华北克拉通前寒武纪构造演化特征
华北克拉通鲁西地区早前寒武纪表壳岩系重新划分和BIF形成时代
华北克拉通鲁西地区早前寒武纪表壳岩系重新划分和BIF形成时代万渝生;刘敦一;王世进;焦秀美;王伟;董春艳;颉颃强;马铭株【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2012(028)011【摘要】Western Shandong is one of the typical areas in the North China Craton where granite-greenstone belts were well developed. Supracrustal rocks in western Shandong include the Taishan Group (including the Yanlingguan, Shancaoyu and Liuhang formations) , Jining Group and Mengjiatun Formation. The Taishan Group and Jining Group were once considered as being formed during the Early Neoarchean and Late Paleoproterozoic, respectively. Based on field observation and SHRIMP U-Pb zircon dating, we redefine the times of deposition of supracrustal rocks in western Shandong: 1 ) Supracrustal rocks deposited during the Early Neoarchean (2.75 ~ 2. 70Ga) , including the Yanlingguan Formation and most of the lower part of the Liuhang Formation and the Mengjiatun Formation; 2) supracrustal rocks deposited during the Late Neoarchean (2.55 ~ 2. 525Ga), including the Shancaoyu Formation, the Jining Group, and the upper part and some of the lower part of the Liuhang Formation. They are different in rock association, metamorphism and deformation, with the banded iron formation belonging to the Late Neoarchean supracrustal rock. Western Shandong is the only terrane in the North ChinaCraton where both early and late Neoarchean supracrustal rocks have been identified.%鲁西花岗-绿岩带是华北克拉通早前寒武纪变质基底典型代表.表壳岩系包括泰山岩群、孟家屯岩组和济宁岩群.其中,泰山岩群是鲁西地区规模最大的表壳岩系,曾认为形成于新太古代早期,而济宁岩群曾认为形成于古元古代.根据野外地质和表壳岩系及相关岩石的锆石SHRIMP U-Pb定年,本文对表壳岩系形成时代进行了重新划分.1)新太古代早期(2.70～2.75Ga)表壳岩系,包括原泰山岩群的雁翎关岩组和柳行岩组下段的大部分及孟家屯岩组.2)新太古代晚期(2.525～2.56Ga)表壳岩系,包括原泰山岩群的山草峪岩组、柳行岩组上段和下段的一部分及济宁岩群.它们在岩石组合、变质变形等方面存在明显区别,BIF形成于新太古代晚期.这是华北克拉通迄今唯一分辨出新太古代早期和晚期表壳岩系的地区.【总页数】19页(P3457-3475)【作者】万渝生;刘敦一;王世进;焦秀美;王伟;董春艳;颉颃强;马铭株【作者单位】中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心,北京100037;中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心,北京100037;山东省地质调查院,济南250013;山东省地矿局,济南250013;中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心,北京100037;中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心,北京100037;中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心,北京100037【正文语种】中文【中图分类】P534.1;P618.31【相关文献】1.华北克拉通东北部新太古代晚期地壳生长:来自板石沟表壳岩年代学和Hf同位素的证据 [J], 李鹏川;郭巍;关庆彬;刘杰勋2.论华北克拉通南缘霍邱群变质作用、形成时代及霍邱BIF铁矿成矿机制 [J], 杨晓勇;王波华;杜贞保;王启才;王玉贤;涂政标;张文利;孙卫东3.华北克拉通早前寒武纪条带状铁建造形成时代——SHRIMP锆石U-Pb定年 [J], 万渝生;刘敦一;董春艳;颉颃强;王世进;宋明春;徐仲元;王世炎;周红英;马铭株4.华北克拉通怀安杂岩新太古代和古元古代富铝变质表壳岩的地球化学特征及构造意义 [J], 张家辉;王惠初;田辉;任云伟;施建荣;常青松;相振群;初航;王家松5.华北克拉通东南缘霍邱地区早前寒武纪基底与BIF找矿前景 [J], 杨晓勇;刘磊;王波华;杜贞保;王启才;王玉贤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
从全球对比探讨华北克拉通早期地质演化与板块构造过程
从全球对比探讨华北克拉通早期地质演化与板块构造过程李江海1, 牛向龙1, T.KUSKY 2, A.POLAT3(1.教育部造山带与地壳演化重点实验室,北京大学地球与空间科学学院,北京100871;2.Department of Earth and Atmos pheric Sciences,Saint Louis Universi ty,St.Louis,MO 63103;3.Depart ment of Earth Sciences,University of Windsor,Windsor,ON,Canada N9B 3P4)摘 要:板块构造理论为20世纪取得的重大科学成就。
如何在新世纪发展板块构造、推动大陆动力学研究成为新的挑战。
世界古大陆前寒武纪地质研究在花岗岩绿岩带、高级变质区,新太古代造山作用,早期大洋地质记录与古板块构造,以及超级大陆等方面取得新进展。
在此全球构造背景下,华北早期地质演化的相关重大问题包括:新太古代典型造山带地质演化、碰撞过程及其盆山耦合作用。
围绕新太古代蛇绿岩的研究,特别是豆荚状铬铁矿及地幔岩,将提供早期大洋岩石圈性质、扩张运移过程的重要线索,并提出早期板块边界划分标志及其洋陆作用过程。
华北中部造山带及蛇绿岩混杂带的洲际对比,对认识华北与最古老超级大陆聚合过程具有重要意义。
关键词:古板块;太古宙;华北;碰撞造山;超大陆中图分类号:P541 文献标识码:A 文章编号:10052321(2004)03027311收稿日期:20040803;修订日期:20040916基金项目:国家自然科学基金资助项目(40172066,40242014,49832030);北京大学985项目作者简介:李江海(1965) ),男,教授,博士生导师,构造地质学专业,从事前寒武纪地质研究。
E -mail:j hli@0 前言古大陆地质演化与早期地球历史一直是地质学的研究热点问题。
在过去的20年中,早前寒武纪地质学的研究主要涉及两大方面的问题:(1)古大陆的增生与克拉通化过程;(2)板块构造起始过程或与前板块构造的交替机制。
华北克拉通南缘早前寒武纪沉积物稀土地球化学...
陈 衍景 ，１９８９，１９９０ａ，１ ９９１）。 这 些 转 变 的 地 球 化 学过 程 和 机 制 以及 引起 的 原 因 ，目前 已 有 很 多学 者进 行 这 方 面 的 研 究 （Ｓｃｈｉｄｌｏｗｓｋｉ，１ ９７６）。 本 文 基 于 对 华 北 克 拉 通 南缘 结 晶 基 底 中副 变 质 岩 稀 土 研 究 ，运 用 软 硬 酸 碱 理 论 （戴 安 邦 ，１ ９８７），讨 论 太 古 宙 一 元 古宙 稀 土地 球 化 学 演 化 模 式 ，并 从 一 个 侧 面 指 示 环 境 的 变 化 。
［９９３年 ３ 月
地 球 化 学
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第 １期
０ ／ ｜，／一０印华 北 克 拉 通 南 缘 早 前 寒 武 纪 沉 积 物
稀 土地球化学特 征及演化
陈 衍 景 邵 键
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内 容提要 华北 克拉 通 南缴 六个 早 前寒 武地 体的 ３１件 沉 积物 样 品，其 稀 土特 征 及演 化
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地 球 化 学
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华北陆块前寒武纪两次重大地质事件的特征和性质
第17卷第6期2002年12月地球科学进展A DVANC E I N E AR T H S C I ENCE SV o l.17 N o.6D e c.，2002文章编号：1001-8166（2002）06-0818-08华北陆块前寒武纪两次重大地质事件的特征和性质彭 澎，翟明国（中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029）摘 要：分类统计了华北陆块236个精度较高的大于16亿年的年龄数据。
统计分析显示，年龄数据存在2个最为明显的峰期，分别位于2550～2475M a B P和1900～1750M a B P区间，对应华北陆块25亿年和18亿年地质事件。
同时，这2次地质事件所包含的变质作用峰期和成岩作用峰期均有不同步的特点。
25亿年地质事件中成岩作用峰期早于变质作用峰期，而18亿年地质事件中变质作用峰期早于成岩作用峰期。
由此反映这2次地质事件性质的差异。
25亿年地质事件表现为巨型麻粒岩带、岩浆构造热事件、沉积建造开始和环境变化等，可能代表华北陆块一次重要的拼合事件；而18亿年地质事件表现为非造山岩浆活动、裂谷型火山—岩浆活动和强烈的退变质作用等，可能代表华北陆块一次重要的裂解事件。
关 键 词：年龄数据；华北陆块；地质事件中图分类号：P54 文献标识码：A 华北陆块主体由早太古代到早元古代基底和覆盖其上的中元古代到新生代未变质盖层组成。
华北陆块早太古代基底年龄3.2～3.85G a，出露于河北和鞍山—本溪变质区［1，2］。
中太古代基底年龄2.8～3.2G a，主要古陆块（＞2.7G a）包括：鄂尔多斯陆块、迁安陆块、鞍山—吉南陆块、沂水陆块、胶东陆块等［3，4］。
由于新太古代2.5G a构造热事件的作用，早中太古代的岩石学证据很少保存下来。
新太古代主要微陆块为：胶辽陆块、迁淮陆块、阜平陆块、集宁陆块、许昌陆块和阿拉善陆块等［5］。
新太古代岩石组成太古宙出露基底的85％，主要由～2.5G a的T T G片麻岩、同构造花岗岩和大量经历2.5G a绿片岩相到麻粒岩相变质和多期变形的表壳岩组成。
华北克拉通始太古代演化——来自冀东38亿年片麻岩锆石Hf-O同位素的记录
６９０ ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ 岩石学报 ２０２４，４０（３）
ｈｔｔｐ的加权平均２０７Ｐｂ／２０６Ｐｂ年龄为 ３７７６±１１Ｍａ（ＭＳＷＤ＝３１），代表了花岗闪长质岩浆的结晶年龄，指示冀东地 区存在始太古代结晶基底。这些锆石的 Ｏ同位素组成（δ１８Ｏ＝５８１±０１３‰）与地幔锆石在分析误差范围内一致，其 Ｈｆ同位 素组成（εＨｆ（ｔ）＝００９±０３１）与球粒陨石均一岩浆库类似。这些 ＨｆＯ同位素特征显著不同于冀东地区曹庄岩组中发现的始 太古代碎屑锆石，说明其不可能作为曹庄岩组变沉积岩的物源区。而华北克拉通内部鞍山地区的始太古代片麻岩中的岩浆 锆石与冀东始太古代碎屑锆石在 ＨｆＯ同位素特征上最为类似，因此前者是冀东始太古代碎屑锆石最可能的源岩，暗示冀东地 区和鞍山地区在始太古代时可能是统一的整体。与全球始太古代岩石记录对比发现，华北克拉通主体与 ＮｏｒｔｈＡｔｌａｎｔｉｃ克拉 通、Ｐｉｌｂａｒａ克拉通和塔里木克拉通等主要克拉通类似，其内部目前发现的最古老岩石都具有与球粒陨石一致的锆石 Ｈｆ同位 素组成，指示大部分始太古代陆壳可能源自一个未发生明显分异的相对原始地幔源区。 关键词 华北克拉通；陆壳演化；冀东；锆石；ＵＰｂ年代学；ＨｆＯ同位素 中图法分类号 Ｐ５８８１２１；Ｐ５９７３
华北克拉通始太古代演化———来自冀东 ３８亿年 片麻岩锆石 ＨｆＯ同位素的记录
吕畅１，２ 王浩１，２ 杨进辉１，２ 冉静１，２ 周宝全１，２ 吴亚东１，２ ＬＣｈａｎｇ１，２，ＷＡＮＧＨａｏ１，２ ，ＹＡＮＧＪｉｎＨｕｉ１，２，ＲＡＮＪｉｎｇ１，２，ＺＨＯＵＢａｏＱｕａｎ１，２ａｎｄＷＵＹａＤｏｎｇ１，２
地球是太阳系中唯一发育大规模陆壳的星球，也是地球 区别于其他行星的最主要地质学标志，揭示陆壳的成因对了 解地球演化 的 特 殊 性 及 宜 居 性 具 有 重 要 意 义 （Ｒｕｄｎｉｃｋａｎｄ Ｇａｏ，２００３；Ｃａｗｏｏｄｅｔａｌ，２０２２；Ｚｈｕｅｔａｌ，２０２３）。陆壳成 因研究中一个非常重要的科学问题是揭示最早期陆壳的物 质组成和性质，这是阐述地球壳幔分异和构造演化的逻辑起 点（万渝生等，２０２３），然而地球早期陆壳的成因研究非常薄 弱，直接原因是古老陆壳岩石的出露非常有限（Ｗａｎｅｔａｌ， ２０１９）。目前已知的最古老陆壳物质记录是来自西澳大利亚 ＪａｃｋＨｉｌｌｓ的 冥 古 宙 碎 屑 锆 石，其 ＵＰｂ年 龄 大 于 ４３５Ｇａ （Ｗｉｌｄｅｅｔａｌ，２００１；Ｖａｌｌｅｙｅｔａｌ，２０１４），最古老的岩石记录 则出现在冥古宙末期到始太古代初期（ＢｏｗｒｉｎｇａｎｄＷｉｌｌｉａｍｓ， １９９９；Ｒｅｉｍｉｎｋｅｔａｌ，２０１６），全球范围内发现的这一时期的 岩石记录仅十余处，且多以构造透镜体或部分熔融残留体形 式产出，出露面积总和不超过 １０００ｋｍ２（万渝生等，２０２３），因 此任何一个新的始太古代岩石记录的发现无疑都是对地球 早期陆壳演化研究的重大贡献。
华北克拉通前寒武纪构造演化特征
华北克拉通前寒武纪构造演化特征摘要华北克拉通前寒武纪地质构造演化具有明显的阶段性差异特征,克拉通主体形成于新太古代陆壳增生与碰撞造山过程。
华北克拉通在太古宙末期首次经历强烈的裂解作用,在古元古代晚期涉及强烈的陆缘再造作用。
在古元古代末期发生第二次大规模的裂解活动,随后以中元古代末期的造山带拼合为超大陆的组成部分。
详细的区域构造对比证明,华北克拉通长期以来与波罗的地盾、东南极克拉通、印度南部克拉通、巴西克拉通等具有构造亲缘关系。
关键词：华北; 构造演化，前寒武纪，克拉通1.前言华北克拉通出露面积不大，但经历了复杂的多阶段的构造演化，记录了几乎所有的地球早期发展的重大构造事件。
长期以来，华北克拉通早前寒武纪基底的形成及其大地构造演化备受国内外学者的关注，近二十年来更是将研究的重点聚焦于新太古代-古元古代基底构造格局的划分上。
目前，对华北克拉通前寒武纪基底构造格架的研究，虽然在某些划分细节上有所差别，但已经形成一个基本共识，即华北克拉通前寒武纪基底是由先存的数个微陆块后期拼贴而成的。
