北京密云元古宙常州沟组之下环斑花岗岩古风化壳岩石的发现及其碎屑锆石年龄

在北京密云地区,最近发现环斑花岗岩(脉)上发育有古风化壳,并被长城系常州沟组砂岩覆盖。风化壳物质的组成主要为来自环斑花岗岩的原地风化残留物和粗碎屑岩,采用SHRIMP和LA-ICP-MS方法,分别获得环斑花岗岩古风化壳碎屑岩的碎屑锆石U-Pb年龄值为(1682±20)Ma、(1708±6)Ma等,与相邻的密云环斑花岗岩年龄相同。这套古风化壳碎屑岩的存在和测年结果显示,长城系常州沟组的底界年龄应小于1682Ma。     

北京密云元古宙环斑花岗岩古风化壳及其与长城系常州沟组的关系

华北地区长城系在中国元古宙研究中占有相当重要的地位,其底界是目前划分古、中元古界的重要界线标志。长期以来,由于在靠近长城系底部缺少可定年的岩层或地质体,其底界年龄一直难以确定。近年来笔者在北京密云地区,发现了长城系常州沟组砂岩层直接覆盖在发育有古风化壳的环斑花岗岩(脉)之上。风化壳物质的组成主要为环斑花岗岩的原地风化岩石,以及向上过渡为貌似环斑花岗岩的粗碎屑岩。已获得古风化壳环斑花岗质碎屑岩的碎屑锆石U Pb年龄值为（1 682±20）Ma (SHRIMP) 和（1 708±56）Ma (LA ICP MS)等,与相邻的密云环斑花岗岩年龄相同。初步分析表明,密云环斑花岗岩及其同期岩脉在侵位之后,曾随着区域地壳抬升暴露出地表。经过一定时期的风化和部分剥蚀,在其表面形成残积物和接近原地堆积的环斑花岗质碎屑物质。从形成时间来看,这套岩石应属于“前常州沟期(组)”。它的存在和测年结果显示,长城系常州沟组的底界年龄应小于1 682 Ma,而不是以前划定的1 800 Ma。根据环斑花岗质沉积岩碎屑锆石以及已有的上覆地层相关年龄数据的分析,我们初步提出长城系底界年龄约为1 665~1 670 Ma。     

新太古代花岗片麻岩中麻粒岩包体磷灰石U-Pb定年对燕辽裂陷槽中元古代长城群底界年龄的制约

近年来,燕辽裂陷槽中-新元古界年代学研究进展突出,最重要的进展之一是长城群底界年龄的确定,目前基本可以比较准确地将其定为1 650 Ma。本文报道了支持此认识的新证据——下伏于长城群常州沟组之下的新太古代片麻岩中的麻粒岩包体的磷灰石U-Pb年龄。通过高精度ID-TIMS定年方法,对天津蓟县下营镇常州村附近长城群常州沟组不整合覆盖的新太古代遵化杂岩中的麻粒岩中磷灰石进行了U-Pb定年,获得了制约"长城群"底界的年龄:~(207)Pb/~(206)Pb表面年龄加权平均值为1 666±16 Ma(MSWD=1.8,n=11),不一致线上交点年龄1 667±23 Ma(MSWD=1.7,n=11),二者在误差范围内完全一致。该测年成果再一次有力制约了燕辽裂陷槽长城群的底界年龄为1 650 Ma。     

北京昌平地区基底片麻岩和中-新元古代盖层锆石U-Pb年龄和Hf同位素研究及其地质意义

本文通过对北京昌平地区燕辽裂陷槽内出露的基底密云群片麻岩及其上覆沉积盖层底部长城系常州沟组和顶部青白口系长龙山组砂岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄和Hf同位素组成的研究,对华北克拉通新太古代-元古宙期间的沉积与地壳演化进行探讨.锆石的LA-ICP-MS U-Pb年代学研究表明,密云群含辉石角闪斜长片麻岩的原岩形...     

