华北克拉通北缘及邻区前燕山期主要地质事件

近年来,华北克拉通北缘及邻区的研究进展集中在前燕山期的主要地质构造格架的廓清,以及晚中生代以来的构造岩浆事件和克拉通岩石圈减薄研究的深化。本文对前者的研究进展作评述和展望。华北克拉通自1.8～1.75Ga形成后,时有岩浆扰动。1.35Ga的基性岩床和岩墙群事件代表了华北克拉通与北美克拉通的裂解,说明华北克拉通曾经是哥伦比亚超大陆的组成部分。华北克拉通北缘大陆边缘的演化也应当从1.35Ga以后开始。早古生代时期,在华北克拉通以北的兴蒙造山带南部发育了白乃庙岛弧岩带,但此时华北克拉通依然记录的是稳定沉积。该岛弧岩带在早古生代末期可能通过弧-陆碰撞形式增生到华北克拉通北部边缘。早中泥盆世期间,在华北克拉通北缘发育了年龄为410～380Ma的碱性杂岩,可能与弧陆碰撞后的伸展有关。从晚石炭世(～320Ma)开始,华北克拉通北缘发展为安第斯型活动大陆边缘,古亚洲洋向南俯冲在华北克拉通之下。在相邻的兴蒙造山带,古亚洲洋还存在向北的俯冲,形成了白音宝力道岛弧岩带。古亚洲洋沿索伦缝合带的最终闭合发生在二叠纪末—三叠纪初期。华北克拉通北缘大量～250Ma以来的后碰撞岩浆活动记录了这一拼合过程。晚三叠世—早侏罗世华北克拉通北缘发生大规模逆冲推覆。早侏罗世时期,华北克拉通北缘已经出现基底结晶岩系的广泛剥露。在燕山期构造岩浆作用之前,华北克拉通北缘的东西向构造格架基本奠定。     

华北克拉通破坏前的状态——对讨论华北克拉通破坏问题的一个建议

中生代华北克拉通破坏是目前引人关注的研究课题。鉴于目前一些文章在表达克拉通状态时引用的地质图件不准确,忽略了华北克拉通从古至今的不同阶段的演化,不能正确的表达克拉通在破坏之前或之后的状态,本文强调华北克拉通破坏前的状态是研究的重要基础。华北克拉通是经历过多期克拉通化形成的。     

华北克拉通中部阜平杂岩的演化及其构造属性:来自湾子表壳岩碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素证据

出露于华北克拉通中部带太行山区的阜平杂岩经历了角闪岩相至麻粒岩相变质作用,传统上视为古老的太古宙地层,其形成历史和演化对正确理解华北克拉通前寒武地质有着十分重要的意义.     

华北克拉通及相邻造山带古生代—侏罗纪早期大地构造演化

华北克拉通古生代的大地构造演化始于大约520 Ma,此时冈瓦纳古陆的聚合正处于峰期。中寒武世华北克拉通古生代最早的沉积记录始于其边缘的更老地层或者变质基底之上。随后,海相环境扩展,广泛的海侵导致中寒武世晚期馒头组及其上的地层广泛分布于华北克拉通。华北克拉通北部以北的白乃庙岛弧带新的研究结果显示这一岛弧始于520 Ma,并延续到420 Ma,其可以向东延伸到我国东北的四平以东。沿着华北克拉通南部边缘,商丹洋在514~420 Ma期间发生向北的俯冲。华北克拉通的大部分地区在中奥陶世马家沟期发生海退。近10年来在华北克拉通北缘识别出一个又一个泥盆纪深成岩体和火山岩。石炭纪晚期开始的新的沉积层序以"G层"铝土矿为底,其平行不整合,或假整合在中奥陶世马家沟组灰岩之上。铝土矿很可能是从内蒙古古隆起,一个深位剥蚀的岩浆弧,曾经发育的火山喷发活动形成的广布的火山灰转变而来。这进一步说明晚古生代华北克拉通北缘曾经是一个安第斯型活动大陆边缘。这一沉积序列以碎屑岩为主,下部夹海相灰岩和火山灰层,表明其形成于海陆过渡的火山弧环境。二叠纪早期之后华北克拉通的沉积环境转变为陆相。华南地块与南秦岭地块和华北克拉通之间的勉略洋在晚古生代持续向北俯冲增生,三叠纪晚期发生碰撞,导致大别—苏鲁超高压变质带的形成。与此同时,在华北克拉通北部显著的构造变形和岩浆作用发生在三叠纪晚期。燕山地区盘山等地三叠纪晚期的强烈褶皱、冲断发生在约210 Ma,与华北克拉通周缘的强烈构造变形同期。这也暗示华北克拉通此时已经开始失去克拉通的稳定构造性质。     

