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基性岩墙是伸展背景下,来自地幔的基性岩浆侵入体;基性岩墙群则是由一定数量的具有相同或相似产状、呈线性分布的岩墙组成。基性岩墙群常常是克拉通内相当时间内唯一显著的地质记录,由于活动时限非常短,起着构造标志和时间标尺的作用。基性岩墙群和相应的拉张背景下的岩浆活动是陆壳伸展最直接的证据,也是超大陆开始裂解或地幔柱活动的重要标志。大多数前寒武纪古大陆中都发育基性岩墙群,为各大陆之间的对比研究提供了重要依据。华北克拉通内广泛发育前寒武纪基性岩墙群。目前对晋冀蒙交界区、五台山-恒山-吕梁山地区及鲁西地区的基性岩墙群的研究已经比较深入,为研究华北克拉通前寒武纪的演化及参与全球超大陆重建提供了重要的理论支持。中条山及邻区晚前寒武纪基性岩墙群位于华北克拉通南缘,毗邻熊耳-中条拗拉谷西界,属于陆缘放射状基性岩墙群。前人对该地区的基性岩墙群仅做了少量K-Ar定年和岩石地球化学分析。对其同位素年代学、岩石地球化学、侵位机制及古大陆对比等方面的综合研究,对深入认识华北克拉通南缘晚前寒武纪伸展构造活动的地球动力学,重建华北克拉通古构造格局,以及参与全球超级大陆的恢复重建等,具有重要的学术价值。
本文以同位素年代学、岩石化学、现代构造地质学、古地磁学等现代地球科学新理论、新手段和新方法为指导,以野外考察、1:20万区域地质图和国内外文献为依托,在系统总结前人对华北克拉通前寒武纪基性岩墙群的研究的基础上,对华北克拉通南缘中条山地区的晚前寒武纪基性岩墙群进行了深入研究,结果如下:
(1)岩墙近直立分布,走向的变化范围较大,分为北西向、近东西向、近南北向和北东向,总体从裂谷边界向北西方向发散。其中,北西向和近南北向岩墙占大多数,以中条山西南端最发育。
(2)通过野外交切关系和40Ar/39Ar同位素定年结果,认为中条山地区至少存在两期晚前寒武纪基性岩墙群,其时代分别为约1000-1200Ma和600-800Ma。这两期岩墙群可能代表了同时期华北克拉通发生的伸展作用或板块聚合作用,以及由此引起的岩浆活动。
(3)岩墙的岩性大多为辉绿岩,具有典型的辉绿结构,也发现了一些反应边结构和文象结构。岩墙大多具有冷凝边,有脱玻化现象。发现了一些“云雾状”长石。主量元素分析结果表明,岩墙主要为玄武质粗面安山岩类和玄武安山岩类,少数为玄武岩类,基本属于亚碱性系列,进一步划分则大多为拉斑系列岩浆,只有少量为钙碱性系列岩浆。根据固结指数所代表的分异程度,我们将本区岩墙岩石分为两个组:低分异组和高分异组。其中低分异组可以讨论岩墙的岩浆性质,而高分异组可以讨论岩浆演化的问题。本区基性岩墙岩浆演化序列为Bowen序列,即贫铁、富硅序列。本区岩墙大多属于大陆裂谷类型,这与华北克拉通其它地区的基性岩墙群类似。同时也有少量属于冰岛类型和造山带类型。表明该地区的岩墙既有扩张背景下形成的(其中又有大陆裂解初期和后期之分,以前者为主),又有造山过程中形成的。
(4)本区基性岩墙群侵位于先存的张性破裂中。流动构造和磁组构分析表明,这些岩墙群既有近水平侵位的,也有以一定的仰角侵位的,总体上是沿着其走向而向北西或北北西侵位的,表明岩浆来源于华北克拉通南缘的拗拉谷或大洋扩张中心,并向克拉通内部侵位。
(5)通过总结前人的工作,并结合本文对中条山地区基性岩墙群的同位素年代学、岩石化学、流动构造和磁组构等研究成果,笔者认为,华北克拉通南缘中条山地区至少发育两期晚前寒武纪基性岩墙群。其中1000-1200Ma发育的基性岩墙群大多数为大陆裂谷型岩浆,可能响应Columbia超大陆的最终裂解,为燕辽-中条拗拉槽伸展作用的产物;少数为安第斯造山带型岩浆,可能响应Rodinia超大陆聚合的事件,为格林威尔造山运动的产物。而600-800Ma发育的基性岩墙群为冰岛型岩浆,可能响应Rodinia超大陆的裂解事件,为古秦岭洋扩张作用的产物。