华北克拉通中元古界底界年龄与盆地性质讨论

国际地层委员会将中元古界底界界线年龄定为1600Ma,1600~1400Ma为Calymmian(盖层系),表示全球地台盖层形成时期。华北地台基底固结时间为1800Ma,固结后即进入伸展裂解作用时期,首先是山西吕梁山区、晋南中条山、豫西熊耳山区裂解发展成三叉裂陷槽(Aulacogen)。吕梁山区小两岭组火山岩形成年龄有1778±20Ma(SHRIMP U-Pb锆石)及1779±20Ma(LA-ICP-MS U-Pb锆石)两个数值;豫西熊耳群顶部马家河组和中部鸡蛋坪组及下部许山组火山岩年龄分别为1776±20Ma、1791±20Ma和1783±13Ma(SHRIMP U-Pb锆石),1776~1800Ma为火山岩的形成年龄;将1800Ma作为小两岭组与熊耳群两个火山岩组的底界年龄应当是合理的。吕梁山区的汉高山群为碎屑岩夹火山岩,代表吕梁-陕豫三叉裂陷槽北支中的快速充填,与小两岭组为同时期沉积。汉高山群、大古石组(熊耳群底部沉积岩)为1800Ma裂解开始的盖层沉积,小两岭组火山岩、相关的辉绿岩墙及熊耳群火山岩均为裂解时期的岩浆作用产物。北京密云环斑花岗岩侵位时间为1700Ma,代表燕山-太行山裂陷槽裂解的起始时间也即燕山地区长城系常州沟组底界年龄。北京密云地区环斑花岗岩风化壳上覆常州沟组年龄可确定为1650Ma,它不应被看作常州沟组最低层位的年龄,而是裂陷槽裂解后密云地区开始接受沉积的年龄,1700Ma、1650Ma代表常州沟组在不同地区的底界年龄,但均不等于长城系或中元古界的底界年龄。1600Ma为高于庄组底界年龄,即长城系与蓟县系的界线年龄,也是国际地层委员会中元古界的底界年龄。1600Ma代表燕山-太行山裂陷槽闭合的年龄,也是华北地台始自1800Ma伸展裂解作用的最终结束时期。1600Ma是新的陆表海盆地发展的起始时间,是重要的华北地台构造转换的时期。因此,1800与1600Ma代表华北地台重大地质构造事件的年龄,具大区域构造意义,依据对前寒武系界线年龄确定的原则,两个年龄值均可被选择为中元古界底界的界线年龄。但本文赞同中国全国地层委员会采用1800Ma作为中元古界的底界年龄,因其更符合中国的地质构造实际:华北地台裂解-克拉通内裂陷槽中的盖层充填,底界为1800Ma。华北地台中元古界盆地在不同时期,它的构造性质完全不同:1800~1600Ma为裂陷槽;1600~1400Ma发展成陆表海;1400~1300Ma转化为弧后盆地;1800Ma、1600Ma及1400Ma代表中元古代三个重要的区域构造转换的时间点。     

河南鲁山地区早前寒武纪变质岩系的锆石SHRIMP U-Pb年龄、地球化学特征及环境演化

河南鲁山地区早前寒武系划分为新太古代荡泽河岩组、TTG系与古元古代太华岩群铁山岭岩组、水底沟岩组、雪花沟岩组.在水底沟岩组石墨矽线片麻岩中获得最年轻的碎屑锆石SHRIMP U-Pb年龄为2.250～2.310Ga,变质锆石年龄为1.84Ga 0.07Ga在侵入于雪花沟岩组的石榴钾长花岗片麻岩中获得岩浆锆石SHRIMP U-Pb年龄为2.146Ga 0.02Ga,变质锆石年龄为1.87Ga±O.01Ga,从而确定太华岩群的形成时代为古元古代.地球化学特征分析表明,荡泽河岩组显示岛弧环境,铁山岭岩组具板内裂谷向浅海演化的特点,水底沟岩组形成于封闭的浅海,雪花沟岩组具初始洋盆的特征.该地区经历了新太古代古陆核俯冲与拼贴.古元古代地壳裂解、扭张成初始洋盆,到地体拼贴、洋盆闭合形成克拉通的漫长演化历程.     

