地学前缘 ›› 2020, Vol. 27 ›› Issue (4): 124-134.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.41
收稿日期:
2019-12-08
修回日期:
2020-06-15
出版日期:
2020-07-25
发布日期:
2020-07-25
作者简介:
邵济安(1940—),女,教授,博士生导师,主要从事构造地质学专业研究。E-mail: wangcc@tsinghua.edu.cn
基金资助:
SHAO Ji'an1(), ZHOU Xinhua2,3, ZHANG Lüqiao4
Received:
2019-12-08
Revised:
2020-06-15
Online:
2020-07-25
Published:
2020-07-25
摘要:
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。
中图分类号:
邵济安, 周新华, 张履桥. 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[J]. 地学前缘, 2020, 27(4): 124-134.
SHAO Ji'an, ZHOU Xinhua, ZHANG Lüqiao. Phanerozoic multiple underplatings beneath the north margin of the North China Craton and the implications for tectono-magmatism and deep dynamics[J]. Earth Science Frontiers, 2020, 27(4): 124-134.
图1 研究区的构造略图 1—太古宙变质岩系;2—中—新元古界;3—三叠纪沉积盆地;4—下侏罗统;5—中—上侏罗统;6—白垩系;7—侏罗纪末逆冲-推覆构造;8—中生代岩墙群;9—中—新元古界地层等厚线(m);10—中—新元古代同沉积断裂;11—早二叠世堆晶岩、麻粒岩;12—晚三叠世堆晶岩、麻粒岩和深成岩。左上角为本区大地构造单元图,其中红色线为岩石圈断裂,虚线上为白云鄂博—渣尔泰中—新元古代裂陷槽,虚线下为固阳—丰宁—隆化岩石圈断裂。
Fig.1 Tectonic sketch map of the research area
时间 | 底侵作用年代/Ma | 资料来源 | 相关的岩浆活动年代*/Ma |
---|---|---|---|
第四期底侵 晚中生代,峰 期120 Ma K1 | (1)汉诺坝富含石榴石麻粒岩捕虏体(134~86) (2)汉诺坝镁铁质麻粒岩和堆晶岩捕虏体(129~90) (3)汉诺坝新生代玄武岩中麻粒岩捕虏体(140~120) (4)阜新碱锅K1末玄武岩中麻粒岩捕虏体(120~90) (5)四子王旗K1末钾玄岩中麻粒岩捕虏体(138~116) | [ [ [ [ [ | 京北双峰式岩墙群124~120;喀喇沁橄榄云煌岩124;阜新玻基方辉安山岩116;四子王旗钾玄岩系128~108;阜新碱锅碱性玄武岩106;喀喇沁—张宣热隆130~110 |
第三期底侵 晚中生代,峰 期180 Ma J1 | (1)张北集砂坝新生代玄武岩中辉石岩捕虏体(178,175) (2)汉诺坝玄武岩中镁铁质和长英质麻粒岩捕虏体(198,192) (3)大麻坪辉石岩包体(180),长英质麻粒岩包体(180~177) | [ [ [ | 宣化—京西—承德—平泉—北票早侏罗世大陆板内玄武岩及粗安岩188 |
第二期底侵 早中生代,峰 期230 Ma T3 | (1)林东骆驼场橄辉岩-辉长岩堆晶岩(224) (2)内蒙古宁城—喀喇沁堆晶岩捕虏体(237~224) (3)喀喇沁田家营子橄榄石辉石岩堆晶岩捕虏体(229) (4)河北矾山辉石岩-辉石正长岩(248~218) (5)宁城河南营子辉石麻粒岩捕虏体(251~230) (6)汉诺坝麻粒岩和辉石堆晶岩捕虏体(220~210) | [ [ [ [ [ [ | 林西八楞山辉长岩228;大同碳酸岩、煌斑岩229~224[ |
