阿拉善-华北北缘晚古生代-早中生代岩浆作用:对古亚洲洋俯冲-闭合过程的制约

位于中亚造山带南部的阿拉善-华北北缘地区保存了丰富的晚古生代-早中生代岩浆记录,为理解古亚洲洋从俯冲至闭合的构造演化过程提供了关键信息。本文对位于内蒙古西部的甘其毛都地区的4个侵入体进行了岩相学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素分析。锆石U-Pb定年表明这些岩体分别形成于早二叠世(283±3Ma、273±5Ma、272±5Ma)和中三叠世(238±3Ma)。早二叠世岩体以石英闪长岩和闪长玢岩为主,富集轻稀土与大离子亲石元素,亏损高场强元素Nb、Ta等,Hf同位素显著亏损(-4.0~+15.6)。它们可能是由俯冲板片流体交代地幔楔部分熔融形成的基性岩浆经分离结晶演化而成。中三叠世侵入体为花岗闪长岩,轻重稀土元素强烈分异,锆石ε_(Hf)(t)值均为正值(+5.0~+8.5),可能代表了碰撞造山阶段新生下地壳物质部分熔融的产物。在此基础之上,本文系统收集并分析了阿拉善-华北北缘地区晚古生代-早中生代岩浆岩的时空分布规律与地球化学特征,以限定其构造背景与深部动力学过程。结合前人研究成果提出:石炭纪时期,古亚洲洋向南俯冲至阿拉善-华北克拉通之下并不断向北后撤;至早二叠世,俯冲板片转变为前进式俯冲,整体处于挤压环境,发育大规模岩浆活动与弧背前陆盆地;早-中三叠世,古亚洲洋闭合,阿拉善-华北克拉通沿索伦缝合带与北侧的中亚弧增生体系发生碰撞-拼贴。

华北克拉通和巴西圣弗朗西斯科-刚果克拉通新元古代早期岩浆作用(ca.940~890Ma)序列与成因

华北克拉通和巴西圣弗朗西斯科-刚果克拉通新元古代早期的岩墙和岩床及玄武岩(ca.940~890Ma)岩浆活动时间对比和古地磁研究结果表明,上述克拉通在新元古代可能相邻。这些阶段性岩浆作用的演化趋势和源区特征及其所反映的地质过程与构造背景对进一步开展大陆重建有重要意义。本文系统总结和对比分析了两个克拉通新元古代镁铁质岩石的岩相学、地球化学和同位素年代学数据。研究发现,这些岩石大致可分为两类多期:(1)年龄较老(ca.940~920Ma)且演化的高Ti岩石(MgO<6.5%,TiO 2>2%),负Eu异常明显(Eu/Eu^(*)=0.7~1.0);(2)年龄较年轻(ca.915~890Ma)且较为原始的低Ti岩石(MgO>6.5%,TiO_(2)<2%),具有正Eu异常(Eu/Eu^(*)=1~1.2)或者没有Eu异常(Eu/Eu=1)。早期高Ti岩浆源区类似于EMⅠ型地幔端元(ε_(Nd)(t)=-8~+3),Sr-Nd同位素特征表明其可能是软流圈上涌熔融产生的岩浆与岩石圈地幔相互作用的结果;而晚期低Ti岩石Nd同位素与球粒陨石值类似(ε_(Nd)(t)=-2~+3),可能来源于软流圈地幔。这两类岩石在华北克拉通和巴西圣弗朗西斯科-刚果克拉通几乎同时出现,且可类比。岩浆演化趋势、微量元素和Sr-Nd同位素等特征及单斜辉石-熔体平衡深度计算表明,早期高Ti岩浆产生于大陆岩石圈破裂初期,经历了较高程度的结晶分异作用;而晚期低Ti岩浆的持续作用(~30Myr)可能与岩石圈破裂过程中不断增强的软流圈岩浆活动相关。该裂谷演化进程在Sr同位素特征变化上也有体现,即与早期高Ti岩石相比,晚期低Ti岩石的Sr同位素更为富集但Nd同位素保持不变,表明该类岩石的产生可能在大陆裂谷发育过程中受到海水蚀变的影响。以上证据表明,华北克拉通和巴西圣弗朗西斯科-刚果克拉通在新元古代早期具有可类比的岩石圈应力演化状态,且经历了相似的地幔地球化学动力学过程,支持两个克拉通在该时期相邻。

