华北克拉通北缘显生宙四次底侵作用及其构造-岩浆活动与深部背景

通过对华北克拉通北缘显生宙四次(P₁,T₃,J₁,K₁)底侵作用的研究,将华北克拉通的活化与岩石圈深部地幔物质的底辟体上涌联系起来。不同阶段底侵作用在岩浆来源深度、与构造格局关系、对地壳垂向增生的贡献、幔源物质脉动式上涌等方面的差异与变化,显示它们是一个分阶段连续热演化的深部过程,其动力学机制是深部的高热流和地幔物质的向上运移。对应于地幔物质上涌,必然存在同期的地幔底辟体隆起的岩石圈结构变化。通过对华北中生代盆山系形成机制的讨论,认为该区高分辨率面波层析成像所显示的地幔底辟体上涌的特征可以反映中生代岩石圈底侵作用的深部背景。     

津巴布韦太古宙克拉通金矿化年龄综述

文章通过系统梳理津巴布韦克拉通成矿年代学研究成果,结合野外观测工作、赋矿岩体间接年龄测定以及热液矿物的同位素年龄测定,总结了其区内典型地区如Harare-Shamva绿岩带、Midlands绿岩带、Mutare绿岩带及Limpopo活动带北缘的金矿化时限分布特征,提出主金矿化年龄分布范围为2 660 Ma—2 610 Ma,接近于新太古代地壳块体稳定克拉通化阶段末期,属同构造期或后构造期成矿;另一期矿化作用时限为2 420 Ma—2 380 Ma,与后克拉通化作用中大岩墙的侵位、区域性应力转换拉伸以及再活化作用引起的广泛的岩浆作用有关。两期矿化作用事件可与其它地区典型克拉通相类比。     

华北克拉通构造演化

华北克拉通是中国大陆的主要构造单元,从早期到中生代以来的地质记录较完整,受到国际关注,是大陆形成和演化研究的天然实验室。华北克拉通的构造演化可以分为八个大的阶段:陆核形成阶段;陆壳巨量生长阶段;微陆块拼合与克拉通化;古元古代大氧化事件与地球环境剧变;古元古代活动带构造与高级麻粒岩相变质作用;中-新元古代多期裂谷与地球中年调整期;古生代边缘造山;中生代构造转折与去克拉通化。华北克拉通的大陆演化显示了地球的进化和不可逆过程,特别是热体制的演变。早期陆核的成因仍存在争议,但是陆壳由小到大、多阶段生长的过程是明确的。25亿年前后的克拉通化是最具显示度的地质事件,微陆块的拼合是大陆聚合和形成稳定克拉通的主要过程,已经被揭示。但是由绿岩带-高级区构成的穹隆-龙骨构造并不遵从板块构造的基本构造样式。经历了太古宙与元古宙分界时期的"静寂期"之后,华北克拉通记录了与全球休伦冰期以及大氧化事件相关的地质活动。古元古代活动带则记录了裂谷-俯冲-碰撞的过程,具有显生宙造山带的某些特征,伴有高级麻粒岩岩相的变质作用,暗示了早期板块构造的出现。从约18~8亿年长达十亿年或更长的时限里,华北克拉通一直处于伸展环境,发育多期裂谷,有多期陆内岩浆活动,是岩石圈结构和下地壳组成的关键调整期。从古生代起,华北的南、北缘都经历了现代板块构造意义的造山事件,显示了华北克拉通古陆通过古蒙古洋和古秦岭洋与相邻陆块之间的构造活动,分别称为兴蒙造山带和秦岭-大别造山带。中生代的华北克拉通出现构造体制的转折和地壳活化,表现为岩石圈减薄和大量壳熔花岗岩的出现。古太平洋板块的活动显然是重要因素之一,但周边其它陆块的作用也是重要的,克拉通破坏机制及其内涵的研究还有进一步深化的空间。华北克拉通的构造演化有其特点,也具有全球意义。      

