辽宁北部早古生代弧－陆碰撞作用的发现及其构造意义

自然资源部中国地质调查局沈阳地质调查中心基础地质室构造研究团队在辽宁北部法库地区地质调查过程中,初步识别出了一次弧－陆碰撞作用.根据地质年代学研究,其主要发生在早古生代.该发现为华北板块北缘东段松辽盆地覆盖区的早古生代的构造演化史研究提供重要依据.     

华北板块早古生代构造-沉积演化

任一特定时期的地质演化都必定源自前期背景,并影响后继地质作用。元古宙的构造特征及晚古生代的地质记录可帮助我们更好地认识早古生代华北板块的构造-沉积演化,这一演化包括4 个阶段。第1 阶段(∈₁-∈₃)以被动陆缘的发育和全球海平面上升为特点,二者叠加形成强烈的相对海平面上升,并在南、北边缘形成早期沉积。第2 阶段(O_1y-O₁l)表现为因洋壳俯冲导致的西南部构造抬升及全球海平面下降,二者结合形成的相对海平面下降在华北中部及西南部形成分布广泛的不整合面及白云岩。第3 阶段(O_1m-O₂)期间,来自南、北的挤压导致以边缘上凸为特点的板块变形,在伴以全球海平面上升的情况下导致轻度的相对海平面上升并形成板块中部局限陆表海的膏岩沉积。第4 阶段(O₃-C₁)则是强烈的南北挤压和全球海平面下降导致华北大陆板块整体鞍状抬升和长期不整合的发育,该不整合在北部及南部的侵蚀作用明显强于中部。     

华北板块早古生代构造-沉积演化

 任一特定时期的地质演化都必定源自前期背景,并影响后继地质作用。元古宙的构造特征及晚古生代的地质记录可帮助我们更好地认识早古生代华北板块的构造-沉积演化,这一演化包括4 个阶段。第1 阶段(∈₁-∈₃)以被动陆缘的发育和全球海平面上升为特点,二者叠加形成强烈的相对海平面上升,并在南、北边缘形成早期沉积。第2 阶段(O_1y-O₁l)表现为因洋壳俯冲导致的西南部构造抬升及全球海平面下降,二者结合形成的相对海平面下降在华北中部及西南部形成分布广泛的不整合面及白云岩。第3 阶段(O_1m-O₂)期间,来自南、北的挤压导致以边缘上凸为特点的板块变形,在伴以全球海平面上升的情况下导致轻度的相对海平面上升并形成板块中部局限陆表海的膏岩沉积。第4 阶段(O₃-C₁)则是强烈的南北挤压和全球海平面下降导致华北大陆板块整体鞍状抬升和长期不整合的发育,该不整合在北部及南部的侵蚀作用明显强于中部。     

柴达木盆地北缘早奥陶世陆 弧碰撞及弧后前陆盆地——来自碎屑岩地球化学的证据

奥陶纪是柴达木盆地北缘早古生代碰撞造山演化的重要时期,柴达木地块与滩间山岛弧碰撞起始时限以及欧龙布鲁克海盆盆地类型、构造-古地理格局一直存在争议。本文在对欧龙布鲁克地块早奥陶世碎屑岩沉积野外观测及室内分析的基础上,测试了30个砂泥岩样品的主量元素、微量元素及稀土元素含量。结果表明,石灰沟组碎屑岩建造具有快速堆积、低成分成熟度、低结构成熟度的特征;该套碎屑岩沉积于活动大陆边缘背景下的弧后前陆盆地,碎屑物质来自南部由大陆上地壳与岛弧物质组成的上隆基底;早奥陶世(488~472 Ma)柴达木地块与滩间山岛弧陆-弧碰撞已经开始,但陆-弧碰撞起始时间不会早于493Ma。在此基础上,结合前人研究成果,认为早古生代欧龙布鲁克地块处于滩间山岛弧北部,盆地沉降、沉积演化受柴达木盆地北缘洋盆俯冲及柴达木地块-滩间山岛弧碰撞控制,寒武纪发育弧后伸展盆地,奥陶纪初期转为弧后挤压前陆盆地,弧后伸展与弧后挤压、沉积体系转换发生在490~480Ma之间。该成果从沉积学角度为柴达木盆地北缘陆-弧碰撞起始时限提供了新的制约。     

