华北陆块早元古代基性岩墙群及其构造意义

华北陆块中部带的晋冀蒙地区早元古代未变形变质基性岩脉形成于1781~1765 Ma。东部陆块鲁西地区早元古代类似的基性岩脉形成时间约为1841 Ma。中部带基性岩脉依据其FeOt含量、(Nb/La)N和(Th/Nb)N值的差异能划分为组1、组2和组3三类。它们的元素-同位素组成变化表明,组1样品起源于再循环大陆玄武质组分参与的交代岩石圈地幔,组2样品源于交代富铁岩石圈地幔与MORB组分的混杂源区,组3样品则是受辉长质组分混染的、经俯冲改造而成的岩石圈地幔产物。相反,鲁西地区基性岩脉亏损HFSE,具MORB型钕同位素组成。上述地球化学特征支持华北陆块中部带约1780 Ma的基性岩脉与早期俯冲碰撞作用的关系密切,而东部陆块约1840 Ma基性岩脉类似于弧后盆地构造背景产物。     

辽宁清原中元古代辉绿岩的年代学、地球化学特征及其地质意义

辽宁省清原县位于华北克拉通北缘东段,对清原县红透山地区的辉绿岩脉开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和全岩地球化学分析,旨在探讨华北克拉通在中元古代时期的构造演化。红透山辉绿岩LA-ICP-MS岩浆锆石U-Pb年龄为1293 Ma±35 Ma,代表该岩体的形成时代。辉绿岩SiO₂=49.42%～50.76%、MgO=3.56%～5.83%、Na₂O+K₂O=3.95%～6.2%,变化于碱性和亚碱性系列之间。微量元素特征显示：相对富集LREE,相对亏损HREE、 HFSE,无明显Eu异常。研究认为红透山辉绿岩为伸展环境下形成的板内玄武岩,其岩浆源于俯冲物质影响的富集岩石圈地幔,并受到一定程度的地壳物质混染。结合前人对华北克拉通北部与东北部中元古代辉绿岩的研究,认为红透山辉绿岩的形成与哥伦比亚超大陆的裂解有关。     

华北陆块南部古元古代熊耳群硅质岩地球化学特征及其沉积环境

华北陆块南部古元古代熊耳群中的硅质岩主要发育于马家河组沉积岩中,有少量与火山岩共生。通过分析硅质岩的主、微量元素特征,把熊耳群硅质岩分为热水成因和非热水成因两类。热水成因硅质岩表现为低TiO2、MgO、Al2O3和∑REE含量,以及低的A1/(A1+Fe+Mn) 比值的特征;其北美页岩标准化的稀土分配模式平坦,但具有Ce负异常与Eu正异常,U/Th>1,反映沉积速率快,受陆源物质的影响小。非热水成因的硅质岩的∑REE含量高,轻稀土富集(LaN/YbN=1.41~9.04),U/Th<1,受陆源物质影响较大。熊耳群硅质岩的Cr/Th比值变化小,表明物源区成分比较单一;其与熊耳群火山岩具有相似的REE配分模式图和蛛网图,也说明物源为熊耳群的英安—流纹质火山岩和玄武—安山质火山岩的混合。硅质岩的Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)比值为0.44~0.64、以及Ce/Ce*(0.77~0.94)、LaN/CeN(1.18~1.47)的特征表明,熊耳群硅质岩主要形成于被动大陆边缘环境。熊耳群硅质岩主要形成于海相、海陆交互相等环境。早在古元古代熊耳群时期,熊耳—中条拗拉谷发生强烈的扩张裂解作用,华北陆块南部遭受海水入侵,豫南有些地区已经处于海相环境,晋南垣曲有些地区处于海陆交互相环境,局部地区还处于陆相环境。     

新太古-古元古代华北陆块构造演化的研究进展

在过去的二十年里 ,华北克拉通早期陆块形成和演化的研究进展是中国固体地球科学研究领域最为显著的成果之一。第一个十年代表性的工作包括深变质变形的层状岩系与块状岩系的识别与成因研究、高级区与绿岩带的划分、构造样式与变形序列研究、变质历史与变质动力学、年代学与地质事件的研究等。第二个十年的研究重点是如何认识和理解早期大陆地壳的性质和它们的形成与演化过程。代表性的进展包括均匀域与地质体的划分、古老微陆块的识别、残留洋壳与早期陆壳的形成、下地壳组成和性质、大陆拼贴机制、古地幔柱构造与前Rodinia超大陆旋回等。其中高压麻粒岩地体和退变质榴辉岩的发现 ,是华北早前寒武纪研究中最重要的进展 ,它为早期大陆的拼合机制、地壳的深部结构和古老下地壳与现代的对比等多个领域打开了新的研究思路。对新太古 -早元古代的重大地质事件的厘定已表明 ,华北主要的地壳生长期是在 2 9～ 2 7亿年 ,但 2 5和 18亿两期事件是重大的事件 ,虽然对其性质尚存争议 ,但越来越多的证据把它们与超大陆和地幔柱构造相联系。     

