华北古大陆与哥伦比亚超大陆

由Rogers和Santosh等 (2 0 0 2 )提出的哥伦比亚超大陆 ,是约从 1.9～ 1.5Ga由Nena ,Ur和Atlantic等 3个大陆块体群 ,通过逐步汇聚而形成的一个超级大陆。它是前罗迪尼亚古 -中元古时期的超大陆。从 1.5Ga开始的裂解作用使哥伦比亚超大陆逐步破裂 ,并在 1.0Ga左右这些破裂的大陆块体又重新汇聚形成罗迪尼亚超大陆。文中除介绍Rogers等提出的哥伦比亚超大陆的概念、组成和古大陆重建图外 ,重点阐述了中国华北古大陆 2 .0～ 1.8Ga期间吕梁—中条造山运动和 1.8～1.6Ga时期大规模裂解事件群的性质、特点和同位素年龄数据。文中提出哥伦比亚超大陆汇聚主要峰期与吕梁—中条造山运动的时限相一致 ,华北古大陆属于哥伦比亚超大陆的组成部分 ,并可能为Nena大陆块体群的一员 ,在造山及裂解事件群的性质、特点和时代等特征上 ,华北与北美、西伯利亚和西北欧有更大的相似性。     

内蒙狼山北部古元古代变质花岗岩地球化学特征、锆石U-Pb年代学——哥伦比亚超大陆裂解事件的岩浆记录

内蒙狼山宝音图地区前寒武纪地质体由古元古代宝音图群、片麻状花岗岩、混合岩和斜长角闪岩等组成。锆石LA-MC-ICP-Ms U-Pb测年获得了宝音图变质花岗岩的形成年龄为1644±11Ma~1710±20Ma。岩石学、地球化学研究表明片麻状钠长花岗岩具有高Si O_2(77.08%~79.96%)、高碱(K_2O+Na_2O)(4.46%~7.26%),低Ti O_2(0.088%~0.17%)、MgO(0.036%~0.37%)、Ca O(0.17%~1.19%)及中等Al_2O_3含量(12.12%~14.10%);Na_2OK_2O,A/CNK为0.88~1.091.1,属弱铝质;里特曼指数б=0.54~1.551.8,表明属于钙质系列;10000Ga/Al=3.43~12.46(均值为5.182.6)及较高的含铁指数[Fe O/(Fe O+MgO)=0.57~0.94],显示了低钾钙性A型花岗岩的特点。片麻状二长花岗岩具有高Si O_2(73.65%~77.63%),低Ti O_2(0.11%~0.27%)、MgO(0.25%~0.80%)、Al_2O_3(11.68%~12.72%)、Ca O(0.24%~0.99%)含量,基本与片麻状钠长花岗岩相近;同时具有高碱(K_2O+Na_2O)含量(6.84%~9.31%),低的Na_2O/K_2O比值(0.53~1.62),钾含量明显高于与片麻状钠长花岗岩;A/NCK为0.96~1.86,б=2.06~2.801.8~3.3为钙碱性系列,显示高钾钙碱性A型花岗岩的特点。两类片麻状花岗岩均具有稀土总量较高,轻稀土富集而重稀土亏损的特征,具有明显Eu的负异常;构造判别图解均指示为陆内非造山型A型花岗岩。全岩同位素分析表明具有弱富集-亏损的同位素组成,其中ε_(Nd)(t)为小的负值到小的正值(-4.91~+2.41),两阶段Nd模式年龄t_(DM2)为1.95~2.58Ga;锆石ε_(Hf)(t)均为正值(+1.5~+8.0),两阶段Hf模式年龄t_(DM2)(1.73~2.31Ga),Nd-Hf模式年龄均高于其形成年龄,揭示源自古元古代新生下部陆壳物质的部分熔融,并有少量幔源物质的加入。与华北北缘、欧美大陆的古元古代非造山作用形成的岩浆岩相似,宝音图变质花岗岩时代上与哥伦比亚超大陆的裂解事件(1.7~1.6Ga)具有一致性,可能是全球哥伦比亚超大陆裂解事件的构造岩浆响应。     

