华北串岭沟组凝灰岩锆石SHRIMP年龄及其地层学意义

华北克拉通燕辽地区是中国中新元古代沉积地层的标准剖面区。蓟县群和青白口群已经取得了很多重要的高精度定年数据,但是长城群除了顶部大红峪组有了高精度定年以外,其他组还缺乏可靠的高精度定年数据。为了准确标定华北克拉通中元古界长城群串岭沟组的年龄,对采自河北宽城地区神仙岭剖面串岭沟组顶部火山岩凝灰岩锆石进行了SHRIMP U-Pb定年。结果表明所测锆石207Pb/206Pb表面年龄加权平均值为(1 634.8±6.9) Ma(95% 置信度,MSWD=1.2,n=23)。可见长城群串岭沟组顶部的准确年龄为(1 634.8±6.9) Ma,表明长城群串岭沟组到大红峪组整体上属于中元古代地层。     

华北燕辽地区串岭沟组黑色页岩对中元古代早期海水氧化还原环境的制约

燕辽地区串岭沟组中上部保存有华北克拉通中元古代第一套大面积发育的黑色页岩,沉积于潮间带中下部,标志着该克拉通自形成以来最重要的海进过程,也是地球中年期早期阶段大气-海洋环境状态的特殊记录者。本文对蓟县八仙山剖面串岭沟组三段黑色页岩和顶部碳质白云岩开展了全岩主、微量元素和总有机碳(TOC)含量测定,认为其源区主要来自风化的长英质陆源碎屑物质。黑色页岩的TOC含量(平均值1.12%)、氧化还原敏感金属元素V (平均值82.6×10^-6)、Cr (平均值73.9×10^-6)、Ni (平均值29.8×10^-6)含量明显高于碳质白云岩(TOC、V、Cr、Ni含量均值分别为0.47%、29.6×10^-6、26.4×10^-6、11.7×10^-6)。此外,二者的氧化还原参数C_org/P分别为62.94和39.44,V/Cr值与沉积层位明显负相关,表明不同深度海水的氧化还原状态略有变化,但V/Cr-Th/U仍均落入富氧范围。研究结果表明,至少串岭沟组黑色页岩沉积时(不早于1.64Ga),较高的大气氧水平加剧了陆源物质风化及向海洋的输送量,并已经使得潮间带中下部静水进入到了相对氧化状态,从而可以为1.57~1.56Ga大型多细胞生物的出现提供持续含氧的发育环境。

     

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。     

燕山长城系串岭沟组Parachuaria化石的发现及其意义

在燕山长城系串岭沟组发现的 Parachuaria化石 ,轮廓清晰 ,保存完好。通过浸解法、实体浸解法和岩石磨片法对 Parachuaria化石的研究表明 :化石层中的古片藻 L aminarites可能就是宏观藻类 Parachuaria化石的残体和碎片。除此以外 ,还有许多光面和粗面小球藻及其他多细胞藻类残体碎片。碳质宏观藻类 Parachuaria化石可能是古老的褐藻类多细胞植物。化石的发现 ,其时代层位较老 ,是原始藻类演化发展的一个重要标志 ,代表我国前寒武纪的长城系一个独有的生物组合。由于化石层位稳定 ,从而为长城系的划分和对比提供了新的化石依据。Parachuaria化石的发现不仅丰富了前寒武纪生物地层研究的内容 ,同时也为古藻类演化和特征的研究提供了新资料 ,因此具有重要的生物演化和地层意义。     