吉林通化地区中元古代辉绿岩墙的发现及其地质意义

报道了吉林通化地区中元古代辉绿岩墙LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果及地球化学特征,进而探讨了华北板块东北部中元古代辉绿岩墙形成的构造背景及其与哥伦比亚超大陆裂解事件的关系。辉绿岩中锆石呈自形,具有较高的Th/U值（0.21～1.45）,其稀土配分型式显示轻稀土(LREEs)亏损、重稀土(HREEs)富集以及正Ce异常和负Eu异常,上述特征暗示所测锆石为岩浆锆石。锆石U-Pb定年结果显示: 7个分析点构成一条不一致线,上交点年龄为(1 244±28) Ma,该年龄代表了辉绿岩的形成时代,即中元古代。辉绿岩的SiO₂质量分数为49.3%～49.5%,Mg^#值为42.2～42.6,TFe₂O₃为13.6%～14.1%,属于拉斑玄武岩系列。微量元素特征显示: LREEs及大离子亲石元素(LILEs)相对富集,HREEs相对亏损,具有弱的Nb、Ta的亏损和Ti的富集,无明显Eu异常,Ba/Nb和La/Nb值分别为15.8～17.3和1.15～1.20,上述特征暗示通化地区中元古代辉绿岩来源于岩石圈地幔的部分熔融,并有软流圈组分的涉入。结合前人对华北板块北缘前寒武纪地质事件的研究成果,认为通化地区中元古代辉绿岩墙形成于强烈伸展环境,其形成与哥伦比亚超大陆的裂解有关。     

徐州地区辉绿岩地球化学特征

对徐州栏杆地区侵位于元古代地层中的辉绿岩进行了系统的地球化学研究。栏杆地区的辉绿岩属于板内玄武岩系列岩石,地球化学特征上略富集轻稀土元素(LREE),富集大离子亲石元素(LILE),略亏损高场强元素(HFSE),相对富集Cr和Ni;微量元素显示了EM-OIB(富集地幔-洋岛玄武岩)的特征,辉绿岩稀土元素特征显示在岩浆上侵过程中经历了分离结晶作用。结合新元古代全球Rodinia超大陆裂解事件及其岩浆活动与地幔柱的密切关系,认为徐州地区新元古代辉绿岩可能为地幔柱作用在华北陆块边缘的记录。     

华北陆块南部熊耳群火山岩的地球化学特征与成因

分布于华北陆块南部的熊耳群火山岩由玄武质到流纹质火山岩组成,并以玄武安山岩、安山岩为主,次为英安-流纹岩,SiO2=62％±的岩石较少,显示双峰特点。中基性熔岩的主要造岩矿物是辉石和斜长石,没有角闪石和黑云母,表明熊耳群火山岩形成于相对无水的环境。岩石地球化学上的显著特点是,富K2O、FeO,低Al2O3、MgO、CaO;富含大离子亲石元素(LILE,如K、Rb、Ba)和轻稀土元素(LREE),相对亏损高场强元素(HFSE,Nb、Ta、Ti),表现出岛弧型火山岩的地球化学亲合性。文中详细的岩石地球化学证据表明,熊耳群火山岩具有岛弧型地球化学特征的主要原因是其地幔源区遭受俯冲带组分的改造,而岩浆在上升到地表的过程中混染地壳物质是次要的。基于熊耳群及下伏结晶基底的地质学和地球化学特征,表明熊耳群形成于夭折的三叉裂谷环境,推断俯冲带组分的改造和富集事件发生在华北陆块南部古元古代大陆壳的形成和 拼贴过程中,由于洋壳和地壳物质再循环到上地幔中,使陆下岩石圈地幔源区富集LILE、LREE并亏损HFSE。熊耳期岩浆作用正是源于这样的保留有早期俯冲带组分改造特征的陆下岩石圈富集地幔。     

华北陆块南缘燕山期陆内造山岩浆活动特征

在区域地质调查基础上,依据岩浆活动特点,将华北陆块南缘燕山期岩浆活动自南向北划分为合峪一二郎庙-交口-祖师顶岩浆混合花岗岩带、四棵树-神林-黄山S型花岗岩带、太山庙-叶庄-角子山A型花岗岩带,认为华北陆块南缘存在一个完整的陆内造山岩浆演化旋回,造山作用经历了陆内俯冲地壳加厚隆起-地壳抬升走滑剪切-地壳伸展减薄三个阶段的构造岩浆演化过程,为重塑华北陆块南缘构造演化提供了岩浆作用方面的证据.     