2.华北克拉通前寒武纪构造格局演变在对华北克拉通构造图分析的基础上,结合同位素年龄数据库的基本制约。
初步可以将华北新太古代—元古宙的构造演化划分为5个阶段,其主要的构造热事件与其他古陆具有良好的对应关系。
2. 1 新太古代末期的造山带及其陆块聚合格局大量的同位素年代学研究表明,华北克拉通主要形成于2. 80～2. 50Ga ,通过大量TTG-花岗岩增生与侵位来完成大陆地壳生长。
华北在新太古代主要由若干造山带及其两侧的古陆块和陆块边缘组成。
从北西向南东, 华北新太古代依次出现以下构造单元: 西部陆块(鄂尔多斯陆块)及其被动大陆边缘、中部碰撞造山带(五台-登封岛弧杂岩带、缝合带、弧后前陆盆地)、太行山沉积增生楔、鲁西-遵化岛弧及弧后盆地( 2.70～2. 55Ga )及东部陆块(胶辽陆块)等。
它们总体上构成东西陆块之间出现两列岛弧杂岩带(均向东俯冲)的基本构造格局。
前寒武纪
第十四章前寒武纪一、前寒武纪概述二、中国的前寒武系三、中国的南华系和震旦系四、前寒武纪重大地质事件五、前寒武纪的主要矿产第一节前寒武纪概述一、前寒武纪地质年代划分和特征地球年龄约为46亿年发现最古老的沉积变质岩层为37.5亿年，为格陵兰岛的伊苏阿（Isua）群显生宙第一个地史年代为寒武纪，始于5.43亿年距今5.43亿年以前的地质时代，统称前寒武纪，相应年代的地层统称为前寒武系前寒武纪特征▪时限长（46¡ª5.4亿年）▪地层普遍变质（麻粒岩相、角闪岩相、绿片岩相，一般越老变质越深），岩浆活动发育。
▪构造变形复杂（原始地壳薄、刚性差、热流值大，易塑性变形，且经历多次构造变动）。
▪生物化石少▪酸性和还原大气圈和水圈▪矿产丰富（Fe、Al、U）二、前寒武系的划分和对比方法▪前寒武系：前寒武纪时期形成的地层。
▪一般由变质岩系构成，经历多次构造运动和岩浆活动。
▪由于原岩变质深、化石少，应用古生物学方法受限，没能建立世界统一的地质年代表。
▪前寒武系地层划分和对比方法1、构造¡ª岩浆旋回法：地层间不整合、大规模岩浆侵入及区域变质作用。
2、同位素年龄测定法：定量。
3、沉积建造（标志层）：利用特殊的岩石类型和沉积建造划分和对比地层。
如我国北方¡°鞍山式铁矿¡±的条带状含铁建造，分布于世界多地南华系上统的冰碛层等。
4、变质作用：岩石越老，经历的构造变动越多，变质越深；岩石越新，变质越浅甚至不变质。
三、前寒武纪生物界演化1、原始菌、藻类生物的发展▪形态简单、无真正的细胞核，为原核生物。
▪最老的化石：微小的球状、丝状体，发现与南非老于30亿年的无花果树群。
2、真核细胞生物的出现▪最早的真核生物见于13.5亿年北美贝克泉组。
▪我国华北13¡ª12亿年雾迷山组发现绿藻化石。
叠层石：由蓝藻、细菌及其生命活动的遗迹共同构成的一种生物沉积结构。
华北克拉通东部胶北地体早前寒武纪表壳岩系
早前寒武纪表壳岩系是华北 克拉通东部的重要地质构成 部分，具有复杂的成因和演 化历史。
通过对岩石学、地球化学和 同位素年代学的研究，揭示 了表壳岩系的形成和演化与 华北克拉通的形成和演化密 切相关。
表壳岩系中发现了大量的变 形和变质现象，这些现象提 供了重要的地质学证据，表 明早前寒武纪时期华北克拉 通经历了强烈的构造活动。
Sr-Nd同位素体系在表壳岩系中表现出 明显的多样性。
不同岩石类型的Sr-Nd同位素组成变化 较大，反映了它们不同的成因和物质来
源。
在多数岩石中，Sr-Nd同位素组成表现 出明显的成熟地壳的特点。
表壳岩系成因机制探讨
表壳岩系的成因可能与地壳的拆沉、地幔的上涌以及随后的热液活动有 关。
通过对比不同地区和不同时代的表壳岩系，可以发现它们之间存在明显 的地球化学差异，这可能与它们形成时的环境、构造背景和物质来源有
05
岩石地球化学特征与成因
表壳岩系稀土元素地球化学特征
稀土元素总量较低，显示出亏损 地壳的特点。
轻稀土元素相对富集，重稀土元 素相对亏损，表现出明显的球粒 陨石标准化的稀土元素配分模式
。
稀土元素在岩石中的分布表现出 明显的层序性，即自上而下稀土
元素含量逐渐降低。
表壳岩系Sr-Nd同位素地球化学特征
关。
表壳岩系在空间上的分布规律和时间上的演化趋势，可以为我们提供关 于华北克拉通早期构造演化和地壳形成过程的宝贵信息。
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对比与讨论
与国内外类似地质体的对比
与国内类似地质体对比
与国外类似地质体对比
与大别山、苏鲁地区的早前寒武纪表壳岩系进行了对比， 探讨了岩石组合、变质程度等方面的异同。
探讨了不同地区地质演化过程的差异和相似性。
华北克拉通的形成演化与成矿作用
华北克拉通的形成演化与成矿作用华北克拉通是中国地壳最稳定、最古老的一个构造单元，位于中国北方地区，包括山西、河北、内蒙古、北京、天津等地。
华北克拉通形成于古元古代，经历了漫长的地质演化，形成了丰富的矿产资源。
本文将对华北克拉通的形成演化和成矿作用进行介绍。
华北克拉通形成于古元古代，在这个时期，地球表面正发生着大规模的岩浆活动，形成了大量的地幔物质并且向上迁移，这些岩浆物质在地壳中冷却，形成了众多的岩石体。
随着时间的推移，这些岩石体被压实，从而形成了一个大陆性块体，即华北克拉通。
由于华北克拉通位于地球板块之间，因此在构造运动中，克拉通地块经历了多次的构造变形和风化侵蚀，形成了典型的克拉通地貌。
华北克拉通地区也是全球爆发性火山岩最广泛分布的地区之一，火山岩的存留为研究华北克拉通古构造演化提供了重要线索。
华北克拉通是一个非常丰富的矿产资源地区，包括铜、铁、金、煤等多种矿产资源。
华北克拉通中的成矿作用主要发生在古生代和中生代，其形成与华北克拉通地区的构造演化密不可分。
早期的成矿作用主要发生在晚古生代，此时华北克拉通正在受到由华夏地块向北的构造力的挤压和剪切，产生了多个构造体系，这些构造体系的运动激活了华北克拉通内的岩浆活动，形成了大量的伟晶岩、花岗岩等岩石，为后期的矿床成矿提供了物质基础。
中生代是华北克拉通中矿床成矿密度最高的阶段，多种类型的矿床在这个时期形成。
河北地区矿床以铁矿和铜矿为主要成矿类型，煤炭、石墨、贵金属等矿种也有一定规模的产出。
山西地区主要铁路成矿带沿列别山次生构造形成，煤、铁、金、铀等多种矿产资源丰富。
内蒙古地区矿床以煤和稀土矿为主要类型，同时还有铜、铜-铁复合矿床等。
总的来说，华北克拉通是一个非常重要的构造单元，其形成演化和成矿作用已经得到了深入的研究，更深入的了解华北克拉通的地质特征和成矿规律，对于寻找和开发矿产资源具有重要意义。
以下是近年来全球范围内一些与大气环境、气候变化等相关的数据：1. 全球二氧化碳（CO2）浓度持续升高，自1850年以来CO2浓度已经上升了约40%。
华北克拉通的变质沉积岩及其克拉通的构造划分
华北克拉通的变质沉积岩及其克拉通的构造划分
早前寒武纪花岗质岩年龄统计结果显示,华北克拉通经历了3.8,3.3,2.9,2.5和1.8～1.9Ga等多个旋回才从陆核成长为陆台,与之对应沉积岩也由少变多,大约以500Ma为一周期.由于沉积作用出现在成陆间歇期,所以二者在时间上相间互补,其状如同显生宙超大陆裂解和拼合的周期交替.这一现象不但是地壳演化的普遍规律,而且也可反过来用沉积岩反映陆壳的演化.然而,早前寒武纪尤其是太古宙的沉积岩毕竟太少,无法用来恢复当时古陆块的面貌,但古元古代的特别是陆缘沉积的孔兹岩,尽管已进入下地壳并成为克拉通基底的组成,则以保存甚多、分布延续,使其重塑克拉通的拼合成为可能.已有的华北克拉通的构造划分方案多种多样,但以陆缘沉积的古元古代孔兹岩作为地块的边界,理当最能反映当时古陆块的面貌.因此,以孔兹岩为主要依据,并综合考虑岩石组合、构造环境、变质p-T轨迹、同位素年龄、以及不变质的沉积盖层等地质特征,将华北克拉通主体从西往东划分为:鄂尔多斯地块/晋蒙弧形拼合带/冀鲁豫地块/(郯庐断裂)/胶辽地块群等构造单元,所得到的不同于以往的构造轮廓,显示华北陆台并非一统的太古宙克拉通,而是吕梁运动拼合成的古元古代大陆.。
大陆克拉通早期构造演化历史探讨_以华北为例
第31卷第3期地球科学)))中国地质大学学报Vol.31No.3 2006年5月Earth Science)Jour nal of China Universit y of Geosciences May2006大陆克拉通早期构造演化历史探讨:以华北为例李江海,牛向龙,程素华,钱祥麟教育部造山带与地壳演化重点实验室、北京大学地球与空间科学学院,北京100871摘要:大陆早期构造演化的研究一直是大陆地质学研究的焦点问题.在华北克拉通基底构造1B200万编图研究基础上,本文开展基底断裂边界、构造样式及后期叠加关系的研究,借鉴比较大地构造理论,对华北克拉通基底重新进行了构造区划.结合标志性构造单元及其时代、同位素年龄数据库的综合研究,提出华北早期构造格局演化及其重大构造热事件.华北克拉通基底主要由大面积的新太古代TT G杂岩及表壳岩系组成,新太古代涉及活动陆缘环境的大规模陆壳增生及不同微陆块的碰撞聚合过程,造成新太古代末期陆壳迅速增生和克拉通化.古元古代初期开始伸展裂解和早期盖层发育阶段,古元古代晚期发生微陆块碰撞缝合,形成超级克拉通,并在克拉通西北边缘发生强烈改造作用.1.84Ga前后,华北克拉通经历最强烈的一次伸展裂解过程,从超级克拉通裂解,开始了独立的构造演化,在伸展构造背景下,克拉通基底被强烈隆升冷却,经历风化剥蚀,发育沉积盖层.以上构造格局及其构造热事件提供了早期超级大陆再造研究的构造制约条件.关键词:板块构造;构造区划;构造热事件;活动陆缘;伸展作用;超级大陆.中图分类号:P542文章编号:1000-2383(2006)03-0285-09收稿日期:2005-06-15The Early Precambrian Tectonic Evolution of ContinentalCraton:A Case Study from North ChinaLI Jiang2hai,NIU Xiang2long,CH ENG Su2hua,QIAN Xiang2lin Key Laboratory of Orogenic Belt and Crus tal Evolution,School of Earth and Space Sciences,Peking University,Beijing100871,C hinaAbstr act:The early tectonic evolution of crat on has been the target t opic for continent al geology.Based on a pr eliminar y analysis on the tectonic map(1B2000000)of North China craton(NCC)basement,we try to investigate its tectonic bounda2 ries,structur al pattern,and late stage rewor king.Guided by the framework of modern plate tectonics,the NCC basement is divided into different tectonic units.It is suggested here that some key geological units(KGU),with distinct tectonic setting and geological origin,may well pr eserve information of its early tectonic history.With the high2precision isotopic age dating of KGU,a new time2 table of geological and geochrological events has been defined for the Ear ly Precambrian geology of NCC.In addition,several major tectonothermal episodes can be r evealed by the synthesis of available age data with TTG2gr anite gneiss and mafic volcanics.There2 fore,the Ear ly Precambrian tectonic evolution of NCC is documented by a consideration of both regional geological research and age dating.As indicated by widespread geological resear ch and high2precision geochronology,NCC p s basement was mainly consisted of Neoar chean TTG complex and supracrustal sequences,associated with rapid crustal accretion within the setting of active continental margins and collisions between differ ent blocks.As a result,it became stabilized at the end of the Archean.In the Early Paleoproterozoic,the NCC began to be dominated by an extensional tectonic regime,characterized by the development of ear ly cover. In the Late Paleoproterozoic,the NCC collided with another block in the north,with formation of a supercraton,which caused a strong tectonother mal reworking to its passive mar gin in the northwestern part of NCC.At about1.84Ga,the NCC underwent extension,recorded its dispersal fr om a supercraton.After that,it began its tectonic evolution independently,its basement was in2 tensely uplifted and eroded,with development of sedimentary cover.The Ear ly Pr ecambr ian tectonic framewor k and geological events documented will provide an important constraint for reconstruction of the NCC within the ear ly supercontinents.Key words:plate tectonics;tectonic division;tectonothermal episodes;active continental margin;extension;supercontinent.基金项目:国家自然科学基金项目(No.40472097)作者简介:李江海(1965-),男,教授,主要从事前寒武纪地质和构造地质学的研究教学工作.E2mail:jh li@地球科学)))中国地质大学学报第31卷0 引言大陆克拉通化过程涉及漫长的地质历史,由于地层记录不完整以及多期构造-岩浆-变质活动叠加改造,对大陆早期构造演化的研究主要围绕重大构造热事件开展,而构造演化过程的研究尚非常有限.华北为我国最古老和最大面积的克拉通陆块,由于基底出露不完整,后期再造强烈,华北克拉通基底构造格局重大事件及构造演化过程等方面的研究非常薄弱.