pb同位素特征及其地质意义

华北陆块南缘的崤山地区,呈北东向分布着龙卧沟、后河、白石崖等燕山期花岗岩体,岩石类型以二长花岗斑岩为主.主量元素、微量元素和Sr-Nd-Pb同位素地球化学研究表明,崤山地区燕山期花岗岩类总体成分呈酸性,岩石主要属于高钾-钾玄质系列;它们具有相似的微量元素(含稀土元素)组成模式,LREE、HREE分馏明显,(La/Yb)N=9.52 ～41.21,平均26.16,Eu异常不明显(δEu =0.82～1.35),大部分岩体呈现出微弱的负Eu异常,少部分样品显示出微弱的正异常;富集Rb、Ba、Th、K、Pb、Hf和Y等元素,亏损Ta、Nb、Zr、P和Ti等元素,岩体高Sr(392.8×10-6～916.9×10-6,平均678.8×10-6),低Y (8.12×10-6～21.34×10-6,平均14.86×10-6)和Yb(0.503×10-6～1.756×10-6,平均1.26×10-6),暗示源区有石榴石残留.岩体的锶同位素初始比值Isr=0.70645 ～0.71022,平均0.70828,εNd(t)=-19.7～-3.4,平均-14.6,二阶段Nd模式年龄t2DM集中在1827 ～2372Ma,具有高放射成因铅同位素组成特征,初始铅同位素比值为:206pb/204pb=17.228 ～ 18.720,平均17.905;207pb/204Pb=15.444 ～ 15.656,平均15.544,208pb/204Pb =37.519 ～38.707,平均38.187.元素和同位素地球化学特征表明崤山地区燕山期花岗岩类是华北陆块南缘加厚地壳底部熔融的产物,源岩以南秦岭结晶基底为主,同时有华北陆块的太华群、熊耳群及幔源物质的混入.岩体是扬子板块携秦岭微板块俯冲到华北板块之下,随着区域构造体制由挤压向伸展转换,岩石圈巨量减薄、软流圈上涌底侵上覆岩石圈,加热加厚地壳熔融形成,表明南秦岭板块的结晶基底在拆离式俯冲的作用下向北已楔入崤山地区结晶基底之下,而崤山北麓可能是其在东秦岭的北界.     

华北地块南缘黑山-木龙沟地区中酸性岩的锆石U-Pb年龄、岩石化学和Sr-Nd-Hf同位素研究

华北地块南缘黑山-木龙沟地区晚中生代中酸性岩的LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果表明,黑山下斜辉石黑云母闪长岩和木龙沟花岗闪长斑岩的成岩年龄分别为154±2Ma(2σ,N=16)和151±1Ma(2σ,N=15).该中酸性岩的A/CNK=0.75～1.04,Na2O+ K2O =6.15％ ～8.42％,K2O/Na2O =0.77 ～2.29,属于准铝质-弱过铝质和高钾钙碱性/钾玄岩系列.在稀土和微量元素上,富集LREE和Rb、Ba、K、Pb、Sr等大离子亲石元素,亏损HREE和Zr、Hf、Ta、Nb、P、Ti等高场强元素,具有弱的负铕异常(δEu=0.85～0.99).在同位素上,全岩的ISr为0.708676～0.711480,εNd(t)变化于-22 ～-16.1之间,tDM2为2.25～2.72Ga;锆石的εHf(t)为-27.8～-18.4,二阶段模式年龄tDM2为2.37～2.96Ga.岩石地球化学和Sr-Nd-Hf同位素组成特征显示,这些中酸性岩的源区物质由古老的壳源物质和年轻组分组成,其中以壳源物质为主,可能为太古宙太华群.岩相学和区域地质特征显示,年轻组分可能为幔源组分,岩体可能是由底侵的幔源岩浆与其诱发部分熔融的壳源岩浆混合形成的.     

华北古陆南缘豫西新元古代大型疑源类及古地理环境分析

华北古陆南缘豫西元古宙地层中白草坪组出现大量大型具刺疑源类,通常大型疑源类首现于新元古代地层,而华北古陆这类的疑源类却首现于中元古地层,因此,其起源和演化谱系就成为许多学者仍需深入探讨的未解之谜。近年来,蓟县中、新元古代地层一直是视为标准剖面,但是,下马岭组新的锆石SHRIMP U-Pb年龄打破了该组原有的中、新元古代地层的位置,同时也打破了生物演化序列的完整性。新的年龄意味着蓟县剖面中、新元古代地层有可能缺失1200～900 Ma地质记录。从生物地层上分析,豫西的汝阳群和洛峪群中出现大量大型疑源类有可能填补蓟县剖面中生物的空缺。本文通过生物地层学、化学地层学研究和岩相分析,探讨其发生可能和地层及构造意义。     

华北陆块南缘熊耳期次火山岩地质地球化学特征

熊耳期次火山岩广泛分布于熊耳群火山岩及接近熊耳群底部的基底变质岩系中,活动时间贯穿整个熊耳期,以早期和晚期最为发育.次火山岩与围岩呈侵入接触,主要以岩脉(墙)、岩带、岩株、岩床等形态产出.岩石类型多样,包括超浅成-浅成的基性、中性、酸性岩石.岩石地球化学研究表明:次火山岩富FeO*、K2O而贫CaO、MgO、Al2O3,为钾质岩系,具岛弧型火山岩的地球化学,不同岩性的次火山岩是由同源岩浆结晶分异形成的.     