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.     

华北燕山裂陷槽中元古代深水藻类生物沉积及其环境

河北平泉燕山裂陷槽中元古代地层中,藻席-藻团-藻丝-藻屑-泥晶薄层交替形成韵律沉积。经对系列标本(薄片)特征及其不同结构类型的对比分析,认为它们是在风暴浪基面之下,具风暴流浊积特征的深水藻类生物沉积系列。浅海叠层石及其他底栖藻类构成了从浅海至半深海上部浅水一个完整的藻类沉积序列,其不同类型的特征则成为鉴别沉积时各环境要素的可靠依据,即依据不同藻类生物沉积类型———藻席、藻团、藻丝及藻层的组合序列变化,作为判别200～400 m半深海浅水环境的依据。     

北大巴山镇坪地区辉绿岩锆石SHRIMP U-Pb定年和岩石地球化学特征

北大巴山地区广泛分布的北西-南东向基性岩脉(墙)群,主要侵位于下古生界.前人对其中、北部紫阳-岚皋地区基性岩年代学和地球化学已有研究,但其南部镇坪地区基性岩却鲜有高精度年龄和地球化学数据报道.本文对镇坪地区辉绿岩锆石SHRIMP U-Pb定年结果为(439±6)Ma(n=9,MSWD=1.7),与紫阳-岚皋地区基性岩及火山岩形成时代一致.岩石富K2O、TiO2,具双峰式岩石组合特征.稀土元素总含量高,轻稀土元素相对富集,轻重稀土分异明显,配分模式为向右陡倾型;大离子亲石元素(Rb、Ba、Th、U)和高场强元素(Nb、Ta等)相对富集,Y、Yb、Sr相对亏损;具大陆裂谷玄武岩的地球化学特征.微量元素Zr/Y-Zr和2Nb-Zr/4-Y图解亦指示其具板内裂谷玄武岩特征.结合前人的研究结果表明,北大巴山地区在早志留世早期处于张裂状态,该区基性岩和火山岩为岩石圈处于拉张状态下大陆裂谷作用产物.     

华北燕山中—新元古代震积岩系列及其地震节律

在燕山北缘河北平泉地区中，上元古界中，鉴别出一系列震积岩。主要类型有脆性型，塑性型，液化型及复合型四种。提出了啸积岩与风暴岩的鉴别标志，指出鲍马序列模式的真正拥有者是啸积岩与风暴岩，而非典型的半深海浊积岩。根据其在纵向上出现的类别和频率，划分出10个地震活跃期，其地震节律为60－80Ma，这一地震节律反映了燕山裂陷槽裂陷的历程，裂陷高峰期在高于庄至雾迷山期。     

华北北部中元古界洪水庄组物源和沉积环境分析

为探讨华北地区中元古界洪水庄组黑色泥页岩物源和沉积环境,采集了燕辽地区清河剖面洪水庄组样品,进行元素地球化学测试和分析.结果表明:洪水庄组沉积物来源不仅有陆源碎屑物质,还有海水沉积物贡献.Y/Ho和ΣREE交会图版分析认为海水沉积物来源占比为10％～20％.此外,稀土元素分布模式以及Ce和Eu异常表明沉积物来源有火山热...     

燕山地区中元古代高于庄组非叠层石碳酸盐岩序列的沉积特征及其重要意义

在燕山地区中元古代高于庄组一套厚度千余米的碳酸盐沉积序列中,第三段组成一个特别的非叠层石碳酸盐岩序列。两个剖面(天津蓟县剖面和北京延庆千沟剖面）的详尽观察与研究结果表明：高于庄组第三段的非叠层石碳酸盐岩沉积序列以灰岩序列为特征,厚度为300 m至600 m不等,在蓟县剖面发育有存在成因争论的臼齿状构造,在延庆千沟剖面发育奇形怪状的席底构造。该非叠层石碳酸盐岩沉积序列表明,在前寒武纪除了3次叠层石衰减事件(分别发生在2 000 Ma、1 000 Ma和675 Ma）外,在1 450 Ma左右还可能发生过一次叠层石衰减事件。再者,高于庄组第三段构成的非叠层石碳酸盐岩沉积序列,可以大致与北美地区的Belt超群中的Helena组非叠层石碳酸盐岩沉积序列相对比,从而表明了1 450 Ma左右的叠层石衰减事件因具有全球性而有重要意义。在漫长的前寒武纪,臼齿状构造常常集中发育在叠层石衰减事件之后,因此,尽管这两种沉积构造的成因还不完全清楚却成为了解前寒武纪世界的重要线索。1 450 Ma左右的叠层石衰减事件,正好处于叠层石发育的黄金时段(2 800 Ma至1 000 Ma）,对该次事件的识别,有助于正确认识漫长而复杂多变的前寒武纪碳酸盐世界。     