图1 华北克拉通基底构造区划图F ig.1Sket ch map showing tectonic division and major units of Nor th China craton (NCC)basement近十年来,随着华北不同变质岩区地质研究及同位素地质年龄数据迅速积累,早期区域构造演化研究已成为亟待深入探讨的重要问题.为此,作者开展了华北克拉通基底1B 200万构造图的编制,并进行华北克拉通基底构造区划.结合不同地质单元同位素地质年代数据统计分析,本文探讨了华北克拉通基底构造格局、区域构造演化过程及其重大构造热事件.1 华北大陆基底构造区划华北克拉通南北缘被显生宙造山带环绕,以大断裂与周围造山带分界.克拉通西南边缘和北缘还保留中元古代初伸展裂解边界及其坳拉谷(李江海等,2000).变质基底以中小规模断块或复背形方式出露地表.由于各变质岩区横向上连续性较差,并且变质程度有差异,带来基底构造地质对比的难度.较大面积变质岩区分布于华北克拉通北部、东部及中部地区(沈保丰等,1994).前人广泛开展了克拉通基底不同变质岩区地质组成、变质作用、岩浆活动等方面的研究(田永清,1991;沈其韩等,1992;赵宗溥,1993;白瑾等,1996;伍家善等,1998;钱祥麟和李江海,1999;张家声等,1999;李江海等,2001,2004a;耿元生等,2004).在此基础上,本文重点开展了不同变质岩区构造关系、构造样式的分析.依据丰富的区域构造填图积累,将基底构造样式划分为以下类型:片麻岩-麻粒岩穹隆、强应变构造带、表壳岩系复向形、走滑改造表壳岩-花岗岩区及表壳岩系叠加褶皱区等.结合相关同位素地质年龄制约,可以分析不同地质单元构造关系及其垂向地壳层次变化等问题,并成为区域构造编图和区域构造单元划分的重要基础,所提出的华北基底构造单元见图1.依据地表地质填图及其地球物理(航磁、重力)地质解释,华北克拉通基底识别出多条大规模的区域断裂系(马杏垣等,1979;袁学诚,1995;王惠初等,286第3期李江海等:大陆克拉通早期构造演化历史探讨:以华北为例1999;朱英,2004):它们包括郯庐断裂、大同)吴旗断裂、固阳断裂、赤峰)张北断裂等,构成克拉通基底重要构造边界.大同)吴旗断裂使克拉通西北部与东南部在构造样式和组成上显示明显差别,东南部保留大量新太古代片麻岩穹隆,而西北部以北东东向古元古代剪切带(孔兹岩系为主)为特征,构造轴迹近平行克拉通北界.克拉通腹地(五台、鲁西、嵩山)主要为低级变质区,相对完整地保留新太古代地质单元,特别是近南北-北北东向展布的新太古代造山带各构造单元(造山杂岩、前陆冲断带、被动边缘等),并显示清楚的区域构造分带,涉及新太古代板块俯冲-碰撞过程(伍家善等,1998;李江海等, 2004a).另外,郯庐断裂元古代以来构造活动强烈改造克拉通东缘构造样式.华北变质基底被18亿年以后沉积盖层不整合覆盖(中元古界以上地层,<1.85Ga),变质基底被基性岩墙群和非造山花岗岩广泛侵位(环斑花岗岩) (18~17亿年)(侯贵廷等,2003;李江海等,2000).为此,克拉通垂向上可以划分为沉积盖层及基底杂岩2部分.克拉通基底还残留一套以变质沉积为主的古元古代变质的表壳岩系(2.40~ 2.00Ga),它们以复向斜保留,代表已改造的早期沉积盖层,分别以五台山区浅变质东冶群(次绿片岩相-未变质, 2.45~2.00Ga)和内蒙古南部高级变质的丰镇群(麻粒岩相-高角闪岩相的孔兹岩系,2.50~ 1.90Ga)为代表.它们的原岩以裂谷-浅海相沉积为主,不整合覆盖于基底杂岩上(西部陆块和中部造山带)(田永清,1991;刘喜山,1994;Zhang et al., 1994;白瑾等,1996;钱祥麟和李江海,1999).从区域对比看,它们曾大面积出现于克拉通中西部地区(太行山以西),来源于大陆地壳物源,主体沉积于克拉通上或被动陆缘沉积盆地.而东部的鲁西、胶东等地因后期强烈改造剥蚀,未见相关地层保留或未曾发育.华北克拉通基底在横向的构造、地质组成明显不均一,东西部显示有差异的构造样式、岩石单元组成及演化历史.大量研究揭示(伍家善等,1998;李江海等,2002,2004b;Kusky and Li,2003;Zhao et al.,2005):克拉通中部发育一条巨大规模的碰撞造山带,分隔东西部克拉通陆块.在克拉通北缘分布古元古代造山带,并出露较深地壳层次.在前期工作积累基础上(李江海等,2002),本文将克拉通基底重新划分以下构造单元(图1):由北西向东南依次为:(1)内蒙古)冀北古元古代造山带(2.20~1.90Ga);(2)集宁)吕梁孔兹岩系)S型花岗岩区(鄂尔多斯陆块);(3)中部造山带(2.70~ 2.60Ga);(4)东部陆块(辽鲁T T G杂岩带)(2.80~ 2.60Ga);(5)辽吉古元古代造山带(2.20~ 1.90Ga);(6)北朝鲜狼林陆块等.以上构造单元伴随差异性的后期岩浆侵位喷发活动(24~18亿年前),并且早期盖层的保存状态也有明显差异.中太古代以前的古陆块残留于东部陆块的胶辽、冀东等地,西部陆块北缘和东缘也有古老陆壳保存,它们被新太古代TTG杂岩所侵入和包围.鄂尔多斯陆块(西部陆块,>2.50Ga)主体呈隐伏状态.在古元古代以后的构造演化中长期保持构造稳定,具有古老克拉通的典型特征.陆块核部及周缘出露的表壳岩系以孔兹岩系(2.50~ 2.00Ga)为特征,表明孔兹岩系分布具有面状展布的沉积盖层特征(钱祥麟和李江海,1999),原岩以高铝质岩石为主陆源沉积岩系.局部地区(吕梁、中条、大同、怀安)还出露基底杂岩(2.50~ 2.80Ga).陆块北缘以构造带与内蒙古)冀北造山带分隔,并发生大面积掀斜作用,出露麻粒岩相下地壳.东缘以活动陆缘与中部造山带渐变过渡.中部造山带(2.50~ 2.60Ga)近南北纵贯克拉通中部,整体上呈向西突出宽缓弧形.中部造山带以大规模韧性剪切带、中深层次褶皱推覆构造、高压麻粒岩带、蛇绿岩混杂带、前陆冲断带、前陆盆地(~2.50Ga)为特征,主体由大规模的T TG-花岗岩-表壳岩带(岛弧杂岩)(2.50~ 2.60Ga)及重熔花岗岩(2.50Ga)组成(李江海等,2002).五台山)太行山区保留了完整的新太古代造山碰撞带及其前陆盆地构造剖面,遵化蛇绿岩混杂带保留丰富的新太古代豆荚状铬铁矿及大洋地幔构造岩.东缘的南北太行山还残留了被动大陆边缘沉积(李江海等, 2004b),发育不同层次的前陆冲断褶皱带.大量同位素年龄及构造研究表明,中部造山碰撞高峰期出现于2.50~ 2.52Ga前后(李江海等,2004b),而不是1.80Ga前后(KrÊner et a l.,2005).东部陆块总体较好出露,缺乏大面积中元古代沉积盖层,断裂边界发育,明显受到郯庐断裂多期活动的叠加改造.陆块内部残留许多古中太古代记录(3.80~2.90Ga),主体由大规模的新太古代花岗片麻岩-绿岩带(2.80~2.60Ga)组成,它们出现于东部陆块西缘,呈向西突出弧形构造,宽度为50~ 150km,长度上千km,可能为早期活动陆缘岛弧的287地球科学)))中国地质大学学报第31卷残留形态.东部陆块西缘在新太古代发生大规模的增生拼合过程.华北新太古代陆块被外围古元古代造山带环绕,克拉通北缘及东缘分别出现内蒙古)冀北造山带和胶辽造山带(2.20~ 1.90Ga),造成华北克拉通主体与邻近小陆块在古元古代拼合,并对前陆区(或后陆)产生强烈改造作用.从区域构造样式判断(图1),华北西北部受内蒙古-冀北古元古代造山活动影响,经历强烈再造活动(2.10~1.90Ga),早期沉积盖层发生强烈构造变形和高级变质重熔,形成大面积的孔兹岩系及其近东西)北东东向构造,构造样式强烈剪切平行化(刘喜山,1994;张家声等,1999),广泛出现陡立的左旋走滑剪切构造及重熔花岗岩,仅局部弱应变基底杂岩保留新太古代复杂构造样式、变质组合及绿岩带.郯庐断裂以东因后期左旋走滑剪切变形造成基底构造线向断裂带方向偏转.古元古代晚期,内蒙古)冀北造山带与胶辽造山带交汇于辽南瓶颈部位,造成新太古代以来的近南北向构造格局在北缘构造偏转为近东西)北东向,基底构造样式向北东强烈收敛.在古元古代弱应变的冀东、鲁西、五台山)太行山等地,保留新太古代原始的构造格局及其构造样式(张家声等,1999),如冀东、恒山、太行山、冀东等地保留片麻岩穹隆构造,五台山、冀东、鲁西等地保留绿岩带复向形等,它们成为探讨新太古代地质演化的重要记录.2早期演化的重大构造热事件及其同位素年龄制约克拉通基底构造历史恢复主要涉及早期重大构造热事件、区域构造背景及其运动学方式(造山、伸展、走滑)的认识.由于太古宙地层记录的复杂性和局限性,难以开展有效的区域对比和构造环境分析.事实上,构造-岩浆-变质活动不仅是早期地球演化的主线,也是早期地质历史过程最直接的地质记录,它们分布面积巨大、构造关系清楚、可以准确定年,构造环境和背景清楚.特别是重点围绕标志性构造单元及其时代的深入研究,可能带来华北早期区域构造演化的重要进展.本文提出标志性构造单元的定义为可以明确指示构造背景、成因环境及地质过程的地质单元.由于对早前寒武纪地质缺乏系统的大地构造、板块构造理论的系统概述,更多简单地依据同位素地质年代学讨论前寒武纪地质事件(KrÊner et al.,2005; Wilde et al.,2005),由此建立的构造演化模式缺乏清楚的构造地质基础和系统的大地构造理论解释.从华北基底构造研究积累和进展分析,重要的标志性构造单元包括:最早古老的陆壳记录(沈其韩和钱祥麟,1995)、绿岩带底部火山岩系(科马提岩、枕状熔岩)(沈保丰等,1994)、蛇绿岩混杂带(地幔构造岩、豆荚状铬铁矿、纯橄岩等)(王凯怡等,1997;李江海等,2002;Li et al.,2002;Kusky and Li, 2003)、大规模T T G杂岩带-表壳岩系(活动陆缘-岛弧-弧后杂岩带)(伍家善等,1998;Wang et a l.,2004)、高压麻粒岩带(Guo et al.,2005; O p Brien et al.,2005)、同构造花岗岩(Wang et al., 1996)、前陆冲断构造带与前陆盆地(李江海等, 2004b)、线性构造带及构造边界(李江海等, 2004b)、巨型麻粒岩相带(深层次构造与下地壳)、磨拉石沉积建造(李江海等,2004a)、孔兹岩系(变质沉积盖层)与S型花岗岩(钱祥麟和李江海,1999)、大规模基性岩墙群-溢流玄武岩(侯贵廷等,2003)、伸展不整合界面、非造山侵入体(环斑花岗岩、斜长岩、碱性花岗岩)(解广轰,2005)、滨浅海相沉积盖层等.由于标志性单元具有较清楚的成因及构造背景,可以提出较明确的构造热事件解释,有利于筛选和提出对区域格局形成有重要影响的构造热事件.依据上述标志性构造单元构造关系、同位素年龄分析(图2,3),初步可以提出华北克拉通基底构造格局及其构造演化事件序列.除标志性构造单元外,对同位素年龄的统计分析,也可以揭示岩石单元的形成时限,并反映构造热事件的区域影响.对华北基底近500件高精度的锆石U2Pb同位素年龄数据统计表明(图3),变质基底经历多期次构造热事件.其中,最主要的锆石U2Pb年龄峰值为2680、2600、2520、2400、2240和1840Ma,代表主要的花岗岩侵位-中酸性火山岩喷发事件时代.基性岩系的Sm2Nd全岩年龄峰值有(图2):2850、2700、2600、2250、1950Ma,主要为表壳岩系,特别是绿岩带成岩时间.因此,华北大陆生长演化过程中的重大热事件幕包括2700~2600、2520、2400、2250~ 2400、1950、1840Ma等.其中,2520、1840Ma分别对应于华北太古宙/元古宙和古元古代/中元古代年代地层界线,是最为显著的构造热事件.288第3期 李江海等:大陆克拉通早期构造演化历史探讨:以华北为例图2 华北克拉通基底Sm 2Nd 同位素年龄统计直方图Fig.2H istogr am wit h statist ics of Sm 2Nd age of mafic rock,NCC总计106个Sm 2Nd 年龄值,图中分割区间为50Ma图3 华北克拉通基底锆石U 2Pb 年龄统计直方图F ig.3Hist ogram with st atistics of U 2P b zir con age of granit ic rocks,NCC总计476个年龄值,图中分割区间为20M a其他学者对华北早前寒武纪基性火山岩Sm 2Nd 同位素年代学及地球化学研究表明(耿元生等,2002;Wu et al .,2005),新太古代华北主要有2次基性火山岩系生成时期(2.65~ 2.80Ga 和2.50Ga),记录了这一时期地壳的强烈增生.从区域构造格局分析,早期基性岩浆活动主要与东部陆块主体的辽鲁地区绿岩带形成相关,可能形成于活动陆缘环境.晚期事件对应于中部造山带绿岩带形成,主要与岛弧-弧后盆地相关.较高精度的锆石U 2Pb 年龄统计(误差小于20Ma 的数据)资料表明,华北早期T T G 岩类及花岗岩侵位时代集中于2.68~ 2.50Ga,并在2.52Ga 达到最高峰值(图3),表明这一时期为华北克拉通最重要的陆壳(活动陆缘、岛弧)增生、克拉通化峰期.在区域构造上,上述花岗片麻岩侵位分别与早期的辽鲁T TG 杂岩及华北中部造山带TT G-花岗岩形成相关,记录了东西部陆块之间汇聚增生(2.68~2.60Ga)并最终碰撞的过程(2.52Ga)(白瑾等,1996;伍家善等,1998;李江海等,2000,2001;耿元生等,2002;Kusky and Li,2003).此外,变质基底1.95~1.84Ga 期间还经历了花岗岩侵位及其热事件改造,对应于陆块边缘造山带活动事件.1.84~1.70Ga 整个克拉通基底经历大规模伸展冷却抬升.综合分析可以初步提出华北早期构造演化的重要构造热事件(图4):(1)2800~2600Ma,形成鲁西)辽吉绿岩-T TG 带,造成东部陆块西缘大面积289地球科学)))中国地质大学学报第31卷图4 华北克拉通早期构造演化重大构造热事件F ig.4Major t ectonothermal episode and evolution history of NCC增生,可能与活动陆缘俯冲相关.(2)2600~2520Ma,西北陆块西侧出现活动陆缘岛弧,发育辽西-遵化-五台-嵩山绿岩-TT G 带,随后洋盆关闭,与东部陆块最终碰撞,形成蛇绿混杂岩缝合带(Li et a l .,2002),五台山区出现同碰撞花岗岩(2520Ma),在东侧出现前陆盆地及磨拉石建造(李江海等,2004a).新太古代也是华北克拉通最快速生长时期,形成典型碰撞造山带,标志着典型板块构造体制的出现.(3)2500~2300Ma,华北中部出现若干NNE 向地堑,包括吕梁、中条及甘陶河等裂谷,发生溢流玄武岩喷发及基性-超基性岩体群侵位(2.50~2.30Ga),局部伴随非造山花岗岩侵位,如冀东等地大面积钾质花岗岩侵位,标志着克拉通成熟与稳定(赵宗溥,1993).伸展活动可能与碰撞后的区域构造松弛相关.上述地堑系很快演变为克拉通盆地演化,沉积早期盖层(以丰镇群孔兹岩系和东冶群为代表)(2.45~ 2.00Ga).(4)在古元古代末期(2.0~1.9Ga),华北克拉通西北部和东北部被动大陆边缘,开始俯冲于邻近陆块下(北部陆块、狼林陆块),最终增生碰撞,被动陆缘沉积岩系发生变形、高级变质(孔兹岩系)重熔(S 型花岗岩)(刘喜山,1994),陆块面积显著增大,由于参与碰撞的几个陆290第3期李江海等:大陆克拉通早期构造演化历史探讨:以华北为例块规模尚不够大,发生板块内部构造活动,在五台、吕梁、内蒙、冀北等形成盆山地貌,出现多个山间盆地,并沉积陆相磨拉石建造(如郭家寨群、黑茶山群、化德群、二道洼群等)(2.00~ 1.90Ga).(5)中元古代初期(1.84~1.60Ga),华北克拉通开始伸展,变质基底大幅度隆升冷却,伴随非造山岩浆活及大面积基性岩墙群侵位(1.77Ga).坳拉谷-地堑(1.84~ 1.60Ga)呈网格状遍布整个陆块,并从边部向克拉通内发展(由宽变窄),这一时期可能伴随地幔柱活动(翟明国,2004),造成克拉通地壳的大面积裂解和从超级大陆的分裂,并在西南部伸展形成被动大陆边缘和洋盆.