塔里木克拉通古元古代晚期A型花岗岩成因及对哥伦比亚超大陆演化的指示意义

塔里木克拉通保存有古元古代晚期与哥伦比亚超大陆演化相关的岩浆和构造记录。本文综述了塔里木克拉通周缘的古元古代晚期A型花岗岩,识别出两期(1.95Ga和1.85~1.73Ga)具不同地球化学特征的A型花岗岩。两期花岗岩均来源于具英云闪长岩和花岗闪长岩成分特征的地壳的部分熔融。~1.95Ga花岗岩具有相对较高的SiO₂和Sr含量、Y/Nb和Ce/Nb比值、较低的ε_Hf(t)值(-13~-5.2),为A2型花岗岩,形成于活动大陆边缘或弧后伸展等构造环境;而1.85~1.73Ga花岗岩具有相对较低的SiO₂和Sr含量、Y/Nb和Ce/Nb比值、和较高的ε_Hf(t)(-5.9~+8.7)和ε_Nd(t)(-6.2~-2.5)值,为A2向A1过渡类型,形成于碰撞后伸展或者陆内伸展背景。笔者综述还发现塔里木克拉通内部元古代晚期岩浆和变质也可以明显的分为两期,岩浆岩峰值分别为1.93Ga和1.85Ga,变质年龄峰值为1.96Ga和1.84Ga,说明塔里木克拉通内部存在两期不同的古元古代晚期构造-岩浆事件。这两期构造-岩浆事件对应于俯冲型造山和碰撞造山后伸展环境,可能分别记录了哥伦比亚超大陆聚合和裂解过程,也就是说哥伦比亚超大陆可能在1.85Ga左右已经开始部分裂解。

     

古—中元古代哥伦比亚超大陆裂解的动力学过程及效应

超大陆的聚合与裂解是板块构造运动的自我表达形式,其聚合过程伴随有全球性俯冲、碰撞造山活动,而裂解过程则发育大规模基性岩浆事件。哥伦比亚超大陆是地球地质历史时期第一个真正意义上的全球性超大陆,其主体于2.1~1.8 Ga完成聚合,并于1.3 Ga最终裂解。相较于其他年轻的超大陆,哥伦比亚超大陆的古地理重建模型还存在较大的不确定性,这限制了对其裂解动力学过程及效应的认识。本文以全球古—中元古代基性岩浆事件对比为主线,综合已有研究成果及全球岩浆岩地球化学数据,提出古—中元古代多期地幔柱活动主导了哥伦比亚超大陆的不彻底裂解,影响了当时大陆地壳的化学成分和地形高度。高度分异的大陆地壳与低地形导致由陆壳物质风化剥蚀进入海洋的营养物质的通量大大降低,进而限制了海洋生物的初级生产力,最终阻碍了哥伦比亚超大陆至罗迪尼亚超大陆过渡时期的生命演化进程。     

华北克拉通元古代的三次伸展事件

本文根据作者在山西、河北一带获得的三组元古代年龄数据，即基性岩墙群1.855Ga的Rb-Sr等时线年龄；太古代地层大面积钾质交代的^40Ar-^39Ar坪年龄1．262Ga和^49Ar-^39Ar等时线年龄1．274Ga；以及基性岩墙群0.731-0.601Ga的K－Ar稀释法年龄。结合前人研究资料，作者认为华北克拉通存在1．8－1．7Ga，1.3-1.2Ga，和0.8-0.7Ga三次伸展事件，它们之间相隔0．5GA。最后一次伸展事件可以延续到晚元古代末。文章最后提出了华北克拉通这三次事件与全球超大陆裂解事件是否响应和如何响应的问题。     