华北克拉通南部太古宙大陆地壳的生长和演化

太古宙约占地球已有演化历史的三分之一强,这一时期涉及到大陆地壳起源、陆壳的巨量生长和稳定以及板块构造作用的启动、建立等诸多最根本的全球性重大地质事件。太古宙岩石在华北克拉通南部的涑水、登封、太华、霍邱和五河等杂岩中广泛出露,这为解析上述重大科学问题提供难得的素材。近十年来,在华北克拉通南部古生代-中生代火山岩或早前寒武纪变沉积岩中陆续发现冥古宙-古太古代的捕获/碎屑锆石,暗示南部地块依然尚存地球形成最初期的陆壳物质。根据华北克拉通南部太古宙岩石年龄统计结果显示有2850~2700Ma和2580~2480Ma两个突出年龄区间,对应的峰值年龄分别为~2.76Ga和~2.52Ga。其中~2.76Ga的岩石主要出露于南部的鲁山、霍邱、五河和中条山地区。此外,在华北克拉通诸多地区,诸如怀安、阜平、五台、中条等地区的花岗质片麻岩和变质沉积岩中也均发现年龄为~2.76Ga的碎屑锆石或者继承锆石,暗示华北克拉通2.85~2.70Ga岩石的分布似乎比现今出露范围更为广泛。与整个华北克拉通类似,2.58~2.48Ga岩石亦在克拉通南部广泛分布,尤其是嵩箕地区的登封杂岩几乎全部是由新太古代晚期的岩石组成。~2.52Ga是华北克拉通南部,乃至整个克拉通太古宙地壳演化最突出、最重要的岩浆-构造事件,明显有别于全球其它诸多典型克拉通。已有的同位素资料研究表明华北克拉通南部,乃至整个克拉通在太古宙经历了两期明显的地壳生长事件:一期发生在2.85~2.70Ga左右,以形成于此时期的涑水杂岩中花岗质岩石和鲁山太华片麻岩系中深成侵入岩和斜长角闪岩为代表;另一期发生在2.58~2.48Ga,以登封杂岩、涑水杂岩以及小秦岭地区太华杂岩中~2.52Ga各类花岗质岩石和变基性岩为代表。华北克拉通正是经过这两期陆壳巨量生长事件之后完成初始的克拉通化。我们在登封杂岩中识别出形成于俯冲汇聚环境的TTG质片麻岩、类似于赞岐岩的变闪长岩和具有N-MORB地球化学特征的变基性火山岩,提出其构成"新太古代构造混杂岩",标志着新太古代末期具有现代体制的板块构造在华北克拉通南部已经开始启动。最近,在登封杂岩中识别出的新太古代双变质带也支持上述观点。     

大陆下地壳流变性质与华北克拉通破坏机制

综述了中国东部地壳结构与组成的基本特征,介绍了华北克拉通岩石圈减薄作用这一近年来备受国内外地球动力学界关注的重大科学问题,归纳和总结了目前关于华北克拉通减薄机制的各种模型,并结合大陆岩石圈流变学结构模型,强调从流变学角度探讨华北克拉通下地壳的流变性质对研究和解决华北克拉通破坏机制的意义,提出进行更精细的、结合定量结构水研究的高温高压流变学实验模拟研究可能是解决华北克拉通破坏机制问题的关键手段之一。     

华北克拉通岩石圈和软流圈三维结构及其所反映的岩石圈破坏过程

华北克拉通是地球上最早形成的地块之一,并曾经有较厚的岩石圈.但伴随着中新生代在其周围发生的一系列板块构造运动,华北克拉通遭受了强烈的破坏和改造,导致现今华北克拉通实际上已经不再是稳定的克拉通,倒像是一个构造和地震异常活跃的造山带或沉降带.为深入了解华北克拉通岩石圈演化过程,地球科学工作者们利用各种手段和方法对华北克拉通进行了大量观测和研究.     

