山西吕梁地区狐偃山碱性杂岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

为获取狐偃山碱性岩浆活动的时限,对狐偃山碱性杂岩体早晚2期侵入体进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年。结果显示,早期侵入体二长岩的~(206)Pb/~(238)U年龄加权平均值为127±1Ma(MSWD=3.7),属于早白垩世早期;晚期侵入体正长岩的~(206)Pb/~(238)U年龄加权平均值为114±4Ma(MSWD=3.5),属于早白垩世晚期。二长岩岩浆活动对应于华北克拉通中部碱性岩浆活动的高峰期(约130Ma),正长岩则代表华北克拉通中部最后一期碱性岩浆活动的时间(约114Ma);华北中部碱性岩浆活动与东部发生的强烈岩浆活动的时间一致,对应于华北克拉通岩石圈减薄的峰期。捕获岩浆成因锆石2.5~2.4Ga的年龄,对应华北克拉通化的时期;2.2~2.1Ga的继承锆石年龄,代表华北在2.5Ga左右克拉通化之后于2.3~2.0Ga经历的一次陆内拉伸-裂谷-岩浆事件;约1.8Ga继承锆石的年龄,是华北克拉通发生在陆内裂谷背景下的大规模岩浆作用的表现;232~220Ma的继承锆石年龄,代表晚三叠世华北克拉通发生的一期岩浆-构造热事件的时间。     

华北克拉通南缘小秦岭地区新太古代晚期-古元古代晚期岩浆构造热事件:锆石U-Pb-Hf同位素和地球化学证据

为了探讨华北克拉通南缘早前寒武纪形成演化,对华北克拉通南缘小秦岭地区早前寒武纪变质基底花岗质片麻岩开展了SHRIMP U-Pb锆石定年、Hf同位素组成及地球化学组成研究,获得了2个TTG片麻岩样品~2.50 Ga的岩浆锆石年龄和时代相近的变质锆石年龄,岩浆锆石ε_Hf（t）值为0.71~4.37;1个花岗质片麻岩样品的岩浆锆石年龄为~2.30 Ga,ε_Hf（t）值为－1.21~0.11.它们也记录了古元古代晚期变质锆石年龄或显示古元古代晚期构造热事件影响的存在.岩石以轻重稀土强烈分异为特征,大离子亲石元素相对富集,Nb、P、Ti相对亏损.在小秦岭地区首次发现新太古代晚期TTG岩石,并识别出新太古代晚期构造热事件.现有资料支持华北克拉通南缘与华北克拉通其他地区具有类似的早前寒武纪形成演化历史的认识.但是,华北克拉通南缘以2.3 Ga左右岩浆作用十分发育而显示出独特性.      

阿拉善地块性质和归属的再认识

阿拉善地块被认为是一个前寒武纪微陆块,其归属和演化历史长期存在争议。一部分学者认为其为华北克拉通的组成部分,是华北克拉通的西延;一部分学者认为与扬子或塔里木克拉通具有亲缘性;还有一些学者认为具有独立的地质演化历史。本文综合近年来阿拉善地块的研究进展,结合我们新的研究资料,梳理了阿拉善地块自新太古代到显生宙的岩石组成、构造热事件及年代格架,得出以下主要认识:1)阿拉善地块的早前寒武纪变质基底记录了2.7~3.0Ga陆壳生长、~2.5Ga TTG岩浆-变质事件,2.0~2.3Ga岩浆事件,以及1.9~1.95Ga和1.80~1.85Ga两期重要的变质事件,具有与华北克拉通相似的岩石组成和地壳演化历史;2)阿拉善地块发育与华北克拉通相似的中-新元古代沉积岩系,其碎屑锆石具有来源华北克拉通本身的物源区特征,反映出阿拉善地块直到中元古代-新元古代早期仍可能是华北克拉通的一部分;3)阿拉善地块显生宙的多期岩浆-构造-变质事件可能主要是中亚造山带早古生代以来造山作用的响应,而不是阿拉善地块与华北克拉通碰撞的产物。从奥陶纪到早二叠世,阿拉善地块可能处在古亚洲洋向南俯冲的活动大陆边缘环境;4)河西走廊-贺兰山南部早古生代沉积岩系(大黄山群和香山群)不属于阿拉善地块,而是祁连造山带的组成部分,其碎屑锆石组成和代表的物源特征不能作为阿拉善地块与华北克拉通在早古生代彼此分离的证据。     

