华北克拉通破坏对地表地质与陆地生物的影响

晚中生代古太平洋板块俯冲导致东亚古大地幔楔形成和华北克拉通破坏,该动力过程引发华北克拉通发生强烈伸展和岩浆活动,广泛形成裂谷盆地和变质核杂岩,并造成燕辽和热河生物群的繁盛与消亡.古太平洋板块俯冲角度的变化导致东亚大陆经历了三次短暂挤压事件和两次强烈伸展构造.多学科综合研究进一步揭示,晚中生代燕辽和热河生物群的演化与华北克拉通的破坏强度、岩浆活动强弱以及盆地发展存在明显的时空相关性.上述现象表明地球深部动力过程不仅控制了克拉通破坏和地壳构造演化,而且也极大地影响了地表环境的变迁和陆地生态系统的演变.因此,地球生命是与环境协同演化,并且共同受地球深部过程的控制.     

塔里木盆地构造特征与含油气性

运用板块构造、古构造分析与构造岩相分析、断层相关褶皱以及含油气系统等现代构造地质理论和方法, 结合盆地内地震、钻井和周边露头资料, 进行了塔里木盆地构造特征与含油气性研究. 研究表明, 塔里木是具大陆地壳基底、由古生界克拉通与中新生界前陆盆地组成的大型叠合复合盆地, 盆地结构的特征是: 盆地核心部分为海相古生界克拉通, 上叠的陆相中新生界为4个前陆盆地. 塔里木古生界克拉通虽然规模较小, 但构造比较稳定, 其含油气性特点为多期成藏和古隆起构造控制油气聚集. 塔里木中新生界前陆盆地分布在克拉通周边, 长期沉降, 在中新世以后成为再生前陆盆地, 其含油气性特点为煤系生烃, 富含天然气, 晚近期成藏, 前陆冲断带控制油气分布. 塔里木盆地构造特征决定了其具有多油源、多含油层系、多期成藏的叠合复合含油气系统的特点, 油气勘探具有古生界克拉通和中新生界前陆冲断带两大领域.     

论华北克拉通破坏的时限

华北克拉通破坏时限的确定是探讨克拉通破坏机制及其动力学控制因素的关键, 长期以来存在较大的分歧. 华北克拉通破坏的提出标志着其内涵已经不仅仅局限于岩石圈减薄, 还包括岩石圈物质成分、热状态和流变学性质以及相关的岩浆作用等方面的变化. 由于后几种变化不一定只与岩石圈伸展关联, 因此, 克拉通破坏时限不能光靠伸展构造来确定. 本文从岩浆生成和演化的基本原理出发, 厘定了与克拉通破坏有关的岩浆活动标志, 并结合该地区岩浆性质和盆地演化的特征, 对华北岩石圈破坏的时限进行了约束, 获得以下认识: (1) 华北岩石圈减薄作用可能始于晚石炭纪-晚三叠纪, 在晚侏罗纪-白垩纪达到高峰, 并一直持续到白垩纪末期-新生代早期, 因此华北岩石圈减薄是一个相对缓慢的过程; (2) 克拉通边缘和内部的岩石圈薄弱带在华北克拉通破坏中的作用显著, 造成了克拉通破坏的时空不均匀性; (3) 导致华北岩石圈破坏的构造控制因素可能是多元的. 晚石炭纪古亚洲洋的南向俯冲以及后续的碰撞作用和晚三叠纪华南-华北板块的碰撞作用对华北克拉通破坏起到了“唤醒”的作用. 太平洋板块的俯冲对华北岩石圈破坏的影响则是决定性的, 是导致这一地区现今盆地和主要构造线的走向, 岩浆作用性质的演变以及南北重力梯度带的形成的主因.     