华北克拉通新太古代晚期岩浆作用:对构造体制和克拉通化的启示

在对华北克拉通太古宙基底作简要介绍的基础上,本文总结了华北克拉通新太古代晚期(主要为2.55~2.5 Ga期间)岩浆岩的锆石年龄分布模式、地球化学和Nd-Hf-O同位素组成特征。华北克拉通新太古代晚期变质基底的主要特征如下:(1)新太古代晚期岩石在华北克拉通广泛分布,但许多地区都存在中太古代晚期—新太古代早期地质记录。(2)岩浆锆石年龄主要变化于2.55~2.5 Ga,年龄峰值约为2.52 Ga。(3)与新太古代早期以前(>2.6 Ga)的英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(TTG)相比,新太古代晚期英云闪长岩和花岗闪长岩比例明显增大。富钾花岗岩、闪长-辉长岩(包括闪长岩、辉长岩及两者之间过渡岩石)、赞岐岩(Sanukite,主体为富镁闪长岩)分布范围和规模也明显增大。大规模富钾花岗岩主要分布于华北克拉通东部,构成新太古代晚期双岩浆岩带的富钾花岗岩带。(4)在新太古代晚期变质基底分布区,几乎都有变质表壳岩存在。它们以较小规模存在于TTG和富钾花岗岩中。岩石类型包括变玄武质岩石、变质安山质-英安质火山岩/火山碎屑岩和变质碎屑沉积岩。一些地区存在变质超基性岩。(5)总体上,新太古代晚期地质事件存在如下演化规律:首先是表壳岩形成,然后是TTG侵入,最后是变质变形和富钾花岗岩形成。2.6~2.55 Ga为华北克拉通岩浆构造的“寂静期”。(6)新太古代晚期TTG岩石的Sr/Y和La/Yb比值存在很大变化,中-高压TTG岩石大量形成表明新太古代晚期陆壳规模、厚度发生了明显增大。至少部分富钾花岗岩在形成过程中有沉积物参与。(7)不同类型TTG岩石具有类似的全岩Nd同位素和岩浆锆石Hf同位素组成,Nd-Hf同位素亏损地幔模式年龄主要分布在3.0~2.5 Ga,与中太古代晚期—新太古代早期岩石的模式年龄相近或稍偏年轻。富钾花岗岩Nd-Hf同位素组成特征受物源区早期形成演化历史制约。岩浆锆石O同位素组成与全球太古宙岩浆锆石类似,但显示更大的变化范围。结合其他研究,上述证据表明:(1)中太古代晚期—新太古代早期是华北克拉通陆壳增生最重要时期,这与全球其他许多克拉通类似,不同之处在于华北克拉通遭受了新太古代晚期构造岩浆热事件强烈改造;(2)在华北克拉通,类似于现代板块运动的构造体制在新太古代晚期开始启动;(3)规模最大的BIF(条带状铁建造)沿华北克拉通东部古老陆块西缘的双岩浆岩带分布,鞍本和冀东之间、冀东和鲁西之间是BIF找矿重要靶区;(4)华北克拉通在新太古代晚期完成初始克拉通化。

华北人民政府民主建政史料选

西柏坡 ,是毛主席和中共中央进入北平、解放全中国的最后一个农村指挥所。在这里 ,毛主席和党中央指挥了三大战役 ,发动了全国的土地改革 ,并进行了新民主主义政权建设的探索。华北人民政府的建立 ,就是这一探索的实践成果。华北人民政府成立于 1 948年 9月 2 6日 ,是根据中共中央的指示精神在原晋察冀和晋冀鲁豫两边区政府的基础上建立起来的。华北人民政府在党中央、毛主席及华北局的领导下 ,调动一切人力、物力和财力 ,完成了华北区的统一和支援全国解放战争的任务 ,为新中国的政权建设和经济建设摸索、积累了经验 ,为中央人民政府的成立做了组织上的准备。这里选编的几件档案从不同方面见证了当年华北人民政府政权建设的实绩 ,供有兴趣者参考研究。