第一期底侵 晚古生代,峰期280 Ma P1 | (1)承德—丰宁含黄长石的堆晶杂岩带(300~280) (2)赤峰柴胡栏子二辉麻粒岩捕虏体(262) (3)乌拉特中旗克布闪长岩(291) (4)乌拉特中旗北七哥陶堆晶橄榄辉长岩(269) (5)乌拉特中旗克布堆晶斜长方辉橄榄岩(258) (6)武川县辉长苏长岩-角闪岩-闪长岩-二长花岗岩(282) (7)白云鄂博巴音珠日和角闪辉长岩(267) (8)白云鄂博呼和恩格尔堆晶成因角闪辉长岩(287) (9)固阳堆晶成因的辉长-闪长岩(282~278) (10)乌拉特后旗额布图含镍矿的橄辉岩-辉石岩(294) (11)宽城孤山子结晶分异的含矿辉石岩,角闪石岩(274) (12)汉诺坝新生代玄武岩中麻粒岩捕虏体(294) | [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ | 华北克拉通北缘含矿基性-超基性岩带的闪长质岩石279~88[ 底侵作用形成的碱性岩及成矿:角闪正长岩271与256[ |
表1 华北克拉通北缘四次底侵作用和相伴的岩浆活动
Table 1 Four underplatings and accompanying magmatic activities on the north margin of the North China Craton
时间 | 底侵作用年代/Ma | 资料来源 | 相关的岩浆活动年代*/Ma |
---|---|---|---|
第四期底侵 晚中生代,峰 期120 Ma K1 | (1)汉诺坝富含石榴石麻粒岩捕虏体(134~86) (2)汉诺坝镁铁质麻粒岩和堆晶岩捕虏体(129~90) (3)汉诺坝新生代玄武岩中麻粒岩捕虏体(140~120) (4)阜新碱锅K1末玄武岩中麻粒岩捕虏体(120~90) (5)四子王旗K1末钾玄岩中麻粒岩捕虏体(138~116) | [ [ [ [ [ | 京北双峰式岩墙群124~120;喀喇沁橄榄云煌岩124;阜新玻基方辉安山岩116;四子王旗钾玄岩系128~108;阜新碱锅碱性玄武岩106;喀喇沁—张宣热隆130~110 |
第三期底侵 晚中生代,峰 期180 Ma J1 | (1)张北集砂坝新生代玄武岩中辉石岩捕虏体(178,175) (2)汉诺坝玄武岩中镁铁质和长英质麻粒岩捕虏体(198,192) (3)大麻坪辉石岩包体(180),长英质麻粒岩包体(180~177) | [ [ [ | 宣化—京西—承德—平泉—北票早侏罗世大陆板内玄武岩及粗安岩188 |
第二期底侵 早中生代,峰 期230 Ma T3 | (1)林东骆驼场橄辉岩-辉长岩堆晶岩(224) (2)内蒙古宁城—喀喇沁堆晶岩捕虏体(237~224) (3)喀喇沁田家营子橄榄石辉石岩堆晶岩捕虏体(229) (4)河北矾山辉石岩-辉石正长岩(248~218) (5)宁城河南营子辉石麻粒岩捕虏体(251~230) (6)汉诺坝麻粒岩和辉石堆晶岩捕虏体(220~210) | [ [ [ [ [ [ | 林西八楞山辉长岩228;大同碳酸岩、煌斑岩229~224[ |
第一期底侵 晚古生代,峰期280 Ma P1 | (1)承德—丰宁含黄长石的堆晶杂岩带(300~280) (2)赤峰柴胡栏子二辉麻粒岩捕虏体(262) (3)乌拉特中旗克布闪长岩(291) (4)乌拉特中旗北七哥陶堆晶橄榄辉长岩(269) (5)乌拉特中旗克布堆晶斜长方辉橄榄岩(258) (6)武川县辉长苏长岩-角闪岩-闪长岩-二长花岗岩(282) (7)白云鄂博巴音珠日和角闪辉长岩(267) (8)白云鄂博呼和恩格尔堆晶成因角闪辉长岩(287) (9)固阳堆晶成因的辉长-闪长岩(282~278) (10)乌拉特后旗额布图含镍矿的橄辉岩-辉石岩(294) (11)宽城孤山子结晶分异的含矿辉石岩,角闪石岩(274) (12)汉诺坝新生代玄武岩中麻粒岩捕虏体(294) | [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ | 华北克拉通北缘含矿基性-超基性岩带的闪长质岩石279~88[ 底侵作用形成的碱性岩及成矿:角闪正长岩271与256[ |
地区 | 同位素年龄 | 产状特征 | 岩石组成 | 主要矿物类型 |
---|---|---|---|---|
内蒙古宁城— 喀喇沁 | 田家营子辉石岩Rb-Sr年龄229 Ma 大营子斜长岩Ar-Ar年龄228 Ma 黑里河苏长岩Ar-Ar年龄232 Ma 打鹿沟辉长岩锆石U-Pb 227 Ma | 具韵律结构的层状堆晶岩块被闪长岩(221~218 Ma)捕虏 | 橄榄辉石岩、二辉石岩、透辉石岩、橄长岩、苏长岩、辉长岩、角闪岩、斜长岩 | 橄榄石、单斜辉石、斜方辉石,角闪石、普通韭闪石、金云母、中长石、拉长石、金红石、钛铁矿、尖晶石 |