华北克拉通东部盆地白垩-古近纪构造沉降的时空变化及其与克拉通破坏的关系

白垩—古近纪为华北克拉通东部断陷盆地的形成时期,通过运用盆地分析技术,本次工作得到了这一时期各盆地的各阶段构造沉降曲线及相应的构造沉降量和沉降速率。构造沉降分析表明,华北克拉通东部白垩—古近纪盆地的最强构造沉降峰期为古新世(孔店期),次构造沉降峰期为早白垩世早期(莱阳期)。其中早白垩世早期为华北克拉通东部、南部盆地的最强构造沉降峰期,古新世为克拉通内部渤海湾盆地区的最强构造沉降峰期,而其它时期盆地的构造沉降特征表现为构造沉降峰期前后的弱沉降过渡阶段。结合盆地的分布规律,盆地的主要构造沉降中心在白垩纪集中在华北克拉通的南缘和北缘,而在古近纪则迁移到克拉通内部渤海湾地区,即由华北克拉通边缘向内部迁移。伸展期盆地的演化经历了宽裂谷(莱阳期)→窄裂谷(大盛期)→宽裂谷(孔店期)→窄裂谷(东营期)的循环演化模式,揭示了岩石圈的温度和强度的变化。而这种构造沉降的时空变化更支持华北克拉通破坏以拆沉机制为主。     

华北克拉通太古宙上壳岩早前寒武纪构造变形与变质作用关系——以北京密云沙厂地区为例

沙厂铁矿区上壳岩在太古宙时期经历了麻粒岩相、角闪岩相和绿片岩相的多相变质作用,这种多相变质作用的发生及其分布特点是与本区台怀运动旋回的两幕构造变形的形成有密切关系。本文根据不同变质相的矿物组合与不同变形幕构造片理的相互关系的研究得出角闪岩相退变是与台怀变形序列的第一幕变形相对应,而绿片岩相退变是与第二幕变形有联系的结论。退变质作用的不均匀性,即其强弱的表现与不同变形幕的构造变形有直接关系。     

川西地区甲基卡穹隆的构造变形特征

甲基卡穹隆因其丰富的锂辉石资源而闻名,在华北、扬子和羌塘3个板块之间的南北向和东西向双向收缩背景下,形成了其复杂的变形特征。穹隆顶部地层平缓,向外逐渐变陡,总体为同心圆状向外倾的复式背斜。顶部发育有A型等斜平卧褶皱、肠状石英脉及对称型压力影;翼部变质矿物多被拉伸旋转而呈不对称状,表现出向穹隆周围的正向剪切运动;穹隆外围地层产状较陡,多发育直立紧闭褶皱及倒转褶皱。总体来说,甲基卡穹隆岩浆底辟作用前,先后经历了南北向及东西向的挤压,成穹后再一次经历南北和东西向挤压的两期构造运动,属于构造变形与岩浆作用的共同产物。     

华北克拉通上地幔变形及其动力学意义

华北克拉通从稳定到破坏的演化过程对有关地球动力学的经典理论提出了挑战,研究其独特的演化历史是固体地球科学研究的一项重要内容。上地幔矿物晶体的各向异性记录了上地幔发生构造变形的信息,研究上地幔地震波各向异性能够揭示现今和构造历史时期所发生的构造运动。本文总结了近年来作者在华北克拉通地区所进行的高密度、覆盖广泛的地震波横波分裂观测研究结果。横波分裂的快轴方向与绝对板块运动方向的不一致,以及横波分裂参数快速的空间变化特征表明了华北克拉通的SKS横波分裂主要反映上地幔的变形。观测结果表明：鄂尔多斯块体保留了克拉通较弱的各向异性特征,其西端体现了元古代克拉通拼合的变形特征; 中新生代华北克拉通破坏事件以不同的机制主导了华北克拉通中部和东部的上地幔变形,在东部地区北西—南东向的拉张应力作用使得快轴方向平行于拉张方向,而在中部则因受到较厚岩石圈的阻挡使得地幔流动改变了方向,因此造成了北东和北北东向的岩石圈拉张。     