华北板块北缘解放营子地区发现～2.61Ga斜长角闪岩

正1研究目的(Objective)华北板块北缘作为华北克拉通北部与中亚造山带东南段(兴蒙造山带)构造单元邻接部位,保存了大陆裂解、被动大陆边缘、活动大陆边缘等多个地质演化阶段记录,聚焦了诸多学者关注。前人虽然对其做了大量工作,但对于华北克拉通北界构造位置还存在诸多争议:(1)华北克拉通北界为赤峰—开源断裂;(2)华北克拉通北界位于赤峰—开源断裂     

华北克拉通东部中生代岩石圈地幔的时代构成:橄榄岩包体的Re-Os同位素和单斜辉石REE地球化学证据

华北克拉通显生宙岩石圈的演化是近年来国内外地质学家们关注的热点问题之一.华北克拉通东部中生代岩石圈地幔的时代构成为认识华北克拉通破坏时间与机制提供了直接证据.     

华北克拉通边界带区域深部结构的特征差异性及其构造意义

华北克拉通的显生宙破坏在空间上是高度不均匀的。克拉通自身岩石圈性质的横向差异及其周边块体的构造运动和相互作用,造成克拉通不同地区构造变形特征具有显著差异性。而这种差异性必然会在深部结构上留下印迹。因此,详细的深部结构信息能够为研究华北克拉通破坏的方式和动力学机制提供重要约束。对近年来基于华北内部结构计划(NCISP)密集流动地震台阵资料获得的华北克拉通边界带区域的深部结构图像进行介绍,并对比分析地壳、岩石圈结构和上地幔变形特征的区域变化,进而对克拉通破坏的空间差异性以及破坏的方式和过程做初步探讨。研究结果显示,华北克拉通东部的郯庐断裂带作为华北和扬子边界的构造薄弱带,具有克拉通全区最薄的岩石圈(~60 km)和明显减薄的地壳(<35 km),是克拉通东部岩石圈整体性减薄和破坏最强烈的区域;东北部燕山地区和西北部鄂尔多斯北边界区域都表现出厚、薄岩石圈共存和壳幔结构显著变化的特征,反映了这些地区岩石圈减薄和改造的空间不均匀性。燕山地区尖锐的Moho面、岩石圈结构和上地幔变形特征的小尺度变化可能是中生代多期挤压和晚中生代—新生代区域伸展共同作用的结果;而鄂尔多斯北边界附近稳定克拉通地区与新生代裂陷区壳幔结构的强烈差...     

华北克拉通南部早前寒武纪基底形成与演化

简要总结了华北克拉通南部鲁山地区、小秦岭地区、登封及中条山地区的早前寒武纪地质事件序列及其地质意义,并对各地区地质特征和变质演化特点进行对比。结合前人研究工作,初步探讨了华北克拉通南部早前寒武纪基底的演化特点、陆壳形成的主要时期和华北南部基底的构造区划等问题,提出几点认识:1)华北克拉通南部鲁山、中条山、小秦岭等地区均有2.7~2.9Ga岩石记录,以英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质(TTG)岩石为主,它们共同构成华北南缘的古老结晶基底,并经历了新太古代晚期~2.5Ga构造-热事件,标志着华北克拉通南部在新太古代末期可能已经形成统一基底;2)华北克拉通南部主要的陆壳形成时期为中太古代晚期-新太古代,与全球其他主要克拉通一致,而古元古代早-中期则以地壳再循环为主;3)综合地质、地球化学等特点,将华北南部鲁山-小秦岭地区和中条山等地区划归为"南部古陆块",并提出该陆块呈现为一个大型的倾伏向斜构造,可能在新太古代晚期已经形成,其枢纽向南东倾斜。"南部古陆块"在新太古代末期与其它微陆块拼合,并发生了变质作用和陆壳的活化与再循环,共同指示新太古代晚期华北克拉通统一基底的形成。     