华北克拉通中元古代岩浆事件群

中元古代(1 800～1 000 Ma)时期,华北克拉通发育多期与哥伦比亚超大陆裂解有关的岩浆事件群。本文结合区域地质特征、地球化学特点、沉积演化序列,讨论了各期裂解事件群的性质及特点,论述了华北克拉通中元古代时期岩浆事件群的大地构造意义。华北克拉通中元古代时期岩浆事件群具有幕式裂解的特点,约1.80～1.77 Ga岩浆事件群标志着华北克拉通的初始裂解,在这之后三大裂陷槽逐步打开,1.72～1.67 Ga,1.63～1.62 Ga岩浆事件群则是华北克拉通在中元古代早期持续裂解的具体体现,他们代表了哥伦比亚超大陆早期裂解的岩浆事件记录,而1.33～1.30 Ga期间以及1.23～1.20 Ga的岩浆事件则可能代表了哥伦比亚超大陆的晚期裂解事件。这些具有全球构造对比意义的岩浆事件群及高于庄组宏观化石生物群、中元古代时期氧化事件的出现,对一些学者提出的18亿～8亿年间"地球表面持续低氧"、"地球枯燥的10亿年"的认识增添了活力。     

阿拉善地块早前寒武纪大陆地壳的形成与演化

通过对已有锆石U-Pb和Hf同位素数据进行综合分析,探讨了阿拉善地块早前寒武纪大陆地壳生长与再造的规律。数据表明,阿拉善地块内目前发现最古老锆石年龄约为3.6 Ga。3.0~3.6 Ga的碎屑锆石以及Hf模式年龄指示阿拉善地块存在中—古太古代地壳残片,其地壳生长可追溯至古太古代早期。与华北克拉通其他地区相似,阿拉善地块于新太古代2.7~2.9 Ga和2.5~2.6 Ga发育2次较为明显的地壳生长事件,前者在规模上可能大于后者。约2.5 Ga TTG构造—岩浆热事件作为华北克拉通化的标志事件,在阿拉善地块也同样存在,该期岩浆活动主体表现为对2.7~2.9 Ga新生地壳重熔再造,并可能存在更为古老地壳物质的混合,少部分为2.5~2.6 Ga新生地壳的即时再造。至古元古代时期,阿拉善地块发育2.30~2.35 Ga,2.15~2.17 Ga,2.00~2.10 Ga,1.95~1.98 Ga和1.90 Ga 5个阶段(幕式)构造—岩浆热事件,其物质来源以2.7~2.9Ga和2.5~2.6 Ga古老地壳再造为特征,也存在一些更为年轻的(约2.1 Ga)新生地壳物质。阿拉善地块在古元古代时期即存在太古宙地壳再造,也存在初生地壳生长。     