上述地堑系发展最终演化成克拉通盆地(1.60~1.40Ga),沉积大规模浅海碳酸盐盖层.3讨论和结论大陆克拉通的形成演化普遍涉及漫长而复杂的构造历史,由于传统地层对比的制约,更多依据不整合面相关的造山活动揭示陆壳随时间演化,而缺乏清晰的构造格局、时代准确的重大构造事件及其构造背景的制约.开展华北克拉通基底构造编图、标志性构造单元及其时代、同位素年龄数据库及其解释等3方面的综合研究,可以从区域构造格局框架、重大区域构造事件方面揭示克拉通构造演化历史,并以板块构造框架探讨新太古代以来区域地质演化及其可能的超大陆拼合裂解再造等过程,为阐述克拉通亲缘关系提出新线索.华北克拉通基底主要形成于活动陆缘环境,通过南北向展布的东西两列岛弧或活动陆缘,在新太古代发生大规模俯冲、增生及陆块碰撞拼合过程,造成陆壳迅速增生并保存至今.古元代初期华北克拉通基底开始伸展裂解和早期盖层发育.古元古代末期,华北与其他陆块碰撞缝合形成更大尺度克拉通陆块,规模超过现今克拉通面积,并使克拉通西北部强烈改造.1.84Ga前后华北经历最强烈的一次伸展裂解过程,从超级克拉通裂解开始了独立构造演化,在伸展背景下强烈隆升冷却,经历风化剥蚀,开始克拉通沉积盖层发育.致谢:研究过程得到钱祥麟教授、沈其韩院士、翟明国、王凯怡、耿元生、张家声、郭敬辉研究员、刘树文教授、侯贵廷副教授等的帮助和指教.Penrose 会议(2002,北京)、华北大陆构造中美双边研讨会(2004,北京)期间,B.Windley、A.KrÊner、K.Con2die、J.Myers等教授的建议和评论,对本文成稿也很有帮助.参加部分野外工作的还有黄雄南、冯军、陈征、张志强、刘志强、彭澎等.另外限于篇幅未对年龄资料文献全部列出,敬请原谅.Refer encesBai,J.,H uang,X.G.,Wang,H.C.,et al.,1996.The Pr e2 cambr ian crustal evolution of China.Second edit ion.Ge2ological P ublishing House,Beijing,20-60(in Chinesewith English abstract).Geng,Y.S.,Wan,Y.S.,Shen,Q.H.,2002.Early P recam2 brian basic volcanism and crustal growt h in the NorthChina craton.Acta Geologica S inica,76(2):199-208(in Chinese with English abst ract).Geng,Y.S.,Yang,C.H.,Song,B.,et al.,2004.Post oro2 genic granites with an age of1800M a in L liang ar ea,Nor th China craton:Const raints fr om isotopic geochro2nology and geochemistry.Geolog ica l J ourna l of ChinaUniversities,10(4):477-487(in Chinese with Englishabstract).Guo,J.,Sun,M.,Chen, F.,et al.,2005.Sm2Nd and SH RIMP U2Pb zircon geochronology of high2pr essuregranulit es in t he Sanggan ar ea,North China:Timing ofP aleopr oterozoic continental collision.J our nal of Asia nEa r th Sciences,24:629-642.Hou,G.T.,Li,J.H.,Halls,H.,et al.,2003.The flow str uctures and mechanics of Late P recambr ian maficdyke swarms in North China craton.Acta GeologicaSinica,77(2):210-216(in Chinese with English ab2stract).KrÊner,A.,Wilde,S.,Li,J.,et a l.,2005.Age and evolution of a Late Archean to Early P aleopr oter ozoic upper tolower cr ustal section in the Wutaishan/Hengshan/F uping t errain of norther n China.J our nal of Asian Ear thS ciences,24:577-595.Kusky,T.,Li,J.,2003.Paleoproterozoic tectonic evolution of the Nor th China craton.J our na l of Asian Ea r th Sci2ences,22(4):383-397.Li,J.H.,Hou,G.T.,Huang,X.N.,et al.,2001.T he con2 straint for the supercontinent al cycles:Evidence fr omP recambrian geology of Nor th China block.Acta P etr o2log ica Sinica,17(2):177-186(in Chinese with Eng2lish abstract).Li,J.H.,Niu,X.L.,Kusky,T.,et al.,2004a.Neoarchean plate tectonic evolution of Nort h China and its cor rela2tion with global cr atonic blocks.Ear th Science F ron2tier s,11(3-4):273-283(in Chinese with English ab2291地球科学)))中国地质大学学报第31卷stract).Li,J.H.,Niu,X.L.,Chen,Z.,et al.,2004b.Discovery of deep2level for eland thrust2fold structur es in Taihang Mt.and its implication for ear ly tectonic evolution of Nor th China.P r ogr ess in Na tura l S cience,14(10): 1118-1127(in Chinese).Li,J.H.,Niu,X.L.,H uang,X.N.,et al.,2002.Podiform chromitites:A key to identif y the ancient oceanic lithos2 peric relics.Ea r th Science F r ontier s,9(4):235-246(in Chinese with English abstract).Li,J.H.,Qian,X.L.,Hou,G.T.,et a l.,2000.New inter2 pretation of the/L liang movement0.Ea rth Science)J our nal of China University of Geosciences,25(1):15 -20(in Chinese with English abstr act).Li,J.H.,Kusky,T.,H uang,X.N.,2002.Archean podiform chromitites and mantle t ectonites in ophiolitic m lange, Nor th China craton:A recor d of ear ly oceanic mantle processes.GS A T oday,12(7):4-11.Liu,X.S.,1994.Char act eristics of basement rewor ked com2 plex and implicat ion for Daqingshan or ogenic belt.Acta P etr olog ica S inica,10:413-425(in Chinese with Eng2 lish abstract).O p Br ien,P.J.,Walte,N.,Li,J.H.,2005.T he petr ology of two distinct granulite types in the H engshan Mts,Chi2 na,and tectonic implications.J our na l of Asian Ea r th Sciences,24:615-627.Ma,X.Y.,Wu,Z.W.,Tan,Y.J.,et al.,1979.Tectonics of the Nort h China platfor m basement.Acta Geologica Sinica,53:293-303(in Chinese with English ab2 stract).Qian,X.L.,Li,J.H.,1999.The discover y of Neoarchean unconformity and its implication for continental crat on2 ization of North China craton.S cience in China(SeriesD),42(4):401-407(in Chinese).Shen,B.F.,Luo,H.,Li,S.B.,et al.,1994.Geology and metallization of Archean greenstone belts in North Chi2 na pa ltform.Geological P ublishing House,Beijing,1-73(in Chinese).Shen,Q.H.,Qian,X.L.,1995.Ar chean r ock,assemblages, episodes and tect onic evolution of China.Acta Geoscien2 tia Sinica,(2):113-120(in Chinese with English ab2 stract).Shen,Q.H.,Xu,H.F.,Zhang,Z.Q.,1992.T he Early Pr e2 cambr ian gr anulites in China.Geological PublishingH ouse,Beijing,134-140(in Chinese with English ab2stract).Tian,Y.Q.,1991.Geology and gold miner alization of Wutai2H engshan greenst one belt.Shanxi Science and T echnol2ogy P ress,Taiyuan,14-215(in Chinese with English abstract).Wang,H.C.,Yuan,G.B.,Xin,H.T.,et al.,1999.On t he tectonic implication for Xiashihao2Jiuguan ductile shear zone in Guyang2Wuchuan area,Inner Mongolia.P r o2 gr ess in P r ecambr ian Resear ch,22:12-20(in Chinese with English abstract).Wang,K.Y.,Li,J.L.,H ao,J.,et al.,1996.The Wutaishan orogenic belt within the Shanxi Pr ovince,Northern Chi2 na:A r ecord of Late Ar chean collision tectonics.P r e2 cambr ia n Resear ch,78:95-103.Wang,K.Y.,Li,J.L.,H ao,J.,te Archean mafic2 ult ramafic r ocks f rom the Wutaishan,Shanxi Province:A possible ophiolite m lange.Acta P etr ologica Sinica,13(2):139-151(in Chinese with English abstr act). Wang,Z.H.,Wilde,S.A.,Wang,K.Y.,et al.,2004.A MORB2arc basalt2adakit e association in the 2.5Ga Wuta i greenstone belt:Late Archean magmatism and cr ustal gr owth in the North China cr aton.P r eca mbr ia n R esea rch,131(3-4):323-343.Wilde,S.A.,Cawood,P.A.,Wang,K.Y.,et al.,2005.Granitoid evolut ion in the Late Archean Wutai com2 plex,Nor th China cr aton.J our na l of Asia n E ar th Sci2 ences,24:597-613.Wu,F.Y.,Zhao,G.C.,Wilde,S.A.,et al.,2005.Nd isot op2 ic constraints on crustal formation in the North China cr at on.J our nal of Asia n Ea r th Sciences,24:523-545. Wu,J.S.,Geng,Y.S.,Shen,Q.H.,et al.,1998.Archean geological characterist ics and tectonic evolut ion of Sino2 Kor ea paleo2continent.Geological Publishing H ouse, Beijing,1-104(in Chinese with English abst ract). Xie,G.H.,2005.P etrology and geochem istry of t he anortho2 site in Dam iao and the rapor kiwi granite in Miyun:A r e2 view on the globa l distribution and signif icance of t he r ock mass type anorthosite and r aporkiwi granite on t he time and space.Science Pr ess,Beijing,1-155(in Chi2 nese).Yuan,X.C.,1995.On continetal basal structur e in China.Acta Geophysica Sinica,38:448-459(in Chinese with English abstr act).Zhai,M.G.,2004.2.1- 1.7Ga geological event gr oup and its geotectonic significance.Acta P etr ologica Sinica,20(6):1343-1354(in Chinese with English abstr act). Zhang,J.S.,Lao,Q.Y.,Li,Y.,1999.Tectonic im plication of aer omagnetic anomaly and evolution of H uabei2South T arim2Yangtze super landmass.Ea r th S cience F ron2292。