燕山地区团山子组层凝灰岩SHRIMP锆石U-Pb年龄及其地质意义

燕辽地区长城群年代学工作一直是华北克拉通中元古代地质学研究的重点之一。由于团山子组与下伏串岭沟组界限年龄不明确, 且此前的年龄都是来自于其中的火山熔岩锆石的年龄, 亟待新的测年工作加以验证和完善。本文作者在北京市密云区、平谷区的团山子组下部发现了层凝灰岩, 并对其开展了系统的SHRIMP锆石U-Pb测年, 获得两个高精度年龄1634±9Ma和1637±8Ma, 进一步精确限定了该组的形成年代。结合前人研究, 燕辽地区团山子组的底界、也即下伏串岭沟组顶界年龄, 可进一步限定为1638Ma。由此可对燕辽地区长城群地层格架进行更准确的年代学厘定, 并进一步确认其整体处于持续拉张的裂谷-被动陆缘背景下的快速沉积特征、以及长城群团山子组-大红峪组与华北克拉通南缘汝阳群洛峪口组等相关沉积更为精确的对比关系。结合其他资料还可推断, 在团山子组-大红峪组及洛峪口组等形成时, 华北克拉通南北两侧都开始被碳酸盐岩浅海覆盖, 且最终还可能在其中部出现了南北联通的碳酸盐岩浅海通道。这显示出华北克拉通与早先所拼合克拉通之间已产生明显的拉张性疏离及新生海洋, 应标志着华北克拉通从哥伦比亚超大陆裂解的新阶段。

     

华北西部千里山地区长城系黄旗口组碎屑锆石U-Pb年龄及其地质意义

千里山地区中元古代长城系黄旗口组碎屑沉积岩保存完好,是研究华北克拉通西部长城系物质来源和沉积时代的理想对象。本文报道了千里山地区长城系黄旗口组底部的2个石英砂岩样品碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果。研究表明,样品20QL22最重要的碎屑锆石年龄区间为1910～2074 Ma,峰值年龄为1986 Ma。另外两个次重要的年龄段为1829～1872 Ma与2347～2486 Ma,峰值分别为1860 Ma与2387 Ma。样品20QL15碎屑锆石年龄呈现单峰分布的特征,主要集中于1733～1894Ma,峰值年龄为1820Ma。结合前人研究成果,本文认为千里山地区长城系黄旗口组碎屑沉积物质主要来自华北克拉通西部陆块内的孔兹岩带,阴山陆块与鄂尔多斯陆块也提供了部分物源。华北克拉通西部千里山地区长城系底界年龄小于1.73 Ga。     

华北西部千里山地区长城系黄旗口组碎屑锆石U-Pb年龄及其地质意义

千里山地区中元古代长城系黄旗口组碎屑沉积岩保存完好,是研究华北克拉通西部长城系物质来源和沉积时代的理想对象。本文报道了千里山地区长城系黄旗口组底部的2个石英砂岩样品碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果。研究表明,样品20QL22最重要的碎屑锆石年龄区间为1910～2074 Ma,峰值年龄为1986 Ma。另外两个次重要的年龄段为1829～1872 Ma与2347～2486 Ma,峰值分别为1860 Ma与2387 Ma。样品20QL15碎屑锆石年龄呈现单峰分布的特征,主要集中于1733～1894Ma,峰值年龄为1820Ma。结合前人研究成果,本文认为千里山地区长城系黄旗口组碎屑沉积物质主要来自华北克拉通西部陆块内的孔兹岩带,阴山陆块与鄂尔多斯陆块也提供了部分物源。华北克拉通西部千里山地区长城系底界年龄小于1.73 Ga。     

河北宽城中元古代串岭沟组凝灰岩SHRIMP锆石U Pb年龄及其地质意义

通过对采自河北宽城地区串岭沟组上部火山凝灰岩锆石的U-Pb SHRIMP定年,首次获得河北宽城地区中元古代串岭沟组沉积年龄为1621±12 Ma,结合近年来华北地区一系列SHRIMP锆石 U-Pb年龄数据,探讨该地区地层柱的年代学标定。为中国地层委员会对前寒武纪地层年表进行重新标定,即长城系（Ch, 1.8~1.6 Ga）,提供了河北宽城地区中元古代地层新的数据。     

华北克拉通宣龙式铁矿锆石U-Pb年龄及其对矿床成因的制约

华北克拉通宣龙式铁矿是中国北方最重要的沉积型铁矿类型,形成于元古宙中期(1800~800Ma)。河北大岭堡地区鲕状赤铁矿石发育大量碎屑锆石,对这些碎屑锆石及庞家堡地区侵入串岭沟组的花岗岩脉进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分析。鲕状赤铁矿石碎屑锆石获得了2组主要的峰值年龄,分别为1873Ma和2530Ma,记录了华北克拉通约1850Ma和约2500Ma两次构造热事件,结合前人研究,表明其与围岩具有基本一致的碎屑锆石源区,与北京十三陵地区串岭沟组源区略有差异,推测宣龙式铁矿可能为华北克拉通响应Columbia超大陆裂解的产物。花岗岩脉锆石U-Pb年龄为202.3±1.4Ma(n=27,MSWD=0.96),表明区内发育印支期岩浆侵入活动,暗示磁铁矿石可能并非前人认为的燕山期的产物,其成因还需要进一步深入研究。     

