华北南缘中元古界高山河群碎屑锆石U-Pb年代学及其地质意义

为了探讨华北板块南缘中元古代沉积地层的时代归属和物质来源、区域古地理格局和大地构造特征,对豫西灵宝福地地区的高山河群进行碎屑锆石U-Pb年代学和锆石微量元素特征研究。获得的高山河群年龄最小(年轻)的单颗碎屑锆石207Pb/206Pb年龄值为1685±39 Ma,从而限制了高山河群最早沉积年龄不早于1700 Ma。结合上覆的龙家园组年代学标定(1594±12 Ma),将高山河群的形成年代限定为1700—1600 Ma,即中元古代长城纪的中晚期,属国际地质年表的"固结纪"。高山河群中碎屑锆石207Pb/206Pb年龄范围为1685—2751 Ma,呈现1850 Ma、2150 Ma、2300 Ma和2500 Ma共4个年龄峰值,对应于华北克拉通古元古代重要的地质事件,并且高山河群以1850 Ma和2500 Ma峰值年龄段的地质体为主要的物源区。根据高山河群与云梦山组碎屑锆石年龄频率对比,推测在豫西地区西侧存在以往报道较少的年龄为2500 Ma的地质体。根据熊耳群火山岩及其对应锆石的地球化学特征和熊耳期盆地动力学性质,并结合高山河群沉积相特征和沉积盆地构造属性,认为熊耳群形成于与"岛弧"共生的拉张性质的弧后盆地地区,而其上覆的高山河群为弧后盆地靠近大陆一侧的具有被动大陆边缘性质的滨浅海沉积。     

内蒙古银额盆地哈日凹陷下白垩统碎屑锆石U-Pb测年及其物源意义*

前人认为银额盆地下白垩统物源主要来自凹陷周缘的造山带或凸起区,但对于下白垩统的物源具体属于何套地层、确切源区位置等问题,并未开展过相关研究。笔者以哈日凹陷为例,通过对该凹陷下白垩统8个沉积岩样品开展地球化学和碎屑锆石U-Pb年代学研究,以期解决以上问题。研究结果表明: (1)碎屑锆石按年龄可以分为三叠纪锆石、二叠纪锆石、石炭纪锆石和古老锆石4类,对应的年龄分别为$237.9\pm3.2\pm-238.3\pm8.4$ Ma, $255.0\pm9.7-285.9\pm4.3$ Ma, $307.0\pm23.0-330.0\pm3.0$ Ma and $434.0\pm4.0-2584.0\pm14.0$ Ma 。(2)微量元素和锆石年龄组成特征表明,下白垩统以二叠系和石炭系物源供给为主,包括二叠纪和石炭纪侵入岩和沉积岩。(3)锆石年龄分布指示哈日凹陷下白垩统物源具有多源区的特征,凹陷西北部的洪格尔吉山、南部的宗乃山和东部的切刀山对其均有物源贡献。(4)3个物源区对巴音戈壁组和苏红图组的物源贡献率具有一定的差异,如宗乃山地区对苏红图组有较大的物源贡献率,这种差异可能由沉积物迁移距离、源区地质体剥蚀速率、构造运动等原因所致。下白垩统物源特征的确定,对于恢复哈日凹陷早白垩世原型盆地、建立早白垩世沉积古地理模型等均具有重要的意义。     

中条山绛县群碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb测年及其地质意义

中条山位于山西省的南缘,主要由涑水杂岩、绛县群、中条群、担山石群和西阳河群组成.其中绛县群主要由变质的砂岩、半泥质岩、泥质岩、碳酸岩和火山岩组成.在取自绛县群的两个变质沉积岩样品中,利用LA-ICP-MS定年方法,获得85个单颗粒碎屑锆石,锆石年龄主要介于2416～2899Ma之间,样品05ZR02-1中的主峰值年龄为约2667Ma,样品05YQ12-1中的主峰值年龄为约2537Ma,表明这些变质沉积岩主要源于华北克拉通中部带,以晚太古代老地壳物质为主.在这些碎屑锆石中,最年轻的年龄为2160±17Ma,可代表其沉积时的最大年龄,绛县群变质沉积岩的的沉积作用应该发生在2200Ma之后,而不是在晚太古代后的2.5～2.3Ga,绛县群与北峪花岗岩之间并不是呈现侵入接触关系.     