华北克拉通古元古代构造事件

本文讨论了华北克拉通的古元古代表壳岩系、高压麻粒岩和孔兹岩系的若干问题,提出了(1)华北克拉通在约2500Ma太古宙结束时已基本形成.在2300Ma之前处于相对稳定的构造环境;(2)2300～1950Ma期间,华北克拉通经历了一次基底陆块的拉伸-破裂事件,在克拉通内部发育了晋豫、胶辽裂陷盆地和丰镇陆内凹陷盆地;(3)约1900Ma期间,有地幔上涌并伴随辉长岩浆的底侵作用,引起大青山-丰镇地区的超高温变质作用.底侵的辉长岩浆作为岩体和岩墙在下地壳就位,并发生高压麻粒岩相变质作用;(4)约1850Ma期间,华北克拉通经历了一次挤压构造事件,导致了裂陷盆地的闭合和焊接,形成晋豫和胶辽两个类似于现代陆.陆碰撞型的造山带;(5)在华北克拉通的北缘,华北克拉通可能与其北部的另一古老陆块或岛弧拼合,其拼合带应位于白云鄂博以北.现在已残缺不全.孔兹岩系可能代表了平行于北缘造山带的一条构造带.与北部造山带的俯冲碰撞相关的陆内深部逆掩造成了麻粒岩相岩石的形成和抬升;(6)白云鄂博群、化德群和渣尔泰(-狼山)群是与长城系相同时期发育的被动大陆边缘裂谷盆地;(7)1850～1700Ma期间,华北克拉通进入伸展构造体制,导致基底抬升,产生裂陷槽、基性岩墙群和非造山岩浆活动.     

流体底辟构造及其成因探讨

以莺歌海和渤海盆地为例,总结了新的构造类型－流体底辟构造的特点;根据流体底辟破碎带中泥质混入程度,将它分为断裂破裂带、混杂破裂带、混合岩带和泥火山４种类型;并在综合分析国内外流力破裂研究成果的基础上,论述了流体底辟形成的和地质背景。     

The Sino-Korean Craton and supercontinent history: Problems and perspectives

The Sino-Korean Craton (SKC) is an enigmatic block in the history of supercontinents older than Pangea. Its accretion to Eurasia and the effect of the broad region of Mesozoic–Cenozoic extension in northern Eurasia that crosses the eastern part of the SKC are among several problems that need to be resolved in understanding the configuration of SKC and the overprinting of earlier histories in this block. We present a synopsis of these problems and perspectives for future research.     

Accretion and stabilisation of the Archaean Zimbabwe Craton (extended abstract)

Geologie en Mijnbouw -     

Timing of thermal stabilization of the Zimbabwe Craton deduced from high-precision Rb–Sr chronology, Great Dyke

Dating low temperature events such as magmatic cooling or (hydro-)thermal surges in Archean and Proterozoic terranes is crucial in defining cratonal thermal stabilization after episodic continental growth during the Archean and Early Proterozoic. Rubidium–Sr chronology is potentially a powerful tool in this regard because of its low closure temperature, i.e., <400 °C in most minerals, but has until now been hampered by its relatively low precision compared to high-temperature chronometers. Consequently, Rb–Sr age investigations have so far failed to provide high-precision age constraints on the cooling of rocks older than 2 Ga. Here, it is demonstrated that internal Rb–Sr microchrons can yield important, high-precision age constraints on the cooling history of Archean intrusions. After careful mineral selection and chemical treatment, a Rb–Sr age of 2543.0 ± 4.4 Ma was obtained from the Archean Great Dyke, Zimbabwe Craton, in contrast to the intrusion age of 2575.8 ± 1 Ma, yielding an ambient average cooling of 5 ± 2 °C/Ma. The non-disturbed magmatic Rb–Sr cooling age of the Great Dyke marks the final stage of Zimbabwe craton stabilization and that the greater craton area did not experience any intensive later reheating event during metamorphic or tectonic events.     