华北克拉通新太古代早期—中太古代晚期（2.6~3.0 Ga）巨量陆壳增生:综述

在对一些重点地区新太古代早期—中太古代晚期（2.6~3.0 Ga）岩石的空间分布、岩石类型和形成时代作简要介绍基础上,文章总结了华北克拉通这一时代花岗质岩石的年龄分布模式、地球化学和Nd-Hf-O同位素组成特征。新太古代早期—中太古代晚期变质基底具有如下特征:①新太古代早期—中太古代晚期岩浆作用在华北克拉通几乎连续分布,峰期为2.70~2.75 Ga;②新太古代早期—中太古代晚期岩石在华北克拉通广泛存在,主要分布在东部古陆块、中部古陆块和南部古陆块中;③新太古代早期—中太古代晚期侵入岩以英云闪长岩为主,存在奥长花岗岩和花岗闪长岩及其他类型岩石;④新太古代早期—中太古代晚期表壳岩规模很小,零星分布于花岗质岩石中,岩石类型主要为变玄武质岩石,一些地区存在变质科马提岩、变质安山质?英安质火山岩和变质碎屑沉积岩;⑤2.6 Ga可作为华北克拉通新太古代早期和晚期的界线;⑥TTG岩石的Sr/Y和La/Yb比值存在很大变化,在Sr/Y-Y和La/Yb-Yb图中位于高压、中压和低压TTG分布区;除少量富钾花岗岩外,华北克拉通新太古代早期—中太古代晚期岩石大都具有亏损Nd-Hf同位素组成特征;岩浆锆石O同位素组成与全球太古宙岩浆锆石类似;⑦许多地区都具有类似地质特征,但一些地区显示出较大的独特性。新的研究进一步支持了这样的认识:与全球其他许多典型克拉通类似,新太古代早期—中太古代晚期是华北克拉通最重要的陆壳增生时期,主要区别是华北克拉通叠加了强烈的新太古代晚期岩浆构造热事件。      

龙首山地块的归属问题：来自地壳结构和中—新元古代地层的证据

为了弄清楚龙首山地块的归属问题,对龙首山地块地壳结构和地层特征进行研究,发现龙首山地块具有由结晶基底和沉积盖层组成的双层地壳结构。该地块结晶基底由龙首山群组成,龙首山群岩性主要为一套条带状、眼球状混合岩夹斜长角闪岩、花岗质片麻岩、黑云斜长片麻岩等,普遍经历了角闪岩相区域变质作用。龙首山地块缺失长城系、青白口系和南华系,下部沉积盖层由蓟县系墩子沟群和震旦系顶部的烧火筒沟组构成。墩子沟群经历了埋藏变质作用,粉砂岩具千枚状构造,砂岩有一定程度的重结晶,地层层理保存完整。烧火筒沟组上部为含砾千枚岩、粉砂质千枚岩,下部为冰碛砾岩,冰碛砾岩总与寒武系含磷层相伴出现。地壳整体结构与华北克拉通基本特征相同,而扬子克拉通具有结晶基底、褶皱基底和沉积盖层3层地壳结构,与华北克拉通和龙首山地块迥异。因此,龙首山地块应归属于华北克拉通。     

Eastern Ancient Terrane of the North China Craton

Based on the spatial distribution of ancient rocks and zircons, three ancient terranes older than ca. 2.6 Ga have recently been identified in the North China Craton, namely the Eastern, Southern, and Central Ancient Terranes. The Eastern Ancient Terrane is the best studied and understood of the three ancient terranes. It has a long geological history back to ca. 3.8 Ga ago and includes the areas of Anshan-Benxi, eastern Hebei, eastern Shandong and western Shandong. In Anshan-Benxi, several different types of 3.8 Ga rocks were discovered together with 3.1-3.7 Ga rocks, whereas 2.9-3.0 Ga K-rich granites and 2.5 Ga syenogranite occur on larger scales. In eastern Hebei, 3.0-3.4 Ga rocks and older detrital and xenocrystic zircons were identified. In eastern Shandong, there are a large volumes of 2.7 Ga and 2.9 Ga rocks. In western Shandong, early Neoarchean(2.6-2.7 Ga) intrusive and supracrustal rocks are widely distributed. Whole-rock Nd and zircon Hf isotope data suggest that both mantle additions and crustal recycling played important roles within the Eastern Ancient Terrane during almost every tectono-magmatic event. Most BIFs in the North China Craton are late Neoarchean in age and are distributed on continental crust along the western margin of the Eastern Ancient Terrane, probably suggesting that a stable environment was one of the key factors for the formation of large-scale BIFs.     

