华北克拉通古元古代地层划分与对比

华北克拉通古元古代地层分布广泛,主要集中于胶辽吉带、中部带和西部孔兹岩带三个带状区域。近年来华北克拉通古元古代地层研究取得了很大的进展,根据作者的研究和前人的大量工作,本文对华北克拉通主要的古元古代地层的组成、时代、形成的构造背景等进行了总结。发现华北克拉通古元古代底部2.47～2.35Ga间的地层普遍缺失,反映了华北克拉通地质演化历史上的一个静寂时期。～2.3Ga在华北克拉通中条山及鲁山等地发育了少量的冷口变质火山岩以及上太华岩群变质地层。大量的年代学资料表明华北克拉通以往认为时代大致始于2.5Ga的滹沱群、甘陶河群、辽河岩群、绛县群、中条群等众多地层实际年龄多集中在2.2～1.9Ga之间,而且大多数地区所划分的不同的古元古代地层在时间上是并置或叠合的,没有新老或上下关系,仅在中条山地区和五台地区的古元古代地层具有从老到新连续演化的特征。目前,古元古代早期2.4～2.3Ga的地层研究程度还不高,形成的构造背景存在岛弧和裂谷两种不同的认识,我们倾向于活动大陆边缘环境,推测在鲁山-华山-中条山-吕梁山一带存在古元古代早期的岛弧与活动大陆边缘的相互作用。2.2～1.9Ga这一阶段的地层除孔兹岩系外,通常为变质火山-沉积岩系,且火山岩基本都具有双峰式火山岩特征,表明它们应该形成于伸展环境,但对伸展的机制还存在裂谷与弧后盆地的争议,根据作者等的工作本文倾向于它们形成于陆内裂谷环境,反映了华北克拉通可能从2.2Ga开始经历了强烈的伸展活动,最终导致了原有基底的裂解。     

华北克拉通南部古元古界熊耳群大古石组碎屑岩的地球化学特征及其地质意义

华北克拉通南部熊耳—中条拗拉谷中广泛发育的古元古界熊耳群火山岩,是华北克拉通结晶基底形成后规模最大、涉及范围最广的火山活动产物,以火山熔岩占绝对优势,沉积岩和火山碎屑岩主要分布在大古石组及马家河组,仅占地层总厚度的43%。本文从沉积学角度,探讨熊耳群火山岩的形成环境及其构造背景。底部大古石组碎屑岩主要由一套砂砾岩、砂岩和泥质岩组成。其岩相学特征表明大古石组自下而上的沉积相为河流相—湖泊相—河流相。自下而上对比大古石组剖面中碎屑岩的地球化学数据(Sr、Ga、V)及相应比值(Sr/Ba、Th/U、Zr/Rb),认为大古石组碎屑岩以陆相沉积(河流相和湖泊相)为主,但中后期伴有海侵作用。通过对其泥质岩的主、微量元素地球化学特征的研究,认为大古石组碎屑岩主要来源于花岗质成分,但混有一定量的基性物质;源岩以太古宙地层为主,可能有古元古代地层的加入,经历了中等程度的风化作用,并快速堆积形成的。大古石组碎屑岩形成于被动大陆边缘环境,代表了古元古代末华北克拉通伸展—裂解事件的开始;熊耳群火山岩则是在被动大陆边缘的裂谷环境发育形成的。     

华北克拉通中元古代岩浆事件群

中元古代(1800~1000 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.     

华北克拉通古元古代地质记录及其构造意义

华北克拉通上存在广泛的古元古代地质记录,尤其是构造岩石组合和同位素年龄资料,显示克拉通上可能存在多条古元古代的汇聚拼合带:如鄂尔多斯地块与华北东部-阴山地块之间的拼合造山带、华北东部地块与狼林地块之间的胶辽造山带以及华北克拉通北缘的安第斯型汇聚边界等.华北克拉通中部地区的古元古代锆石年龄数据统计,显示出2.3~2.4 Ga、2.0~2.2 Ga和1.8~1.95 Ga三组年龄值,暗示华北克拉通古元古代可能存在两个演化阶段:其中古元古代末期(1.8~1.95 Ga)的造山事件已得到了广泛认可,并认为与全球Columbia超大陆汇聚事件相关;而2.3~2.4 Ga、2.00~2.2 Ga所代表的构造热事件的性质和意义尚不明确.我国古元古代末期有关陆块汇聚的构造热事件以及其后的裂解事件群和地层学记录,与新的国际前寒武纪地质年代表建议的古-中元古代界线一致,这将促进我国特别是古中元古代的前寒武纪研究.     