华北克拉通太古宙构造热事件时代及演化

华北克拉通存在3.8 Ga以上的形成演化历史,存在4.0~4.1 Ga锆石年龄记录.本文对华北克拉通太古宙变质基底构造热事件进行了综述,重点是事件时限.最古老变质锆石年龄记录为3.71~3.75 Ga和4.0 Ga,为北秦岭造山带西段古生代变质火山-沉积岩中的碎屑或外来锆石.古太古代（~3.3 Ga）构造热事件在鞍山地区广泛存在,导致条带状奥长花岗岩形成.新太古代早期-中太古代晚期变质锆石年龄可进一步划分为两期:2.65~2.85 Ga和~2.6 Ga.2.65~2.85 Ga变质锆石年龄记录存在于胶东、鲁西、鲁山地区.由于后期构造热事件影响,在很多情况下难以确定变质锆石的准确年龄,但>2.65 Ga构造热事件在华北克拉通无疑存在.与2.65~2.85 Ga构造热事件相比,~2.6 Ga构造热事件更为发育,除在鲁西地区广泛存在外,在胶东、鲁山等地也存在.可把2.6 Ga作为华北克拉通新太古代早期和晚期的年龄界线.华北克拉通最重要的太古宙构造热事件出现在新太古代晚期（2.49~2.53 Ga）.所有太古宙岩石分布区,都遭受了这一构造热事件影响.总体上,与华北克拉通南部地区相比,华北克拉通北部地区普遍记录了更高级别变质作用,可能与地壳剥蚀深度不同有关.华北克拉通太古宙变质作用强度和范围随时间演化不断增大,在新太古代晚期达到高潮.与太古宙大陆壳厚度和规模随时间演化不断增大的演化趋势一致.一些地区存在古元古代最早期（2.40~2.47 Ga）甚至更年轻的变质锆石年龄记录,并不意味着构造热事件的真实存在,而是古元古代晚期构造热事件强烈叠加改造的缘故.      

大青山地区2.5 Ga紫苏花岗岩——对深熔石榴花岗岩成因模式的启示

华北克拉通北缘西部陆块早前寒武纪基底分布广泛,现有的研究普遍认为经历 2.5 Ga,2.45~2.37 Ga,1.95 Ga和1.85 Ga变质热事件影响。华北克拉通北缘阴山陆块中2.5 Ga的紫苏花岗岩研究已经成为了揭示华北克拉通北缘早前寒武纪构造演化的一个热点,但孔兹岩带中却鲜少有新太古代晚期构造热事件的相关报道。近年来,相继从大青山地区的孔兹岩带石榴黑云母片麻岩中分辨出一期具有2.45~2.37 Ga变质锆石年龄的大青山表壳岩,同时出露与其成因关系密切的深熔石榴花岗岩,但其深熔成因的模式存在争议。本文对大青山地区新发现的新太古代晚期紫苏花岗岩、石榴花岗岩及其围岩的野外空间产出关系和锆石年代学进行对比分析,为探究深熔石榴花岗岩成因模式提供重要的启示。     

大青山地区2.5 Ga紫苏花岗岩——对深熔石榴花岗岩成因模式的启示

华北克拉通北缘西部陆块早前寒武纪基底分布广泛,现有的研究普遍认为经历 2.5 Ga,2.45~2.37 Ga,1.95 Ga和1.85 Ga变质热事件影响。华北克拉通北缘阴山陆块中2.5 Ga的紫苏花岗岩研究已经成为了揭示华北克拉通北缘早前寒武纪构造演化的一个热点,但孔兹岩带中却鲜少有新太古代晚期构造热事件的相关报道。近年来,相继从大青山地区的孔兹岩带石榴黑云母片麻岩中分辨出一期具有2.45~2.37 Ga变质锆石年龄的大青山表壳岩,同时出露与其成因关系密切的深熔石榴花岗岩,但其深熔成因的模式存在争议。本文对大青山地区新发现的新太古代晚期紫苏花岗岩、石榴花岗岩及其围岩的野外空间产出关系和锆石年代学进行对比分析,为探究深熔石榴花岗岩成因模式提供重要的启示。     

华北克拉通的形成演化与成矿作用

华北克拉通具有38亿年的漫长历史,特别是与其他克拉通相比,它有更为复杂的多阶段的构造演化史,记录了几乎所有的地壳早期发展与中生代以来的重大构造事件。在太古宙,华北克拉通经历了>3.0Ga的陆核与微陆块的形成;2.7～2.9Ga的陆壳增生;2.5Ga的岩浆、变质作用与克拉通化;2.3～1.9Ga的古元古代活动(造山)带;1.8Ga的基底隆升与裂谷-非造山岩浆事件。在新元古代—古生代,华北克拉通处于相对稳定的地台状态,其南、北缘受到秦岭造山带和中亚造山带的影响;在中生代,华北克拉通则经历了强烈的中生代构造格局的转变和克拉通的破坏与重建;在新生代,华北克拉通的东缘属于环太平洋构造带的一部分。与上述重大构造事件相对应,华北克拉通出现大规模的成矿作用,形成了丰富多样的固体矿产资源。华北克拉通的形成与演化及其不同类型的成矿系统,为深刻理解大地构造背景对成矿作用的制约提供了范例。     