武当地块基性岩墙群初步研究及其地质意义

武当地块是指出露于武当山和郧西-郧县地区、卷入南秦岭构造带中的前震旦纪浅变质过渡基底地块(图1)。基性岩墙群在该地块中广泛发育,并在南秦岭区域的同类地块(如其东延的随-枣地块)中普遍存在,成为南秦岭地质的一大特色,在秦岭-大别造山带早期形成演化研究中具重要意义。我们首次对基性岩墙群进行了系统研究,本文提供的地质信息对重新认识本区有关基础地质问题、深入探讨秦岭带早期地质特征具有重要意义。     

熊耳群火山岩锆石SHRIMP年代学研究:对华北克拉通盖层发育初始时间的制约

熊耳群火山岩广泛发育于华北克拉通南部, 它的形成标志着华北克拉通南部盖层发育的开始. 准确厘定熊耳群火山岩的形成时代, 对于揭示华北克拉通元古宙时期的构造格局与演化历史有重要意义. 应用SHRIMP U-Pb方法对熊耳群火山岩和同期的次火山-侵入岩共5个样品的锆石进行了84个测点的精确定年, 结果表明: 熊耳群形成于古元古代1.80~1.75 Ga. 因为熊耳群早于长城系, 推断长城系的底限年龄可能在1.75 Ga. 华北克拉通南部新近的SHRIMP U-Pb年龄资料, 表明华北克拉通南部有1.84 Ga左右热-构造事件的地质记录, 而熊耳群火山岩的发育标志着华北克拉通古元古代裂解事件的开始. 熊耳期岩浆岩中大量继承性岩浆锆石的存在(主要是2.20 Ga左右), 说明熊耳期岩浆可能来源于2.20 Ga左右的地壳, 或者是熊耳期幔源岩浆同化混染了大量的2.20 Ga左右的地壳物质.     

吐鲁番-哈密盆地古地温梯度及有机质成熟度的确定

盆地古地温研究是盆地热演化研究的关键.盆地形成越早,演化史越复杂,则现今地温与古地温相差越大.沉积盆地的古地温研究是一个复杂的地质问题,必须依据大量实际资料的综合分析和不同方法相互相比、相互验证才能较真实地恢复沉积盆地的古地温场状况及热历史.1 盆地构造演化吐鲁番-哈密盆地(简称吐-哈盆地)经历了3个主要构造演化阶段):石炭纪～早三叠世陆内裂谷作用阶段(早石炭世～晚二叠世早期的裂谷一拗陷-萎缩期、晚二叠世晚期～早三叠世的前陆期)、中晚三叠世～早第三纪广盆形成阶段(中晚三叠世稳定～拗陷期、侏罗纪断陷-拗陷-挤压期、白垩纪萎缩期和早第三纪拗陷期)和晚第三纪～第四纪挤压型山间盆地形成阶段.三叠纪～早第三纪成为稳定的拗陷型盆地,盆地性质类似于克拉通,以盆地的整体沉降、连续沉积、断裂发育、地层展市复杂、缺乏褶皱和角度不整合为特征.     

爆破地震揭示的华北西部高分辨基底速度结构

利用在华北克拉通西部完成的两条高分辨折射探测剖面获得的21炮Pg波资料,在对不同构造区Pg波的运动学与动力学特征分析对比的基础上、采用有限差分反演方法构建了两剖面的基底结构模型.研究结果不仅清晰地标定了主要断裂的位置及形态,还反映出不同构造区基底埋深和速度结构的差异.鄂尔多斯地块的基底埋深在4.5~5.5 km间、起伏变化不大,且速度梯度横向变化不甚明显,结合Pg波走时平稳、追踪远等地震学现象,揭示出鄂尔多斯地块浅表沉积和基底结构比较稳定;贺兰山和银川盆地两者不仅在地形地貌上差异显著,其基底埋深从2.0~4.0 km的较大变化以及速度结构显著的横向非均匀性足以表明两者之间垂直差异运动及变形的强烈程度.银川盆地Pg波走时趋势与速度结构图像基本反映了基底局部坳陷的形态特征和新生代沉积厚、速度低的客观现象;弧形构造区地处祁连、阿拉善、鄂尔多斯三者相互作用的复杂构造环境之中,基底埋深6.0 km的巨厚坳陷与相邻仅2.0 km厚的基底隆起形成较大反差,这与印度板块和欧亚板块强烈的碰撞推挤致使在青藏高原东北缘多个构造块体交汇复合部位呈现变形强烈、极度不稳定的基底结构密切相关.鄂尔多斯块体基底呈现西深东浅特征及周缘基底强烈的横向不均匀性、挤压褶皱变形及断裂带的发育,均反映了青藏高原NE向的持续挤压运动遭到了鄂尔多斯块体的阻挡.     

