鄂尔多斯地块是破解华北早期大陆形成演化和构造体制谜团的钥匙

鄂尔多斯地块是华北克拉通的核心地质单元之一.前寒武纪基底陆块的划分、克拉通化过程与构造机制、古元古代活动带、中-新元古代的多期裂谷和壳幔调整、华北地台形成等华北早期大陆的几乎所有重要科学问题,都与鄂尔多斯地块密切相关.近年来鄂尔多斯地块的油气和煤资源的研究有重要突破,带动基础地质研究至少在三方面有重要进展:(1)大鄂尔多斯盆地的演化历史;(2)狭义鄂尔多斯盆地的基底以及与周边基底岩石的对比;(3)鄂尔多斯地块的周边断裂及其性质.这些都说明鄂尔多斯地块是在原有华北克拉通基底上发展起来的大盆地,现在的狭义盆地面貌是在三叠纪末开始形成,并在中-新生代才逐步改造定格的.因此对华北克拉通早期大陆的形成和演化历史,需要抛开固有的想法,客观分析地质资料,给予科学解读.鄂尔多斯地块是破解华北早期大陆形成和构造体制演化谜团的钥匙.     

北秦岭元古宙基性岩的高放射成因铅同位素组成的发现及其意义

秦岭造山带分隔着中国南北大陆,这两个陆块在地质历史时期可能分别是冈瓦纳与劳亚大陆的一部分。因此,研究秦岭造山带可对两个大陆的分界作出限定。秦岭造山带可分为北秦岭和南秦岭构造单元,它们曾被认为分别是华北陆块和扬子陆块的大陆边缘。若北秦岭确是华北陆块的大陆边缘,它们应具有相同的组成。近年来的研究表明,岩石的铅同位素组成存在明显的“块体效应”,不同的陆块具有不同的铅同位素组成。本文通过研究北秦岭地区元古宙基性岩的铅同位素组成并与两侧陆块相同时代的基性岩作对比,发现北秦岭地区的岩石不同于两侧陆块且具有独特的高放射成因铅同位素组成特征,它是华北陆块与扬子陆块的分界(带),据此本文还讨论了北秦岭的归属及其与秦岭古洋的关系等。     

南秦岭武当山群、耀岭河群及基性侵入岩群锆石U-Pb同位素年代学及其地质意义

武当山群、耀岭河群及基性侵入岩群是南秦岭出露规模最大的前寒武纪地质单元组合, 对采自武当山群的5件火山-火山碎屑岩、2件耀岭河群火山岩和1件基性侵入岩体样品进行了锆石原位LA-ICP-MS(激光剥蚀等离子体质谱)方法U-Pb同位素定年. 结果表明, 武当山群的形成时代为(755±3) Ma (5件样品年龄值的加权平均值, MSWD=0.47, 95%置信度, 下同), 而耀岭河群火山岩和基性侵入岩群分别为(685 ± 5) Ma(两件样品年龄值加权平均值, MSWD=0.36)和(679 ± 3) Ma(MSWD=1.6)的年龄在误差范围内相同. 所获年龄均明显小于早期多数文献的报道值, 武当山群和耀岭河群火山-沉积岩地层的时代分别对应于峡东剖面的莲沱组和略早于南沱组. 岩浆岩中捕获锆石显示, 南秦岭武当地区存在与扬子克拉通内部和陆缘区时代相同的830~780 Ma岩浆事件记录, 指示了区域内存在晋宁期基底岩系或来自扬子克拉通北缘晋宁期物源区沉积物, 表明新元古代时期南秦岭武当地区是现今扬子克拉通北缘的组成部分.     

东秦岭吐雾山A型花岗岩的时代及其构造意义

东秦岭吐雾山花岗岩为一典型的Ａ型花岗岩,其时代为７２５Ｍａ（锆石Ｕ－Ｐｂ）,属晋宁晚期,代表了东秦岭自晋宁拼合之后的裂解时间,并把陡岭群自秦岭群中裂解出来,成为秦岭中又一个独立的古老块体。东秦岭晋宁晚期Ａ型花岗岩的出现和时代的确定,对阐明东秦岭沿商丹主缝合带的构造演化,特别是晚元古代与早古生代构造体制的转换,具有很重要的地质意义,解决了长期困惑人们的一个地质问题。     