胶北~2.5Ga岩浆热事件的锆石Hf同位素特征及其对地壳演化的指示意义

位于华北克拉通东缘的胶北地体,被普遍认为是胶-辽-吉带的西南组成部分,经历了多期岩浆-变质热事件,而晚太古宙末期约2.5Ga的岩浆事件是该区最强的岩浆事件;为了确定该期岩浆热事件的性质,本文选取2件形成于约2.5Ga的英云闪长质片麻岩及花岗质片麻岩开展锆石Hf同位素测试分析;总计69个锆石Hf同位素分析点的结果显示,它们均具有正的εHf(t)值,在10.71到3.0之间,平均为6.02,两阶段锆石Hf模式年龄主要分布于2.6～2.9Ga之间,平均为2747Ma,明显大于锆石的207Pb/206Pb年龄,表明约2.5Ga的TTG及花岗质片麻岩主要源于2.6～2.9Ga新生地壳的重熔或再造;另外,一些锆石具有极正的εHf(t)值,它们的锆石Hf模式年龄与U-Pb年龄相近,这暗示在约2.5Ga有亏损地幔物质加入地壳,并发生了即时重熔;根据本次研究获得的锆石Hf同位素数据,结合前人的Nd同位素结果,我们认为胶北地体内约2.5Ga的岩浆活动可能主要表现为与地幔岩浆低侵作用有关的新生地壳的重熔或再造,约2.9Ga和2.7～2.8Ga是胶北地体地壳生长的两个时期,并且与华北克拉通大部分地区一样,2.7～2.8Ga是胶北地体新生地壳形成最重要的时期。     

华北克拉通北缘及邻区前燕山期主要地质事件

近年来,华北克拉通北缘及邻区的研究进展集中在前燕山期的主要地质构造格架的廓清,以及晚中生代以来的构造岩浆事件和克拉通岩石圈减薄研究的深化。本文对前者的研究进展作评述和展望。华北克拉通自1.8～1.75Ga形成后,时有岩浆扰动。1.35Ga的基性岩床和岩墙群事件代表了华北克拉通与北美克拉通的裂解,说明华北克拉通曾经是哥伦比亚超大陆的组成部分。华北克拉通北缘大陆边缘的演化也应当从1.35Ga以后开始。早古生代时期,在华北克拉通以北的兴蒙造山带南部发育了白乃庙岛弧岩带,但此时华北克拉通依然记录的是稳定沉积。该岛弧岩带在早古生代末期可能通过弧-陆碰撞形式增生到华北克拉通北部边缘。早中泥盆世期间,在华北克拉通北缘发育了年龄为410～380Ma的碱性杂岩,可能与弧陆碰撞后的伸展有关。从晚石炭世(～320Ma)开始,华北克拉通北缘发展为安第斯型活动大陆边缘,古亚洲洋向南俯冲在华北克拉通之下。在相邻的兴蒙造山带,古亚洲洋还存在向北的俯冲,形成了白音宝力道岛弧岩带。古亚洲洋沿索伦缝合带的最终闭合发生在二叠纪末—三叠纪初期。华北克拉通北缘大量～250Ma以来的后碰撞岩浆活动记录了这一拼合过程。晚三叠世—早侏罗世华北克拉通北缘发生大规模逆冲推覆。早侏罗世时期,华北克拉通北缘已经出现基底结晶岩系的广泛剥露。在燕山期构造岩浆作用之前,华北克拉通北缘的东西向构造格架基本奠定。     