华北基性岩墙群的古地磁极及其哥伦比亚超大陆重建意义

从华北克拉通的中西部和东部发育的基性岩墙群获得三个精确定年的实际古地磁极位置(VGPs)。华北克拉通中西部恒山GU岩墙的斜锆石U-Pb年龄为1769±3Ma,该岩墙的古地磁给出古地磁极位置在北纬36°,东经247° (dp=2, dm=4); 华北克拉通东部DY岩墙的斜锆石U-Pb年龄为1620.8±6.9Ma, 获得的古地磁极位置为北纬6.9°东经81.9°(dp=4.31, dm=6.09); 东部另一条岩墙LW4的SHRIMP U-Pb 年龄为1157±18Ma, 获得的古地磁极位置为北纬27.1°东经162°(dp=15.8, dm=18.7)。通过将这三个从基性岩墙获得的华北克拉通古地磁极位置与加拿大地盾的中元古代视极移曲线对比,在中元古代早期（1800~1600Ma）,华北克拉通与加拿大地盾一起同属哥伦比亚超大陆,而在中元古代晚期（1600~1200Ma）,华北克拉通与加拿大地盾分离,响应哥伦比亚超大陆的最终裂解事件。     

扬子北缘晚古元古代A型花岗质岩:Columbia超大陆裂解的证据

为约束扬子陆块晚古元古代构造演化历史,以华山观岩体的钾长花岗岩和二长花岗岩为研究对象,开展地球化学、年代学、全岩Nd同位素及锆石Hf同位素分析。锆石U-Pb定年结果显示钾长花岗岩和二长花岗岩的结晶年龄分别为1860±12 Ma(MSWD=0.69)和1832±14 Ma(MSWD=0.48)。两类岩石都显示铝质A型花岗岩的地球化学特征,一致的ε_(Hf)(t)值(-10.9～-13.8)及其二阶段模式年龄(2962～3183 Ma),揭示其由同一套太古宙的地壳部分熔融形成。综合已有ε_(Hf)(t)值资料,表明扬子陆块广泛存在两套太古宙长英质地壳(3.0～3.5 Ga; 3.5～3.9 Ga),为华山观两类花岗岩的岩浆形成提供了物源。华山观岩体两类花岗岩的锆石饱和温度揭示源岩位于较深的地壳,且二长花岗岩的形成有更多热源的参与。结合扬子陆块同期(～1.85Ga)A型花岗岩的地球化学数据,认为华山观钾长花岗岩具有后碰撞A_2型花岗岩的特征,形成于后碰撞伸展环境,而华山观二长花岗岩具有A_1型花岗岩的地球化学特征,暗示造山后伸展到陆内裂谷过渡的构造背景,可能与Columbia超大陆裂解有关。     

华北古元古代末鲕铁岩:Columbia超大陆 裂解初期的沉积响应

铁建造和鲕铁岩是地史上两类主要的富铁沉积,不仅记录了地球大气与海洋氧化还原状态和化学条件演变,而且也反 应了构造运动、岩浆活动和生物的相互作用过程.过去对铁建造已有深入研究,而有关前寒武纪铁岩成因与古海洋和构造背景 研究甚少.运用扫描电镜(scanningelectronicmicroscopy,简称SEM)、X射线衍射(X-raydiffraction,简称XRD)、能谱(energy dispersive spectroscopy,简称EDS)技术分析铁鲕的微组构、矿物成分和化学组成,讨论华北串岭沟组(1.65~1.64Ga)鲕铁岩 的成因环境及其与Columbia超大陆裂解的关系.研究表明,铁鲕主要由赤铁矿和少量高岭石组成,贫陆源碎屑和Al2O3;鲕包 壳由微片状赤铁矿构成的致密和疏松纹层交互组成;Fe-Al呈明显的负相关性,表明铁主要源于缺氧富铁深海水体而非陆源 风化.鲕铁岩集中在快速海进和低陆源输入引起的沉积饥饿期,发育于氧化还原界面附近的潮下贫氧环境.与超大陆裂解伴生 的岩浆活动、基底沉降和快速海侵是促进鲕铁岩形成的重要因素.串岭沟组底部铁岩是华北地台响应Columbia超大陆裂解而 发生构造与环境转化的重要沉积记录.      