内蒙古东乌旗北部早古生代火山岩年代学、地球化学特征及地质意义

内蒙古北部二连-东乌旗地区出露早古生代火山岩,为兴蒙造山带北缘构造-岩浆岩带的组成部分,对研究造山带早古生代构造格局及演化具有重要作用。本文对东乌旗北部早古生代中基性及酸性火山岩进行了锆石U-Pb年代学、岩石学、全岩地球化学及Sr-Nd-Hf同位素分析。定年结果显示,中基性火山岩成岩年龄为452±2Ma,酸性火山岩为430±20Ma,表明早古生代岩浆活动可延续至中志留世。地球化学组成上,中基性火山岩稀土总量中等,Eu异常不明显,富集Rb、Sr、Th、U等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta等高场强元素,特征类似岛弧岩浆岩;酸性火山岩富集Th、U,Eu负异常显著,但Rb、Ba等大离子亲石元素富集程度不高,Nb、Ta等高场强元素亏损不明显,表现出板内岩浆特点。中基性和酸性火山岩均具有亏损的同位素组成:中基性火山岩ε_(Nd)(t)=+203～+267,ε_(Hf)(t)值介于+79～+145之间;酸性火山岩ε_(Nd)(t)=+494,ε_(Hf)(t)值为+99～+153。岩石学及地球化学分析表明,中基性火山岩为岛弧环境下遭受俯冲流体交代的地幔楔部分熔融产物,酸性火山岩则来源于新生基性下地壳熔融并具有板内岩浆特征,可能指示了俯冲的结束。结合前人资料,二连-东乌旗地区早古生代岩浆活动介于晚寒武-中志留世之间,形成时间及阶段性演化特征近似于苏尼特左旗-锡林浩特早古生代岩浆岩带,暗示两者可能具有成因联系,均为早古生代古亚洲洋向北俯冲的产物。     

辽北开原地区晚古生代—早中生代混杂岩的厘定及其地质意义

辽宁省开原地区地处华北克拉通北缘,域内沿清河断裂出露一套中浅变质岩系,前人先后将其称为“辽河群”、“清河镇群”、“开原岩群”、“清河构造混杂岩”,但对其物质组成和形成时代尚未形成统一认识。通过系统总结不同岩石锆石U--Pb测年结果和地球化学数据,该套变质岩系是由新太古代、古元古代、晚二叠世—中三叠世不同时代地质体组成,其中早三叠世的海相沉积盖层和大面积的晚二叠世—中三叠世活动大陆边缘岛弧岩块指示古亚洲洋的闭合过程,碰撞背景下形成的变质英安岩(244 Ma)将古亚洲洋的最终闭合时间限定为中三叠世。综合对比区域地质资料,古亚洲洋在开原地区的俯冲闭合作用导致形成这套变质程度不同以新太古代华北板块基底岩石、晚二叠世—中三叠世火山岩为“岩块”,变粒岩、浅粒岩等变质碎屑岩为“基质”的混杂岩系。     