前寒武纪地球演化的主要地质特征及可能模式
７ ． ８ ％（ 程裕祺 ， １ ９ ９ ４ ） ， 主要分布在华北 、 塔里木 和 华南 陆块 等 。我 国 前 寒 武 纪 地 质 研 究 可 以上 溯 到
简要描述 了前寒武纪地球演化 中的特殊地 质现象 ， 并讨 论其蕴 涵 的地球 演化 的可能 的因果联 系和 时空关系 。针对
前寒武纪地球演化研究 中的焦点 问题 ， 本文对 可能模 型的优缺 点进行 了一一论 述。前寒 武纪一级 构造模 式可能经 历 了由垂直 方向运动为主的地 幔柱模 式向由水平方向运动为主的板块构造 模式 的转 变。对于前寒 武纪板块运 动存 在 的检验 ， 硬玉和红宝石则是很好的板块构造 指示矿 物。根据太 古宙克 拉通与元 古宙克 拉通之 间的几何 关系 与时
武纪 地壳 演化 讨论 会 ” （ 简称“ 卧佛 寺 会 议 ” ） ， 标 志 着 我 国前寒 武 纪 地 质 研 究 进 入 一 个 新 的 阶段 。此
后， 我 国前寒 武纪 的研究 愈加 具有 国际化 的特征 ， 也
逐 渐 吸收全球 构 造 观来 研 究 中 国的 区域 构 造 演 化 。 近几 年 我 国前 寒武 纪地 层学 （ Ｌ ｉ ｕ Ｄ Ｙ ｅ ｔ ａ １ ． ，１ ９ ９ ２ ； 尹崇玉 等 ， ２ ０ ０ ６ ； 郑永 飞 和张 少兵 ， ２ ０ ０ ７ ； 多吉 等 ， ２ ０ ０ ７ ； 陆松 年 等 ， ２ ０ ０ ８ ； 万渝生等 ， ２ ０ １ ０ ） 、 构 造 演 化 （ 翟 明国 等 ， １ ９ ９ ２ ； 郭 敬 辉 ，１ ９ ９ ９ ； Ｇ ｕ ｏ Ｊ ｉ ｎ ｇ ｈ ｕ ｉ ｅ ｔ ａ １ ． ， ２ ０ ０ ２ ， ２ ０ ０ ５ ； 赵 国春 等 ， ２ ０ ０ ２） 、 古生物学 （ 孙 淑芬 等 ，
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
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华北克拉通是中国东北地区重要的克拉通盆地，也是中国大陆的一个重要构造单元。
华北克拉通自太古宙上壳岩时代以来经历了多次构造变形与变质作用，在早前寒武纪特别明显。
以北京密云沙厂地区为例，可以更详细地探讨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之间的关系。
首先，华北克拉通太古宙上壳岩早前寒武纪构造变形是由于板块活动引起的。
根据地震地层学的研究，华北克拉通内部存在着华北陆西缘断裂带和华北陆东缘断裂带两大重要构造带。
沙厂地区位于华北克拉通华北陆西缘断裂带附近，该断裂带代表了华北克拉通中央升降过程中的一部分。
在早前寒武纪，华北克拉通内部出现了强烈的构造挤压作用，使得岩石发生了变形，形成了弯曲和褶皱结构。
其次，华北克拉通太古宙上壳岩早前寒武纪的构造变形导致了岩石的变质作用。
构造变形常常伴随着热液的活动，通过注入热液和流体，可以改变岩石的化学成分和矿物组成。
在沙厂地区，富含硅酸盐的变质岩非常常见，如云母片岩、石英岩和长石岩。
这些岩石通常富含绿泥石、石英、长石、角闪石等矿物，并且呈现出细粒结构和层状结构。
这些特征都表明了变形作用下的变质作用的存在。
进一步研究还发现，华北克拉通太古宙上壳岩早前寒武纪的构造变形与变质作用之间存在着相互关系。
构造变形为变质作用提供了必要的热源和流体渗透通道，而变质作用进一步促进了构造变形的发生。
地质学家通过对沙厂地区变质矿物的研究发现，其中含有大量的绿泥石和角闪石。
这些矿物的生成需要特定的温度和压力条件，而这些条件往往在构造变形的过程中得以实现。
因此，可以认为华北克拉通太古宙上壳岩早前寒武纪的构造变形和变质作用是相互关联的。
总之，华北克拉通太古宙上壳岩早前寒武纪的构造变形与变质作用在北京密云沙厂地区具有密切的关系。
构造变形是由于板块活动引起的，导致了岩石的变形、弯曲和褶皱结构的形成。
同时，构造变形为变质作用提供了必要的热源和流体渗透通道，而变质作用进一步促进了构造变形的发生。
23563408_华北克拉通南部太古宙大陆地壳的生长和演化
１０００ ０５６９／２０２１／０３７（０２） ０３１７ ４０ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ 岩石学报ｄｏｉ：１０ １８６５４／１０００ ０５６９／２０２１ ０２ ０１华北克拉通南部太古宙大陆地壳的生长和演化第五春荣ＤＩＷＵＣｈｕｎＲｏｎｇ大陆动力学国家重点实验室，西北大学地质学系，西安 ７１００６９ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏｎｔｉｎｅｎｔａｌＤｙｎａｍｉｃｓ，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＧｅｏｌｏｇｙ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ａｎ，７１００６９，Ｃｈｉｎａ２０２０ １０ ０２收稿，２０２０ １２ ０１改回ＤｉｗｕＣＲ ２０２１ ＣｒｕｓｔａｌｇｒｏｗｔｈａｎｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＡｒｃｈｅａｎｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｃｒｕｓｔｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＣｒａｔｏｎ ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，３７（２）：３１７－３４０，ｄｏｉ：１０ １８６５４／１０００ ０５６９／２０２１ ０２ ０１Ａｂｓｔｒａｃｔ ＴｈｅＡｒｃｈｅａｎｃｏｖｅｒｓｍｏｒｅｔｈａｎｏｎｅｔｈｉｒｄｏｆｔｈｅｅａｒｔｈ ｓｈｉｓｔｏｒｙ Ｉｔｉｓａｋｅｙｐｅｒｉｏｄｔｈａｔｒｅｌａｔｅｄｔｏｍａｎｙｇｌｏｂａｌｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｉｓｓｕｅｓ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅｏｒｉｇｉｎ，ｇｒｏｗｔｈａｎｄｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｃｒｕｓｔａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｉｎｉｔｉａｔｉｏｎａｎｄｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｐｌａｔｅｔｅｃｔｏｎｉｃｓ ＡｒｃｈｅａｎｒｏｃｋｓｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｅｘｐｏｓｅｄｉｎｔｈｅＳｕｓｈｕｉ，Ｄｅｎｇｆｅｎｇ，Ｔａｉｈｕａ，ＨｕｏｑｉｕａｎｄＷｕｈｅｃｏｍｐｌｅｘｅｓｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＣｒａｔｏｎ（ＮＣＣ），ｗｈｉｃｈｉｓｓｅｒｖｅｄａｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔａｒｅａｓｆｏｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇｔｈｅａｂｏｖｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｉｓｓｕｅｓ Ｉｎｔｈｅｌａｓｔｄｅｃａｄｅ，Ｈａｄｅａｎ Ｅｏａｒｃｈｅａｎｃａｐｔｕｒｅｄ／ｄｅｔｒｉｔａｌｚｉｒｃｏｎｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅｌｙｆｏｕｎｄｉｎｔｈｅＰａｌｅｏｚｏｉｃｏｒＭｅｓｏｚｏｉｃｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋｓｏｒＥａｒｌｙＰｒｅｃａｍｂｒｉａｎｍｅｔａｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙｒｏｃｋｓｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎＮＣＣ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｃｒｕｓｔａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆｔｈｅｂｅｇｉｎｎｉｎｇｅａｒｔｈｓｔｉｌｌｅｘｉｓｔｉｎｔｈｅｒｅ ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｇｅｏｃｈｒｏｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅＡｒｃｈｅａｎｒｏｃｋｓｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎＮＣＣ，ｔｈｅｒｅａｒｅｔｗｏｐｒｏｍｉｎｅｎｔａｇｅｉｎｔｅｒｖａｌｓｏｆ２８５０～２７００Ｍａａｎｄ２５８０～２４８０Ｍａ，ｗｉｔｈｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｐｅａｋａｇｅｓｏｆ～２ ７６Ｇａａｎｄ～２ ５２Ｇａｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ Ｒｏｃｋｓｗｉｔｈａｇｅｓｏｆ～２ ７６ＧａａｒｅｍａｉｎｌｙｅｘｐｏｓｅｄｉｎｔｈｅＬｕｓｈａｎ，Ｈｕｏｑｉｕ，ＷｕｈｅａｎｄＺｈｏｎｇｔｉａｏｓｈａｎｒｅｇｉｏｎｓ Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，～２ ７６ＧａｄｅｔｒｉｔａｌｚｉｒｃｏｎｓｏｒｉｎｈｅｒｉｔｅｄｚｉｒｃｏｎｓｈａｖｅａｌｓｏｂｅｅｎｆｏｕｎｄｉｎｇｒａｎｉｔｏｉｄｇｎｅｉｓｓｅｓｏｒｍｅｔａｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙｒｏｃｋｓｉｎｍａｎｙａｒｅａｓｏｆｔｈｅＮＣＣ，ｓｕｃｈａｓＨｕａｉ ａｎ，Ｆｕｐｉｎｇ，ＷｕｔａｉａｎｄＺｈｏｎｇｔｉａｏａｒｅａｓ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅ２ ８５～２ ７０Ｇａｒｏｃｋｓｗｅｒｅｌｉｋｅｌｙｍｏｒｅｗｉｄｅｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｔｈａｎｔｏｄａｙ ＳｉｍｉｌａｒｔｏｏｔｈｅｒｔｙｐｉｃａｌｒｅｇｉｏｎｓｉｎｔｈｅＮＣＣ，～２ ５２Ｇａｒｏｃｋｓａｒｅａｌｓｏｗｉｄｅｌｙｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎｉｔｓｓｏｕｔｈ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｆｏｒｔｈｅＤｅｎｇｆｅｎｇＣｏｍｐｌｅｘｔｈａｔａｌｍｏｓｔｅｎｔｉｒｅｌｙｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆＬａｔｅＮｅｏａｒｃｈｅａｎｒｏｃｋｓ Ｔｈｅ～２ ５２ＧａｔｅｃｔｏｎｏｔｈｅｒｍａｌｅｖｅｎｔｓａｒｅｔｈｅｍｏｓｔｐｒｏｍｉｎｅｎｔａｎｄｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｅｒｉｏｄｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅＮＣＣ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｔｈｅｃｒａｔｏｎｏｂｖｉｏｕｓｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｍａｎｙｏｔｈｅｒｔｙｐｉｃａｌｃｒａｔｏｎｓｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｈｆ ＯｉｓｏｔｏｐｉｃｄａｔａｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎａｓｗｅｌｌａｓｗｈｏｌｅｃｒａｔｏｎｈａｖｅｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄｔｗｏｐｒｏｍｉｎｅｎｔｐｅｒｉｏｄｓｏｆｃｒｕｓｔａｌｇｒｏｗｔｈｄｕｒｉｎｇｔｈｅＡｒｃｈｅａｎ Ｔｈｅｅａｒｌｉｅｒｏｃｃｕｒｒｅｄａｒｏｕｎｄ２ ８５～２ ７０Ｇａ，ｍｉｎｏｒｇｒａｎｉｔｏｉｄｒｏｃｋｓｏｆｔｈｅＳｕｓｈｕｉＣｏｍｐｌｅｘａｎｄｎｅａｒｌｙａｌｌｏｆｐｌｕｔｏｎｉｃｒｏｃｋｓａｎｄａｍｐｈｉｂｏｌｉｔｅｓｉｎｔｈｅｌｏｗｅｒｐａｒｔｏｆｔｈｅＴａｉｈｕａＣｏｍｐｌｅｘｉｎｔｈｅＬｕｓｈａｎａｒｅａａｒｅｆｏｒｍｅｄａｔｔｈａｔｔｉｍｅ；ｔｈｅｌａｔｅｒｈａｐｐｅｎｅｄａｔ２ ５８～２ ４８Ｇａ，ｔｈｅＤｅｎｇｆｅｎｇＣｏｍｐｌｅｘ，ｍａｊｏｒｉｔｙｏｆｔｈｅＳｕｓｈｕｉＣｏｍｐｌｅｘ，ａｎｄｍｉｎｏｒ～２ ５２ＧａｇｒａｎｉｔｏｉｄｒｏｃｋｓｉｎＸｉａｏｑｉｎｌｉｎｇａｒｅａｈａｖｅｆｏｒｍｅｄａｔｔｈｅｔｉｍｅｉｎｔｅｒｖａｌ ＴｈｅＮＣＣｈａｓａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄｉｔｓｆｉｒｓｔｌｙｃｒａｔｏｎｉｚａｔｉｏｎｖｉａｔｈｅａｂｏｖｅｔｗｏｓｔａｇｅｓｏｆｃｒｕｓｔａｌｇｒｏｗｔｈｅｖｅｎｔｓ ＷｅｈａｖｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙＴＴＧｓ，ｓａｎｕｋｉｔｏｉｄｓａｎｄＭＯＲＢ ｂａｃｋａｒｃａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＤｅｎｇｆｅｎｇＣｏｍｐｌｅｘ，ｗｈｉｃｈｌｉｋｅｌｙｒｅｐｒｅｓｅｎｔａＬａｔｅＮｅｏａｒｃｈｅａｎｔｅｃｔｏｎｉｃｍéｌａｎｇｅ，ｉｍｐｌｙｉｎｇｆｏｒａＮｅｏａｒｃｈｅａｎｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎ ａｃｃｒｅｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｔｈｅｍｏｄｅｒｎ ｓｔｙｌｅｐｌａｔｅｔｅｃｔｏｎｉｃｓｐｒｏｃｅｓｓｅｓｌｉｋｅｌｙｉｎｉｔｉａｔｅｄｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎＮＣＣａｔｅｎｄｏｆｔｈｅＮｅｏａｒｃｈｅａｎ ＡＮｅｏａｒｃｈｅａｎｐａｉｒｅｄｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｂｅｌｔａｒｅｒｅｃｅｎｔｌｙｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄｆｒｏｍｔｈｅＤｅｎｇｆｅｎｇＣｏｍｐｌｅｘ，ｗｈｉｃｈａｌｓｏｓｕｐｐｏｒｔｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｐｌａｔｅｔｅｃｔｏｎｉｃｓａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅＡｒｃｈｅａｎＫｅｙｗｏｒｄｓ Ａｒｃｈｅａｎ；Ｃｒｕｓｔａｌｇｒｏｗｔｈ；ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＣｒａｔｏｎ；ＴａｉｈｕａＣｏｍｐｌｅｘ；ＤｅｎｇｆｅｎｇＣｏｍｐｌｅｘ；ＳｕｓｈｕｉＣｏｍｐｌｅｘ；ＷｕｈｅＣｏｍｐｌｅｘ摘 要 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。