华北地块南缘老牛山杂岩体时代、成因及地质意义——锆石年龄、Hf同位素和地球化学新证据

老牛山杂岩体位于华北地块南缘。野外侵入关系和锆石LA-ICP-MS U-Pb定年显示,其由晚三叠世(印支期)和晚侏罗(燕山期)花岗质岩石组成。印支期岩石类型为石英二长岩、石英闪长岩和粗粒黑云母二长花岗岩,年龄分别为223±1Ma、222±1Ma和214±1Ma; 燕山期为中粒-中粗粒黑云母二长花岗岩和细粒-中细粒黑云母二长花岗岩,年龄分别为152±1Ma和146±1Ma。印支期石英闪长岩、石英二长岩的SiO₂相对含量低、富碱、高铝,为钾玄系列,准铝质Ⅰ型花岗岩;印支期粗粒黑云母二长花岗岩具富硅、碱、高铝、低镁的特点,属于高钾钙碱性系列,为准铝质-过铝质Ⅰ型花岗岩;燕山期黑云母二长花岗岩具高硅和铝、富碱,低镁的特点,为高钾钙碱性系列,准铝质Ⅰ型花岗岩。组成老牛山杂岩体的花岗岩从早到晚SiO₂含量由低变高,MgO、CaO和Na₂O由高变低。各期次岩石均表现出稀土元素总量较高,轻稀土元素明显富集,轻、重稀土元素分馏明显,具有较弱的铕异常。两期花岗质岩石均富集大离子亲石元素(K、Rb、Ba、Sr),而相对亏损高场强元素(Nb、Ta、P)。印支期花岗质岩石的全岩ε_Nd(t)为-11.3~-14.87,t_DM为1.7~1.9Ga,锆石的ε_Hf(t)为-9.57~-25.11,t_DM2为1863~2841Ma;燕山期花岗岩的全岩ε_Nd(t)为-13.32~-16.83,t_DM为 1.7~1.9Ga,锆石的ε_Hf(t)为-18.28~-24.79,t_DM2 为2360~2767Ma,表明该杂岩体的源区物质以壳源物质为主,可能与太古宙太华群相似,印支期有年轻地幔物质贡献。     

华北地块东部晚中生代至新生代岩石圈不均一减薄与改造模式

本文综合运用不同时代幔源包体平衡温压对比、玄武岩地球化学性质对岩石圈厚度的反演以及不同时代岩石圈地幔地球化学性质的对比的方法，把华北地块东部岩石圈的减薄时间限定在晚中生代至新生代之间。减薄的机制可能是华北东部地区晚白垩世以来大陆岩石圈的拉张作用。由于机械性拉薄和热、机械和化学侵蚀作用，岩石圈厚度最终减薄到70km以下。但古老的岩石圈地幔并没有完全因减薄而消失，残留部分受到了来自软流圈物质的强烈改造，使其Sr、Nd同位素组成类似于软流圈，但Os同位素没有受到明显的改变。改造后的岩石圈地幔成为华北地块东部新生代岩石圈地幔的主体。在时空上，岩石圈的减薄具有不均一的性质。     

华北地块东南缘中生代侵入杂岩中所含榴辉岩类包体矿物微量元素地球化学特征及其意义

华北地块东南缘中生代侵入杂岩中所含榴辉岩类包体中矿物的分析结果表明, 组成榴辉岩类包体的各矿物之间元素的分配在榴辉岩相变质阶段已经达到了化学平衡;石榴石中Al、Fe、Mn, 单斜辉石中Na、Mg、Ca, 角闪石中Na、Mg、Fe等主量元素含量与其全岩之间均呈良好的正相关, 受全岩成分制约;石榴石明显富集HREE、贫LREE, 单斜辉石相对富集LREE、MREE、贫HREE, 两者轻、重稀土含量呈相互消长的互补关系, 石榴石和单斜辉石中分别富集Y、Sr, Ga和过渡族元素Sc、Ti、V、Cr、Co等含量较高, 其含量受全岩成分控制;金红石中稀土元素的含量很少, Fe、Al、Mg、Ca、Mn、Nb、Ta、Cr和Zr含量相对较高, Rb、Sr、Ba含量极低, 部分微量元素(如Nb、Cr、Fe、V、W等)含量与其原岩有继承和对应关系;部分原生或/和退变角闪石的REE配分模式分别与单斜辉石和石榴石相似, 过渡族金属元素等的含量与石榴石、单斜辉石和全岩具有一定的相关性, 角闪石容纳Na、K、Sr、Rb、Ba等元素的能力较强, 其成分除受全岩成分的制约外, 石榴石、单斜辉石对其形成也有影响。榴辉岩类包体与其寄主中生代侵入杂岩中部分高价态/高场强元素(HFSE)和重稀土元素(HREE)呈相互消长的关系。榴辉岩的形成与扬子地块和华北地块之间的俯冲-碰撞作用有关。