华北克拉通甘陶河群南寺组碎屑岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及构造意义

甘陶河群是华北克拉通前寒武纪典型地层之一,主要出露在河北省西北部。本文报道了甘陶河群南寺组碎屑岩地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征,主要认识如下:样品均属长石砂岩或石英砂屑岩,具有Nb、Ta、Zr、Hf亏损特征和负Sr异常;碎屑锆石U-Pb年龄主要分为三组:1800~2400Ma、2400~2600Ma和2600~3100Ma;甘陶河群南寺组最年轻的碎屑锆石年龄为1861 Ma,结合甘陶河群上覆地层东焦群形成于约1.83Ga之后的地质事实,制约甘陶河群南寺组沉积上限范围1861~1830Ma。所有样品均具有约2.5Ga年龄峰值,记录了华北克拉通前寒武纪基底强烈构造岩浆热事件的时代,证明了华北克拉通前寒武纪基底主要由约2.5Ga岩石组成;中部带大陆地壳增生主要发生在约2.5Ga。     

华北克拉通太古宙研究若干进展

华北克拉通存在3.8 Ga以上的地质演化历史。本文对近年来我们在鞍本、冀东、鲁西、胶东和阴山地区研究取得的进展作了简要介绍。在鞍山,深沟寺杂岩获得~3770 Ma,3600–3660 Ma,~3450 Ma,3310–3330 Ma和~3120 Ma锆石年龄,与白家坟杂岩和东山杂岩的岩浆事件十分类似。在冀东,对曹庄杂岩副变质斜长角闪岩和石榴黑云片麻岩定年,发现大量3.5–3.8 Ga碎屑锆石,并获得~2.5 Ga变质锆石年龄,冀东地区很可能存在始太古代岩石,可把曹庄杂岩形成时代限定在2.5 Ga和3.4 Ga之间。在鲁西,把太古宙基底从东北到西南依次划分为A、B、C三个岩带:A带主要为新太古代晚期的壳源花岗岩,B带主要为新太古代早期的岩石,C带主要为新太古代晚期的新生岩浆岩。鲁西是华北克拉通新太古代早期岩石分布最广泛的地区,也是华北克拉通确认新太古代早期和晚期表壳岩系共存的唯一地区。在胶东,规模巨大的2.9 Ga岩浆热事件被识别出来,它是强烈地幔添加作用的产物。可能作为岩浆板底垫托作用的结果,2.9 Ga岩石与2.7 Ga岩石一道,在新太古代晚期(~2.5 Ga)遭受强烈变质改造。在阴山地块,除2.5 Ga表壳岩和侵入岩外,还存在2.7 Ga英云闪长岩和2.6 Ga花岗岩。新获得的资料表明阴山地块与华北克拉通东部陆块具有类似的早前寒武纪地质演化历史。还对华北克拉通太古宙变质基底的锆石年龄和Hf同位素组成及全岩Nd同位素组成进行了统计研究。结合前人工作,初步总结了华北克拉通太古宙地质演化特点。认为华北克拉通与其它克拉通类似,新太古代早期—中太古代晚期是陆壳形成增生的主要时期,但最强烈广泛的构造热事件存在于新太古代晚期。在我们新提出的构造区划中,划分出了三个古陆块(2.6 Ga),即东部古陆块、南部古陆块和中部古陆块。     

“吕梁运动”新认识

吕梁运动(1.90~1.70 Ga)长久以来被认为是华北克拉通最终稳定固结的造山运动.事实上, 在古元古代末期华北克拉通以伸展-裂解构造为主, 表现为拗拉谷系发育、非造山岩浆活动(环斑花岗岩、斜长岩、辉长岩、花岗岩类及伟晶岩脉等)、大规模基性岩墙群侵位以及早期变质基底隆升或退变质构造热事件等.对已有的大量同位素年代学资料分析后证明, 这一时期的岩浆侵位与基底构造-热事件在时间上的分布具有多峰式特点, 克拉通基底隆升退变质事件滞后于岩浆侵位, 明显区别于造山带普遍记录的构造变形-变质-岩浆侵位的事件序列.古元古代末期构造格局的重新认识, 为我国克拉通在元古代超大陆中的再造模式提供了最基本的制约条件.      