朝鲜半岛古元古代摩天岭群的碎屑锆石U-Pb年龄及其地质意义

克拉通内部活动带变质沉积建造蕴藏了早期超大陆形成中地体聚-散动力学过程的重要信息,碎屑锆石年代学则是揭示这种信息的最佳工具之一。针对华北(中-朝)克拉通最具代表性的古元古代活动带(辽-吉-朝活动带)中巨量沉积建造精细表征方面的空白区域,本文开展了朝鲜半岛检德地区摩天岭群的碎屑锆石年代学研究。SIMS U-Pb定年结果显示,北大川组变火山碎屑岩样品的锆石年龄谱记录了约2.53Ga的主要年龄峰值和约2.19Ga的最年轻峰值,说明北大川组开始沉积的时代应该晚于2.2Ga。南大川组变沉积岩样品碎屑锆石记录的最年轻峰值年龄为约2.02Ga,说明南大川组的沉积时代应该不早于2.02Ga;其锆石年龄谱记录了一个主要年龄峰值区域(2.02~2.18Ga)、一个次要年龄峰值(约2.46Ga)和一些2.78~3.30 Ga的古老年龄,指示其物质源区主要为同区古元古代地质体和邻近地体上的太古宙变质基底。区域对比表明,摩天岭群与中国境内辽吉活动带中的辽河群及集安群/老岭群具有基本一致的碎屑锆石年龄谱,说明它们不仅是同一时代的产物,而且分享类似的物质源区。这些时代一致、物源相近的沉积建造可以为甄别古元古代辽-吉-朝活动带的大地构造属性提供重要参考。与沉积年龄相近的碎屑锆石占据主导的碎屑锆石年龄谱反映了汇聚板块边缘各类盆地的典型特征,而相悖于大部分碎屑锆石年龄远大于地层沉积年龄的裂谷型盆地。     

华北南缘中元古界高山河群碎屑沉积岩物质源区多元性及其对区域地层对比和构造演化的指示

高山河群是熊耳群之上最古老的沉积盖层和中元古代早期沉积作用记录最丰富的层位之一。本次研究在洛南-卢氏地区由下至上依次选择沉凝灰岩和石英砂岩进行碎屑锆石年代学、岩石地球化学和Nd同位素组成分析。研究发现,沉凝灰岩中碎屑锆石显示2309±3Ma(MSWD=3. 2,N=63)的特殊年龄峰值,与"静寂期"岩浆作用密切相关,全岩Nd同位素组成与熊耳群火山岩特征一致,εNd(t=1700Ma)=-13. 2～-3. 8,对应t2DM为2. 51～3. 26Ga,暗示太古宙地壳物质对岩浆源区有很大贡献。层位由底界上移,石英砂岩的成熟度逐渐降低,表明来自沉积再循环的物质减少;εNd(t)由-11. 9～-8. 3变化至-0. 8～+0. 5又至-8. 2～-2. 4,显示源区分别来自富集地幔-弱亏损地幔-富集地幔的"多元性"特征;相应地,碎屑锆石年龄主峰值从1850～2100Ma逐渐变化为2200～2300Ma和～2500Ma,表明沉积物源的多元性还与物质组分差异有关。高山河群沉积碎屑岩中最年轻的谐和锆石年龄集中于1760～1770Ma,限定了其最早沉积时限。结合上覆地层官道口群底界1600～1610Ma,确定高山河群是华北南缘"长城系"的重要组成部分。碎屑物质主要来自古元古代中-晚期1800～1900Ma、1950～2100Ma、2200～2350Ma和新太古代～2500Ma、2600～2700Ma,与燕辽地区长城系记录的华北克拉通前寒武纪基底构造热事件基本一致,二者在区域上具有可对比性。     