太行山复杂地形下华北暖季极端降水的时空分布特征

基于2012—2021年5—9月华北五省的逐日降水资料和台站地形高度数据,统计分析了华北全区及各子区域极端降水事件的降水量及其强度和频次的时空分布特征;并运用地理加权回归(GWR)模型分析得到极端降水事件的降水量、强度及频次与海拔高度之间的关系。结果表明:1)华北区域极端降水量的时间变化均呈多波动特征且区域差异性显著,太行山以西高原和以东平原降水频次多、波动明显且强度较弱,太行山南段以南平原降水频次少、变化平缓而强度明显偏强。2)极端降水量的空间分布呈现南北少、中间多的型态分布,降水量大值区分别位于燕山东南侧和太行山南段晋冀豫三省交界处;极端降水高频站点主要聚集在晋东南地区;日最大降水量超过300 mm的站点主要集中在太行山脉和燕山山脉与华北平原的过渡地带。3)华北区域38°N以北,极端降水量、降水频次、强度和日最大降水量均随海拔高度的升高而减小;38°N以南,山西南部临运地区降水量随海拔高度的升高而显著增加。由于降水频次和强度与地形均存在正相关而导致,太行山附近降水量随海拔高度的升高而减小的贡献主要在于降水强度而非降水频次。

“23.7”华北特大暴雨过程小时强降水时空分布特征

由于西北太平洋副热带高压、2023年第5号台风“杜苏芮”、第6号台风“卡努”等共同作用,2023年7月29日08时—8月2日08时(北京时)华北地区发生极端特大暴雨,造成了重大社会影响。利用中国气象局国家气象信息中心提供的国家级气象站逐小时降水资料,分析了此次特大暴雨过程中的小时强降水(Hourly Heavy Rainfall,HHR)时空分布特征,并对不同历时类型强降水事件(Heavy Rainfall Event,HRE)的统计特征进行了对比。结果表明:1)此次特大暴雨HHR强度高、局地性明显,其对总降水量的贡献超过20%,北京西部、河北中部和西南部等太行山东麓为HHR降水量大值区和降水频次活跃区,双台风将水汽源源不断地输送到华北平原,受到太行山等山脉阻挡抬升,利于HHR增幅和持续。2)HHR降水量、降水频次经历6次峰值后减弱,其中第3次峰值时段的HHR降水量最大、降水频次最多、持续时间最长;而在“杜苏芮”残涡螺旋影响、暖式切变线和偏东风影响以及偏南或西南急流影响的3个主要降水阶段中,“杜苏芮”残涡螺旋影响阶段HHR最为活跃,共发生257次HHR,HHR最大降水量达73.5 mm。3)在3种类型HRE中,长历时(>12 h)最多,占比54.5%,短历时(1~6 h)次之,占比32.9%,中历时(7~12 h)最少,占比12.6%;长历时HRE降水量多>180 mm,短历时、中历时HRE的降水量多为[20,60)mm;HRE的最大降水量表现为短历时<中历时<长历时,而最大降水强度表现正相反,3种历时HRE的最大小时降水量多为[20,30)mm。4)不同类型HRE降水量、频次和平均降水强度的空间分布显示,长历时HRE因频次高于短历时和中历时,加之历时长,其降水量也高于后两种类型,北京、河北等地是长历时HRE降水量和频次大值区。

华北落叶松林林分密度对林下更新影响研究

[目的]华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)是寒温带针叶林的优势树种之一。探究华北落叶松的更新特征,可为深入探测华北落叶松林天然更新潜在的生态学机制提供依据。[方法]以关帝山华北落叶松林为研究对象,设置3种林分密度类型,分析不同林分密度林下更新苗组成、结构及空间格局特征。[结果]中密度(825~875株·hm^(-2))华北落叶松林林下更新状况良好,更新苗数量明显增多(3500株·hm^(-2)),低龄级更新苗较多,高龄级的更新苗相对较少,更新苗龄级结构呈连续及相对稳定的分布;而低密度(575~700株·hm^(-2))和高密度(1000~1125株·hm^(-2))华北落叶松林下更新不佳,更新苗数量明显减少(≤1250株·hm^(-2)),高密度林下更新苗龄级结构间断,幼苗到幼树的过渡不连续。从更新苗的生长情况看,低密度林分中林下更新苗的株高、地径生长表现最好。更新幼树中的优势树种在3种密度的林分中均呈现明显的集聚分布。低密度和中密度华北落叶松林下更新幼苗的空间异质性强,高密度林下更新幼苗的空间异质性弱。更新幼苗空间变异主要由结构性因素引起。[结论]林分密度过密或过疏都不利于华北落叶松更新,及时进行密度调控有利于华北落叶松林的可持续发展。