北阿尔金早古生代同碰撞花岗质岩浆记录及其对增生造山过程的启示

本文对出露在北阿尔金的喀腊大湾似斑状花岗岩、沟口泉似斑状二长花岗岩、卓尔布拉克花岗岩和木孜萨依白云母花岗岩进行了详细的岩相学、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究。地球化学特征显示喀腊大湾似斑状花岗岩具有高硅和钠,低铁、镁和钙的特征,铝饱和指数（A/CNK）为1.03~1.04,属弱过铝质I-S过渡型花岗岩;沟口泉似斑状二长花岗岩和卓尔布拉克花岗岩具有相对高的钠含量和准铝质-弱过铝质特征,表现为Ⅰ型花岗岩;木孜萨依白云母花岗岩具有高硅、富碱、富集Rb、Th和LREE,亏损Ba、Sr、Ti和Eu特征,铝饱和指数大于1.1,属过铝质S型花岗岩。锆石U-Pb定年结果显示4个岩体的年龄分别为432.4±4.9Ma、432.8±4.1Ma、439.6±3.5Ma和437.3±2.4Ma。结合区域地质资料和构造判别图解,揭示这4个岩体均形成于同碰撞构造背景下,表明北阿尔金洋最终关闭以及洋陆转换的时间节点应为445~440Ma。锆石Hf同位素结果显示沟口泉似斑状二长花岗岩和卓尔布拉克花岗岩岩浆起源于新生地壳物质的部分熔融;喀腊大湾似斑状花岗岩起源于变杂砂岩部分熔融,木孜萨依白云母花岗岩起源于变泥质岩石的低程度部分熔融;但喀腊大湾似斑状花岗岩和木孜萨依白云母花岗岩ε_Hf（t）值分别为+0.18~+5.88和-6.47~+4.52,反映二者的岩浆源区也均有新生地壳物质的加入。上述这些特征与北祁连早古生代同碰撞花岗岩体具有良好的可对比性,进一步支持二者曾作为统一的整体经历了洋盆裂解-扩张-俯冲-闭合造山等构造演化过程。

     

新疆北部阿尔泰地区库尔提蛇绿岩：古弧后盆地系统的产物

位于新疆北部富蕴县库尔提一带的晚古生代变质玄武岩和辉长岩系含有似岛弧火山岩（arc-like)和似洋中脊玄武岩（MORB－like)成分的两种组分，岩石以出现不同程度的LREE亏损和Nb、Ta等元素的负异常为特征，在成分上非常相似于现代弧后盆地（Mariana和Okinawa弧后盆地）的玄武岩。我们厘定这套变质的镁铁质火成岩为弧后盆地蛇绿岩，它们很可能代表了晚古生代古亚洲洋北侧的一个洋内岛弧的弧后盆地系统，表明晚古生代早期新疆北部地区处于与古亚洲洋俯冲有关的岛弧环境，该古洋在晚石炭世－二叠纪消减消失后，两侧西伯利亚和哈萨克－准噶尔板块才开始碰撞和造山。     

西昆仑山北部早古生代构造－岩浆带的发现

1987年以来,先后做了4条横穿昆仑山的综合路线地质调查。它们是:中-巴公路沿线;新-藏公路沿线;于田县普鲁村-苏巴什-硫磺达坂路线;青海茫崖镇-祁曼塔格路线。在西昆仑山北部的调查区内,都有钙-碱性的深成岩体出露。通过对这些岩体系统地做U-Pb、Ar-Ar及Rb-Sr定年研究,发现它们具有早古生代年龄(384-480Ma),延伸上千公里,形成于活动大陆边缘或碰撞后的构造环境,常与属于蛇绿岩套的组分相伴生。这充分说明在青藏高原内部存在一条新发现的缝合带。     

闽北早古生代岛弧火山岩的发现及其大地构造意义

利用岩石化学、地球化学、年代学等方法对福建政和地区火山岩系列进行综合研究,确定其为早古生代的岛弧拉斑玄武岩-钙碱性火山岩组合的岛弧火山岩系,揭示了自浙江龙泉经福建政和、建瓯、南平、将乐、赣南延入广东和平、台山、开平一带存在一条早古生代岛弧火山岩系。结合前人的资料对本区早古生代岛弧的形成和演化作了探讨。     

辽北地区早三叠世尖山子火山岩岩石地球化学特征及成因探讨

辽北地区早三叠世尖山子火山岩由1：25万区域地质调查修测项目建立,出露范围局限,没有区域上的延展性.本文在1：5万区调工作的基础上,对其岩石学、岩石地球化学以及成因等方面进行深入细致的研究.该期火山岩,总体从基性→中性→酸性演化,具有钾、硅、铝增高,铁、镁、钙降低的特点.该时期火山岩各岩石过渡元素分配型式曲线基本协调一致,呈明显的“海鸥”型,表明为同源岩浆分异产物.偏碱性岩石为富稀土岩石,正常岩石为贫稀土岩石,LREE/HREE值为7.75~18.45.各岩石均具轻稀土富集、分馏较好及重稀土亏损、分馏较弱的特点.Sm/Nd值为0.14~0.21,Eu/Sm值为0.24~0.37,其反映该时期火山岩岩浆主要来自幔源.     