新疆东准噶尔小石头泉前寒武纪变质岩的Sm-Nd等时线年龄证据

对于准噶尔地块基底的特征,长期以来一直存在争论.一些学者基于重力和磁力异常等地球物理资料,推断准噶尔地块底部存在前寒武纪基性超基性杂岩。但由于长期以来在准噶尔盆地周边既未发现古老的地质实体,又缺乏同位素年龄证据,另一些学者则认为准噶尔地块可能只具有古生代洋壳基底。 近年来,在东准噶尔清水泉和卡姆斯特的阿勒安道群中,发现了晚震旦早寒武世小壳化石群分子,其中多种化石分子(如:Pylocorpus,Reticnlafopora,Asteropyla等)已见于华南、秦岭的震旦寒武系界线层位上。此外,在小柳沟荒草坡群下部浅肉红色花岗片麻岩中,还获得了单颗粒锆石铅同位素蒸发法年龄1908 Ma~(3))。这些结果仅表明,东准噶尔有存在前寒武纪基底的可能性。因此,在准噶尔盆地周边造山带寻找和确定是否有前寒武纪地质体出露,是目前研究中的关键。本文所提出的东准噶尔小石头泉变质岩的Sm-Nd等时线年龄研究结果,将对准噶尔地块基底时代的研究提供进一步依据。     

大别山北坡苏家河群及原信阳群龟山组变基性杂岩~(40)Ar/~(39)Ar测年及其地质意义

苏家河群、原信阳群龟山组均产有时代争议较大的变基性岩组合,变基性岩角闪石~(40)Ar/”Ar 定年结果表明,原信阳群龟山组强烈卷入加里东期(401Ma)变质热事件,属碰撞缝合带内的逆冲一推覆岩片;而苏家河群既属造山带主体的逆冲-滑脱岩片,又是成分复杂的构造地层单元,其中记录了扬子旋回(761Ma)变质热事件.     

诸广山岩体内中基性岩脉的成因初探——Sr、Nd、O同位素证据

在南岭地区花岗岩演化系列末期,煌斑岩、辉绿岩和闪长岩等中基性岩脉的发育是一个相当普遍的现象。然而,对这些中基性岩脉的成因长期以来有两种截然不同的认识,即花岗岩浆分异成因和幔源成因两种观点。事实上,对这些中基性岩脉的研究远不如本区花岗岩研究那么深入。近年来,一些研究者已开始注意到,对这些产在花岗岩体内(某些延伸到地层)的中基性岩脉的研究不但具有重要的岩石学意义,而且有助于探讨南岭地区大地构造演化、铀矿床成因等重要地质问题。本文将通过Sr、Nd、O同位素体系研究,对诸广山岩体内中基性岩脉的成因进行初步探讨。     

大别山北淮阳带西段新元古代浅变质花岗岩的发现及其大地构造意义

经过详细的野外地质调查和室内薄片观察, 在大别山北淮阳带西段原“定远组”变质火山岩中发现新元古代侵位的浅变质花岗岩. 对其中两个浅变质花岗岩样品进行了锆石SHRIMP U-Pb定年和初步的岩石学研究. 结果表明, 这些浅变质花岗岩经过了强烈的构造变形和绿帘角闪岩相变质作用, 它们的形成时代分别为(726±6)和(758±12) Ma, 并且与北淮阳带东段庐镇关杂岩的形成时代一致. 结合前期发现的(635±5) Ma浅变质(橄榄)辉长岩, 证明北淮阳带至少存在两类新元古代侵入岩, 即726~758 Ma的变质花岗岩和635 Ma的变质辉长岩. 这些新元古代岩石出露于变质的奥陶纪岩火山岩带(原“定远组”)中, 二者之间为构造接触以及分别形成于不同的大地构造背景, 并且它们与华南陆块北缘湖北随州-枣阳一带发育的二期大规模新元古代中、晚期基性岩墙群和花岗岩的时代以及大别山超高压岩石的原岩时代一致. 这进一步证明, 它们可能是印支期华南陆块发生俯冲的初始阶段最早被拆离、解耦的岩片, 并在南、北陆块汇聚、碰撞及造山过程中被推覆到华北陆块南缘古生代浅变质岩系之上.     