野生和栽培华北蓝盆花药用部位代谢产物的分布模式

为解决栽培华北蓝盆花品质形成的差异问题,以野生华北蓝盆花和栽培华北蓝盆花为试验材料,采用超高液相色谱和串联质谱广泛靶向技术分析方法对野生华北蓝盆花和栽培华北蓝盆花药用部位代谢物含量进行研究。结果表明,野生华北蓝盆花中主要生物活性化合物的含量明显高于栽培华北蓝盆花。野生华北蓝盆花花序中的代谢物与栽培华北蓝盆花中不同。野生华北蓝盆花中与非生物胁迫(干旱和盐分)相关的一些重要氨基酸的含量明显较高。栽培华北蓝盆花中苯丙氨酸和类黄酮合成上游化合物的含量较高,表明合成的次生代谢物的初始阶段可能有所不同。

华北地台、华北克拉通、华北板块、华北古陆、华北地块等名词的用法

地学科技期刊中华北地台、华北克拉通、华北板块、华北古陆、华北地块等词汇比较常见,但使用比较混乱,有必要梳理这几个名词的定义及用法,以便在这些词汇使用上有一个统一性。槽台学说基于地壳活动和稳定性的差别,将地壳的一级构造单元划分为地槽（褶皱系）和地台;板块构造说认为地球表层是由为数不多的大小不等的岩石圈板块拼合起来的,将六大板块作为全球的一级构造单元,并将分隔它们的边界也作为构造带看待。

华北板块南缘洛南地区二叠系石盒子组沉积物源特征及其隆升过程

华北板块南缘的隆升过程对认识秦岭造山带与华北盆地盆山相互作用具有重要意义。文中以华北板块南缘洛南地区二叠系石盒子组为研究对象,在沉积相及其演化分析的基础上,开展碎屑锆石U-Pb年代学及裂变径迹年代学研究,探讨华北板块南缘二叠系石盒子组沉积物源特征及其隆升过程,期望为勉略洋盆的俯冲时限提供沉积学约束,为华北盆地南部三叠系再旋回沉积物提供可能的物源区。研究结果显示,华北板块南缘二叠系石盒子组经历了冲积扇→辫状河→三角洲的沉积演化过程。石盒子组下部碎屑锆石样品形成了3组U-Pb年龄,分别为353—280 Ma、1139—400 Ma和2620—1306 Ma,裂变径迹年龄分解为199 Ma、255 Ma和408 Ma共3个峰值;而上部样品主要形成2组U-Pb年龄,分别为339—259 Ma和2655—1700 Ma,裂变径迹年龄分解为205 Ma、268 Ma和656 Ma共3个峰值。上述测试结果表明华北板块南缘在石盒子组沉积早期还接受来自秦岭造山带的碎屑物,但在石盒子组沉积后期沉积物主要来自于华北板块北缘,完成了由“南高北低”向“北高南低”的构造转换。推测华北板块南缘的初始隆升发生在中—晚二叠世,这次隆升与勉略洋盆的初始俯冲作用相关,并成为华北盆地南部三叠系的一个潜在物源区。

华北克拉通五台绿岩带锆石年代学及地质意义

五台花岗-绿岩带位于华北克拉通中部造山带的中心地区,保存有较完整的地质记录,并赋存条带状铁建造(BIFs)型铁矿,一直是研究的热点地区之一。然而,该绿岩带尚需详细年代学研究来重新厘定其岩石地层划分。本文对该区域三个组,即金岗库组、柏枝岩组和鸿门岩组中发育的变质火山岩开展了锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素组成分析。锆石U-Pb定年结果显示,五台花岗-绿岩带五台群中的金岗库组、柏枝岩组和鸿门岩组的变质火山岩喷发年龄分别为2540±8 Ma、2524~2530 Ma和2513~2517 Ma,同时还记录了~2700 Ma的继承年龄和1930~1853 Ma的变质年龄。锆石Lu-Hf同位素分析结果显示它们的εHf(t)值分别为+0.4~+5.5、+1.2~+7.5和+2.2~+10.5,相应的亏损地幔模式年龄为2639~2845 Ma、2546~2788 Ma和2425~2752 Ma,εHf(t)值呈现大的变化且增加的趋势。结合前人的研究,本文确定了五台群中的金刚库组、庄旺-文溪组、柏枝岩组和鸿门岩组分别形成于~2540 Ma、~2530 Ma、~2525 Ma和~2515 Ma,它们记录了四期火山活动,说明五台绿岩带中的表壳岩系尽管经历了变形变质作用的改造依然保存了较完整的地层层序序列,并提出回撤-前进式俯冲-底冲演化模型。这些结果对理解五台花岗-绿岩带乃至华北克拉通新太古代-古元古代构造及演化具有重要意义。