华北青白口系下马岭组凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb定年

华北中、新元古代地层一直是建立中国晚前寒武纪地层标准剖面的主要目标,其年代地层位置一直是地学界关注的基础地质问题。然而,许多关键层位仍缺乏高质量同位素年龄的约束。首次在华北青白口系下马岭组凝灰岩中获得大量岩浆型锆石,利用SHRIMPII技术进行了高精度定年,测得凝灰岩层锆石206Pb/238U加权平均年龄为1368Ma±12Ma。进而结合区域资料讨论了锆石年龄的地质意义。该同位素年代学资料为华北青白口系下马岭组最新的资料,不仅准确地确定了地层的形成时代,而且对整个华北地台中、新元古代地层地质演化史的认识有着重要的意义。     

华北克拉通北缘Columbia超大陆裂解事件:来自燕辽裂陷槽中部长城系碱性火山岩的地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素证据

本文报导了华北克拉通北缘燕辽裂陷槽中部长城系大红峪组、团山子组碱性玄武质岩和侵入串岭沟组基性岩脉的岩石学、地球化学以及锆石SHRIMP U-Pb年龄和Hf同位素特征。结合区域地质资料与前人研究成果,对这些碱性玄武岩与基性岩脉的时代问题、岩浆岩起源和源区类型以及岩浆作用的动力学背景进行了讨论。研究表明大红峪组碱性玄武岩和串岭沟组基性岩脉分别形成于1624±9Ma和1620±9Ma,二者在误差范围内一致;这些基性岩浆岩普遍具有高的Zr含量(94×10-6~196×10-6)、富集轻稀土((La/Yb)N=10.63~21.97)及大离子亲石元素,大多数样品无明显的Eu异常,微量元素组成与OIB相似。锆石Hf同位素显示弱亏损特征,εHf(t)值为-0.6~3.8。燕辽裂陷槽中部长城系碱性岩的原始岩浆可能起源于同一软流圈地幔源区的低程度部分熔融(2%~3%),且有岩石圈地幔物质加入。岩浆受地壳混染的程度低,经历了强烈的结晶分异作用。研究进一步表明,燕辽裂陷槽中部长城系碱性岩从1635Ma(团山子组)开始喷发,1625Ma达到峰期,大红峪组地层沉积时间晚于1635Ma。联系该阶段全球各大陆情况,华北地区该期的碱性岩岩浆事件应与哥伦比亚超大陆裂解有关。     

华北克拉通南缘栾川群大红口组形成时代及其对新元古代构造演化的制约

华北克拉通南缘豫西地区保存有较为完整的变质结晶基底和中-新元古代沉积盖层,记录了重要的前寒武纪构造演化信息。近年来的年龄研究结果表明原认为是中-新元古代的汝阳群-洛峪群可能形成于中元古代早期(1. 75～1. 60Ga),而沿着华北克拉通南缘与秦岭造山带的拼合带(洛南-栾川断裂带)分布的新元古代盖层(主要为栾川群)的形成时代尚不明确。华北南缘新元古代栾川群主要由大理岩、片岩、千枚岩和碱性火山岩组成,其上部大红口组火山岩以碱性粗面质岩石为主,高硅富钾,与侵入到栾川群中下部的辉长岩构成典型的双峰式岩石组合。栾川群大红口组三个粗面岩样品的锆石U-Pb年龄分别为840±4Ma、845±5Ma和846±6Ma,结合已有的栾川群下伏地层最年轻的碎屑锆石年龄结果(～1000Ma),限定栾川群归属于新元古代早期(1000～840Ma)。大红口组岩浆岩的岩石组合和地球化学特征表明其形成于板内裂谷环境,根据区域构造资料以及前人的研究成果,栾川群火山岩与北秦岭同时期的岩浆活动共同指示了华北南缘与北秦岭在～845Ma均处于板内拉张阶段。     