华北克拉通新太古代早期构造热事件的响应:来自左权地区ca.2.7Ga TTG片麻岩的证据

新太古代早期是全球地质历史上一个重要的地壳生长时期,世界众多克拉通中广泛存在2. 7Ga左右的岩浆年龄记录。华北克拉通最主要的岩浆事件发生在新太古代晚期,这与世界其他克拉通广泛存在～2. 7Ga的构造热事件明显不同。但全岩Nd和锆石Hf同位素研究表明,华北克拉通～2. 5Ga的岩石主体来自于中太古代晚期-新太古代早期大陆物质的重熔或再造。因此,厘定～2. 7Ga地质事件在华北克拉通的空间分布对深入理解新太古代地壳形成与演化具有重要科学意义。华北克拉通已识别出的～2. 7Ga的花岗质岩石主要分布在胶东、鲁西、武川、赞皇和太华等少数杂岩区,中部带的恒山、阜平和中条杂岩中亦有零星出露。左权变质杂岩位于中部带中南段,赞皇杂岩西南,初步地球化学和锆石年代学研究表明,该地区有多种岩石类型记录了～2. 7Ga的年龄信息,包括副片麻岩、长英质浅色体、磁铁矿角闪片麻岩和TTG片麻岩。其中,TTG片麻岩的原岩为英云闪长岩,锆石发育明显的核边结构,核部具有清晰的岩浆环带,两个不同LA-ICP-MS实验室获得的不一致线上交点年龄分别为2727±14Ma和2731±12Ma,代表了TTG岩浆岩的结晶年龄。同时,左权变质岩石中较好地保存了新太古代晚期的岩浆和变质年龄记录,推测其所代表的构造热事件与华北克拉通～2. 5Ga所经历的大规模幔源岩浆的底侵作用有关。     

华北和圣弗朗西斯科克拉通前寒武纪地质对比

一些学者提出华北克拉通在新元古代早期之前与圣弗朗西斯科克拉通（圣弗朗西斯科-刚果克拉通）相邻,但缺少证据;本文总结两个古陆地质记录,为评价这一古构造格局模型提供线索。两个古陆陆壳生长的峰期均为～2.7 Ga前;不同之处是,华北古陆经历了显著的～2.5 Ga前的陆壳生长和改造,而圣弗朗西斯科克拉通则似乎没有。华北古陆2.4～2.2 Ga期间发育少量变质火山-沉积岩系和花岗岩,～2.1 Ga前后广泛发育裂谷火山-沉积建造及侵入岩,2.0～1.9 Ga发育超高温变质作用和类似弧岩浆活动,导致两个克拉通（东、西华北克拉通）拼合形成统一的华北古陆;同一时期,圣弗朗西斯科克拉通南、北缘发育2.4～2.0 Ga岩浆作用,指示长期处于大陆边缘弧或者岛弧背景,～2.0 Ga还发育超高温变质作用。两个古陆都发育～2.0 Ga前类似大陆边缘弧特点的岩浆活动,只是圣弗朗西斯科克拉通时代稍早。1.8 Ga以来,两个古陆均发育多期岩墙群,部分基本同期,如～1.78 Ga岩墙群、～1.7 Ga岩墙群和～0.92 Ga岩墙群等;不同的是,华北古陆发育约1.3～1.2 Ga岩床/墙群,而圣弗朗西斯克拉通发育～1.5 Ga岩墙群。1.8～0.8 Ga,两个古陆上都断续发育（火山）-沉积建造：1.8～1.6 Ga以及1.4～1.2 Ga,两者的沉积建造同样以石英砂岩等碎屑岩为主,碳酸盐岩较少;1.2～1.0 Ga前,两者的记录均较少,或暂不能确定;1.0～0.8 Ga,两者均发育碎屑岩和碳酸盐岩;1.6～1.4 Ga,华北古陆发育碳酸盐岩建造,而圣弗朗西斯科克拉通则发育碎屑岩建造。华北古陆新元古界地层中碎屑锆石常显示～1.5 Ga的峰值,该期岩浆岩鲜少报道于华北古陆,但却见于圣弗朗西斯科克拉通。两个陆块都发育太古宙-古元古代条带状铁建造铁矿、古元古代石墨矿、中新元古代沉积-喷流型铅锌矿等。不过,华北古陆发育的古元古代硼矿、菱镁矿,中元古代碳酸岩型稀土矿等在圣弗朗西斯科不发育;而后者发育的绿岩带型相关金矿、镍矿、祖母绿宝石矿等,华北似乎不发育。另外,0.7～0.5 Ga,圣弗朗西斯科克拉通周边广泛发育泛非期造山带,而华北古陆并没有这一事件的明确记录;显生宙,圣弗朗西斯科克拉通相对稳定,中生代与刚果克拉通分离;但华北古陆内部经历强烈的构造-岩浆活动（峰期在中生代）。华北与圣弗朗西斯科克拉通前寒武纪是否相邻还需进一步地质对比和古地磁工作,尤其应关注约2.0～1.9 Ga岩浆-变质（造山）事件、约1.8～1.7 Ga岩浆-沉积（裂谷）事件以及约0.9 Ga岩浆-沉积（裂谷）事件。从地质记录的相似性角度来看,华北东南缘与圣弗朗西斯科南缘的地质记录相似性最大,可延续性最强,最可能相邻。     

