华北克拉通中北部中生代基性岩墙群年代学及地球化学研究

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研究区位于华北克拉通东部块体的河北省和西部块体的山西省,东部属燕山构造带,西部属晋西北大同盆地内著名的大同煤田。对三叠纪河北承德三岔口基性岩墙、赤城下堡基性岩墙、大同煤田塔山和同忻碳酸岩脉,晚侏罗世-早白垩世河北赤城南苇子沟基性岩墙进行了系统研究。另外,承德三岔口基性和南苇子沟基性岩墙进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年以及主量、微量元素和Sr-Nd同位素地球化学分析。对大同塔山和同忻碳酸岩脉进行了主量、微量元素和Sr-Nd同位素地球化学研究,同时对河北赤城县下堡基性岩墙进行了主微量元素测试。通过以上测试,确定了岩墙的形成时代、源区特征和构造特征。结合前人研究,对华北克拉通破坏的时间、空间及动力学背景进行了讨论,为华北克拉通破坏的时间、破坏的空间分布范围以及破坏的动力学机制争议提供了进一步证据。  承德三岔口基性岩墙的锆石LA-ICP-MS U-Pb年代研究显示,其为晚印支期(222.1±1.6) Ma岩浆活动的产物。通过对河北赤城下堡基性岩墙的地层关系及主微量特征的推断,其形成年代与三岔口基性岩墙同期。前人对大同煤田塔山和同忻碳酸岩脉年代学的研究也同样显示,其形成年龄为239.8Ma和238.3Ma。上述特征和证据表明,三岔口、下堡基性岩墙以及塔山和同忻碳酸岩脉均形成于中晚三叠纪。另外,对赤城南苇子沟基性岩墙的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年显示,其形成年龄为142.1Ma,属早白垩世岩浆作用的产物。  三岔口,下堡基性岩墙、塔山同忻碳酸岩脉、南苇子沟基性岩墙的主微量元素特征显示,轻稀土(LREE)和大离子亲石元素(LILE)相对富集,亏损Nb、Ta和Ti等高场强元素和重稀土元素。同位素组成特征显示,三岔口岩墙和塔山、同忻碳酸岩脉以及南苇子沟基性岩墙具有高的初始Sr同位素比值和负的εNd(t)值,两期岩浆活动均表现出富集源区(岩石圈地幔)的特征。  在三叠纪晚期,华北克拉通中北部经历了古亚洲洋闭合后西伯利亚南缘蒙古增生褶皱带和华北板块碰撞后的拉张。同期的岩浆活动在华北克拉通东西部块体有明显区别,东部地区岩浆活动较西部地区明显频繁。在晚侏罗世-早白垩世,又经历一个频繁的岩浆活动时期,该期岩浆活动被认为与蒙古-鄂霍兹克海的闭合碰撞后的拉伸作用有关。  通过对华北克拉通北缘基性岩墙和碳酸岩脉的系统研究,三叠纪的岩浆活动时期对应于华北克拉通破坏的开始,而晚侏罗世-早白垩世的岩浆活动对应华北克拉通破坏的高峰期。从岩浆活动的分布范围来看,华北克拉通破坏不仅仅发生在东部块体,而在西部块体也存在,只是从岩浆活动的频繁程度看,东西部存在明显差别,东部块体破坏程度较西部块体明显。从动力学机制看,古亚洲洋闭合后的拉张可能对华北克拉通破坏的开始起到了引导作用,而蒙古-鄂霍兹克海闭合后的拉张可能是华北克拉通破坏的主导力。
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