第11讲 前寒武纪地层
晋宁运动形成扬子板块的基底
3、 其它板块的形成史
塔里木板块 华夏板块
总体上类似与华北板块 基底形成较扬子板块早
二、中国东部震旦纪地层序列特征
1） 大型稳定板块已形成，发育稳定成熟的盖层 沉积，与寒武系之间无大的构造运动，因而与古 生界接近（无机界）
2）发育丰富、高级的裸露动物群，在Ediacaran 以前出现后生动物胚胎→少量带壳化石。但整体 上，化石仍然较少，保存差，难以利用生物化石 进行广泛的建阶和分带，有别于古生界（有机界）
吕梁运动I（1900Ma)
滹沱群下部 浅变质滨浅海碎屑岩-碳酸盐沉积，夹少量玄武岩。
五台运动（2200Ma) 五台群（>7000m)
中-低级变质岩，原岩浅海陆缘碎屑岩、碳酸盐岩至沙泥质 浊积岩，中部夹火山碎屑岩。 阜平运动（2500Ma)
整体特征：1)以沉积岩为主,夹有火山岩(火山碎屑沉积),说明地 壳仍然有活动性；2)晚期大量发育碳酸盐岩、叠层石和红色 磨拉石沉积，说明大气圈、水圈含氧量增加；3)分布较窄。
稳定类型盖层沉积
晋宁运动II（800Ma)
为红色山麓堆积—磨拉石沉积组合， 成份为碳酸盐砾岩、砂砾岩
晋宁运动I（1000Ma)
Pt2：神农架群 Pt2-Ar：崆岭群
主要为碳酸盐岩，含叠层石，为陆棚 浅海沉积，夹凝灰质沉积——原地台
1600Ma
1600Ma-3200Ma,崆岭杂岩（角闪片岩、
二云母片岩、石英角闪片岩等）
Ar1壳幔物质交换频繁； Ar2沉积岩增加，出现砂岩、碳酸 盐岩等浅海沉积，说明陆地面积和浅海沉积范围扩大，
且较为稳定。阜平运动后，硅铝质地壳加厚，形 成较为稳定的块体----陆核
Pt1原地台形成:五台-吕梁山区剖面
华北克拉通的形成演化与成矿作用_翟明国
2010年2月Feb.,2010矿床地质M IN ERAL D EPOSI T S第29卷第1期Vol.29No.1文章编号:0258-7106(2010)01-0024-13华北克拉通的形成演化与成矿作用*翟明国1,2(1中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源重点实验室,北京100029;2中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室,北京100029)摘要华北克拉通具有38亿年的漫长历史,特别是与其他克拉通相比,它有更为复杂的多阶段的构造演化史,记录了几乎所有的地壳早期发展与中生代以来的重大构造事件。
在太古宙,华北克拉通经历了>310Ga的陆核与微陆块的形成;217~219Ga的陆壳增生;215Ga的岩浆、变质作用与克拉通化;213~119G a的古元古代活动(造山)带;118G a的基底隆升与裂谷-非造山岩浆事件。
在新元古代)古生代,华北克拉通处于相对稳定的地台状态,其南、北缘受到秦岭造山带和中亚造山带的影响;在中生代,华北克拉通则经历了强烈的中生代构造格局的转变和克拉通的破坏与重建;在新生代,华北克拉通的东缘属于环太平洋构造带的一部分。
与上述重大构造事件相对应,华北克拉通出现大规模的成矿作用,形成了丰富多样的固体矿产资源。
华北克拉通的形成与演化及其不同类型的成矿系统,为深刻理解大地构造背景对成矿作用的制约提供了范例。
关键词地质学;华北克拉通;陆壳演化;构造背景;成矿作用中图分类号:P611文献标志码:ATectonic evolution and metallogenesis of North C hina CratonZHAI M ingGuo1,2(1Key L aboratory of M iner al Resources,I nstitute of G eolo gy and Geophysics,Chinese Academy of Sciences,Beijing100029, China;2State K ey Laborator y of Lithospheric Evolution,Institute of Geology and Geophysics,Chinese A cademy of Sciences,Beijing100029,China)AbstractT he N orth China Craton(NCC)is one of the oldest cr atons in the wor ld,with the age of the old crust up to~318Ga.It has a complicated evolution histor y and has reco rded almost all the important geological events of the Ear th.T he main early Precambrian g eological ev ents and key tectonic issues are as follows:Old continental nuclei and main crustal g rowth in the NCC took place at217 ~219Ga;By215G a,the micro-blocks had amalg amated to for m a co herent craton;t he2300~1950M a Paleoproter ozoic mobile belts came into being;the1800M a lo wer crust uplifted as a w hole;and there occurred mafic dy ke swarm,continental rifting and in-trusion of orogenic magmatic association.In the per iod of N eoproterozoic and Paleozoic,the N CC w as tectonically inactive but w as af-fected by the Central Asian Orog enic Belt.T he Nor th China Craton pr obably exper ienced disruption and reconstruction in M esozoic and belonged to the Cir cling Pacific Orog enic Belt in Cenozoic.T he North China Craton has abundant ore deposits corresponding in ag e to the above important g eolo gical events.M esozoic metallog enesis was closely related to Mesozoic tectonic inversion and litho-spheric thinning.T he main ore-fo rming types include porphyr y M o-polymet allic deposits and large-scale metallogenic g old ex plosion r elated to partial melting of the basement and gr anitic intrusion.Key words:g eology,North China Cr aton,cont inental crust evolution,geo logical setting,metallogenesis*本文是国家基础研究重点项目(2006CB403504)和国家自然科学基金项目(40672128;90714003;40721062)的研究成果第一作者简介翟明国,男,1947年生,研究员,中国科学院院士,主要研究前寒武纪地质与变质地质学。
华北克拉通北部14亿年前古风化壳的地球化学特征及古气候意义
华北克拉通北部14亿年前古风化壳的地球化学特征及古气候
意义
华北克拉通北部14亿年前的古风化壳，是地球历史上一个重
要的时期。
该地区受到了严重的岩浆侵入和古气候的影响，因此形成了独特的地球化学特征和古气候意义。
本文将详细讨论华北克拉通北部14亿年前古风化壳的地球化学特征及古气候
意义。
首先，华北克拉通北部14亿年前的古风化壳主要由花岗岩、
变质岩以及沉积岩组成。
在地球化学中，这三种岩石具有不同的特征。
花岗岩富含铝、硅等元素。
变质岩则在形成过程中经历了高温、高压，使得其中的矿物发生了改变，形成了富含硅、铁、镁等元素的矿物质。
而沉积岩则主要由石英、长石等矿物组成，富含钾、钠、铝等元素。
这些元素和矿物特征将有助于我们进一步了解该地区的地质演化过程。
其次，华北克拉通北部14亿年前的古风化壳对古气候有着重
要意义。
据研究显示，该地区在古生代时期气候较为湿润，而在距今1.3亿年左右，印度板块和欧亚板块碰撞形成了喜马拉
雅山脉，导致该地区出现了明显的干湿变化。
此外，在该地区的沉积岩中发现了大量的古植被化石，这也表明该地区曾经存在着繁茂的植被。
通过分析这些岩石和化石，我们可以了解到该地区在过去的环境条件、古地理演化和古气候情况。
总之，华北克拉通北部14亿年前的古风化壳具有独特的地球
化学特征和重要的古气候意义。
通过对这些特征和意义的深入
研究，我们可以更好地了解地球的历史演变和环境变化，为地球科学研究做出更大的贡献。
克拉通化与华北陆块的形成
中国科学: 地球科学 2011年 第41卷 第8期: 1037 ~ 1046 英文引用格式: Zhai M G. Cratonization and the Ancient North China Continent: A summary and review. Sci China Earth Sci, 2011, 54: 1110–1120, doi:10.1007/s11430-011-4250-x《中国科学》杂志社SCIENCE CHINA PRESS评 述克拉通化与华北陆块的形成翟明国中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029 E-mail: mgzhai@收稿日期: 2010-12-10; 接受日期: 2011-04-07国家自然科学基金重点项目(批准号: 41030316)、国家自然科学基金重大研究计划项目(批准号: 90714003)和中国科学院方向项目(编号: KZCX2-YW-Q04-04)资助摘要 克拉通化是稳定的大陆形成的重要事件, 在地球演化历史上未见重复. 华北克拉通的形成经历了两期克拉通化事件, 为理解早期陆壳的形成与演化提供了难得的实例. 第一期克拉通化发生在新太古代末期, 很可能是在2.53~2.60 Ga 的微陆块拼合之后很短的时间内, 以陆壳岩石和初生地壳岩石(基性岩浆岩)的部分熔融形成广泛分布的花岗质岩石的侵入、岩墙群和裂谷型火山-沉积盖层为标志. 古元古代华北克拉通出现了裂谷-俯冲-增生-碰撞的陆内造山事 件, 以三条古元古代的活动带为代表. 第二期克拉通化即克拉通再造发生在古元古代末的陆内造山之后约1.95~1.82 Ga 期间, 出现麻粒岩相-高级角闪岩相的克拉通基底岩石的整体抬升, 伴随壳熔花岗岩形成和强烈的混合岩化, 而后有镁铁质岩墙群侵入、裂陷槽和裂谷形成, 以及奥长环斑花岗岩-斜长岩-碱性花岗岩-碱性火山岩的非造山岩浆活动(在18~16.5亿年). 中元古代后华北进入地台演化阶段.关键词克拉通化 华北 陆块形成1 克拉通化及其意义虽然迄今为止地球上最老的物质或岩石记录都是来自陆壳岩石的, 但多数研究者仍然认为地幔是难以直接熔融出陆壳岩石(平均成分)的. 岩浆海模式假设首先通过岩浆分异或二次熔融形成陆核, 而后经过巨量陆壳增生, 形成了微陆块或小陆块. 早期形成并且长期未经构造活动(变形)具有一定规模的地壳部分, 称为克拉通, 大多数克拉通都是在太古宙形成的[1~3]. 这些克拉通在太古宙末一个特定的地质时期, 即~25亿年(2.5 Ga), 形成全球规模的超级克拉通(陆块)[3~6], 才有了与现今相类似的洋陆格局.克拉通化就是形成克拉通的过程, 包括了固体圈层中的岩石、地球化学、构造地质、地球物理场等等的诸多演化和剧变. 笔者在经典定义的基础上将克拉通化概括为: 形成稳定的上下大陆地壳圈层, 并与地幔耦合的地质过程[6]. 可见, 克拉通化是地球、特别是大陆发展历史上最重要的地质事件之一. 全球大多数古陆的克拉通化完成在太古宙末的一个特定时期, 即 2.65~2.5 Ga, 少数完成于古元古代末, ~2.0~ 1.9 Ga [1,3], 并在以后的地质演化中未见重复. 克拉通化的结果是在地球上形成与现今规模相似的稳定大陆. 克拉通的标志即是陆壳克拉通化的地质表现和必然结果, 它们主要是: (1) 没有造山带活动, 而代之为有稳定的地台型盖层沉积; (2) 岩墙群侵入; (3) 大量的壳熔花岗岩; (4) 地幔岩与地壳中火成岩在时翟明国: 克拉通化与华北陆块的形成1038代上以及物质成分上的一致性和对偶性, 后者体现了深部与浅部的关系.~25亿年的全球克拉通化的意义可以简单地归纳为三点: (1) 在地球上形成了与现今规模大致相当(>80%~90%)的陆壳; (2) 假设世界上的克拉通聚合成超级克拉通(大陆)[4,5]; (3) 上下地壳分层、壳幔圈层耦合, 支持有大陆岩石圈形成, 并与古大气圈和古水圈达到平衡[3].2 华北的克拉通化与陆块形成华北克拉通是世界上著名的古老陆块, 它具有~38亿年(3.8 Ga)的漫长历史, 与其它克拉通相比, 有更为复杂的多阶段的构造演化[5,6], 记录了几乎所有的地球早期发展的重大构造事件, 并在中生代又发生了减薄与改造(破坏).2.1 陆核与巨量陆壳形成华北有若干古老的陆核, 它们由花岗质片麻岩和变质的沉积砂岩中的~3.0~3.8 Ga 亿年的古老锆石来作为指示标志[7~12]. 最近, 华北中部、南部和西部的元古宙变质沉积岩和显生宙沉积岩中不断有 3.7~3.8 Ga 的碎屑锆石被报道, 因此推测冥古宙晚期-太古宙早期的古老陆壳岩石在华北可能比原来想象的分布更广. 在华北南缘的古生代火山碎屑岩中还发现有~4.1 Ga 的锆石, 带有~3.9 Ga 的变质环带[13], 是目前在中国发现的最古老的锆石之一.根据已有的地质资料, 陆壳的80%~90%是在早寒武纪形成的, 绝大多数形成在中-新太古代[14~19]. 具有3.0~2.5 Ga Sm-Nd 的模式年龄的陆壳岩石约占华北陆壳的78%, 其中>3.0 Ga 的约占~15%, <2.5 Ga 约占7%, 大部分陆壳(~55%)的形成应在2.7~2.9 Ga 之间, 称为陆壳的巨量生长期[20]. Hf 同位素模式年龄最主要的分布区间在2.6~3.0 Ga, 并且有2.82 Ga 的峰值, 与Nb 同位素的地质意义相似. 通过长英质片麻岩和火山岩的研究, 全球陆壳的巨量增生在 2.7~2.8 Ga 期间, 主要的岩石类型是高钠的长英质片麻岩(TTG), 其次是镁铁质－超镁铁质火山岩[21~24]. 此次陆壳增生大多被推测与超级地幔柱事件相关[15,25,26]. 华北陆壳的增生与全球一致. 太古宙的陆壳增生一般认为是围绕着古老陆核形成微陆块. 华北的太古宙微陆块根据不同的研究者的划分约有10~5个[1,27~31], 比较明确的7个太古宙微陆块是胶辽(JL)、许昌(XCH)、迁怀(QH)、鄂尔多斯(ER)、徐淮(XH)、集宁(JN)、和阿拉善微陆块(ALS)[20].2.2 新太古代末的克拉通化过程与标志继2.7~2.9 Ga 的巨量陆壳增生后, 新太古代晚期华北经历了微陆块拼合和随后由变质作用和壳熔花岗岩、盖层沉积为标志的克拉通化.2.2.1 新太古代晚期微陆块拼合新太古代晚期(2.5~2.6 Ga)是华北陆块演化最重要的时期. 