华北克拉通上地幔顶部构造特征: 来自台站间Pn 波到时差成像的约束

上地幔顶部是地壳和岩石圈地幔能量传递和物质交换的关键区域, 华北克拉通破坏与岩石圈减薄在空间分布和破坏机制上的差异势必会造成克拉通不同区域在岩石圈地幔顶部地震波速度的不同. 使用华北及周边地区固定地震台站记录的Pn 波到时数据, 采用台站间Pn 波到时差成像方法, 反演得到了华北克拉通及周边地区上地幔顶部Pn 波速度结构. 结果显示: 华北克拉通东部、中部和西部块体上地幔顶部表现出明显不同的速度异常结构, 暗示着克拉通不同块体岩石圈在古生代以来可能经历了不同的构造演化和深部动力学过程, 并在现今上地幔顶部留下作用的痕迹. 华北克拉通东部块体渤海湾盆地地区上地幔顶部的明显高速异常可能代表了太古代岩石圈地幔的残留; 郯庐断裂带和渤海海域上地幔顶部的低速异常可能归因于岩石圈的强烈减薄和软流圈热物质的上涌; 而燕山地区下地壳和岩石圈地幔拆沉后形成的新生岩石圈地幔可能是这里上地幔顶部低速异常的原因. 华北克拉通中部块体的太行山一带上地幔顶部显示为显著的低速异常, 这一低速异常特征一直延伸到鄂尔多斯地块北缘的银川-河套裂陷和阴山造山带, 可能与软流圈热物质沿克拉通西部块体周缘岩石圈构造薄弱带上涌有关, 上涌形成的岩浆底侵或热侵蚀作用造成了岩石圈的减薄, 并显著降低了上地幔顶部的速度. 华北克拉通西部块体上地幔顶部为明显的高速异常, 反映出尚未破坏的太古代克拉通古老岩石圈的性质.     

河南鲁山地区太华杂岩LA-(MC)-ICPMS锆石U-Pb年代学及Hf同位素组成

太华杂岩广泛分布在华北克拉通南缘, 总体呈北西-南东向展布. 在河南省鲁山地区, 大致以荡泽河为界, 可将鲁山地区的太华杂岩分为北部以TTG质片麻岩和斜长角闪岩为主的片麻岩系以及南部的表壳岩系. 前人以及此次定年结果表明, 鲁山地区太华杂岩的形成时间跨度较大, 是由新太古代早期和古元古代早期两个不同阶段形成的地质体组成的. 其中, TTG质片麻岩及斜长角闪岩形成于新太古代早期(2794~2752 Ma), 且在斜长角闪岩中存在2.9 Ga乃至3.1 Ga的残留锆石. 目前所知, 2.8~2.7 Ga的岩石仅在河南鲁山、山东西部和胶东地区广泛出露. 此外, 在怀安、阜平、五台等地区以及山东蒙阴和辽宁复县早古生代金伯利岩中也发现2.8~2.7 Ga的碎屑锆石或继承锆石, 暗示华北克拉通2.8~2.7 Ga的构造岩浆事件分布可能比现存范围更为广泛. 锆石Hf同位素及全岩Nd同位素显示, 2.8~2.7 Ga的地质事件是以新太古代地壳形成为主, 伴有少量古老地壳物质的再循环, 是华北克拉通一期重要的构造-热事件. 鲁山地区太华杂岩中的表壳岩系的形成年龄可进一步限定为2.2~2.0 Ga, 其形成时代应为古元古代, 而不是之前所认为的新太古代. 结合华北克拉通北部以及中部富铝沉积变质岩的年代学资料, 可以推测, 新太古代华北克拉通形成之后, 在华北克拉通南缘以及相邻地区曾经广泛发育古元古代被动大陆边缘相沉积.     