华北克拉通北缘裂谷渣尔泰群LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb测年及地质意义

华北克拉通自1.85Ga形成之后,经历了广泛的拉伸,形成了一系列中-新元古代裂谷。其中北缘裂谷由渣尔泰群、白云鄂博群及化德群组成,发育了一系列大型-超大型多金属矿床。该裂谷系形成演化的研究对认识华北克拉通中-新元古代演化及区域找矿具有重要意义。但是对于该裂谷系中渣尔泰群的时代,一直存在争议。早期认为渣尔泰群属于中元古代,主要分布于狼山地区和渣尔泰山地区。但最新的研究已将狼山地区的渣尔泰群限定为新元古代,更名为狼山群,并据此确定华北克拉通北缘存在新元古代裂谷。因此,必须对渣尔泰山地区渣尔泰群的时代进行重新限定。在此基础上可综合分析华北克拉通北缘裂谷的形成与演化。系统的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,渣尔泰山地区渣尔泰群碎屑锆石年龄峰值主要为1.8~1.9Ga和2.5Ga。与北缘裂谷长城系,包括白云鄂博群下部及化德群下部的碎屑锆石年龄组成特征一致。而蓟县系、待建系及青白口系存在1.1~1.35Ga、1.5~1.6Ga等较年轻的碎屑锆石年龄峰值,如白云鄂博群上部、新元古代狼山群及化德群上部。因此,渣尔泰山地区渣尔泰群整体可与长城系对比。碎屑锆石年龄组成特征表明,渣尔泰群物质主要来自华北克拉通内部的太古宙-古元古代结晶基底。综合前人对白云鄂博群、化德群及狼山群地层年龄及岩浆岩的研究成果,可确定北缘裂谷是中-新元古代多期裂解事件形成的复杂裂谷。     

北京延庆高于庄组凝灰岩的锆石U-Pb定年研究及其对华北北部中元古界划分新方案的进一步约束

作者最近在北京延庆高于庄组张家峪亚组上部发现了凝灰岩,并测得了该凝灰岩中锆石1559±12Ma的SHRIMPU-Pb年龄和1560±5Ma的LA-MC-ICPMS U-Pb年龄。这一新的高精度定年结果表明,华北北部高于庄组形成于中元古代初期的盖层纪(Calymmian Period,1600~1400Ma)早期。结合早先大红峪组火山岩的锆石U-Pb年龄(1622~1625Ma),现在可以确切地将高于庄组的底界年龄限定在1600Ma左右。结合最近在铁岭组斑脱岩获得的锆石U-Pb年龄(~1440Ma),本文再次建议,应将华北中元古界蓟县系的底界下拉到高于庄组底界,自该组底部(1600Ma)到铁岭组顶部(1400Ma)的巨厚碳酸盐岩序列都属于新定义的蓟县系,并对应于国际中元古界的盖层系,高于庄组与大红峪组之间的界线则可作为蓟县系与长城系的分界标志。高于庄组凝灰岩锆石的精确定年,为华北北部中元古界年代地层划分等研究,提供了直接的年代学约束。     

中-新元古界标准剖面蓟县系首获高精度年龄制约——蓟县剖面雾迷山组和铁岭组斑脱岩锆石SHRIMPU-Pb同位素定年研究

近期在蓟县中-新元古界标准剖面铁岭组和雾迷山组首次发现斑脱岩、并测得其锆石SHRIMP U-Pb同位素年龄为~1440Ma(1439±14Ma)和~1485Ma(1483±13Ma和1487±16Ma),这标志着这条传统的标准剖面上以碳酸盐岩为主体的蓟县系上部的两个重要组,从此也获得了直接的、高精度的锆石U-Pb同位素年龄约束。这是华北中-新元古界标准剖面蓟县系相关地层单位首次获得直接而精确的锆石U-Pb同位素年龄约束,也是在整个华北北缘燕山地区雾迷山组内部首次获得精确的直接定年。这一进展为闻名中外的天津蓟县剖面中-新元古界年代地层格架的正确厘定、以及今后继续作为华北该阶段的标准剖面,并与国内外其他地区相关地层的正确对比等,提供了新的、精确的年代学"锚点",因而具有重要的科学和实际意义。