华北克拉通西南缘汝阳群沉积时代及其地质意义：来自碎屑锆石U-Pb年龄的证据

汝阳群分布在华北克拉通西南缘,位于河南-陕西-山西交界地区,主要为一套未变质的碎屑岩及碳酸盐岩地层,不整合于熊耳群火山岩系之上,其上被洛峪群整合覆盖。长期以来,其地质时代一直存有较大的争议。本文通过对汝阳群下部白草坪组4个石英砂岩样品中的碎屑锆石进行LA-ICP-MS U-Pb年龄测定,获得的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄分布范围为3 000～1 800 Ma,主要集中在2 600～2 400 Ma之间(约占67%),年龄主峰值为2 550～2 500 Ma,说明其沉积物质主要来源于新太古代末以及古元古代的地质体。其中,最年轻锆石的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb谐和年龄值分别为1 817±22 Ma、1 838±23 Ma、1 924±17 Ma和1 829±28 Ma,说明汝阳群沉积时代不老于1 800 Ma,与其上覆洛峪群中近期获得1 611±8 Ma的年龄相吻合,因此其形成时代应为中元古代早期。     

华北克拉通北缘化德群中碎屑锆石的LA-ICP-MS U-Pb年龄及其构造意义

化德群出露地区位于华北克拉通北缘中部,紧邻中亚造山带南缘,呈近东西向展布。在它的西边是早-中元古代的白云鄂博裂谷和渣尔泰—狼山裂谷,东南面是由长城系、蓟县系和青白口系组成的早-新元古代的燕辽裂陷槽,南边分布着1.9~1.8Ga麻粒岩相变质的丰镇群（孔兹岩系）,北边出露有代表中亚造山带的古生代岩石。化德群由一套浅变质和未变质的沉积岩组成,无火山岩夹层。地层序列包含多个沉积旋回,每个旋回自下而上为含砾砂岩、砂岩、碳酸盐岩和泥质岩。岩石组合反映了从河流—滨海—浅海相的沉积环境。化德群的地层序列可以和白云鄂博群及渣尔泰群相对比。本文对化德群四个变质砂岩样品中的碎屑锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb年龄测定,年龄主要集中在1800±50Ma和1850±50Ma,另外还有~2500Ma和~2000Ma的次要峰值。化德群底部变质含砾云母长石石英砂岩中碎屑锆石的最小谐和年龄是1758±7Ma,限定了化德群沉积时代的下限。碎屑锆石的CL图像显示,1800±50Ma和1850±50Ma的锆石主要是变质成因,少量岩浆成因,说明化德群的源区主要是古元古代的变质岩,少量岩浆岩。~2500Ma和~2000Ma的碎屑锆石代表了更为古老的源区。碎屑锆石的U-Pb年龄限制了化德群的沉积时代为古元古代晚期—中元古代,年龄峰值对应华北克拉通的重要构造热事件,而无与中亚造山带地质事件相关的年龄信息。沉积组合特征表明化德群属于稳定的浅水—半深水沉积盆地。化德盆地、渣尔泰—狼山盆地和白云鄂博盆地共同构成华北克拉通北缘的被动陆缘裂谷系,该裂谷系的形成可能与燕辽及熊耳裂陷槽的打开是同时期的。因此,华北克拉通的北界应该置于化德群出露区域以北。基于锆石特征的详细分析及对比,我们认为化德群以南的孔兹岩系可能是化德群的主要源区。     