不同时空背景幔源物质对比与华北深部岩石圈破坏和增生置换过程

华北克拉通地幔破坏作用, 使之成为世界研究大陆形成演化的最理想地区之一. 但有关破坏机制、时限、范围及其动力学背景, 甚至破坏前岩石圈状况等相关联问题都存争议. 华北东部不同时代(如古生代、中生代和新生代)、位置(如地块内部与边缘、郯庐断裂带和重力梯度带)火山岩所携带捕虏体橄榄岩, 及其南侧苏鲁-大别造山带地质体橄榄岩等直接的岩石圈地幔物质对比表明: 华北古老岩石圈是不均一的、存在幔内薄弱带, 中生代、新生代岩石圈减薄作用包括地幔伸展、熔体-岩石作用、不均匀侵蚀减薄与小幅增生增厚, 从而实现难熔克拉通地幔被新生饱满岩石圈地幔置换作用等复杂过程. 早中生代时, 扬子大陆深俯冲碰撞引起华北岩石圈的完整性受影响甚至破坏、边缘受俯冲陆壳释放熔/流体交代改造、岩石圈地幔伸展和构造侵位以及受山根断离扰动软流圈物质上涌侵蚀等; 早白垩世-早第三纪时, 太平洋板块俯冲进一步扰动软流圈并强烈上涌侵蚀上覆岩石圈引起它的巨大减薄作用; 晚第三纪以来上涌软流圈的热沉降作用带来小幅度岩石圈增生增厚过程, 最终实现了已存岩石圈被新生地幔置换和岩石圈整体的减薄作用, 并由此构成了陆内造山和克拉通盆地形成耦合过程的深部驱动力. 郯庐等岩石圈深大断裂带是软流体物质上涌的良好通道, 同时由于在岩石圈内部起通道作用的幔内薄弱带是不规则的, 它们引导着软流圈物质侵蚀岩石圈和岩浆喷出地表的时间存在早、晚不一致现象. 喷发时代为100 Ma的玄武岩所捕获的橄榄岩主体是饱满的, 说明华北东部的一些地区在此之前(如125~100 Ma)曾有过地幔置换作用发生.     

塔里木地区奥陶纪原型盆地类型及其演化

奥陶系是塔里木盆地的主要勘探目的层系．恢复奥陶纪的构造沉积环境是研究塔里木地块的构造演化历史和预测奥陶系有利储集相（区）带的重要基础．从周缘大地构造背景、岩相与沉积充填、古地理古气候古生态、构造变形和岩浆活动等出发，将盆地沉积充填和周缘造山带的演化相结合，重建了奥陶纪不同地质时期的原型盆地．在奥陶纪，塔里木地区表现出克拉通内拗陷和克拉通边缘拗陷相复合的盆地性质．中西部克拉通内拗陷主要为台地相沉积区，东部克拉通边缘拗陷主要为深水盆地相区，其间为斜坡过渡带．晚奥陶世，北昆仑洋的闭合和阿尔金地区沟-弧-盆体系的消亡导致塔里木南部地区处于挤压隆升背景，中西部的碳酸盐台地相区转变为混积陆棚，东部的盆地相区出现超补偿的巨厚复理石沉积，标志着盆地性质的急剧转变，盆地格局由奥陶纪的东西分异向志留纪的南北分异转化．     

华北克拉通早元古代拼合与Columbia超大陆形成研究进展

通过对华北克拉通及全球其他古老大陆及其早元古代碰撞造山带的系统对比,提出了地球上20~18亿年碰撞型造山带记录了一次全球性大陆拼合事件,并导致一个早-中元古代超级大陆的形成,该超级大陆称为Columbia或Nuna.华北克拉通两条古老的喜马拉雅型碰撞造山带(即~19.5亿年的西部孔兹岩带和~18.5亿年的中部造山带)的发现,证实了华北克拉通基底是~19.5亿年和~18.5亿年期间多个微陆块拼合而成,完整保留了Columbia超大陆的聚合记录,说明华北克拉通是Columbia超大陆的组成部分之一.     

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.     

西阿拉善地块～2.5Ga TTG岩石及地质意义

阿拉善地块是华北克拉通的一部分,但其是否存在太古代变质基底却存在争议.本文首次报道西阿拉善地块的北大山地区存在新太古代岩石,岩相学和岩石地球化学特征表明这些岩石为花岗闪长质片麻岩,具有典型TTG片麻岩特征.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,该岩石的岩浆锆石核的年龄为2522±30Ma,变质重结晶边的年龄为2496±11Ma,近一致的岩浆结晶年龄和变质年龄表明它们属于同一构造热事件的产物,代表了北大山地区新太古代末-古元古代早期的岩浆-变质事件;锆石Hf同位素结果显示,εHf(t)值主要集中在0.4～4.9之间,对应的二阶段模式年龄集中于2.7～3.0Ga之间,说明TTG片麻岩的主要源区为形成于中-新太古代(2.7～3.0Ga)的地壳物质,并在新太古代末期发生再造.这些资料显示西阿拉善地块的新太古代TTG片麻岩与广泛分布于华北克拉通的同时代TTG岩石特征一致,它们经历了类似的中-新太古代地壳生长和新太古代末-古元古代最早期的构造热事件.     