河南鲁山地区早前寒武纪变质岩系的锆石SHRIMP U-Pb年龄、地球化学特征及环境演化

河南鲁山地区早前寒武系划分为新太古代荡泽河岩组、TTG岩系与古元古代太华岩群铁山岭岩组、水底沟岩组、雪花沟岩组。在水底沟岩组石墨矽线片麻岩中获得最年轻的碎屑锆石SHRIMP U-Pb年龄为2．250～2．310Ga．变质锆石年龄为1．84Ga±0．07Ga;在侵入于雪花沟岩组的石榴钾长花岗片麻岩中获得岩浆锆石SFIKIMP U-Pb年龄为2．146Ga±0．02Ga．变质锆石年龄为1．87Ga±0．01Ga,从而确定太华岩群的形成时代为古元古代。地球化学特征分析表明,荡泽河岩组显示岛弧环境,铁山岭岩组具板内裂谷向浅海演化的特点,水底沟岩组形成于封闭的浅海,雪花沟岩组具初始洋盆的特征。该地区经历了新太古代古陆核俯冲与拼贴,古元古代地壳裂解、拉张成初始洋盆,到地体拼贴、洋盆闭合形成克拉通的漫长演化历程。     

云中山区界河口岩群单颗粒锆石年龄及地质意义

云中山区界河口岩群原岩主要为1套陆源碎屑岩夹镁铁质火山岩,经历了多次变形变质作用的叠加改造,变质程度达高角闪岩相,深熔作用强烈。整套岩石组合无底、无顶、无序,其与基底片麻岩之间(TTG)或是深熔渐变过渡,或是呈韧性剪切带接触。采自该岩群绿帘角闪二长变粒岩单颗粒锆石U-Pb法测年获得3组年龄值,即(2751±39)Ma、(2541±21)Ma和(2183±16)Ma,前者代表物源区的年龄,后两者代表2次深熔变质年龄。侵入该岩群的峪口眼球状黑云二长片麻岩单颗粒锆石U-Pb法测年获得(2493±38)Ma的成岩年龄,从而说明了云中山区界河口岩群形成时代为新太古代。发生在(2541±21)Ma强烈的区域性深熔作用,使基底片麻岩活化或重生,早期的信息大多已消失。界河口岩群与五台岩群年龄相当,推测界河口岩群与五台岩群并非是垂向上下关系,而是横向上的并列关系,现在所处的不同构造层次是弧-陆碰撞的造山过程中构造叠置形成,峪口片麻岩形成于后碰撞环境,其侵位形成的卵形构造局部斜切弧-陆碰撞所形成线状构造带。     

豫西五里川—寨根一带秦岭岩群碎屑锆石U-Pb年龄研究

秦岭岩群为北秦岭微陆块的主要组成部分,其时代的准确厘定对秦岭造山带构造演化研究具有重要的地质意义。本次工作对五里川—寨根一带秦岭岩群雁岭沟岩组钠长二云片岩和郭庄岩组矽线二云二长片麻岩进行碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素年代学研究。钠长二云片岩具有岩浆成因特征的碎屑锆石核部年龄主要存在545~551 Ma、754~778 Ma、900~1000 Ma、1340~1830 Ma和2300~2500 Ma 5个年龄段,并以900~1000 Ma段碎屑锆石的峰最明显;部分数据点在锆石U-Pb谐和图上拟合成一条上交点年龄为(2478±25)Ma的不一致线。矽线二云二长片麻岩年龄主要集中于1400~1800 Ma,另有4颗锆石年龄为1134~1243 Ma,其中最年轻的1颗碎屑岩浆锆石年龄为(1134±17)Ma。根据分析结果,推断本地区雁岭沟岩组的形成时代应晚于900 Ma,早于438 Ma的五垛山岩体。郭庄岩组的主体形成于中元古代晚期,时代应该晚于1122 Ma,老于962 Ma的新元古代花岗岩类。雁岭沟岩组最主要的物质来源为新元古代花岗岩,其次为新太古代—古元古代陆壳,少部分来源于郭庄岩组;郭庄岩组物质来源主要为的古元古代晚期至中元古代早期的花岗岩陆壳。雁岭沟岩组与郭庄岩组形成时代不同,二者之间存在沉积间断,主要物源区也不相同,雁岭沟岩组中甚至有少量郭庄岩组剥蚀后再沉积的物质。因此,二者是不同的构造岩片,本地区雁岭沟岩组应从秦岭岩群中解体出来。     