这个时期有较多的火山作用与沉积作用, 形成新太古代绿岩带; 有大量的壳熔的花岗岩和TTC 片麻岩形成; 有广泛的麻粒岩相-角闪岩相变质作用; 有镁铁质岩墙和花岗岩脉群侵入. 新太古代绿岩带大多形成在~2.5 Ga, 代表性的有红透山、东五分子、登封和五台山绿岩带, 少数~2.6~2.7 Ga 的绿岩带, 如雁翎关绿岩带. 最近的研究雁翎关绿岩带有明确的~2.5亿年的变质以及大量~2.5 Ga 的花岗岩体和岩席, 表明该绿岩带在~2.5 Ga 仍有明确的构造活动[32,33].图1是华北太古宙末期的微陆块与绿岩带的分布示意图. 绿岩带作为线性的褶皱带围绕古老的微陆块分布, 像世界上其他克拉通一样, 很像是由绿岩带焊接了微陆块. 已经有不同的模式描述新太古代末(2.53~2.6 Ga)绿岩带围绕高级区的克拉通构造格局和机制[6,28,30]. 2.52~2.50 Ga 的钾质花岗岩侵入到绿岩带和相邻的不同微陆块, 并且有部分花岗岩经历了变质作用, 表明微陆块已拼合成一体, 并形成现今规模的华北克拉通陆块.2.2.2 新太古代末华北克拉通化以往的研究多认为华北经历了两期或更多期的克拉通化, 在~2.5 Ga 新太古代末华北已经形成现今规模的古陆[1,30,34~36]. 最近的研究[37~77]提供了更多与克拉通化有关的~2.5 Ga 变质作用和壳熔花岗岩事件的证据. 主要包括: 太古宙的岩石经历了~2.6和2.52~2.50 Ga 的变质作用; 各微陆块有大量的基底岩石的部分熔融和混合岩化; 壳熔的花岗岩包括由中酸性岩石和沉积岩部分熔融形成的钾长花岗质-花岗质-二长花岗质岩石和基性岩石部分熔融形成的TTG 质-二长花岗质岩石作为岩体、岩株和岩席侵入到古老的岩石中并切穿不同微陆块以及绿岩带和高级区中国科学: 地球科学 2011年 第41卷 第8期1039图1 华北克拉通古太古代末的微陆块与绿岩带据文献[28, 33]修改地体的界限、25亿年的基性岩墙以及碱性-超镁铁质岩墙侵入到古老的岩石以及新太古代末的花岗岩中.大量的壳熔花岗岩是克拉通化过程中达到上下地壳稳定分层的重要过程. 这个过程导致上地壳总体成分更趋于花岗质, 而含有熔融残留物质的下地壳、并且有底侵的辉长岩加入使其更趋于镁铁质. 上下地壳的变质程度也有很大的差别. 上地壳层为绿片岩相、未变质相. 下地壳层的变质相从下而上分别是: 麻粒岩相、混合岩化麻粒岩相、混合岩化角闪岩相、角闪岩相[78]. 这种物质成分与变质相的分层使得初始陆壳的密度增大和在其它物理-化学状态变得稳定. 地幔为地壳的分层提供能量并有适量的物质加入, 软流圈地幔经过岩浆萃取后形成岩石圈地幔, 因此稳定的陆壳分层也导致壳幔达到耦合. 陆壳与陆壳下地幔的耦合应该标志着大陆岩石圈的形成, 并与大气圈和水圈达到新的平衡. 微陆壳的拼合暗示在新太古代末已经开始从早期的垂向构造为主向横向构造转化, 表现出洋陆相互作用, 有限的和小规模的弧-陆或陆-陆的俯冲与碰撞, 与板块构造的体制仍有较大差别[79].新太古代末的全球克拉通化之后, 地球的演化历史上出现了长达0.15~0.2 Ga 的静寂期, 没有火山活动, 没有构造活动[15], 使得2.5 Ga 作为太古宙与元古宙的分界年龄具有划时代的意义.2.2.3 新太古代末克拉通化的标志新太古代末的华北花岗岩大致有三期, 即 2.55~ 2.53, 2.51~2.50和2.50~2.45 Ga. 三期的花岗岩都可以大致分为三类, 即高钠质的TTG 、二长花岗岩和高钾质的花岗岩. 它们的源岩可能分别是: 镁铁质岩石、镁铁质岩石与沉积岩/长英质岩石、长英质岩石. 根据镁铁质岩石代表洋壳、长英质岩石代表陆壳的设想引发了不同的与板块构造相似或相左的成因模式. 总之, 有足够的热(地幔活动)就可导致已有的地壳部分熔融形成花岗质岩石, 地壳源岩的不同就可以分别形成高钠或高钾质的花岗岩.壳幔相互作用的结束以岩墙群的侵入为特征. ~2.5~2.45 Ga 的岩墙群以斜长角闪岩/基性麻粒岩为代表, 它们多经历了强烈的变形与变质. 最近在冀东识别的橄榄辉长岩-碱性岩共生的岩墙, 其锆石离子探针U-Pb 年龄为2.504和2.516 Ga [80]. 共生的超镁铁质与碱性岩墙是罕见的, 指示在太古宙末期, 华北克拉通的岩石圈已经相当厚并且稳定.最近的研究证实在华北核部的冀东出露的浅变质的火山-沉积岩(青龙群)[81]和在华北北部广泛分布的浅变质的火山-沉积岩(红旗营子群和单塔子群)的翟明国: 克拉通化与华北陆块的形成1040形成年龄是 2.50~2.51 Ga(翟明国数据, 待发表), 它们的火山岩显示陆内裂谷的双峰式特征, 形成时代应在区域的高级变质作用之后, 应代表华北新太古代末克拉通化之后的盖层沉积.3 古元古代活动带与克拉通再造华北克拉通在新太古代末克拉通化之后, 又在古元古代经历了很强的变质事件, 与世界上多数克拉通不同, 但与西伯利亚和波罗的(瑞芬)克拉通相似, 成为国际关注的研究地区.3.1 活动带、高温高压变质与板块构造的雏形 像世界上其他克拉通一样, 华北经历了约2.5(2.45)~2.35(2.3)Ga 的构造静寂期(第一次雪球事件假说)[25]. 此后, 华北克拉通经历了一次基底残留洋盆与陆内的拉伸-裂谷事件(2.3~1.95 Ga). 值得指出的是, 2.3~1.95 Ga 时期在地球演化中具有重要意义, 称为地球大氧化事件(Great Oxidation Event)或Lomaguandi, Jatulian 事件[82~86]. 该事件是指~2.35~2.3 Ga 之前的地球大气圈中甲烷(CH 4)降低、出现了O 2的连续升高, 这是地球上的一个重大转折点, 标志着地球经历了一系列从未经过的重要的化学和地质环境变化包括大陆的氧化风化阶段和海洋的地球化学变化及(多细胞)生物事件. 地化特征呈现C 同位素明显正漂移等, 全球出现苏必利尔型沉积BIF 铁建造巨量沉积. 我国同期也有重要表现, 虽然缺失BIF 沉积, 却有大量碳酸盐和蒸发盐岩, 并记录了C 同位素明显正漂移和其他地化特征[87,88]. 代表性的岩石组合如辽宁-吉林地区的辽河群, 下部为含电气石的中酸性火山岩和基性火山岩上部为沉积岩系, 由上段碎屑岩-碳酸盐组合和下段火山岩-碎屑岩-碳酸盐组合, 碳酸盐富镁, 形成巨大菱镁矿床.随后在~2.0~1.97 Ga, 经历了一次挤压构造事件, 导致了陆内盆地的闭合, 主要的火山-沉积岩系分布克拉通的东部、西北部和中部, 分别被称为辽河群/粉子山群, 集宁群/二道凹群, 滹沱群/吕梁群/中条群, 形成晋豫、胶辽和丰镇三个活动带(图2), 它们在分布状态、变形与变质方面, 类似于现代陆-陆碰撞型的造山带[89,90], 造成克拉通西部、中部、北部和东部的陆块在以活动带为边界的碰撞以及碰撞后的伸展, 造成陆块边缘基底掀翻, 部分出露地表的中-下地壳岩石达到高压麻粒岩-榴辉岩相和含假蓝宝石的超高温麻粒岩相[91~98], 这使得研究者热烈讨论它们的形成是否与现代板块构造有相同的机制. 主要的构造模式有: 1) 华北的西部陆块与东部陆块在古元古代图2 华北克拉通古元古代活动带中国科学: 地球科学 2011年 第41卷 第8期1041末期沿中部的造山带拼合模式[99~101]. 认为五台杂岩、滹沱杂岩和吕梁杂岩等的演化与古老洋盆的闭合以及岛弧的形成演化有关, 中部造山带与喜马拉雅造山带同样宏伟[102]; 2) 一个古元古代的造山带出露在华北克拉通的北缘, 称为内蒙-冀北造山带[103,104]或华北北缘构造带[105], 它们的碰撞作用造成沿华北北缘不同古老构造单元的高级变质基底都抬升到地表; 3) 华北克拉通在古元古代曾有裂谷活动, 之后有裂谷盆地以及新太古代的残留盆地闭合的活动带[70,79,89,90]. 最近一些研究者根据华北东部、北部和南缘的变质作用和年代学数据, 提出古元古代的高压麻粒岩相变质作用的分布可能在华北的很多地区都有记录[106~111], 还有研究者提出“中部造山带”可能没有延到华北南部[36]. 已有的数据还表明高温高压的岩石仍然属于中压相系, 它们的变质温压梯度和抬升速率, 与现代碰撞造山带仍有较大差别, 表明岩石圈的温度偏高和刚性程度偏低[112]. 作者根据变质条件和变质历史的研究, 提出在古元古代的造山过程中, 俯冲的岩片的深度有限, 它们大致达到绿片岩相与低级角闪岩相的形成深度, 如滹沱群、吕梁群、中条群、二道凹群和下辽河群所记录的变质程度, 变质时代大概在~2.0~1.97 Ga 之前, 完成了一个裂解-俯冲-碰撞的造山旋回. 变质泥质岩石(俗称孔兹岩, 如丰镇群, 粉子山群等)记录的高温-超高温麻粒岩相变质或高压麻粒岩相[108], 以及附近基底岩石中基性岩墙的高压麻粒岩相变质, 很可能是在碰撞作用结束之后在1.95~1.82 Ga 期间, 由于伸展体制下地幔隆升造成的高级叠加变质. 造山过程和伸展过程可能分别对应于古元古代超大陆的拼合与裂解. 超大陆的拼合与裂解对太古宙华北克拉通的影响和改造, 是华北克拉通古元古代再造的本质, 其结果是终极克拉通化, 并使其基本的构造格局大致保持至今.总之, 古元古代活动带以及变质作用已经显示了板块构造雏形的特点, 同时也显示出很多差别, 在机理上可能类似, 在规模上则不同, 是早前寒武纪垂直为主的构造机制向板块构造转变的重要阶段. 一些科学问题还需要继续加强研究.3.2 华北克拉通再造及其标志古元古代大陆的拼合(造山作用)与裂解事件之后, 华北克拉通在~1.82~1.6 Ga, 经历了一系列相关联的地质事件, 主要有: ~1.82~1.8 Ga 的全区范围的麻粒岩相-高级角闪岩相的结晶基底岩石抬升到地表, 经历了约1.8 Ga 角闪岩相退变质并伴随有部分熔融和混合岩化, 被~1.8~1.6 Ga 的古元古代熊耳群和长城系地层不整合覆盖; ~1.78 Ga 的放射状分布的镁铁质岩墙群, 未经历变形与变质作用; ~1.8~1.6 Ga 的陆内裂谷盆地、裂陷槽(图3)以及伴生的斜长岩-奥长环斑花岗岩等非造山岩浆组合[113~116]. 这些都是华北克拉通再造以及终极克拉通化的标志. 对于该期克拉通再造的构造机制仍然是不清楚的. 国内学者对该事件的称呼也不同, 如滹沱运动、吕梁运动或中条运动, 以及后吕梁运动等, 但对它们是伸展构造体制下的地质活动近年来已基本达到共识[89~91,113]. 在古元古代活动带事件之后, 华北总体处于伸展环境. 结合基底隆升和地壳部分熔融/混合岩化、岩墙群侵入以及随后的陆内裂谷, 与地幔柱有关的模式是可能的选择[73,116,117]. 因此, 也有一些学者将华北克拉通的再造(终极克拉通化)解释为古-中元古代可能的超级大陆的裂解事件的地质结果[118,119].中元古代(1.6 Ga)开始, 华北进入地台的演化阶段[1,6,11,30], 并保持了长达10多亿年的稳定. 直至中生代, 华北克拉通才发生活化或“破坏”.4 前寒武纪成矿作用华北克拉通有丰富的前寒武纪矿产, 形成了一批超大型-大型矿床, 铁矿、稀土、铅-锌、菱镁矿等储量巨大、潜力可观, 为我国的矿产资源的可持续供应做出了巨大的贡献. 前寒武纪成矿作用与克拉通的形成演化关系密切, 换言之, 重大的成矿事件与地壳的演化与增生的关系密切, 与重大的构造事件一一对应(表1), 其中大多属矿产品种或类型, 在地质演化历史上没有重复, 为研究大规模金属元素的堆积与富集规律和成矿的大地构造背景, 提供了难得的研究实例.华北克拉通前寒武纪成矿很有特点, 有与地质时代、构造背景密切相关的时空分布规律[120~126]: 1) 成矿类型与成矿作用与其他克拉通很相似; 2) 矿产类型随地质时代变化有明显的变化, 随时代变新, 矿产类型更加丰富; 3) 元古宙的矿产早期为活动带型, 中期变为陆内裂谷型; 4) 矿床与围岩的变质程度随时代变新而变浅, 早期矿床多发生强烈的变质与变形; 5) 前寒武纪矿产多与火山与沉积岩层序共生,翟明国: 克拉通化与华北陆块的形成1042图3 华北克拉通古-中元古代岩墙与裂谷分布图 表1 华北克拉通前寒武纪代表性金属矿产构造事件 时代(Ga) 矿产成矿背景代表性矿床 陆壳形成与增生 3.2~2.7 条带状铁矿绿岩带、高级区 水厂、杏山铁矿 2.5条带状铁矿 绿岩带 弓长岭铁矿 新太古代微陆块拼合 块状硫化物铜-锌矿 绿岩带红透山铜锌矿 金矿绿岩带、高级区 三道沟金矿 2.3~1.9火山、斑岩型铜矿 活动带(优地槽) 铜矿峪铜矿 古元古代活动带层状铅-锌矿床 活动带(冒地槽) 青城子铅锌矿硼-铁(镁)矿床 活动带(冒地槽) 后仙峪硼矿 古元古代末期-中元古代 1.8~1.6SEDEX 型铅-锌-铜矿床 裂谷东升庙铅锌矿 裂谷系钒-钛-铁-磷矿床 非造山岩浆作用 大庙铁矿沉积(宣龙式)铁矿 陆缘-浅海、裂谷 宣化铁矿1.4沉积热液交代型 裂谷 白云鄂博稀土-铌-稀土-铌-铁矿床铁矿床与TTG 片麻岩和花岗岩演化的关系相对较弱.总的来说, 太古宙以条带状硅铁建造为主, 成矿时代从33亿年到25亿年, 以30~25亿年为主. 虽然它们在高级区和绿岩带中都有分布, 但是都与变质火山岩关系密切. 块状硫化物矿床只出现在新太古代晚期的绿岩带中. 太古宙与镁铁质侵入岩有关的铜-镍-铬矿床较少. 太古宙绿岩带金矿在华北克拉通不发育, 这与华北多期克拉通化和相关的变质作用和混合岩化作用、以及中生代的地壳活化和改造有关. 古元古代的成矿作用与活动带的演化有关, 矿产类型丰富多彩, 有古火山、斑岩型铜矿、层状铅-锌矿床和硼-铁(镁)矿床等. 在古元古代末-中元古代的成矿作用受裂陷槽-裂谷的演化控制, 有与陆内(缘)裂谷有关的SEDEX 型铅-锌-铜矿床、与非造山岩浆作用有关的钒-钛-铁-磷矿床, 以及与陆缘-浅海沉积有关的铁矿, 尤其以沉积热液交代型稀土-铌-铁矿床, 受到全世界的关注. 此外, 华北前寒武纪还有较丰富的硼矿、磷矿、石墨矿等, 也有与超镁铁质岩体有关的镍矿等[127]. 同时由于华北克拉通的多起克拉通化(前寒武纪变质作用与岩浆作用)以及中生代的克拉通破坏与重建, 使得在太古宙形成的金矿被叠加、改造或者贫化、再富集[128].中国科学: 地球科学 2011年第41卷第8期致谢作者感谢同事、学生以及中外同行的讨论、帮助和合作, 感谢审稿人提出的修改建议.参考文献1赵宗溥, 等. 中朝准地台前寒武纪地壳演化. 北京: 科学出版社, 1993. 366–3882Goodwin A. Precambrian Geology. London: Academic Press, 1991. 6663Windley B F. The Evolving Continents. Chichester: John Willy and Sons, 1978. 330–3404Rogers J J W, Santosh M. Supercontinents in Earth history. Gondwana Res, 2003, 6: 357–3685Kusky T M, Windley B F, Zhai M G. Tectonic evolution of the North China Block: From orogen to craton to orogen. In: Zhai M G, WindleyB F, Kusky T, et al, eds. Mesozoic Sub-continental Thinning Beneath Eastern North China. Geol Soc Spec Publ London, 2007, 280: 1–346翟明国. 华北克拉通中生代破坏前的岩石圈地幔与下地壳. 岩石学报, 2008, 24: 2185–22047Liu D Y, Nutman A P W, Compston W, et al. Remnants of ≥3800 Ma crust in the Chinese part of the Sino-Korean Craton. Geology, 1992, 20: 339–3428Liu D Y, Wan Y S, Wu J S, et al. Eoarchean rocks and zircons in the North China Craton. In: Developments in Precambrian Geology: ‘Earth’s Oldest Rocks’. Amsterdam: Elsevier, 2007. 