华北克拉通西南缘高山河组凝灰岩锆石U- Pb年龄及其地质意义

华北克拉通西南缘高山河组是中元古代重要的地层单元之一,但其沉积时限和地层对比关系长期存在争论。本文对采自甘肃省华亭县马峡镇高山河组下部的凝灰岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄测定,获得凝灰岩样品的高精度年龄为1759±17Ma。结合区域资料和前人研究成果,初步将该地区高山河组的形成年代限定在1770～1600Ma之间,并进一步限定高山河组下部熊耳群火山岩系的形成时代介于1800～1770Ma之间。此为首次在华北克拉通西南缘高山河组获得高精度年龄,不仅确定了高山河组沉积时代应为长城纪,也为整个华北克拉通西南缘中元古代地层划分对比和地质演化及其进一步进行微古生物研究等地质问题奠定了重要的年代学基础。     

鄂尔多斯盆地西南缘二叠系上石盒子组碎屑锆石U-Pb年龄与地质意义

运用碎屑锆石LA-ICP-MS锆石U-Pb测年方法,结合碎屑锆石矿物特征、阴极发光图像和年龄谱分布特征,对鄂尔多斯盆地西南缘麟游地区二叠系上石盒子砂岩进行了碎屑物源分析。结果表明:碎屑锆石U-Pb年龄分布主要包含3组峰值年龄:1864 Ma、2500 Ma和441 Ma,另外具有一颗3.3 Ga古老的碎屑锆石年龄及一组次级年轻年龄组299~363 Ma。1864 Ma和2500 Ma两组峰值的锆石颗粒约占总体的82.2%,表明二叠纪末上石盒子期华北克拉通为鄂尔多斯盆地西南缘提供主要物源,3.3 Ga年龄的存在也指示其来源于华北克拉通;441 Ma峰值的锆石颗粒约占总数的10.4%,指示其可能来自秦岭-祁连造山带,由于缺少800~1000 Ma的新元古代年龄,表明秦-祁造山带在上石盒子期抬升及剥蚀程度较低;299~363 Ma年龄组指示其可能来源于华北克拉通北缘的兴-蒙造山带岩浆弧。     

淮南地区中—新元古界LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb年龄及地质意义

淮南地区中—新元古代地层保存有大量精美的宏体碳质压膜化石和有机质壁微体化石,是新元古代大冰期之前生命演化的重要实证材料.然而,淮南地区中—新元古代地层的沉积时间仍未得到较好的约束,碎屑锆石年龄随地层层序的变化特征也未明确.为此本文对碎屑锆石数据较少的淮南寿县地区中—新元古代地层开展了系统的碎屑锆石U-Pb同位素测年.结...     

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。     

华北克拉通南缘安沟群的SHRIMP年龄及地层对比

华北克拉通南缘安沟群的时代及地层划分对比一直存有争议.侵吞安沟群的许台花岗岩原划为古元古代,本文通过SHRIMP测试,获得其精确的形成年龄为2503±11Ma.安沟群石梯沟组变质酸性火山岩的SHRIMP锆石U-Ph年龄为2521±11Ma,安沟群寨沟组变质酸性火山岩的SHRIMP锆石U-Ph年龄为2517±12Ma,表明安沟群形成于新太古代,与登封群和五台群的形成时代基本一致.安沟群地层的原岩组合为基性火山岩-中酸性火山岩、泥质.碎屑沉积岩和少量碳酸盐岩,总体上与登封群和五台群的原岩组合类似.     