胶莱盆地晚白垩世玄武岩的年代学和地球化学特征及其对华北岩石圈减薄-增生的制约

已有研究认为华北岩石圈减薄的时空不均一是显著的,主要表现在软流圈来源的岩浆最早出现的时间呈现南北差异。本文通过40Ar-39Ar法获得胶莱盆地西官庄拉斑玄武岩的年龄为96±3Ma,属于青山群火山岩的一部分,早于王氏群大西庄碱性玄武岩(73Ma)。两套岩石均缺乏Nb、Ta负异常,分别具有与E-MORB和OIB类似的微量元素配分特征。西官庄拉斑玄武岩((87Sr/86Sr)t=0.7058,εNd(t)=0.37～0.57)和大西庄碱性玄武岩((87Sr/86Sr)t=0.7040,εNd(t)=5.5～5.7)的同位素组成特征均显示软流圈的印记。前者为软流圈熔体与古老富集岩石圈地幔相互反应的产物,而后者是软流圈部分熔融的产物。研究区岩浆的εNd(t)值随年龄的降低而逐渐增大,暗示古老岩石圈减薄过程中软流圈的上涌,说明研究区晚白垩世-早新生代岩石圈仍在经历减薄作用。类似的岩浆演化趋势在辽西和辽东地区也有发现,不过演化的时间分别为120～100Ma和80～60Ma,再次证明华北岩石圈减薄作用的时空不均一性。     

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。     

华北和圣弗朗西斯科克拉通前寒武纪地质对比

一些学者提出华北克拉通在新元古代早期之前与圣弗朗西斯科克拉通（圣弗朗西斯科-刚果克拉通）相邻,但缺少证据;本文总结两个古陆地质记录,为评价这一古构造格局模型提供线索。两个古陆陆壳生长的峰期均为～2.7 Ga前;不同之处是,华北古陆经历了显著的～2.5 Ga前的陆壳生长和改造,而圣弗朗西斯科克拉通则似乎没有。华北古陆2.4～2.2 Ga期间发育少量变质火山-沉积岩系和花岗岩,～2.1 Ga前后广泛发育裂谷火山-沉积建造及侵入岩,2.0～1.9 Ga发育超高温变质作用和类似弧岩浆活动,导致两个克拉通（东、西华北克拉通）拼合形成统一的华北古陆;同一时期,圣弗朗西斯科克拉通南、北缘发育2.4～2.0 Ga岩浆作用,指示长期处于大陆边缘弧或者岛弧背景,～2.0 Ga还发育超高温变质作用。两个古陆都发育～2.0 Ga前类似大陆边缘弧特点的岩浆活动,只是圣弗朗西斯科克拉通时代稍早。1.8 Ga以来,两个古陆均发育多期岩墙群,部分基本同期,如～1.78 Ga岩墙群、～1.7 Ga岩墙群和～0.92 Ga岩墙群等;不同的是,华北古陆发育约1.3～1.2 Ga岩床/墙群,而圣弗朗西斯克拉通发育～1.5 Ga岩墙群。1.8～0.8 Ga,两个古陆上都断续发育（火山）-沉积建造：1.8～1.6 Ga以及1.4～1.2 Ga,两者的沉积建造同样以石英砂岩等碎屑岩为主,碳酸盐岩较少;1.2～1.0 Ga前,两者的记录均较少,或暂不能确定;1.0～0.8 Ga,两者均发育碎屑岩和碳酸盐岩;1.6～1.4 Ga,华北古陆发育碳酸盐岩建造,而圣弗朗西斯科克拉通则发育碎屑岩建造。华北古陆新元古界地层中碎屑锆石常显示～1.5 Ga的峰值,该期岩浆岩鲜少报道于华北古陆,但却见于圣弗朗西斯科克拉通。两个陆块都发育太古宙-古元古代条带状铁建造铁矿、古元古代石墨矿、中新元古代沉积-喷流型铅锌矿等。不过,华北古陆发育的古元古代硼矿、菱镁矿,中元古代碳酸岩型稀土矿等在圣弗朗西斯科不发育;而后者发育的绿岩带型相关金矿、镍矿、祖母绿宝石矿等,华北似乎不发育。另外,0.7～0.5 Ga,圣弗朗西斯科克拉通周边广泛发育泛非期造山带,而华北古陆并没有这一事件的明确记录;显生宙,圣弗朗西斯科克拉通相对稳定,中生代与刚果克拉通分离;但华北古陆内部经历强烈的构造-岩浆活动（峰期在中生代）。华北与圣弗朗西斯科克拉通前寒武纪是否相邻还需进一步地质对比和古地磁工作,尤其应关注约2.0～1.9 Ga岩浆-变质（造山）事件、约1.8～1.7 Ga岩浆-沉积（裂谷）事件以及约0.9 Ga岩浆-沉积（裂谷）事件。从地质记录的相似性角度来看,华北东南缘与圣弗朗西斯科南缘的地质记录相似性最大,可延续性最强,最可能相邻。     