北京密云放马峪基性岩墙群LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其意义

太古宙基性岩墙群在北京密云地区广泛分布,其年代学研究一直备受关注,多年来取得了一些数据,但对太古宙变质片麻岩控制作用未做论述。利用LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素测定技术,测得放马峪石榴辉石岩中锆石的年龄为2497±15Ma,此年龄被解释为区内变质片麻岩成岩年龄应早于基性岩墙群成岩年龄,其为研究区内太古宙片麻岩成岩年龄提供了重要的参考数据。     

Recent advances in the study of the Mesoproterozoic geochronology in the North China Craton

The Mesoproterozoic successions in the North China Craton (NCC) and the Qinling–Qilian–Kunlun Orogens have been revised using the new and highly reliable age data. Many Proterozoic strata in the Qinling–Qilian–Kunlun Orogens, such as the Qinling, Jinshuikou and Beidahe groups that have been ascribed to be Paleoproterozoic are actually of Mesoproterozoic Era. The most significant advances are recent geochronological studies on the Mesoproterozoic stratigraphy and magmatic events in the NCC. The boundary age between the Dahongyu Formation and the overlying Gaoyuzhuang Formation is well constrained to be ∼1600 Ma, corresponding to the boundary age between Statherian and Calymmian. The boundary between the Tieling Formation and the overlying Xiamaling Formation is best positioned at ∼1400 Ma, which is coeval with the boundary between Calymmian and Ectasian, and is about 400 Myrs older than the conventional value of 1000 Ma originally defined by the All China Commission of Stratigraphy. Hence the Jixianian System, including the Gaoyuzhuang, Yangzhuang, Wumishan, Hongshuizhuang and Tieling formations in ascending order, is comparable with the Calymmian System in the International Stratigraphic Chart. The lower boundary of the Changchengian System, the first system of the Mesoproterozoic in China Regional Stratigraphic Chart, also needs revision from the conventional 1800 Ma to ∼1650 Ma well constrained by the zircon U–Pb ages 1673 ± 10 Ma (LA-MC-ICP-MS) and 1669 ± 20 Ma (SHRIMP) of a granite-porphyry dike that was overlain unconformably by the basal conglomerate of the Changzhougou Formation, the first formation of the Changchengian System. Therefore, the earliest Mesoproterozoic sequence in the NCC represented by the Changchengian and Jixianian Systems in the Yanliao Aulacogen is identical to that of the Vindhyan Supergroup in Central Indian and the Riphean Series in Russia. On the other hand, a series of 1.8–1.6 Ga anorogenic magmatic records were well-preserved around the NCC, which marked the initial rifting of the Columbia Supercontinent in the NCC. The magmatic events can thus be subdivided into three phases with peaks at ca 1.77 Ga, ca 1.70 Ga and ca 1.63 Ga, respectively. In addition to 1.8–1.6 Ga magmatic events, some minor volcanic eruptions at ca 1.56 Ga and 1.44 Ga, and wide-spread bi-modal magmatic intrusions at 1.35–1.32 Ga have been recognized in the northern NCC, marking the continued rifting of the Columbia Supercontinent since ∼1.8 Ga.     

华北克拉通南缘洛峪群-汝阳群属于中元古界长城系——河南汝州洛峪口组层凝灰岩锆石LA—MC-ICPMSU—Pb年龄的直接约束

运用LA—MC—ICPMS方法,对河南汝州阳坡村附近洛峪口组中部层凝灰岩夹层开展了锆石U-Pb同位素年代学研究,获得了1611±8Ma的高精度年龄。这一年龄第一次精确标定了该地区洛峪口组的形成时限,并显示该组顶界应接近1600Ma。由于洛峪口组位于华北克拉通南缘原划归“新元古界青白口系”洛峪群的最顶部,洛峪群又覆于“中元古界蓟县系”汝阳群之上,因此,这一新的年代学进展实际上同时也将洛峪群和汝阳群都下压到了中元古界长城系,并将洛峪群顶界限定为该地区长城系与蓟县系分界。结合区域资料,特别是熊耳群（下伏于汝阳群）火山岩近年来的年代学标定（多集中于1750～1780Ma）,可初步将该地区汝阳群一洛峪群的形成年代限定为1750～1600Ma之间,对应于国际固结纪（Statherian。1800～1600Ma）即中国长城纪中晚期。华北南缘洛峪口组形成年龄的直接约束及相关地层划分的重新厘定,为中元古代华北克拉通南北缘的准确对比及其与哥伦比亚超大陆关系、早期生命演化等重大地学命题提供了新的重要的年代学证据。     