华北克拉通西部孔兹岩带形成时代新证据: 巴彦乌拉-贺兰山地区锆石SHRIMP定年和Hf同位素组成

对华北克拉通西部孔兹岩带西段巴彦乌拉-贺兰山地区片麻状花岗岩和贺兰山岩群石榴云母二长片麻岩进行了锆石SHRIMP U-Pb定年和Hf同位素组成研究. 片麻状花岗岩岩浆锆石年龄为(2323±20) Ma, 两期变质锆石年龄分别为(1923±28)和(1856±12) Ma. 锆石核、幔和边Hf同位素组成相近, 19个数据点TDM1(单阶段亏损地幔模式年龄)变化范围为2455~2655 Ma. 石榴云母二长片麻岩中大多数残余锆石年龄集中分布, 平均年龄为(1978±17) Ma, 另有少量更老残余锆石(2871~2469 Ma)存在. 变质锆石由于U含量很高导致强烈铅丢失, 未能获得准确年龄. 锆石Hf同位素组成变化范围较大, T_DM1为1999~3047 Ma. 结合前人研究成果, 可得出如下结论: (1) 贺兰山岩群孔兹岩系形成于古元古代, 而不是以往认为的太古宙; (2) 研究支持了华北克拉通西部鄂尔多斯陆块和阴山陆块之间存在一规模巨大的古元古代孔兹岩带的认识; (3) 孔兹岩带内大量存在的古元古代早期地质体可能是孔兹岩系碎屑沉积物物源区之一; (4) 鄂尔多斯地块、阴山地块和东部地块大致在同时发生相互碰撞拼合, 导致华北克拉通最终形成.     

南秦岭武当山群碎屑锆石U-Pb年代学及其地质意义

报道了武当山群沉积地层碎屑锆石的U-Pb年代学特征, 并对其地质意义进行了探讨. 样品采自武当山群底部的杨坪组和中部双台组火山岩层之上的石英砂岩, 并对切割两地层组水系中的河砂进行了采集. 对碎屑锆石进行激光剥蚀-等离子体质谱原位分析, 结果显示, 杨坪组碎屑锆石的年龄主要为830~780 Ma, 少数为新元古代早期(约1.0~0.84 Ga), 含少量新太古代(~2.6 Ga)、古元古代(~2.4 Ga)和中元古代(~2.0 Ga)锆石; 双台组砂岩除少量的1.9~0.86 Ga锆石外, 主要由~755 Ma的锆石(交点年龄)组成, 与武当山群火山岩形成年龄相同. 两件河砂样品中碎屑锆石的年龄组成分别与杨坪组和双台组砂岩锆石相似. 武当山群碎屑锆石的U-Pb年代学特征表明, 该地层的最早形成时代<780 Ma; 主要由约1.0~0.85和约830~780 Ma两组碎屑锆石组成, 与华南陆块西北缘汉南地区新元古代岩浆作用记录相似, 指示了其物源区来自汉南或相似地区. 武当山地区记录了~755和~680 Ma两期具陆内拉张性质的岩浆事件, 指示其经历了与汉南地区不同的构造-岩浆演化过程. 因此, 南秦岭地区~755 Ma岩浆作用可能指示了华南陆块北缘与Rodinia超大陆之间的裂解事件, 而~680 Ma发生的岩浆事件标志了南秦岭与另一未知陆块之间的进一步分离.     

北秦岭西段奥陶纪火山岩中发现近4.1 Ga的捕虏锆石

通过高精度的LA-ICP-MS(激光剥蚀等离子体质谱仪)锆石微区原位U-Pb同位素测年, 北秦岭西段奥陶纪草滩沟群火山岩中获得(4079±5) Ma的年龄信息. 北秦岭不仅成为继西澳Yilgarn克拉通(碎屑锆石, (4276±6), (4404±8) Ma)、加拿大Wopmay造山带(Acasta片麻岩, 4016 Ma)和中国西藏普兰(碎屑锆石, 4103 Ma)之后世界上为数不多的发现冥古宙(4.56～3.85 Ga)地质记录的地区, 而且成为世界上第一个在较年轻的火山岩中发现地球早期地质记录的地方. 本次近4.1 Ga的锆石年龄不仅改写了秦岭没有老于4.0 Ga地质记录的历史, 也为今后寻找固体地球初始阶段的地壳岩石提供了新的依据. 所获得的36个测点的年龄数据可划分为7个时段, 代表北秦岭造山带地壳演化过程中不同时期构造-岩浆事件的时代信息, 其中, 相对集中的时段为0.9～1.5和0.4～0.5 Ga, 分别与北秦岭地区表现强烈的晋宁运动和加里东运动的时限相吻合.     