华北克拉通古元古代末-新元古代地质事件——来自北京西山地区寒武系和侏罗系碎屑锆石LA-ICP-MSU-Pb年代学的证据

华北克拉通是否同华南克拉通一样保存有与Rodinia超大陆聚合和裂解有关的年龄记录是理解华北克拉通元古宙构造演化的重要科学问题.本文对位于华北克拉通燕辽裂陷槽的北京西山地区的寒武系和侏罗系碎屑岩进行锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,目的是通过碎屑锆石年龄揭示华北克拉通前寒武纪尤其是古元古代末-新元古代重要地质事件.定年结果显示,北京西山寒武系徐庄组的钙质细砂岩中碎屑锆石年龄峰值主要集中在～1.38Ga和～1.14Ga.此外,还有～ 1.56Ga、～912Ma、～814Ma、～740Ma、～630Ma和～507Ma的年龄组.侏罗系窑坡组长石质岩屑细砂岩和粉砂质泥岩中碎屑锆石年龄峰值主要集中在～2.5Ga、1.88～1.8Ga、～1.74Ga、～1.6Ga和186Ma.此外,还有～2.77Ga、～2.0Ga、～1.2Ga、～488Ma、～256Ma和～233 Ma的年龄组.这三个岩石具有较低的成分和结构成熟度,指示较近的物源区,其碎屑物质可能大部分来自华北克拉通内部和北缘,因此其碎屑锆石的年龄组可记录华北克拉通前寒武纪重要地质事件.～2.77Ga、～2.5Ga、2.1～ 2.0Ga和1.88～1.8Ga的年龄组分别对应华北克拉通早前寒武纪发生地壳生长、克拉通化、裂谷和造山等重要地质事件;～ 1.74Ga、～ 1.6Ga、～ 1.56Ga、～1.38Ga、～912Ma和～814Ma的年龄组记录了华北克拉通最终克拉通化后开始的古元古代末-新元古代的多期裂谷事件.与1.3～ 1.0Ga、～740Ma和～630Ma的年龄组相对应的岩石在华北克拉通出现甚少,而该时期的岩浆岩和变质岩在华南克拉通广泛发育,且可能与Rodinia超大陆汇聚和裂解的不同阶段相对应.华北克拉通显生宙碎屑岩中碎屑锆石保存的古元古代末-新元古代地质事件的记录对探讨华北克拉通在元古宙的地质演化及华北克拉通与华南克拉通的关系可提供重要的依据.     