古/中元古代界线:1.8Ga

年代地层表是我们描述地球历史演化的时间框架,也隐含着我们对地球演化过程的基本认识,承载着一系列核心科学问题。现有的国际前寒武纪地质年表存在不少问题,还没有被普遍接受的新方案。在现行国际地层年表(IUGS 1989—2004)中,20～18亿年被称为造山纪,18～16亿年被称为固结纪,16～14亿年被称为盖层纪,也即:造山运动结束到盖层发育之间的过渡时期为固结纪,而将盖层的广泛发育作为中元古代的开始。在我国,由于"吕梁运动"是华北克拉通结晶基底最终形成的标志性构造-热事件,此后发育以长城系-蓟县系-青白口系为代表的地台型沉积盖层,因此我国地质界一直以长城系的底界代表中元古代的开始,并根据"吕梁运动"结束时间,将古/中元古代的时间界线置于18亿年。2012年国际地层委员会提出了一份全新的全球前寒武纪地质年代表划分建议方案,其中2060～1780Ma阶段被称为古元古代哥伦比亚纪,主要以Columbia超大陆的聚合为特征;而之后17. 8～8. 5亿年的近10亿年间,则被定义为罗迪尼亚纪,代表了从Columbia超大陆裂解到Rodinia超大陆聚合的漫长阶段。即这一新建议方案的古/中元古代界线为17. 8亿年,与我国学者长期以来所坚持的古/中元古代分界是基本一致的。在华北克拉通,"吕梁运动"的结束时间在～18亿年,此后整体处于多期裂解的陆内伸展环境,长城系-蓟县系基本上属于连续的陆表海沉积。近年来的研究表明,燕山地区长城系的底界年龄约为17亿年,长城系与蓟县系的分界则为16亿年。如果一味按照现行国际地层划分方案,其古/中元古代的界线(16亿年)将对应于长城系-蓟县系的分界,华北克拉通这套盖层型沉积将被人为分割为两部分,这显然是很不合理的。值得注意的是,在华北克拉通中部吕梁地区发育的小两岭组火山岩和在其南部地区发育的、也是世界范围内同时期最大规模的火山活动——熊耳群火山-沉积岩系,是华北克拉通结晶基底之上最早发育的盖层沉积,其起始形成时间约为18亿年。这与新建议的古/中元古代分界非常接近。从全球地质演化来看,从18到16亿年,造山作用结束,Columbia超大陆开始裂解,岩浆作用方式和岩浆岩组合类型及其地球化学特征发生明显改变,如斜长岩、环斑花岗岩在世界主要克拉通均有发育。与此同时,稳定沉积盖层开始广泛发育,条带状铁建造(BIF)消失,代之以鲕状或粒状矿物集合体组成的浅海富铁沉积,另外海相硫化物沉积、有核原生生物等也首次出现。所有这些都标志着,在此前后,地球岩石圈、水圈和大气圈均发生了重大转折,生物圈也进入新的演化阶段,标志着地球进入"中年期"演化阶段。虽然地球演化发生重要转折的根本原因和细节还有待进一步深入探讨,但这一转变的起点或最重要的时间点,无疑就在18亿年前后,因此,本文认为,应将其作为全球古/中元古代的时间界线。     

华北克拉通北部地区古-中元古代富碱侵入岩年代学及意义

本文报道华北克拉通北部燕辽三叉裂堑系和辽-吉拗拉谷内一系列古-中元古代富碱侵入岩的锆石U-Pb年龄。这些岩体整体呈近东西向分布，与该地区同期发育的其他非造山球斑花岗岩、斜长岩和大红裕组火山岩都形成于拉张性构造环境，并构成了一条长近千公里的迄今国内外最古老的富碱侵入岩带。该富碱侵入岩带具有东部较老（〉1．8Ga）和西部年轻（1．7Ga左右）的特点，它提供了华北克拉通在1．85—1．70Ga期间处于裂解构造格局的最好证据，丰富了全球性前寒武纪超大陆裂解的研究内容。     