大别山北翼大别群中C型榴辉岩的Sm-Nd同位素年龄及其构造意义

秦岭一大别山造山带是华北地块与扬子地块的会聚地带。由于这两大地块的对接、碰撞,在该造山带的地缝合线附近广泛发育有各种高压低温变质岩,如蓝闪石片岩、C型榴辉岩等,其中C型榴辉岩在大别山段较发育。很显然,精确测定这些C型榴辉岩的生成年龄对探讨华北、扬子两大陆块的对接时代及造山带演化历史有重要意义。     

藏北羌塘地区基性岩墙群锆石SHRIMP定年及Hf同位素特征

藏北羌塘中央隆起地区出露有大规模、近东西走向的基性岩墙群, 是该地区发生区域性伸展作用的遗迹. 对代表性辉绿岩岩墙进行了锆石SHRIMP定年和Hf同位素分析, 两个辉绿岩加权平均年龄分别为(284±3)和(302±4) Ma, 表明羌塘地区基性岩墙群主要形成于晚石炭世末至早二叠世. 辉绿岩锆石样品¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf比值在0.282852~ 0.283041之间, ε_Hf(t)值均在12左右, 暗示其岩浆源区为亏损地幔. 锆石Hf模式年龄(T_DM)分别为~438和~457 Ma. 羌塘中央隆起地区岩墙群地球化学成分具有板内玄武岩的特征, 可能是该地区古特提斯洋初始张开的产物.     

鄂尔多斯盆地渭北隆起抬升期次及过程的裂变径迹分析

渭北隆起处于活动带(秦岭造山带)与稳定地块(鄂尔多斯地块)的过渡地带,构造位置独特重要,该带抬升期次及过程的确定对盆山作用、盆地动力学演化及油气成藏研究具有重要意义.本文运用磷灰石、锆石裂变径迹分析方法及热史模拟方法对渭北隆起进行了低温热年代学研究,研究表明渭北隆起抬升冷却在南北方向上具有明显的差异性,具有南早北晚的特点.南部奥陶系-下二叠统抬升早,主要为早白垩世晚期102~107 Ma以来,北部自新生代65Ma以来抬升,主要抬升时期为晚始新世40 Ma以来.渭北隆起主要有早白垩世晚期(102~107Ma)及40 Ma以来两期快速隆升,40 Ma以来为渭北隆起的主要快速隆升时期.热演化史模拟曲线表明渭北隆起在约125~100 Ma快速抬升,在100~40 Ma为缓慢抬升,自古近纪晚始新世约40 Ma以来,特别是5 Ma以来发生快速抬升冷却.渭北隆起新生代40 Ma以来的整体快速隆升与秦岭造山带北缘的隆升具有同时性,与渭河盆地的新生代以来快速沉降具有很好的耦合关系.     

华北石炭纪聚煤期、聚煤区及聚煤带的划分

在中-晚石炭世,位于阴山、秦岭巨型纬向构造带之间的华北巨型沉降带,接受了一套重要的近海型含煤沉积——玉门沟群,地层记录表明,其中成煤作用可多达十余次以上,而形成重要工业可采煤层的主要成煤作用——聚煤作用,亦有数次之多。 关于华北石炭纪聚煤作用发生的地质时代和聚煤带的年代地层位置,久有歧见。那种认     

阿尔卑斯型超基性岩矿物中硅酸盐熔体包裹体的发现及其地质意义

自E.Roedder(1965)始,国内外曾陆续有人对碱性玄武岩内尖晶石二辉橄榄岩等超基性深源包体矿物中的CO_2包裹体和含CO_2熔体包裹体进行过系统研究。但是,迄今为止,在我国地质文献中尚未有人报道过在阿尔卑斯型超基性岩矿物中有硅酸盐熔体包裹体产出。作者在我国西部西准噶尔地区古生代蛇绿岩套底部的阿尔卑斯型超基性岩中,首次发现了硅酸盐熔体色裹体,获得一些新的研究数据,这对于揭示该类岩石的成因,认识深部地质作用及其演化将有着重要意义。     