西太平洋中生代板块俯冲过程与东亚洋陆过渡带构造-岩浆响应

中生代期间,华北与华南地块受西太平洋的板块俯冲过程、东亚大陆边缘深浅部过程的影响,其构造、岩浆、成矿、地貌演化趋势表现出一些共性,但也存在显著差异,其动力机制一般认为由古太平洋板块俯冲所致,但是它们是如何关联的,长期未得到解决,是地质研究的难点和热点,存在巨大争论.本文系统评述了近十年来已有东亚大陆边缘的构造变形分析、岩浆岩年代学、层析成像等多学科成就,简要探讨了前燕山期的中国陆块的最终聚合、统一陆缘的形成,随后主要侧重综述侏罗纪、白垩纪东亚洋陆过渡带燕山期地质过程的新认识.本文将浅部构造变形规律、岩浆岩年龄分带和迁移、地形巨大反转,与深部过程紧密结合,提出:华北克拉通破坏过程总体受深部岩石圈早幕向西的分层回卷拆沉、减薄制约,导致早期构造、岩浆作用伴随西迁,中幕多向拆沉,晚幕拆沉向东回撤;同时,北部鄂霍茨克洋闭合与南部班公湖-怒江俯冲系统的同期联合作用使得东亚洋陆过渡带总体处于挤压背景下,且深部上涌的软流圈不断向东跃迁,带动岩石圈不断向东、幕式、交替性伸展和挤压.华南深部早期则经历了向西平板俯冲,导致变形和岩浆作用西迁;后期发生两幕拆沉,导致构造-岩浆作用向东跃迁.总之,华北与华南构造-岩浆差异的内因是深部过程,外因是东亚大汇聚的差异所致.     

新疆阿拉塔格地区新元古代花岗片麻岩的锆石U-Pb定年与Hf同位素:对中天山地块前寒武纪地壳演化的制约

中天山地块前寒武纪结晶基底的组成和形成历史,是揭示天山造山带构造演化的关键问题.本文对分布在中天山地块阿拉塔格地区的花岗片麻岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和LA-MC-ICPMS锆石Hf同位素研究.两个研究样品中的岩浆结晶锆石分别获得了945±6和942±6 Ma的原岩形成年龄,揭示了阿拉塔格地区存在新元古代早期的岩浆活动.这些岩浆结晶锆石的Hf模式年龄远大于其结晶年龄,分别为1.82~2.22和1.70~2.03 Ga,反映了它们的岩浆均起源于古老地壳的再造.但是这一古元古代的Hf模式年龄很可能是新元古代地壳中不同时代古老地壳物质混合的结果.在这两个花岗片麻岩中还获得了989~1617Ma的继承碎屑锆石年龄,它们具有变化较大的锆石Hf同位素组成,模式年龄为1.54~2.30Ga,且部分1.4~1.6 Ga锆石具有接近亏损地幔的176Hf/177Hf初始值,反映了中元古代时期在中天山地块存在新生地壳形成和古老地壳再造事件,显示出与塔里木克拉通显著不同的前寒武纪地壳形成和演化历史.中天山地块的前寒武纪地壳基底可能并不是来自塔里木克拉通的一部分.     

甘陶河群形成时代和构造环境: 地质、地球化学和锆石SHRIMP定年

甘陶河群是华北克拉通中部带早前寒武纪基底的重要组成. 主要由中基性玄武岩、砂岩、白云岩等组成. 本文报道了甘陶河群变质玄武岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄和地球化学组成. 岩浆锆石的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb加权平均年龄为2087±16 Ma (MSWD=1.3), 其Hf同位素变化范围非常大, ε_Hf(t)值从-7.17到+0.45. 除岩浆锆石外, 岩石中还存在大量约2.5 Ga捕获锆石. 全岩Nd同位素变化范围为+4.0~-0.8. 在原始地幔标准化的蛛网图中, 所有样品都没有明显的Zr和Hf异常, 部分样品也没有Nb和Ta异常. 亏损地幔的部分熔融以及随后的地壳混染是这些玄武岩最可能的成因. 野外地质特征、大量捕获锆石的存在、同位素和微量元素地球化学都表明甘陶河群是在大陆基底上打开的. 结合前人对中部带其他古元古代火山沉积建造的研究, 本文指出华北克拉通中部带在古元古代时期为大陆裂谷环境, 在太古宙末期中部带地质体和东部陆块已经形成了统一的陆块.     