京津地区长城系下伏变质岩系变质年龄及长城系底界年龄的厘定

长城系属中元古宇底部,其底界年龄一直存在争议。国内发表的数据在2000-1640Ma之间。通过分析以往数据,并据近年新资料,认为长城系底界年龄划在(1700±20)Ma是比较合理的。     

侵入下马岭组的基性岩床的锆石和斜锆石U-Pb精确定年——对华北中元古界地层划分方案的制约

华北克拉通马兰峪隆起北侧的下马岭组页岩中广泛发育辉绿岩床。分别利用高灵敏度、高精度的离子探针质谱法和同位素稀释热电离质谱法,测定了辉绿岩中锆石和斜锆石的U-Pb同位素年龄,获得了辉绿岩的侵位年龄1320Ma±6Ma。该年龄数据的获得制约了下马岭组的上限年龄不老于1320Ma。将下马岭组置于1400~1350Ma的区间内。综合已有的测年成果,对华北克拉通燕辽裂陷槽内中元古界的划分方案进行了厘定,提出了一个新的中元古界划分方案。建议方案中长城系包括常州沟组、串岭沟组、团山子组和大红峪组,时限为1800~1600Ma;蓟县系包括高于庄组、杨庄组、雾迷山组、洪水庄组和铁岭组,时限为1600~1400Ma;蓟县系之上1400~1000Ma期间的地层为待建系,亟需进一步研究。     

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。     

Detrital Zircon U–Pb Geochronology and Provenance of Bayan Obo Group, Northern Margin of North China Craton: New Implications for the Position of NCC in Rodinia

The paleoposition of North China Craton in Rodinia has long been in controversial. This paper mainly focuses on the U–Pb geochronological studies of detrital zircons obtained from Bayan Obo Group exposed in the Shangdu area, Inner Mongolia, aiming to provide more information for interprating this problem. Based on the acquired data, this paper comes to the following conclusions. Firstly, the depositional age of Bayan Obo Group might be from Meso– to Neoproterozoic according to the zircons U–Pb dating results. The lower succession of this group, namely Dulahala and Jianshan formations deposited between 1800 and 1650 Ma. The Halahuogete and Bilute formations deposited between 1500 and 1350 Ma. For Baiyinbaolage and Hujiertu formations, their depositional age was 1250–900 Ma. Secondly, for the provenance of Bayan Obo Group, this paper believes detrital zircons with age of 2.51–2.71 Ga and 2.00–2.48 Ga were from Guyang, Xi Ulanbulang and Zhuozi area; the Khondalite Belt provided detrital zircons with age of 1.95–1.80 Ga; zircons with age of 1.60–1.75 Ga might come from granitic rocks in Miyun Area. The magmatism after 1.60 Ga was rarely recorded in the NCC, therefore those zircons with ages younger than 1.60 Ga might come from outside of NCC. The magmatism with the same age existed in Baltic, Amazonia and Laurentia. Based on previous paleomagnetic researches, this paper proposes that NCC might receive detritus from Baltic during 1560–1350 Ma and had affinity with Laurentia and Amazonia at ～0.9 Ga in Rodinia. Baltic, Amazonia and Laurentia might be potential provenances for non–NCC detritus in Bayan Obo Group.     

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。     

新疆库鲁克塔格地区晚古元古代兴地塔格群沉积特征及其碳同位素研究

新疆库鲁克塔格地区兴地塔格群被认为是晚古元古代地层,该地层黑色云母石英片岩的铅同位素测年为2 063.28~2 321.4 Ma。通过对兴地塔格群辛格尔组白云石大理岩的碳同位素测定,其碳同位素分布在5.15‰~-0.79‰PDB,大部分数据为2‰PDB,明显不同于中元古代1 600~1 400 Ma时期的δ13Ccarb值处在0‰~1‰PDB特征。其与国内外同时期地层的碳同位素数据比较,特别是与华北长城系碳同位素特征比较,认为辛格尔组应该属于晚古元古代1 700~1 600 Ma时期沉积产物。同时,对兴地塔格群的沉积地层特征及沉积环境进行系统研究,认为兴地塔格群沉积环境属于浅海沉积环境。