华北克拉通南缘中元古代早期杂色页岩的古环境指示意义

中元古代大气氧含量是否有变化以及何时、如何变化的,目前是尚不清楚、存有争议的热点问题。细碎屑岩常被认为可反映其沉积时的水体环境,是记录古海洋氧化还原信息的重要载体。华北克拉通自18亿年之后,处于多期裂解的陆内伸展环境,发育一系列泥页岩,其中华北克拉通南缘崔庄组（~1648Ma）泥页岩沉积于陆棚-浅海环境。本次研究选取该组杂色页岩作为研究对象,扫描电镜和粉晶衍射结果显示,绿色和紫红色页岩主要矿物包括伊利石、石英、长石,还包含了云母、绿泥石、赤铁矿。赤铁矿分布在云母内部和绿泥石边缘,指示其来自于矿物蚀变。两种页岩中的伊利石均以纤维状分布在长石、石英和云母碎屑粒间孔隙,且主要为1M型,指示其经历了浅成岩作用。紫红色页岩与绿色页岩相比,剖面上风化程度较高。主量元素显示,两种页岩的源岩都经历明显的钾化作用,经过钾校正之后,风化指数（CIA）约为80~85,说明物源区经历强烈的风化作用。同时,全铁含量与澳大利亚后太古代页岩和北美页岩相似,铁并无明显富集,指示铁可能是陆源输入。稀土元素与澳大利亚后太古代相比明显Eu异常,无明显Ce异常,而过渡金属元素（V、Cr、Co、Ni）无显著富集,其比值显示该套页岩沉积于氧化的水体中。结合该时期海洋分层模型,推测中元古代早期浅海陆棚海水已出现氧化。黏土质泥页岩在该时期广泛发育,均指示陆壳风化作用强烈,该过程可能影响和控制氧气含量的变化。

     

华北及扬子克拉通中元古代年代地层格架厘定及相关问题探讨

在系统分析近年华北和扬子克拉通典型地区中元古代(GTS2012,1 780~850 Ma)年代地层学进展基础上,详细厘定了其地层格架。确认华北克拉通中元古代早期地层(约1 780~约1 350 Ma)发育始于豫陕晋交界地区,其后沿“华北中部造山带”(TNCO:Trans North China Orogen)再逐渐扩展到燕山及附近地区,但随后则普遍缺失了中期(约1 350~约1 100 Ma)纪录。其晚期沉积(<1 100 Ma)见于胶辽徐淮、豫西南及燕山等地区。扬子克拉通的川滇交界地区出露有中元古代早期(约1 750~约1 450 Ma)及晚期(<1 100 Ma)地层,中期沉积(约1 400~约1 150 Ma)主要见于神农架地区。华北与扬子两地的地层纪录具有良好的互补性,并有效涵盖了整个GTS2012全球地质年表所建议之“中元古代”(1 780~850 Ma)。这一新格架蕴含多方面重要命题：(1)地层学方面。在未来GTS2012中元古界内部“系”级单位再划分研究中,中国学者通过在上述两地对应地层序列中识别此间全球大火成岩省LIPs地幔柱事件的沉积响应,可望从地球系统科学角度全面参与新建议各系底界的“金钉子”工作,并做出独特贡献。(2)早期真核生物演化及生物古地理方面。基于当前格架可以确认,山西永济汝阳群北大尖组以Tappania为代表的具刺大型疑源类生物群的时代应约为1 650 Ma,为目前全球真核生物遗存最早出现层位,同时不排除华北南缘有可能是此类生物的起源区。结合其时空分布或可进一步推测,至少在约1 650~约1 450 Ma阶段,即哥伦比亚超大陆向罗迪尼亚超大陆过渡阶段,华北克拉通应与印度、澳大利亚、北美、西伯利亚等古陆互为近邻。(3)沉积大地构造演化方面。中元古代华北及扬子克拉通均表现出“三段式”沉积过程,其沉降隆起区均发生过“跷跷板”式转换,包括“晋宁运动”在内的关键时间节点均存在较好的对应性,表明该阶段两者很可能处于同一板块构造应力场之内。结合约1.38 Ga燕山地区下马岭组含钾质斑脱岩黑色岩系所代表的前陆盆地性质、约1.1 Ga以后华北与扬子沉积发展同步性并含Chuaria等宏观藻类,以及华北东部该阶段富含格林维尔期碎屑锆石等特征,推测最晚应于约1.1 Ga前后,华北东部可能已与扬子华夏、锡林浩特蒙古微地块等相互拼合并形成格林维尔造山带。借此与北美、澳大利亚、波罗的等古陆相链接,共同见证了罗迪尼亚超大陆的最终聚合与初始裂解。     