晋北地区中元古代岩墙群的地球化学特征和大地构造背景

晋北地区发育大规模的中元古代北北西向岩墙群，未变形和未变质，是华北克拉通前寒武纪构造演化研究的最显著标志，根据本区岩墙群的岩石学和地球化学研究，这些岩墙群的岩石属于板内大陆裂谷玄武岩系列，形成于大陆裂谷拉张的构造环境，与东侧的燕辽－中条拗拉槽内的火山岩岩石化学对比分析，本区岩墙群的基性岩浆可能来自拗拉槽深部，这些基性岩浆从拗拉槽的深部向北西方向侵位于晋北地区先存的构造裂隙中形成了基性岩墙群。     

胶辽地块古元古代大地构造问题：历史观与活动论

对胶辽地块内古元古代活动带的大地构造属性及原始构造线方位、古地理位置，一直存有争议。本文运用历史分析法和活动论的观点，根据大量地质记录提出该活动带经历了裂陷、被动大陆边缘至活动大陆边缘，最后碰撞造山的完整过程，故认为其大地构造属性为一古造山带；通过消除中新生代郯庐断裂左行错移等后期地质事件的影响，可以认为该古造山带的原始构造线方位应为EW走向，其古地理位置应与现今华北地块南缘对比。     

南苏鲁超高压变质地体中罗迪尼亚超大陆裂解事件的记录

通过苏鲁超高压变质地体南部不同类型超高压变质岩石的原岩重塑．揭示超高压变质岩的原岩形成于由大陆玄武质岩石、辉长岩、表壳岩和花岗岩组成的被动陆缘拉伸构造环境。中国大陆科学钻探主孔中不同类型超高压变质岩石的锆石SHRIMP U-Pb定年表明。花岗质片麻岩原岩年龄为780～680Ma;榴辉岩、石榴角闪岩的原岩年龄为765～730Ma,副片麻岩中包含了730Ma、680Ma、621Ma和较年轻的继承性碎屑锆石和结晶锆石年龄。结合前人的研究成果表明,苏鲁超高压变质地体南部正片麻岩类和榴辉岩的原岩所代表的花岗岩浆和基性岩浆活动为罗迪尼亚超大陆形成后的新元古代裂解事件的产物．而副片麻岩的原岩为新元古代．古生代时期形成的扬子被动陆缘的沉积-火山表壳盖层,它们与结晶基底一起在240～220Ma期间经历了超高压变质作用。     

海南三亚中元古代变质砾岩的发现及其对Columbia超大陆裂解的指示

海南岛中元古代沉积记录对于探讨华南陆块早期大陆演化过程起关键作用。对海南三亚三郎岭地区奥陶系干沟村组砂岩-板岩组合中的变砾岩形成时代进行了重新厘定。碎屑锆石U-Pb同位素年龄分析结果表明,65颗锆石207Pb/206U年龄范围为2691~1350 Ma,且分成2691~2444 Ma、1838~1632 Ma、1540~1350 Ma三组,形成约1699 Ma、约1440 Ma 2个主要峰值和约2461 Ma的1个次要峰值。基于最年轻锆石年龄为1350 Ma,且没有出现海南岛常见的1250~1100 Ma和1000~900 Ma年龄记录,将该套变质砾岩沉积时代限定在1350~1250 Ma,而并非前人划属的奥陶纪,这是海南岛首次发现中元古代的砾岩建造。该套变砾岩砾石成分成熟度高、结构成熟度中等,表现为裂谷盆地高密度的碎屑流沉积特征,是研究区Columbia超大陆裂解晚期的沉积响应。变质砾岩与劳伦大陆西部的Belt-Purcell超群下部沉积地层具有相似的碎屑锆石年龄组成和年龄谱特征,暗示中元古代哥伦比亚超大陆中,海南岛与劳伦西部靠近。     