河北矾山 | 矾山杂岩Sm-Nd年龄243~239 Ma 矾山杂岩K-Ar年龄248~203 Ma 矾山杂岩Sm-Nd年龄243~239 Ma | 环状侵入体,第一期为具韵律结构的层状岩系,第二期与岩浆流动分异作用有关的层状岩系 | 钾质偏碱性杂岩:辉石岩、黑云母辉石岩、辉石正长岩、钛榴石辉石正长岩、正长岩、火成碳酸岩 | 富钙单斜辉石、钾长石、富镁黑云母、磷灰石、磁铁矿、黑榴石、钛榴石(TiO2含量6%~15%,CaO含量>30%)、钡冰长石和锶钡冰长石(BaO含量4.8%~8.1%) |
地区 | 岩石化学特点 | 稀土元素特征 | 微量元素特征 | 同位素组成 |
内蒙古宁城— 喀喇沁 | 碱性高钛堆晶岩:高钛、富铁、富碱、贫硅;亚碱性低钛堆晶岩:相对低铁、低碱、高硅 | LREE略富集,(La/Yb)N=2.2~47,且具有明显分馏作用 | 明显亏损Nb、Ta和Hf,大多数具有Th、Ti、Y和Yb弱负异常。富集大离子亲石元素,低Nb/U比(2~23.5) | ISr=0.705 6~0.707 0, εNd(t)=-5.9 |
河北矾山 | 贫硅、富铁、富钾(K2O含量5.46%)、富磷(P2O5含量1.31%) | 具大斜率线性REE分布模式,ΣREE含量210~3 117 μg·g-1, (La/Yb)N=21~123,无Eu异常 | 富含酸性岩浆特征的Rb、Sr、Ba、P和F,同时又有较高的Cr、Ni、Co和V,类似超钾质熔岩和金伯利岩 | ISr=0.705 5,εNd(t)=-5.3, δ18O=6.6‰~7.0‰ |
表2 内蒙宁城—喀喇沁和河北矾山早中生代堆晶岩
Table 2 Early Mesozoic cumulates in Ningcheng of Inner Mongolia and Fanshan of Hebei Provence
地区 | 同位素年龄 | 产状特征 | 岩石组成 | 主要矿物类型 |
---|---|---|---|---|
内蒙古宁城— 喀喇沁 | 田家营子辉石岩Rb-Sr年龄229 Ma 大营子斜长岩Ar-Ar年龄228 Ma 黑里河苏长岩Ar-Ar年龄232 Ma 打鹿沟辉长岩锆石U-Pb 227 Ma | 具韵律结构的层状堆晶岩块被闪长岩(221~218 Ma)捕虏 | 橄榄辉石岩、二辉石岩、透辉石岩、橄长岩、苏长岩、辉长岩、角闪岩、斜长岩 | 橄榄石、单斜辉石、斜方辉石,角闪石、普通韭闪石、金云母、中长石、拉长石、金红石、钛铁矿、尖晶石 |
河北矾山 | 矾山杂岩Sm-Nd年龄243~239 Ma 矾山杂岩K-Ar年龄248~203 Ma 矾山杂岩Sm-Nd年龄243~239 Ma | 环状侵入体,第一期为具韵律结构的层状岩系,第二期与岩浆流动分异作用有关的层状岩系 | 钾质偏碱性杂岩:辉石岩、黑云母辉石岩、辉石正长岩、钛榴石辉石正长岩、正长岩、火成碳酸岩 | 富钙单斜辉石、钾长石、富镁黑云母、磷灰石、磁铁矿、黑榴石、钛榴石(TiO2含量6%~15%,CaO含量>30%)、钡冰长石和锶钡冰长石(BaO含量4.8%~8.1%) |
地区 | 岩石化学特点 | 稀土元素特征 | 微量元素特征 | 同位素组成 |
内蒙古宁城— 喀喇沁 | 碱性高钛堆晶岩:高钛、富铁、富碱、贫硅;亚碱性低钛堆晶岩:相对低铁、低碱、高硅 | LREE略富集,(La/Yb)N=2.2~47,且具有明显分馏作用 | 明显亏损Nb、Ta和Hf,大多数具有Th、Ti、Y和Yb弱负异常。富集大离子亲石元素,低Nb/U比(2~23.5) | ISr=0.705 6~0.707 0, εNd(t)=-5.9 |
河北矾山 | 贫硅、富铁、富钾(K2O含量5.46%)、富磷(P2O5含量1.31%) | 具大斜率线性REE分布模式,ΣREE含量210~3 117 μg·g-1, (La/Yb)N=21~123,无Eu异常 | 富含酸性岩浆特征的Rb、Sr、Ba、P和F,同时又有较高的Cr、Ni、Co和V,类似超钾质熔岩和金伯利岩 | ISr=0.705 5,εNd(t)=-5.3, δ18O=6.6‰~7.0‰ |
图3 华北盆地层析成像的剖面图(A)与-85 km深的层析成像平面图(B)的对比 (A图引自文献[62];B图引自文献[63])
Fig.3 Comparison of the tomographic profile of (A, adapted from [62]) and plane at 85 km beneath (B, adapted from [63]) the North China Basin
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