华北克拉通南缘蚌埠隆起古元古代侵入体地质地球化学特征

华北陆块是世界上最古老、最大的克拉通地块之一。蚌埠隆起作为华北陆块的组成部分,其初始陆壳的形成时限为中太古代晚期,随着扬子陆块与华北陆块碰撞、拼接,经历了较为复杂的演化过程。为了深入探讨蚌埠隆起带古元古代岩浆活动,更新补充年代学及岩石地球化学分析数据,本次通过对区内古元古代侵入体的野外观察、年代学和岩石地球化学研究,在庄子里岩体和磨盘山岩体中分别获得锆石U-Pb年龄为(2089±44)Ma、(2133±27)Ma。地球化学研究显示两岩体明显富钠贫钾,总体铝碱比偏高,钙碱比偏低,属准铝—铝过饱和类型;轻稀土相对富集,具明显的铕负异常,铈异常不明显或无异常;K、Nb、Sr、P和Ti有较明显的亏损,Rb、Th、U、Nd、Zr和Sm相对富集,成因类型具备造山后A型花岗岩特征。ε_(Nd)(t)值介于-3.87～+3.20,暗示侵入体可能来源于同一源区,Nd两阶段模式年龄(2.37～2.84 Ga)与华北克拉通主体形成于太古宙,并以2.40～2.50 Ga为主体相一致。ε_(Hf)(t)值介于-9.77～+9.59,且差别较大,说明其具物质起源的复杂性,古老的两阶段Hf模式年龄(2.27～2.96 Ga)说明其物质起源主要为新太古宙,与蚌埠隆起拉张背景时间上具有一致性。构造环境判别属板内花岗岩范畴,表现为非造山构造环境,暗示其伸展构造背景。     

华北克拉通中北部麻粒岩带基础地质调查进展及相关问题讨论

华北克拉通中北部麻粒岩带被认为是古元古代造山带,晋冀蒙相邻地区的高压麻粒岩和超高温变质岩吸引了国内外早前寒武纪地质学家的目光.本文以区域地质调查资料为基础,重新厘定了华北克拉通中北部的构造单元,自北向南依次划分为阴山新太古代岩浆弧(阴山地块)、乌拉山-大青山古元古代再造杂岩带(Pt1)、凉城深熔花岗岩带(Pt1)、天镇...     

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.     

The Xiong'er volcanic belt at the southern margin of the North China Craton: Petrographic and geochemical evidence for its outboard position in the Paleo-Mesoproterozoic Columbia Supercontinent

The Xiong'er volcanic belt, covering an area of more than 60,000 km² along the southern margin of the North China Craton, has long been considered an intra-continental rift zone and recently interpreted as part of a large igneous province formed by a mantle plume that led to the breakup of the Paleo-Mesoproterozoic supercontinent Columbia. However, such interpretations cannot be accommodated by lithology, mineralogy, geochemistry and geochronology of the volcanic rocks in the belt. Lithologically, the Xiong'er volcanic belt is dominated by basaltic andesite and andesite, with minor dacite and rhyolite, different from rock associations related to continental rifts or mantle plumes, which are generally bimodal and dominated by mafic components. However, they are remarkably similar to those rock associations in modern continental margin arcs. In some of the basaltic andesites and andesites, amphibole is a common phenocryst phase, suggesting the involvement of H₂O-rich fluids in the petrogenesis of the Xiong'er volcanic rocks. Geochemically, the Xiong'er volcanic rocks fall in the calc-alkaline series, and in most tectono-magmatic discrimination diagrams, the majority of the Xiong'er volcanic rocks show affinities to magmatic arcs. In the primitive mantle normalized trace-element diagrams, the Xiong'er volcanic rocks show enrichments in the LILE and LREE, and negative Nb–Ta–Ti anomalies, similar to arc-related volcanic rocks produced by the hydrous melting of metasomatized mantle wedge. Nd-isotope compositions of the Xiong'er volcanic rocks suggest that 5–15% older crust has been transferred into the upper lithospheric mantle by subduction-related recycling during Archean to Paleoproterozoic time. Available SHRIMP and LA-ICP-MS U–Pb zircon age data indicate that the Xiong'er volcanic rocks erupted intermittently over a protracted interval from 1.78 Ga, through 1.76–1.75 Ga and 1.65 Ga, to 1.45 Ga, though the major phase of the volcanism occurred at 1.78–1.75 Ga. Such multiple and intermittent volcanism is inconsistent with a mantle plume-driven rifting event, but is not uncommon in ancient and existing continental margin arcs. Taken together, the Xiong'er volcanic belt was most likely a Paleo-Mesoproterozoic continental magmatic arc that formed at the southern margin of the North China Craton. Similar Paleo-Mesoproterozoic continental magmatic arcs were also present at the southern and southeastern margins of Laurentia, the southern margin of Baltica, the northwestern margin of Amonzonia, and the southern and eastern margins of the North Australia Craton, which are considered to represent subduction-related episodic outbuilding on the continental margins of the Paleo-Mesoproterozoic supercontinent Columbia. Therefore, in any configuration of the supercontinent Columbia, the southern margin of the North China Craton could not have been connected to any other continental block as proposed in a recent configuration, but must have faced an open ocean whose lithosphere was subducted beneath the southern margin of the North China Craton.     