Implications of the Precambrian Non-stromatolitic Carbonate Succession Making up the Third Member of Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation in Yanshan Area of North China

A particular non-stromatolitic carbonate succession making up the third member of the Mesoproterozoic Gaoyuzhuang (高于庄) Formation might demonstrate that a stromatolite decline of the Mesoproterozoic occurring at ca. 1 450 Ma besides other three events of the Proterozoic,respectively,occurred at ca. 2 000 Ma,ca. 1 000 Ma,and ca. 675 Ma. The forming duration of this non-stromatolitic carbonate succession can be generally correlative to that of a similar depositional succession in North America,i.e. a non-stromatolitic carbonate succession made up by the Helena Formation of the Belt Supergroup,which suggests that the stromatolite decline occurring at ca. 1 450 Ma may be a global event. This information endows the non-stromatolitic carbonate succession making up the third member of the Gaoyuzhuang Formation in the Yanshan (燕山) area with important significance for the further understanding of Precambrian sedimentology. The Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation in Yanshan area is a set of more than 1 000 m thick carbonate strata that can be divided into four members (or subformations). The first member (or the Guandi (官地) subformation) is marked by a set of stromatolitic dolomites overlying a set of transgressive sandstones; the second member (or the Sangshu'an (桑树鞍) subformation) is a set of manganese dolomites with a few stromatolites; the third member (or the Zhangjiayu (张家峪) subformation) is chiefly made up of leiolite and laminite limestones and is characterized by the development of molar-tooth structures in leiolite limestone; the fourth member (or the Huanxiusi (环秀寺) subformation) is composed of a set of dolomites of stromatolitic reefs or lithoherms. Sequence-stratigraphic divisions at two sections,i.e. the Jixian (蓟县) Section in Tianjin (天津) and the Qiangou (千沟) Section of Yanqing (延庆) County in Beijing (北京),demonstrate that a particularly non-stromatolitic succession making up the third member of the Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation is developed in the Yanshan area of North China,in which lots of grotesque matground structures (wrinkle structures and palimpsest ripples) are developed in beds of leiolite limestone at the Qiangou Section and lots of molar-tooth structures are developed in beds of leiolite limestone at the Jixian Section. The time scale of the Gaoyuzhuang Formation is deduced as 200 Ma (from 1 600 Ma to 1 400 Ma). The duration of an obvious hiatus between the Gaoyuzhuang Formation and the underlying Dahongyu (大红峪) Formation is deduced as 50 Ma to 100 Ma,thus the forming duration of the GaoyuzhuangFormation is thought as 100 Ma (1 500 Ma to 1 400 Ma). Furthermore,the age of the subface of the third member of the Gaoyuzhuang Formation that is just in the mid position of the Gaoyuzhuang Formation can be deduced as about 1 450 Ma,which is the basis to infer a stromatolite decline of the Mesoproterozoic occurring at ca. 1 450 Ma. Importantly,several features of both the molar-tooth structure and the stromatolite,such as the particular forming environment,the important facies-indicative meaning,and the episodic distribution in the earth history,might express the evolutionary periodicity of the surface environment of the earth and can provide meaningful clues for the understanding of the Precambrian world,although their origin and forming mechanism is highly contentious. Therefore,like other three stromatolitic declines,respectively,occurring at ca. 675 Ma,ca. 1 000 Ma,and ca. 2 000 Ma,the identification of the stromatolite decline occurring at ca. 1 450 Ma during the Golden Age of stromatolites (2 800 Ma to 1 000 Ma) has important meaning for the further understanding of the evolving carbonate world of the Precambrian.     