小秦岭太华杂岩副片麻岩碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素及其地质意义

小秦岭地区是华北克拉通南缘早前寒武纪基底重要分布区,可见大量构造抬升剥露的基底结晶杂岩带。太华杂岩是小秦岭出露最古老的地质体,对于探讨华北克拉通南缘早期地壳形成和演化及其构造归属等问题具有重要意义。在小秦岭地区,太华杂岩被划分为正片麻岩系和以孔兹岩系为主的表壳岩。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法测得小秦岭地区太华杂岩表壳岩中黑云斜长片麻岩碎屑锆石的源区物质主要形成于2.40～2.11 Ga,经历了两期的古元古代晚期变质事件（～2.04 Ga和～1.91 Ga）,限定该套表壳岩的沉积时代介于2.11～1.91 Ga。结合锆石Hf同位素特征,我们认为该表壳岩的碎屑物质可能主要来自中条山的涑水杂岩体及绛县杂岩体、熊耳花岗岩体、小秦岭古元古代花岗岩体等,其初始的源区物质可能为太华杂岩的新太古代正片麻岩系。此外,本研究揭示华北中部造山带可能记录了一个长达约250 Ma（～2.05～1.8 Ga）持续的俯冲-碰撞过程。     

华北克拉通南缘栾川群的形成时代、物源及其对区域构造演化的意义：锆石U- Pb年代学和Hf同位素制约

栾川群沿秦岭造山带和华北克拉通两大构造单元的结合部分布,其时代归属和构造意义长期存在争议。本文从锆石U-Pb年代学和Hf同位素角度对栾川群进行物源分析和区域对比分析,为合理地理解华北克拉通南缘晚前寒武纪构造演化提供重要证据。栾川群上部大红口组浅变质粗面岩的结晶年龄为854±8Ma,成因以古元古代晚期陆壳物质的再循环或改造为主。栾川地区栾川群变碎屑岩中最年轻的碎屑锆石U-Pb年龄和大红口组浅变质粗面岩及相关侵入岩的结晶年龄限定栾川群沉积时代在917～844Ma,属于新元古代青白口纪。白术沟组中上部、煤窖沟组和鱼库组变碎屑岩的碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征一致,碎屑锆石U-Pb年龄集中在1.85～1.10Ga之间,北秦岭地体是最可能的物源区;Hf两阶段模式年龄(T_(DM2))为1.33～2.92Ga,揭示源区经历了～1.45Ga、～1.8Ga、～2.1Ga和～2.5Ga四期元古代陆壳增生。栾川群白术沟组下部和白术沟组中上部至鱼库组之间截然不同的碎屑锆石年龄谱图表明白术沟组沉积期间物源区由华北克拉通转变为北秦岭块体,沉积构造背景由被动大陆边缘转化为碰撞造山和后碰撞伸展环境。北秦岭地体原来应属于华北克拉通的一部分,至少在华北克拉通南缘至东缘地区曾存在与北秦岭地体类似的中、新元古代构造带。该构造带强烈地参与了Columbia超大陆裂解和Rodinia超大陆汇聚及裂解过程,在新元古代早期与华北克拉通曾短暂的拼合并造山,转变为华北克拉通周缘沉积盆地的主要物源供给区。     

冀东双山子群变质火山岩的地球化学、锆石U-Pb年代学及其对岩石成因和构造背景的制约

冀东双山子群是一套出露于青龙县东部变质程度较低的火山沉积地层,其中火山岩地层主要由变质玄武岩、安山岩和英安岩-流纹岩组成。全岩地球化学分析表明变玄武岩呈现拉斑玄武岩的地球化学特征,起源于尖晶石二辉橄榄岩12%~25%的部分熔融,变质安山岩与变质英安岩-流纹岩形成于弧下地幔部分熔融,该熔体受到地壳物质混染。LA-ICPMS锆石U-Pb定年表明本群变质安山岩形成于2514±16Ma,而变质流纹岩形成于2522±8Ma,二者均受到~2450和~2300Ma的后期热事件扰动。结合本群变质火山岩的岩石组合、地球化学特征和岩石成因,该套岩石可能形成于活动大陆边缘弧相关构造背景。     