鄂尔多斯盆地早白垩世构造热事件形成动力学背景及其对油气等多种矿产成藏（矿）期的控制作用

华北克拉通中西部中生代晚期早白垩世是否存在岩石圈减薄是地学界普遍关注的重大地质问题。本文在作者多年来对鄂尔多斯盆地构造热演化史研究的基础上,充分收集了近年来前人研究的成果及进展,对鄂尔多斯盆地现今地温场、地壳结构、构造热事件、深部热岩石圈厚度、早白垩世火成岩活动期次、构造热事件形成机理及构造热事件与多种矿产成藏成矿关系方面进行探讨。鄂尔多斯盆地现今地温梯度及大地热流中等,属中温型盆地,现今地温场受现今地壳、岩石圈厚度较厚控制。通过对构造背景、古地温恢复、火成岩活动及热岩石圈厚度恢复等资料分析发现早白垩世太行山以西的山西地块及鄂尔多斯盆地处于拉张背景,早白垩世地温梯度高,存在古地温异常及热事件。早白垩世鄂尔多斯盆地热岩石圈厚度明显较现今岩石圈厚度薄,表明华北克拉通中生代晚期以来岩石圈减薄的西界可推到鄂尔多斯盆地。华北克拉通中西部鄂尔多斯盆地周缘、华北克拉通中部山西地块、华北克拉通中西部南缘早白垩世火成岩形成时间相同,岩浆侵入和喷出的时代主要集中在138～108Ma,反映在燕山晚期早白垩世华北克拉通中西部存在一期较为强烈的热事件。火成岩地球化学分析表明火成岩来源为地幔,反映岩石圈处于拉张背景。早白垩世热事件发生的时间与华北克拉通岩石圈减薄的峰期年龄相一致,表明华北克拉通岩石圈减薄作用在华北克拉通中西部广泛存在。早白垩世构造热事件发生的根本原因在于鄂尔多斯盆地岩石圈深部热活动增强,深部软流圈物质上涌,岩石圈厚度减薄。通过对油气、煤、铀等金属矿产成矿(藏)时代与热事件的对应关系分析发现鄂尔多斯盆地油气、煤、铀矿产及华北克拉通中西部金属矿产的形成受控于早白垩世构造热事件及岩石圈拉张减薄的深部热背景,主要成藏(矿)期均为早白垩世,成藏、成矿具有爆发式及同时性特点。     

华北克拉通太古宙地壳演化和最古老的岩石

简要总结了华北克拉通太古宙地壳演化的规律、认识及存在的问题,特别是近年来在最古老的岩石和锆石年代学研究方面取得的进展。华北克拉通构造热事件主要发生在约2.5Ga,导致大规模陆壳的形成。仅在鲁西、胶东等少数地区有较大规模的约2.7Ga的地质体存在。古元古代晚期的陆陆碰撞使华北克拉通最终形成统一的整体。最近对鞍山地区的研究发现大量3.6～3.8Ga的岩石和锆石。在冀东、信阳、焦作及其他地区也有始太古代—古太古代的岩石和锆石存在。华北克拉通可能存在几个不同的古太古代—始太古代陆核。     

豫西小秦岭地区晚古元古代地壳深熔作用及构造意义:岩石学和锆石U-Pb年代学证据

太华群出露于华北中部造山带南段,是研究华北克拉通南缘演化的关键地区,对其研究不仅有助于深入了解华北克拉通古、中元古代构造演化特征,对于华北克拉通东西陆块碰撞时间的厘定也具有重要意义.通过对豫西小秦岭地区太华群深熔作用形成的3类混合岩开展岩相学研究,发现深熔作用对岩石的改造是不均匀的,明显受到了原岩的物质成分、岩石的结构构等性质的制约.通过对岩浆锆石及深熔锆石进行LA-ICP-MS定年,确定小秦岭地区太华群混合岩原岩年龄为早古元古代,深熔作用发生时间约为1.8 Ga.研究区混合岩形成于华北克拉通东、西陆块碰撞后的伸展阶段,与区域同时期形成的大量基性岩墙群及A型花岗岩共同记录了华北克拉通在1.8 Ga前后发生的大规模伸展拉张事件.