辽河坳陷青龙台辉绿岩的Ar-Ar年代学和地球化学特征 ——对华北东部岩石圈减薄作用完成时间的限制

辽河坳陷青龙台辉绿岩全岩Ar-Ar同位素定年所获得的坪年龄为(35.5±0.7)Ma,与正反等时线年龄在误差范围内均相吻合,表明该辉绿岩侵位于新生代古近纪的沙河街期。地球化学分析结果显示,青龙台辉绿岩贫硅,富碱、钛,轻重稀土元素分异明显,略具Eu正异常,富集大离子亲石元素(LILE,如Sr、Ba等)和高场强元素(HFSE,如Nb、Ta等),显示与洋岛玄武岩(OIB)类似的地球化学特征。区域资料显示,华北克拉通东部晚白垩世—古近纪均以拉斑质玄武岩的喷发为主,为尖晶石二辉橄榄岩相高程度部分熔融的产物,新近纪以来则以碱性玄武岩的喷发为主,为石榴子石二辉橄榄岩相低程度部分熔融的产物。青龙台辉绿岩具较高的LaCN/YbCN、Ce/Y值和较明显的Sr、Ba、Eu异常,应是尖晶石-石榴子石过渡相的二辉橄榄岩经较低程度部分熔融的产物。因此,青龙台辉绿岩的形成时间可代表华北东部岩石圈由减薄至增厚的转折时间。     

辽河坳陷青龙台辉绿岩的Ar-Ar年代学和地球化学特征——对华北东部岩石圈减薄作用完成时间的限制

辽河坳陷青龙台辉绿岩全岩Ar-Ar同位素定年所获得的坪年龄为(35.5±0.7)Ma,与正反等时线年龄在误差范围内均相吻合,表明该辉绿岩侵位于新生代古近纪的沙河街期。地球化学分析结果显示,青龙台辉绿岩贫硅,富碱、钛,轻重稀土元素分异明显,略具Eu正异常,富集大离子亲石元素(LILE,如Sr、Ba等)和高场强元素(HFSE,如Nb、Ta等),显示与洋岛玄武岩(OIB)类似的地球化学特征。区域资料显示,华北克拉通东部晚白垩世-古近纪均以拉斑质玄武岩的喷发为主,为尖晶石二辉橄榄岩相高程度部分熔融的产物,新近纪以来则以碱性玄武岩的喷发为主,为石榴子石二辉橄榄岩相低程度部分熔融的产物。青龙台辉绿岩具较高的LaCN/YbCN、Ce/Y值和较明显的Sr、Ba、Eu异常,应是尖晶石-石榴子石过渡相的二辉橄榄岩经较低程度部分熔融的产物。因此,青龙台辉绿岩的形成时间可代表华北东部岩石圈由减薄至增厚的转折时间。     

A New SHRIMP Age of the Xiamaling Formation in the North China Plate and Its Geological Significance

Setting up the hypostratotype of late Precambrian is the main aim of the research on the Meso- and Neoproterozoic in North China. The chronostratigraphic position is the key in this study. However, many key horizons have not been calibrated with the high-quality isotopic ages. Using the reported new U-Pb age with the Sensitive High-Resolution Ion Microprobe (SHRIMP II), a zircon U-Pb age was obtained of the ash bed in the Xiamaling Formation in North China Plate, yielding a weighted mean 206Pb/238U age of 1368±12 Ma. It is the first SHRIMP U-Pb age from the Xiamaling Formation in the North China Plate, and represents the depositing time of the middle part of the Xiamaling Formation. The zircon age plays an important role to understanding geological evolution of the North China Plate during Meso- and Neoproterozoic.     

The sedimentary record of a Mesoproterozoic tsunami from the North China Craton

A layer of Mesoproterozoic tsunami deposits from the North China Craton was recently discovered and investigated in the Xingcheng area, Liaoning Province, China. They occur at the bottom of the Dahongyu Formation of the Changcheng Group (1.8–1.6 Ga). The tsunami deposits are identified based on the analysis of the sedimentary facies. They are markedly different from the normal deposits of shore‐shallow sea siliciclastics, and are characterized by rip‐up clasts, poorly sorted gravels, fining‐upward sequences, redeposited underlying materials, complex sources of underlying strata and erosional bases at the bottom of beds. They are compelling features of tsunamiites when they occur together. During the Mesoproterozoic, the Xingcheng area was in an active tectonic belt, the Yanshan Taphrogenic Trough. The origin of the tsunami was probably triggered by the earthquake, which resulted from the the activities of the Luanxian–Jianchang Fault in early Mesoproterozoic times. The deposition of tsunamiites occurred in a coastal environment and involved several stages, from the origin, propagation, inundation, and deposition to the backwash flow. The geodynamic backgrounds of the tsunami event in the North China Craton are consistent with the breakup event of the Columbia supercontinent in the Mesoproterozoic. Some events, such as tsunamis and volcanism, are all controlled by extensional rift systems and should be recognized as effects of the breakup of the Columbia supercontinent in the North China Craton. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.