哥伦比亚超大陆在扬子陆块西缘的探秘

在扬子陆块西缘的拉拉、小关河-东川、大红山等地区出露了3套古元古代Statherian期(1.6~1.8Ga)的浅变质岩系,被分别命名为河口群、通安组-汤丹群-东川群、大红山群。从2.0Ga至1.4Ga期间,其地质历史演化经历:(1)约2.2~1.8Ga的造山运动;(2)约1.7~1.5Ga发生的非造山裂解事件群;(3)约1.7~1.5Ga侵入到古元古代地层的基性岩墙群、层状侵入体事件;(4)因民、落雪地区,约1.5~1.2Ga发生的陆架裂陷事件;(5)上扬子古陆块西缘,约1.0Ga发生的碰撞造山事件。本文重点阐述了扬子陆块西缘1.8~1.6Ga时期大规模裂解事件群的性质、特点和同位素年龄数据,认为上扬子陆块裂解事件群的性质、特点和时代等特征与华北、北美、西伯利亚和西北欧有很大的相似性,并提出了古元古代扬子陆块与其它陆块曾经联合的证据。     

华北克拉通1．8Ga镁铁质岩墙群的地球化学特征及其地质意义：以晋冀蒙交界地区为例

华北克拉通1．8Ga镁铁质岩墙群是我国规模最大的岩墙群之一。在晋冀蒙交界地区,岩墙群表现为NNW和EW向近直立具有冷凝边结构的岩墙,它们产出于统一构造体制之下。单条岩墙的长度达几十公里,宽度0．5～100m,通常20m左右。可以根据岩墙产状和岩石地球化学特征将这些岩墙群分成三组,简记为S-Ⅰ、S-Ⅱ和S-EW,分别对应两组NNW向和一组EW向的岩墙群。岩墙的主要造岩矿物为单斜辉石和斜长石,其它矿物包括角闪石、Fe-Ti氧化物、黑云母、磷灰石、碱性长石和石英。S-Ⅱ能见到橄榄石斑晶及围绕橄榄石和单斜辉石颗粒生长的斜方辉石和角闪石反应边结构,以及斜长石正环带结构。S-Ⅰ相对低FeO(全)-TiO2-P2O5,成分为相对高MgO拉斑玄武岩,而S-Ⅱ高FeO(全)-TiO2-P2O5,由碱性到亚碱性高Fe玄武岩组成。S-EW包括高Fe拉斑玄武岩和安山岩。所有岩墙稀土总量(YREE)和轻稀土含量(LREE)较高。它们相对富集Ba、K和P,并且亏损Nb和Ta。S-Ⅱ和EW相对亏损Sr。分析表明,S-Ⅰ表现为不同程度部分熔融的特征,内部又有一定的分离结晶作用和地壳混染过程。S-Ⅱ表现为富铁贫硅(Fenner趋势)的分离结晶作用和明显的地壳混染,而S-EW表现为富硅贫铁(Bowen趋势)的演化过程,也有明显的地壳混染。我们认为岩墙群涉及两个或多个源区,可能是地幔柱背景下大陆伸展裂解的产物。     

赞比亚东北部陇都地区首次发现中元古代辉长岩:哥伦比亚超大陆裂解在班韦乌卢地块的响应

赞比亚东北部陇都地区位于班韦乌卢地块中东部,区内首次发现中元古代基性岩浆侵入事件,对于了解班韦乌卢地块中元古代构造演化历史及哥伦比亚超大陆的重建具有重要意义.针对研究区的辉长岩进行了系统的岩相学、LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和锆石Hf同位素研究.结果表明,辉长岩锆石中17粒具有他形板柱状,内...     

峨眉山大火成岩省基性墙群几何学研究及对地幔柱中心的指示意义

本文以1:20万和1:5万区调资料为基础,结合野外观察研究了峨眉山大火成岩省主要分布区内的基性(辉绿岩)岩墙群的几何学特征。结果表明,岩墙群的几何学特征表现为中心放射状,由6条巨型岩墙群组成,辐射角度近200°。其中心收敛于永仁一带,与地层学指示的最大隆起位置吻合,指示了二叠纪峨眉山玄武岩事件的地幔柱中心位置。岩墙群分布呈中东部较多而西部少的特点,这可能与不同的剥蚀程度有关。