中国海相盆地的形成与演化

中国海相沉积盆地的形成与演化主要经历了两大构造期和5个构造演化阶段．两大构造期是指早古生代板块离散-漂移控制下的海相盆地形成和晚古生代以来板块聚敛-碰撞控制下的盆地叠加改造这两大构造期．5个演化阶段如下：①元古界-中石炭世，小陆壳板块在大洋中的漂移和以碳酸盐岩沉积为主的海相盆地的形成；②晚石炭世-中三叠世，陆壳板块向北的拼合聚敛和海陆交互相沉积盆地的发育；③晚三叠世-早白垩世，板块拼贴以后的构造稳定阶段和陆内沉降控制的湖相沉积盆地的叠加；④晚白垩世-古近纪，受新特提斯洋和西太平洋板块活动的影响，海相沉积盆地经受陆内变形，发生埋藏、隆升剥蚀或破碎；⑤新近纪以来，受印度板块与亚欧板块的碰撞及其远距离效应的影响，海相沉积盆地边缘发生前陆挤压和盆山耦合作用．构造演化过程控制了中国海相沉积盆地的石油地质特征，古生代海相沉积盆地的形成奠定了油气藏形成的物质基础，中新生代的构造叠加与改造决定了油气成藏与保存的关键条件．晚元古代-早古生代，漂移在大洋中的古板块上沉积的深水相泥页岩和陆缘海碳酸盐岩层序中，发育了优质的海相烃源岩和礁滩相储集层．晚古生代，陆壳板块聚敛并上升成陆，克拉通盆地内部的古隆起成为油气运移、聚集和储集的良好空间，同时海陆交互相沉积的煤系地层形成了区域性的封盖层．中新生代的构造稳定性决定了古生代海相盆地的保存条件．具有前寒武系结晶基底，构造活动相对稳定，盆地改造程度低的海相沉积盆地和其中古油气藏容易保存，例如塔里木盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地等都是有利于海相油气勘探的地区．     

华北克拉通北缘晚古生代活化: 山西宁武-静乐盆地上石炭统太原组碎屑锆石U-Pb测年及Hf同位素证据

对华北克拉通西部山西宁武-静乐盆地上石炭统太原组(N-8)地层样品进行了碎屑锆石LA-MC-ICPMS U-Pb年龄测定, 72个单颗粒锆石年龄分成303~320 Ma (6颗)、1631~ 2194 Ma (37颗, 峰值1850 Ma)和2318~2646 Ma(29颗, 峰值2500 Ma)三组. 第二组和第三组碎屑锆石是华北克拉通基底的反映. 第一组碎屑锆石的176Hf/177Hf比值分布于0.281725~0.282239, 具有较低的εHf (t)值(-12.4~ -30.3)和较老的Hf模式年龄(1.43~2.16 Ga), 与华北北缘内蒙古隆起内的石炭纪火成岩锆石年龄及Hf同位素特征相似, 而明显区别于兴-蒙造山带, 表明山西宁武-静乐盆地太原组的部分物源来自于华北克拉通北缘的内蒙古隆起. 第一组年轻碎屑锆石的Th/U都较高(大于0.67), 应为岩浆锆石, 其中最年轻的两颗锆石的平均年龄((304 ± 6) Ma) 与地层沉积年龄相近, 暗示晚石炭世内蒙古隆起发生了强烈的构造抬升和岩浆活动, 为晚石炭世华北克拉通北缘活化提供了证据.     

克拉通岩石圈的生长和再造

华北克拉通岩石圈减薄研究已经成为近一个时期中国乃至世界固体地球科学研究的热点. 本文在讨论大陆地壳形成和演化的基础上, 概括了岩石圈地幔形成机制, 提出克拉通岩石圈减薄主要以两种方式发生在大陆岩石圈地幔下部, 一种是俯冲侵蚀(例如华北), 另一种是俯冲侵蚀与底垫消融相结合(例如扬子).