华北克拉通南缘泌阳春水燕山期铝质A型花岗岩类:年代学、地球化学及其启示

出露于华北克拉通南缘泌阳春水及其附近的黄山、祖师顶和角子山三个花岗岩体主要侵位于汝阳群和新元古代花岗岩中,本文采用锆石LA-ICPMS U-Pb定年方法,获得三个岩体的主体岩性黑云母二长花岗岩的岩浆锆石年龄分别为132.8±0.8Ma、131.9±1.1Ma和120.9±0.8Ma,代表岩体的结晶年龄.三个岩体的岩性虽有差异,但主体岩性均为黑云母二长花岗岩,主要矿物为微斜条纹长石,暗色矿物为黑云母.三个岩体的地球化学特征均表现为高硅、高钾、贫Mg、贫Ca、高碱度率、高FeO*/MgO比,和相对富集高场强元素Ta、zr、Hf以及总体亏损不相容元素Ba、P、Sr、Ti和Nb等特征.SiO2含量较高且变化范围较宽,K2O/Na2O比较高,主要属高钾钙碱性系列,A/CNK在1.023～1.094之间,属弱过铝质,MgO和CaO含量较低.微量(包括稀土)元素特征总体相似,∑REE含量总体较低,LREE相对HREE元素富集.具弱.中等负铕异常,(La/Yb)N比9.32～42.43,Ga/Al(104Ga/Al)比、Nb/Ta比、Rb/Nb比均与A型花岗岩的类似;t2DM约为2.0Ga,εNd(t)值在-12.4～-13.5之间,与秦岭群负片麻岩的相似,(87Sr/86Sr);初始比值在0.70648～0.70823之间,表明物源来源于壳源.综合分析表明,三个岩体的花岗岩均为壳源铝质A2型(PA型)花岗岩,岩浆主要来源于早期俯冲进入华北克拉通南缘下部地壳中的北秦岭古老基底秦岭群负片麻岩的部分熔融以及分异作用,源岩熔融的热量主要由拆沉作用诱发的软流圈上涌物质的底侵作用提供.黄山、祖师顶和角子山三个花岗岩体形成于燕山期古太平洋板块对欧亚板块俯冲引起的岩石圈伸展环境.     

华北陆块南缘汝阳群次火山岩SHRIMP锆石U-Pb年龄及其地质意义

华北陆块南缘汝阳群下部的次火山岩一直被看作是与汝阳群同时代的火山喷发夹层。通过研究测得玄武岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为213.5±2.4Ma,并在邻近该次火山岩层上部的紫红色泥岩中发现了褪色的角岩化现象,说明该火山岩是晚三叠世沿汝阳群下部顺层侵入的次火山岩岩床。通过对该次火山岩岩石及其地球化学特征的研究,认为该次火山岩起源于有早期俯冲洋壳或陆壳参与再循环的大陆富集型地幔的部分熔融,它与秦岭造山带几乎同时代形成的超高压榴辉岩、埃达克质岩石、高钾钙碱性花岗岩、环斑花岗岩等共同揭示了秦岭造山带自中三叠世全面碰撞造山之后,由碰撞挤压逐渐转变为伸展拉张的深部动力学过程。     

华北陆块南缘汝阳群次火山岩SHRIMP锆石U-Pb年龄及其地质意义

华北陆块南缘汝阳群下部的次火山岩一直被看作是与汝阳群同时代的火山喷发夹层。通过研究测得玄武岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为213.5±2.4Ma,并在邻近该次火山岩层上部的紫红色泥岩中发现了褪色的角岩化现象,说明该火山岩是晚三叠世沿汝阳群下部顺层侵入的次火山岩岩床。通过对该次火山岩岩石及其地球化学特征的研究,认为该次火山岩起源于有早期俯冲洋壳或陆壳参与再循环的大陆富集型地幔的部分熔融,它与秦岭造山带几乎同时代形成的超高压榴辉岩、埃达克质岩石、高钾钙碱性花岗岩、环斑花岗岩等共同揭示了秦岭造山带自中三叠世全面碰撞造山之后,由碰撞挤压逐渐转变为伸展拉张的深部动力学过程。