华北克拉通中元古代下马岭组地质特征及研究进展——下马岭组研究百年回眸

从1920年叶良辅在北京西山命名"下马岭页岩"到现在的近百年时间里,下马岭组研究取得了诸多进展。本文从岩性组成、沉积序列及环境、分布范围及区域变化、年代地层学、古生物学、含油气性、古海洋演化、基性岩床、盆地性质及演化等多个视角,对下马岭组的地质特征及相关地质、科学问题进行了总结与分析。这有利于我们对下马岭组及其内涵更为全面、细致、深刻的了解,也为探索华北乃至整个地球中元古代时期的演化提供更多信息。     

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。     

华北陆块南部元古宙熊耳群火山岩的成因与构造环境：事实与争议

位于华北陆块南部的熊耳群形成于古元古代1.80~1.75 Ga,以火山熔岩占绝对优势,沉积岩和火山碎屑岩仅占地层总厚度的4.3%。熊耳群火山岩是华北陆块结晶基底形成后规模最大、涉及范围最广的火山活动产物,基岩出露面积约7 000 km2,地层厚度3 000~7 000 m,以玄武安山岩、安山岩为主,次为英安-流纹岩,SiO2=60%±的岩石较少,显示双峰特点。中基性熔岩的主要造岩矿物是斜长石和辉石,几乎没有角闪石和黑云母。其岩石化学成分的突出特点是高Fe,K,而低Al,Ca和Mg,火山岩显示富集大离子亲石元素和轻稀土元素、相对亏损高场强元素的岛弧型地球化学特征。Nd同位素和微量元素特征表明,这种地球化学特征是地幔源区遭受地壳组分改造及少量岩浆上升过程中的地壳混染造成的。熊耳群中的沉积岩主要分布在大古石组及马家河组。沉积岩的岩石学和地球化学特征表明熊耳群形成于被动大陆边缘的构造环境,结合火山岩的结构、构造特征,表明火山喷发的主体环境是海相,经历了陆相到海相再到陆相的演变过程,即：伴随着裂谷的发育、地面沉降和海水的侵入,以及随着火山喷发的进行最后又高出海面暴露于地表的全过程。熊耳群形成后,海侵范围更广、海水逐渐加深,表明地壳逐步向更大的凹陷发展。熊耳群形成于夭折的三叉裂谷环境,其火山岩所具有的岛弧型火山岩的地球化学特征是继承于受俯冲组分改造的陆下岩石圈富集地幔源区。熊耳期岩浆活动在华北陆块广泛分布,除了陕西宝鸡附近及山西吕梁地区的火山岩,还广泛分布1.75 Ga前后的基性岩墙群、A-型花岗岩以及比熊耳群稍晚的斜长岩、奥长环斑花岗岩等（1.75-1.70 Ga）和碱性花岗岩类（~1.65 Ga）。这些岩浆岩和熊耳群火山岩在源区性质、岩石 成因及其形成的构造背景等方面,可能存在必然的联系。上述岩浆岩的发育,说明华北陆块在1.80 Ga后处于地壳拉伸、减薄,很可能沿早先拼合的薄弱部位最先发生破裂,是华北陆块裂解的产物。     