北淮阳王母观橄榄辉长岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地质意义

对大别造山带北麓北淮阳带西段王母观岩体中橄榄辉长岩及其围岩-含石榴子石绿帘云母石英片岩进行了锆石SHRIMP U-Pb定年. 结果表明, 王母观橄榄辉长岩并不是前人认为的海西期岩体, 它的形成时代应为(635 ± 5) Ma, 其围岩的形成时代为(464 ± 7) Ma. 因而在北淮阳带发现了新元古代晚期辉长岩. 由于该期辉长岩的形成时代与华南陡山沱组沉积岩中普遍发育的火山凝灰岩夹层以及华南陆块北缘湖北随州-枣阳一带发育的一期大规模新元古代晚期基性岩墙群的时代一致, 证明北淮阳带西段王母观一带辉长岩属于华南陆块北缘的一部分, 因此华南陆块新元古代晚期仍然存在大规模岩浆活动. 鉴于北淮阳带王母观等地辉长岩出露于华北陆块南缘变质的奥陶纪岩浆岩之中, 二者之间为构造接触以及分别形成于不同的大地构造背景, 推测它们可能是印支期华南陆块发生深俯冲的初始阶段被挤离与脱耦的岩片, 并在后期构造作用过程中被推覆到华北南缘古生代浅变质岩系之上.     

南海北缘琼南缝合带的存在

利用南海地区的综合地球物理探测资料，包括多道反射地震、海底地震、重力、磁力资料、古地磁以及钻孔等资料，详细进行了沉积地层学、地震地层学、岩浆岩、变质岩、地球化学、重力学、磁力学、古地磁学及大地构造的综合分析，发现了南海北部边缘存在一条前新生代的古缝合带——“琼南缝合带”．它西起海南岛南部九所一陵水断裂带，向东经南海北部陆坡，与台湾寿丰断层相连．琼南缝合带的缝合时代大致为印支期，为古特提斯主洋盆在南海地区的延伸段——“琼南海盆”的遗迹．该缝合带的形成标志着琼南地块向琼中地块的拼贴．琼南缝合带往西过红河-万纳走滑断裂带南段可与碧土-昌宁-孟连-劳勿-文冬古特提斯主缝合带南延段相连，往东在台湾的东北侧过马尼拉海沟断裂带的北延段则与西南日本隐岐-飞弹（Oki—Hida）前侏罗纪地体群南缘侵位缝合带相连．琼南缝合带的发现，对研究南海海区前新生代大地构造格局和前新生代海相残余-叠加型盆地的油气地质研究具有重要意义．     

北秦岭含柯石英榴辉岩的发现及其意义

近年来,在秦岭-大别造山带的东部相继发现了多处含柯石英榴辉岩,这些超高压变质岩均产在南秦岭造山带.1993年在陕豫交界的秦岭群中发现了榴辉岩等高压变质岩,最近又在榴辉岩中发现了柯石英,现予报道.     

南秦岭关家沟组砾岩的时代、成因环境及其构造意义

关家沟组地层位于南秦岭造山带, 因缺乏化石证据, 其地层时代长期悬而未决, 该套地层在南秦岭地区地质演化过程中构造含义始终模糊不清. 关家沟组砾岩厚度约为2050 m, 为一套向上变粗、变浅的进积层序, 结构和物质组成上表现为不成熟海相浊积砂岩和砾岩. 虽然南北两侧为断层所限, 但关家沟组变质变形很弱. 北侧为泥盆系三河群, 南侧为新元古界横丹群, 关家沟组中含有大量花岗岩和火山岩碎屑. 对采自其中的花岗岩和火山岩砾石进行了单矿物(斜长石和钾长石)⁴⁰Ar/³⁹Ar热年代学研究. 两个测年结果分别给出了花岗岩和火山岩砾石的冷却年龄为219.69±0.49和216.46±0.59 Ma, 与早中生代秦岭全面碰撞作用时期(240~220 Ma)的构造岩浆活动的时代大体一致, 暗示关家沟组可能沉积于晚三叠世Norian期, 约220 Ma. 沉积学分析和热年代学研究表明: 关家沟组可能是残余洋盆的沉积充填物. 区域上, 该残余洋盆为晚古生代-早中生代阿尼玛卿洋与勉略洋或中央造山带南侧特提斯洋的一部分.