鄂尔多斯盆地乌审旗地区上古生界砂岩碎屑锆石U-Pb年龄及其地质意义

通过LA-ICP-MS碎屑锆石的U-Pb测年和U、Th元素含量分析,结合邻区年龄数据和岩性特征,对鄂尔多斯盆地乌审旗地区上古生界山西组1段和下石盒子组8段砂岩进行了同位素定年物源示踪研究。研究揭示,盒8段和山1段源区母岩形成年龄属于太古代、古元古代、中元古代、晚古生代,分别与华北块体的形成、增生和克拉通化相关,是华北克拉通演化多阶段地质事件作用下的产物。沉积物源区主要为华北克拉通内部或盆地北缘,物源主要来自华北地台东部的早太古代基底古老变质岩系和新太古代的变质岩系、乌拉山和东部集宁地区的新太古代晚期的片麻状花岗岩、早元古代早期的古老的TTG片麻岩及麻粒岩和早元古代晚期的孔兹岩带,此外,阴山地块390～310 Ma岩浆岩也是重要物源之一。该项成果不仅查明了乌审旗地区上古生界山西组1段和下石盒子组8段碎屑锆石年龄与华北克拉通地质事件在时间上的对应关系,指明了年龄区间碎屑物质成分来源的归属性,而且对研究区可能存在的华北克拉通地质事件首次从岩性上提供了重要信息。     

SHRIMP U–Pb zircon dating of the Neoproterozoic Penglai Group and Archean gneisses from the Jiaobei Terrane, North China, and their tectonic implications

Archean basement gneisses and supracrustal rocks, together with Neoproterozoic (Sinian) metasedimentary rocks (the Penglai Group) occur in the Jiaobei Terrane at the southeastern margin of the North China Craton. SHRIMP U–Pb zircon dating of an Archean TTG gneiss gave an age of 2541 ± 5 Ma, whereas metasedimentary rocks from the Neoproterozoic Penglai Group yielded a range in zircon ages from 2.9 to 1.8 Ga. The zircons can be broadly divided into three age populations, at: 2.0–1.8 Ga, 2.45–2.1 Ga and >2.5 Ga. Detrital zircon grains with ages >2.6 Ga are few in number and there are none with ages <1.8 Ga. These results indicate that most of the detrital material comes from a Paleoproterozoic source, most likely from the Jianshan and Fenzishan groups, with some material coming from Archean gneisses in the Jiaobei Terrane. An age of 1866 ± 4 Ma for amphibolite-facies hornblende–plagioclase gneiss, forming part of a supracrustal sequence within the Archean TTG gneiss, indicates Late Paleoproterozoic metamorphism. Both the Archean gneiss complex and Penglai metasedimentary rocks resemble previously described components of the Jiao-Liao-Ji orogenic belt and suggest that the Jiaobei Terrane has a North China Craton affinity; they also suggest that the time of collision along the Jiao-Liao-Ji Belt was at 1865 Ma.     

Formation and evolution of the Archean continental crust of China: A review

The mainland of China is composed of the North China Craton, the South China Craton, the Tarim Craton and other young orogenic belts. Amongst the three cratons, the North China Craton has been studied most and noted for its widely-distributed Archean basement rocks. In this paper, we assess and compare the geology, rock types, formation age and geochemical composition features of the Archean basements of the three cratons. They have some common characteristics, including the fact that the crustal rocks prior to the Paleoarchean and the supracrustal rocks of the Neoarchean were preserved, and Tonalite-Trondhjemtite-Granodiorite (TTG) magmatism and tectono-magmatism occurred at about 2.7 Ga and about 2.5 Ga respectively. The Tarim Craton and the North China Craton show more similarities in their early Precambrian crustal evolution. Significant findings on the Archean basement of the North China Craton are concluded to be: (1) the tectonic regime in the early stage (>3.1 Ga) is distinct from modern plate tectonics; (2) the continental crust accretion occurred mostly from the late Mesoarchean to the early Neoarchean period; (3) a huge linear tectonic belt already existed in the late Neoarchean period, suggesting the beginning of plate tectonics; and (4) the preliminary cratonization had already been completed by about 2.5 Ga. Hadean detrital zircons were found at a total of nine locations within China. Most of them show clear oscillatory zoning, sharing similar textures with magmatic zircons from intermediate-felsic magmatic rocks. This indicates that a fair quantity of continental material had already developed on Earth at that time.     