辽宁太子河盆地元古宙—古生代层序地层

太子河盆地元古宇-古生界划分为23个三级层序,归并为3个二级超层序,分别命名为偏岭超层序(Qn)、太子河超层序(∈-O)和牛心台超层序(C-P).本文对各层序的特征、界面性质、沉积相和相序等作了较详细的描述;对石炭-二叠纪陆相地层,尝试使用不同于海相地层的层序地层学术语;对太子河盆地的演化阶段及其特征作了划分和总结.这是首次对太子河盆地进行的层序地层学研究.     

辽北法库地区层状变质岩系锆石SHRIMP年龄及其地质意义

辽北法库地区广泛分布有变质安山岩-英安岩-大理岩夹变质碎屑岩建造所组成的层状变质岩系地层,属古生代造山带的重要组成部分,本文称之为早二叠世佟家屯岩组、照北山岩组和石炭纪磨盘山组.空间上该套地层被二叠纪十间房岩体花岗闪长岩（锆石SHRIMP年龄为284±3 Ma）、五龙山杂岩（锆石SHRIMP年龄为265±4 Ma）和侏罗纪实红土墙岩体（Pb-Pb年龄为221.7±25.71 Ma）所侵.其中佟家屯岩组变质英安岩锆石SHRIMP年龄为267.3±2.7 Ma,代表了火山喷发熔岩形成年龄.根据地质单元之间的时空接触关系以及辽北地区区域地层对比,将该套地层时代归属为早二叠世.     

东北地区古生代地层间断

东北地区古生代在南部有一个地层间断面,北部有三个地层间断面：奥陶纪、晚志留世末-早泥盆世和早石炭世晚期-晚石炭世,相应于古亚洲洋构造域发展的不同阶段,结束于早三叠世末.最后的间断面以后,东北南部和北部古生代地层进入同步发展.     

辽西板内碰撞带中变质作用双重性

辽西医巫闾山—关山地区，印支期板内碰撞过程相伴随的变形变质作用使太古代结晶基底发生绿片岩相退变质作用，与此同时，也使中元古沉积盖层岩石发生绿片岩相进变质作用。前者形成糜棱岩系组合，后者形成云母片岩—大理岩组合。控制这种变质作用双重性的直接原因是原岩的性质。对这种变质作用双重性的识别及其产物的研究不仅为变质作用期次的划分提供了一种新思路，而且为确定板内碰撞带地壳物质组成与结构提供了极为重要的证据，尤其对确定缺乏高压变质岩组合的碰撞带更为重要。     

辽宁北部地区地形分异的生态效应

辽北地区东部低山丘陵区存在植被垂直分异现象,中部平原区和西部沙质草甸草原区存在植被水平分异现象.对它们与生态系统的相互关系进行了研究.区域地形特征直接控制和影响着地方气候和小气候、风化和成土作用、水文地质作用、表生带地球化学过程等生态环境条件,进而控制和影响着植物群落和动物群落类型及其分布.即地形影响和决定生态环境条件,进而影响生物界（植物、动物、微生物和人类）,地形与生物界具有相互影响和制约的密切关系.中小地形影响小气候,而小气候影响生物.     

闽北早古生代岛弧火山岩的岩石地球化学特征

作者系统地研究了福建政和早古生代岛弧火山岩的岩石地球化学特征。研究表明该火山岩是以岛弧拉斑玄武岩-钙碱性火山岩组合为特征的岛弧火山岩系列，并具有从拉斑系列向钙碱性系列演化的特征；该火山岩源于亏损地幔，并且受到一定的陆壳物质混染，基性的拉斑玄武质系列受到陆壳物质混染较少，而中性钙碱性系列则受到较大程度混染。