The evolution of lithospheric mantle beneath the Kalahari Craton and its margins

The compositional structure and thermal state of the subcontinental lithospheric mantle (SCLM) beneath the Kalahari Craton and the surrounding mobile belts have been mapped in space and time using >3400 garnet xenocrysts from >50 kimberlites intruded over the period 520–80 Ma. The trace-element patterns of many garnets reflect the metasomatic refertilisation of originally highly depleted harzburgites and lherzolites, and much of the lateral and vertical heterogeneity observed in the SCLM within the craton is the product of such metasomatism. The most depleted, and possibly least modified, SCLM was sampled beneath the Limpopo Belt by early Paleozoic kimberlites; the SCLM beneath other parts of the craton may represent similar material modified by metasomatism during Phanerozoic time. In the SW part of the craton, the SCLM sampled by “Group 2” kimberlites (>110 Ma) is thicker, cooler and less metasomatised than that sampled by “Group 1” kimberlites (mostly ≤95 Ma) in the same area. Therefore, the extensively studied xenolith suite from the Group 1 kimberlites probably is not representative of primary Archean SCLM compositions. The relatively fertile SCLM beneath the mobile belts surrounding the craton is interpreted as largely Archean SCLM, metasomatised and mixed with younger material during Paleoproterozoic to Mesoproterozoic rifting and compression. This implies that at least some of the observed secular evolution in SCLM composition worldwide may reflect the reworking of Archean SCLM. There are strong correlations between mantle composition and the lateral variations in seismic velocity shown by detailed tomographic studies. Areas of relatively low Vp within the craton largely reflect the progressive refertilisation of the Archean root during episodes of intraplate magmatism, including the Bushveld (2 Ga) and Karroo (ca. 180 Ma) events; areas of high Vp map out the distribution of relatively less metasomatised Archean SCLM. The relatively low Vp of the SCLM beneath the mobile belts around the craton is consistent with its fertile composition. The seismic data may be used to map the lateral extent of different types of SCLM, taking into account the small lateral variations in the geotherm identified using the techniques described here.     

华北岩石圈减薄与克拉通破坏研究的主要学术争论

华北岩石圈减薄是近十年来国内外研究的热门课题,但关于岩石圈减薄的具体时间、减薄幅度、空间分布范围、机制及其构造控制因素,多有争论.本文对上述问题进行了全面的回顾与讨论,内容包括:(1)是克拉通破坏还是岩石圈减薄;(2)古生代以来华北克拉通岩石圈地幔时代与壳幔解耦;(3)岩石圈减薄与克拉通破坏发生的时间;(4)岩石圈减薄的垂向幅度;(5)克拉通破坏在中国东部的空间分布;(6)克拉通破坏机制;(7)克拉通破坏的地球动力学原因;(8)华北克拉通破坏在世界上的特殊性等.文后,汇编了近10余年来华北岩石圈减薄与克拉通破坏研究的重要文献.     

华北克拉通中元古代基性岩墙群形成机制及构造应力场

本文通过研究华北克拉通中部中元古代基性岩墙群的单体形态和分布规律,分析岩墙群形成的力学机制,认为这些基性岩墙群主要是基性岩浆侵位于先存的张性或张剪性破裂中而成。晋北地区和五台－太行山地区的岩墙群主要为张剪性的,吕梁山地区和中条山地区的主要为张性。根据岩墙群的分布规律、侵位方向和力学机制及其与燕辽－中条拗拉槽系之间的关系,认为华北克拉通中部中元古代的区域构造应力场是张性和张剪性构造环境,其主压应力来