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。     

华北克拉通南缘汝阳群大型具刺疑源类时代再厘定及早期真核生物群演化意义*

华北克拉通南缘汝阳群中以大型具刺疑源类为代表的真核生物群的时代归属问题一直存在争议。新近在豫西汝州阳坡村洛峪群洛峪口组中获得的凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为1639±13Ma,结合熊耳群和汝阳群已获得的其他年龄数据,将这类形态复杂的真核生物群出现的时间限定在1.75—1.64Ga,即中元古代的早期。这说明,过去一直被认为的代表进化程度较高但仅属于新元古代的一些真核生物群,其实在中元古代早期就已经出现了;由此可以进一步推测,在更古老的地层中应有更原始的微体化石出现,从而华北克拉通南缘中元古界(>1.60Ga)将成为探寻最古老真核生物祖先的重要窗口。同时,将这些在中元古代早期就已经出现并在以后较长地史时期都存在的真核生物群用于标定地层形成时代或作为相关地层的对比标志,值得重新考虑和商榷。     

华北克拉通南缘中-新元古代沉积地层对比研究及其地质意义

华北克拉通南缘新太古代-古元古代变质结晶基底之上不整合覆盖着巨厚的中-新元古代陆源碎屑岩-碳酸盐岩沉积盖层,根据沉积建造特征,将其划分为三个不同的地层分布小区,分别为嵩箕地层小区、渑池-确山地层小区和熊耳山地层小区.嵩箕小区位于熊耳裂谷盆地东北缘,以硅质碎屑岩(砂岩)为主,渑池-确山地层小区位于熊耳裂谷盆地北缘,以硅质碎屑岩-碳酸盐岩(白云岩)过渡相为主,熊耳山地层小区位于熊耳裂谷盆地南缘,以碳酸盐岩为主.本文通过对三个地层小区的沉积地层剖面和岩石学特征进行研究,认为华北南缘从中元古代开始处于河流相-浅海相的沉积环境,从南向北,海水由深变浅.根据地层的岩性、沉积构造及其组合特征,将其划分为低水位、海侵和高水位沉积体系,最大海侵时期为青白口系早期.通过对熊耳山地区的官道口群的岩相学和地球化学分析,并结合其已有的碎屑锆石年龄和另外两个地层小区的五佛山群和汝阳群的碎屑锆石年龄以及它们的地球化学特征,表明三个地层区的沉积地层在中元古代均处于被动大陆边缘环境,而新元古代则可能处于与大陆岛弧相关的沉积盆地,这一结果表明从中元古代到新元古代华北南缘可能受到秦岭造山带早期微陆块俯冲碰撞的影响,由被动大陆边缘向活动大陆边缘过渡的过程.三套地层最年轻的碎屑锆石207 Pb/206Pb年龄基本上在1600Ma左右,从而限定了其最大沉积时代不早于1600Ma.其锆石年龄大多数都分布于古元古代(1700 ～ 2400Ma),太古代的年龄极少,说明其物源区以古元古代的地质体为主,且碎屑锆石年龄峰值为～ 1.93Ga,反映了华北南缘在～1.93Ga发生过重要的构造-热事件,与华北克拉通古元古代中期发生的变质作用时间(～ 1.91Ga)一致.三套沉积地层的碎屑锆石εHf(t)值变化较大(-20～ +6),表明既有新生地壳物质的加入,也有古老地壳物质的再循环.Hf两阶段模式年龄分布于2.3～3.8Ga之间,明显大于其207pb/206pb年龄,大部分锆石的Hf同位素组成集中于2.6Ga和3.0Ga地壳演化线区域内,峰值为2.75Ga,表明2.75Ga左右是华北克拉通南缘重要的陆壳生长期.     

燕辽地区长城系串岭沟组及团山子组沉积时代的新制约

华北克拉通北部燕辽地区是长城系地层出露最全的标准建组地区之一.近年来研究结果表明长城系地层底界年龄比以往所认为的18亿年明显年轻.新的锆石LA-ICP-MS U-Pb测年结果显示,平谷熊耳寨团山子组上部钾质火山岩的锆石207 Pb/206 Pb加权平均年龄为1637±15Ma(95％置信度,N=15,MSWD=0.75),一致年龄为1641±4Ma(1σ,N=14,MSWD=0.12),限定了团山子组上部的沉积时代.蓟县青山岭侵位于串岭沟组地层内闪长玢岩脉的锆石207 Pb/206Pb加权平均年龄为1634±9Ma(95％置信度,N=17,MSWD=0.40),表明串岭沟组地层沉积发生在1634±9Ma之前.结合前人大红峪组火山岩的研究结果还表明,燕辽拗拉槽(裂谷)钾质火山岩的喷发开始于1637±15Ma,在大红峪期(～1625Ma)达到高潮.