冀西北怀安地区基底变质岩系构造变形序列研究

怀安地区构造变形强烈,是研究华北克拉通形成和演化的重要窗口。通过对该区基底变质岩系构造形迹进行研究,结合区域地质资料及同位素年龄数据,将该区早前寒武纪构造变形序列划分为4期: 新太古代阜平晚期(D1),桑干岩群韧性变形,形成片麻理、无根褶皱和韧性剪切带; 新太古代五台晚期(D2),在新太古代TTG/花岗岩中形成区域性片麻理和条带状构造,并在桑干岩群中形成近EW向的复式背形和向形构造; 古元古代吕梁中期(D3),集宁岩群沙渠村岩组形成区域性片麻理,并形成与片麻理一致的NE向韧性剪切带,在新太古代地质体中叠加近SN向的开阔复式背形和向形构造; 古元古代吕梁晚期(D4),红旗营子岩群太平庄岩组形成片理和片麻理,尚义—平泉断裂形成。建立了该区早前寒武纪构造演化模式,并将其划分为新太古代陆壳增生阶段和古元古代碰撞造山阶段,对理解华北克拉通的形成及演化具有重要意义。     

朝鲜狼林地块东南缘太古宙岩石及其对古元古代构造热事件的响应

朝鲜狼林地体是中朝克拉通的重要组成部分,其早前寒武纪基底岩系的岩石组成、形成和变质作用时代,直接影响到人们对古元古代辽吉活动带乃至整个华北克拉通地质演化历史的理解和认识。本文选取位于狼林地块东南缘,狼林群变质杂岩中的3个花岗片麻岩样品进行锆石U-Pb定年分析。锆石的LA-ICPMS和SIMS定年结果显示,3个片麻岩原岩的岩浆结晶时代为2521~2567Ma,并且它们都经历了古元古代1.87~1.89Ga的构造热事件改造,表现为原始岩浆锆石不同程度的铅丢失以及变质锆石的形成。基于这一认识,并结合其他学者的最新研究结果可知,太古宙片麻岩存在于狼林地块平南盆地的南缘和东缘地区,由此推测狼林地块太古宙基底岩系的规模可能远大于目前所识别的这几个地区。这些太古宙片麻岩普遍遭受了古元古代强烈变质作用(深熔作用)改造,并且变质作用的时代可以与华北克拉通三条古元古代活动带的变质-深熔作用时代相对比,表明狼林地块可能至少在古元古代之前,就已经与华北克拉通组成了统一的大陆。     

河南鲁山地区太华杂岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学及其地质意义

华北克拉通是我国最大且最古老的克拉通,是研究太古宙岩浆活动和构造演化的理想区域,一直备受地质学家的关注。太华杂岩是华北克拉通的重要组成部分,主要分布在其南缘,总体呈近北西西-南东东向分布。在详细野外地质调查的基础上,对鲁山地区太华杂岩中的斜长角闪岩样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,以揭示其成岩及变质事件时代。样品的锆石U-Pb加权平均207Pb/206Pb年龄为2 788±16、2 714±12和1 920±18 Ma,分别代表斜长角闪岩成岩年龄、早期变质事件年龄及晚期变质事件年龄。综合梳理前人的锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究数据,分析并讨论了3次地质事件的地质意义:2 850~2 700 Ma为一期重要的岩浆事件,代表了太古宙新生地壳的形成;2 800~2 600和~1 900 Ma为两期变质事件,期间太华杂岩分别遭受新太古代和古元古代两次变质变形改造。本次研究不仅可以解释太华杂岩的形成、变质时代及其地质意义,而且为进一步研究华北克拉通南缘乃至整个华北克拉通的形成与演化过程提供了新的数据资料。