251–2739万渝生, 宋彪, 刘敦一, 等. 鞍山风景区3.8~2.5 Ga古老岩带的同位素地质年代学和地球化学. 地质学报, 2001, 75: 363–37010Wu F Y, Zhang Y B, Yang J H, et al. Zircon U-Pb and Hf isotopic constraints on the Early Archean crustal evolution in Anshan of the North China Craton. Precambrian Res, 2008, 167: 339–36211翟明国. 新太古代全球克拉通事件与太古宙-元古宙分界的地质涵义. 大地构造与成矿, 2006, 30: 419–42112万渝生, 刘敦一, 董春艳, 等. 中国最老岩石和锆石. 岩石学报, 2009, 25: 1973–180713第五春荣, 孙勇, 董增产, 等. 北秦岭西段冥古宙锆石(4.1~3.9 Ga)年代学新进展. 岩石学报, 2010, 26: 1171–117414Rogers J J W. A history of continents in the past three billion years. J Geol, 1996, 104: 91–10715Condie K C, Des Marais D J, Abbot D. Precambrian superplumes and supercontinents: A record in black shales, carbon isotopes and paleoclimates. Precambrian Res, 2001, 106: 239–26016Mclennan S M, Taylor S R. Geochemical constraints on the growth of the continental crust. J Geol, 1982, 90: 347–36117Mclennan S M, Taylor S. R. Continental freeboard sedimentation rates and growth of continental crust. Nature, 1983, 306: 169–17218Brown G C. The changing pattern of batholith emplacement during earth history. In: Atherton M P, Tarney J, eds. Origin of Granite Batholiths. Natwich: Siva, 1979. 106–11519Dewey J F, Windley B F. Growth and differentiation of the continental crust. Phil Trans Soc Lond, 1981, A301: 189–20620Zhai M G. Precambrian Geological Events in the North China Craton. In: Malpas J, Fletcher C J N, Ali J R, et al, eds. Tectonic Evolution of China. Geol Soc Spe Pub London, 2004, 226: 57–7221Zhang Z Q. On main growth epoch of early Precambrian crust of the North China craton based on the Sm-Nd isotopic characteristics (in Chinese with English abstract). In: Cheng Y Q, ed. Corpus on Early Precambrian Research of the North China Craton. Beijing: Geological Publishing House, 1998. 133–13622Jahn B M, Zhang Z Q. Radiometric ages (Rb-Sr, Sm-Nd, U-Pb) and REE geochemistry of Archaean granulite gneisses from eastern Hebei province, China. In: Kröner A, Hanson G N, Goodwin A M, eds. Archaean Geochemistry. Berlin/Heidelburg: Springer-Verlag, 1984.183–20423Jahn B M. Early Precambrian basic rocks of China. In: Hall R P, Hughes D J, eds. Early Precambrian Basic Magmatism. Glasgow: Blackie, 1990. 294–31624吴福元, 杨进辉, 柳小明, 等. 冀东3.8 Ga锆石Hf同位素特征与华北克拉通早期地壳时代. 科学通报, 2005, 50: 1996–200325Condie K C, Kröner A. When did plate tectonics begin? Evidence from the geologic record. Geol Soc Am Spec Pap, 2008, 440: 281–29426Windley B F. The evolving continents. 3rd ed. Chichester: John Wiley & Sons, 1995. 377–385, 459–46227邓晋福, 吴宗絮, 赵国春, 等. 华北地台前寒武纪花岗岩类、陆壳演化与克拉通形成. 岩石学报, 1999, 15: 190–19828伍家善, 耿元生, 沈其韩, 等. 中朝古大陆太古宙地质特征及构造演化. 北京: 地质出版社, 1998. 192–21129Zhai M G, Guo J H, Liu W J. Neoarchean to Paleoproterozoic continental evolution and tectonic history of the North China craton. J Asian Earth Sci, 2005, 24: 547–56130白瑾, 黄学光, 戴凤岩, 等. 中国早前寒武纪地壳演化. 北京: 地质出版社, 1993. 36–3831管志宁, 安玉林, 吴朝均. 磁性界面反演及华北地区深部构造的推断. 见: 王懋基, 程家印, 主编. 勘查地球物理勘查地球化学文集, 第6集, 中国区域地球物理研究. 北京: 地质出版社, 1987. 80–1011043。
华北地台前寒武花岗岩类_陆壳演化与克拉通形成
1000-0569/1999/015(02)-0190-98A cta Petr ologica Sinica 岩石学报华北地台前寒武花岗岩类、陆壳演化与克拉通形成*邓晋福1 吴宗絮2 赵国春1 赵海玲1 罗照华1 莫宣学11.中国地质大学,北京 100083;2.国家地震局地质研究所,北京 100029;1.China University of Geosciences ,B eij ing 100083;2.I nstitute of Geology ,State Seismological Bur eau ,B eij ing 1000291998-08-28收稿,1999-03-10改回.Deng Jinf u ,Wu Zongxu ,Zhao Guochun ,Zhao Hailing ,Luo Zhaohua and Mo Xuanxue .1999.Precambrian granitic rocks ,continental crustal evolution and craton formation of the North China Platf orm .Acta Petrologica Sinica ,15(2):190～198Abstract Based o n study o f Pr ecambrian gr anitic ro cks,this paper sugg est s that T 1T 2,T 1T 2G 1G 2and G 1G 2associat ions repr esent inmature ,semi -mature and matur e continenta l crustal com po sitio n ,respect ively .Co ntinental r oo t and its natur e ar e discussed .T en A rchean continental nucleuses hav e been r eco gnized .Fo rmat ion of M ezo ar chean initia l co ntinental nucleus ,A rchean co nt inent al nucleus in Neo ar chean,tw o micr o -co ntinental scale continental nucleus in t he latest Ar chean,a nd fo r ma-tio n of the N o rth China cr aton by tecto nic assemblag e of the tw o mat ur e co nt inent al nucleuses in P aleopro tero zoic are dis-ussed.Key words N o rth China P latfo rm ,G ranitic ro cks,Continental evo lution,Continental r oot ,Continental nucleus,Cra ton for mation摘 要 通过华北前寒武纪花岗岩类的研究,提出英云闪长岩和奥长花岗岩(T 1T 2)代表不成熟陆壳组成,T 1T 2G 1G 2代表半成熟陆壳组成,花岗闪长岩和花岗岩(G 1G 2)代表成熟陆壳组成。
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摘要华北克拉通前寒武纪地质构造演化具有明显的阶段性差异特征,克拉通主体形成于新太古代陆壳增生与碰撞造山过程。
华北克拉通在太古宙末期首次经历强烈的裂解作用,在古元古代晚期涉及强烈的陆缘再造作用。
在古元古代末期发生第二次大规模的裂解活动,随后以中元古代末期的造山带拼合为超大陆的组成部分。
详细的区域构造对比证明,华北克拉通长期以来与波罗的地盾、东南极克拉通、印度南部克拉通、巴西克拉通等具有构造亲缘关系。
关键词：华北; 构造演化，前寒武纪，克拉通
1.前言
华北克拉通出露面积不大，但经历了复杂的多阶段的构造演化，记录了几乎所有的地球早期发展的重大构造事件。
长期以来，华北克拉通早前寒武纪基底的形成及其大地构造演化备受国内外学者的关注，近二十年来更是将研究的重点聚焦于新太古代-古元古代基底构造格局的划分上。
目前，对华北克拉通前寒武纪基底构造格架的研究，虽然在某些划分细节上有所差别，但已经形成一个基本共识，即华北克拉通前寒武纪基底是由先存的数个微陆块后期拼贴而成的。
2.华北克拉通前寒武纪构造格局演变
在对华北克拉通构造图分析的基础上,结合同位素年龄数据库的基本制约。
初步可以将华北新太古代—元古宙的构造演化划分为5个阶段,其主要的构造热事件与其他古陆具有良好的对应关系。
2. 1 新太古代末期的造山带及其陆块聚合格局
大量的同位素年代学研究表明,华北克拉通主要形成于2. 80～ 2. 50Ga ,
通过大量TTG-花岗岩增生与侵位来完成大陆地壳生长。
华北在新太古代主要由若干造山带及其两侧的古陆块和陆块边缘组成。
从北西向南东, 华北新太古代依次出现以下构造单元: 西部陆块(鄂尔多斯陆块)及其被动大陆边缘、中部碰撞造山带(五台-登封岛弧杂岩带、缝合带、弧后前陆盆地)、太行山沉积增生楔、鲁西-遵化岛弧及弧后盆地( 2. 70～2. 55Ga )及东部陆块(胶辽陆块)等。
它们总体上构成东西陆块之间出现两列岛弧杂岩带(均向东俯冲)的基本构造格局。
在新太古代末期华北北部还出现冀北古元古代初造山带,为活动大陆边缘持续增生的产物,造成华北克拉通最后的增生。
2. 2 古元古代初期的裂解事件
古元古代初期,克拉通化的华北陆块中部发生南北-北东向的裂谷系的张开( 2. 50～ 2. 40Ga) ,并伴随基底内大规模的基性岩墙群及层状杂岩侵位。
基性-超基性层状侵入体及变基性岩墙群, 出现于华北中北部及南部广大的地域内,现今产状以北东-北北东向为主,局部为北西向,很少侵位于滹沱群及其以上地层,普遍经历后期构造、变质作用改造。
上述裂谷系的出现明显受到新太古代中部造山带岩石圈软弱带的继承性影响。
2. 3 古元古代末的构造聚合及其再造事件
2. 00～ 1. 85Ga期间华北克拉通再次经历陆壳增生及与其他陆块的构造拼合作用,至少识别出了2条这一时期的造山带( 2. 00～ 1. 85Ga ): 克拉通北缘的丰宁造山带(增生型深成岩带)和东部的辽吉碰撞造山带。
胶辽造山带以半环形围绕北朝鲜陆块,并分隔它与华北东部陆块。
上述两条造山带出现于华北陆块主体的西北与东南两侧,造成新太古代克拉通边缘的强烈改造。
丰宁造山带的最终拼合造成华北西北部强烈的再造作用, 包括走滑剪切变形、高级变质及大量花岗岩体侵位等。
2. 4 中元古代初期的伸展构造状态及大陆裂解
华北克拉通中元古代初以伸展-裂解构造为主, 广泛发育拗拉谷系、大规模基性岩墙群、非造山深成岩(环斑花岗岩、花岗岩类、伟晶岩脉、斜长岩、辉长岩及超镁铁质岩等)。
在克拉通南北边缘出现中条、燕辽拗拉谷及白云鄂博-渣尔泰裂谷,其中的火山沉积演化为克拉通沉积盖层。
大量的基性岩墙群侵位于拗拉谷之间的变质基底,并切割早期造山带构造线。
克拉通南缘经历了强烈伸展作用,发育多个拗拉谷分支,并形成以蛇绿岩套为标志的北祁连小洋盆。
2. 5 中元古代末期的构造聚合与新元古代裂解
在经历中元古代初期裂解之后,华北中元古代中期以稳定的沉积盖层发育为特点,在中元古代晚期,克拉通南缘形成北秦岭-祁连增生型造山带, 由弧后盆地(以宽坪岩群、变辉长岩体为主)、岛弧花岗岩杂岩(秦岭杂岩、中祁连杂岩)及松树沟蛇绿岩套残片组成,并有高压变质带。
它们普遍记录了强烈的构造-岩浆-热事件。
华北克拉通内部的中元古界(蓟县系)顶部被上元古界青白口系平行不整合, 记录了克拉通显著抬升及海退事件。
此后,华北克拉通开始东西(以郯庐为界)构造分异,西部上升而东部开始下沉接受沉积。
在新元古代华北克拉通又开始了伸展裂解作用。
参考文献
李江海, 钱祥麟, 黄雄南, 刘树文. 2000. 华北基底构造格局及早期
大陆克拉通化过程. 岩石学报, 16( 1) , 1- 10
孙大中, 胡维兴(主编) . 1993. 中条山前寒武纪年代构造格架和年代地壳结构. 北京: 地质出版社, 77- 117
赵国春． 2009．华北克拉通基底主要构造单元变质作用演化及其若干问题讨论．岩石学报，25( 8) : 1772 － 1792
耿元生，万渝生，沈其韩，李惠民，张如心． 2000．吕梁地区早前寒武纪主要地质事件的年代构架．地质学报，74( 3) : 216 － 223
白瑾，余致信，严耀阳等． 1997．中条山前寒武纪地质．天津: 天津科学技术出版社
邓晋福，吴宗絮，赵国春，赵海玲，罗照华，莫宣学． 1999．华北地台前寒武
花岗岩类、陆壳演化与克拉通形成．岩石学报，15( 2) : 190 － 198
金文山, 管爱莲. 1999. 北京地区太古宙岩石同位素年龄及其意义.前寒武纪研究进展, 22( 3): 1- 13。