华北北部跨断层形变特征与地震预测效能回溯性分析

基于华北北部区域跨断层水准和基线观测资料,利用前兆异常定量识别和地震预测效能检验技术,结合区域历史震例(M≥5.0),开展跨断层垂直及水平变形前兆特征研究。根据垂直、水平形变速率合成结果,利用R值评分标准,采用速率差分方法对统计检验和分步检验结果进行地震预测效能回溯性分析。结果表明,华北北部,特别是首都圈及山西北部地区,断层运动在多次地震前出现不同程度速率变化特征。从预报效能来看,12个月窗长速率差分策略显示的预报效能较好,对潜在地震危险性判定具有更强的指示意义。在大同6.1级和张北6.2级地震前,至少出现17项通过预测效能检验的跨断层异常,异常集中分布在距离震中100~300 km范围,且多为持续超过1 a的趋势异常。大同6.1级地震前,首都圈及山西北部跨断层水准异常以逆断变化为主,区域断层变形表现出协同增强特征。

华北地区深井水位对飑线天气过程的水力响应

为探讨华北地区飑线天气对深井水位干扰的特征和影响机制,以2017年9月21日发生在华北中部的一次飑线事件为例,使用时频分析和线性回归等方法系统地诊断了此次飑线对无极、辛集、永清和宁晋等四口千米级深井的水位扰动特征。结果表明:在宏观层面,飑线过境各深井时会引起气压快速涌升,在气压的激励下,深井水位出现了即时的脉冲状波动,该干扰的持续时间可长达127 min;此次飑线过程中周期性气压波动的主频段为15—25 cpd,在该频段内,各深井水位与气压扰动的形态高度负相关,相关系数均低于-0.95,气压系数主要集中在-4.9—-6.9 mm/hPa之间。

华北克拉通矽卡岩型富铁矿成矿关键控制因素:来自地层学的制约

华北克拉通矽卡岩型富铁矿床成矿关键控制因素一直是科学研究的热点和难点,也是制约下一步找矿方向和进一步实现找矿突破的关键。本次工作基于对华北克拉通典型矿床矿体分布规律的研究,基于地层学分析,研究了矿体分布的关键控制因素和制约机理。华北克拉通各典型矽卡岩型富铁矿床主矿体与围岩层系、岩溶层、膏岩层等的空间关系密切,主要分布于中奥陶统峰峰组二段、下马家沟组二段和上马家沟组二段,处于主要含膏层的上覆强岩溶层。地层学因素对矽卡岩型富铁矿床成矿的关键控制作用主要表现在四个方面:岩溶层系的垂向分布制约富铁矿体就位的有利空间;不整合面的发育控制岩溶系统发育的程度,影响富铁矿体规模;层序地层对岩溶期次的约束作用,限定了岩溶发育层位以及富铁矿层的分布;膏盐岩层指示阶段性强岩溶作用的底界,限定富铁矿体赋存的有利空间下限。根据研究认识,建立了华北克拉通矽卡岩型富铁矿床地质找矿模型,提出七个潜在成矿空间层段,其中包括三个主力成矿层段,并指出了下一步重点找矿及研究方向。

内蒙古3种生态型华北驼绒藜蛋白质组成分析及功能特性研究

试验旨在研究内蒙古3种生态型华北驼绒藜蛋白质组成及功能特性,为华北驼绒藜的质量评价及开发利用提供参考。提取驼绒藜叶片粗蛋白进行定性和定量测定,对其氨基酸组成及含量进行测定;并对粗蛋白功能特性进行研究。结果表明:(1)3种生态型驼绒藜叶片粗蛋白含量(16%~23%)较高,均含有氨基酸17种,其中必需氨基酸7种,非必需氨基酸8种,半必需氨基酸2种。(2)3种生态型驼绒藜叶片粗蛋白的功能特性基本一致,粗蛋白疏水性为35~37μg/mg;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力随粗蛋白浓度增加而增强,当粗蛋白浓度为0.1 mg/mL时,DPPH自由基清除能力达30%~37%;总巯基和游离巯基含量均较高,分别为37~44μmol/g和18~20μmol/g;在碱性环境下的溶解度明显高于酸性条件下,当pH=3时,溶解度均最小;乳化性为12~14 m2/g,乳化稳定性为42%~47%;具有很高的持水性(平均为5.25 g/g)和持油性(平均为4.66 g/g);粗蛋白起泡性为67%~69%,起泡稳定性为35%~38%。由此可见,内蒙古3种生态型华北驼绒藜蛋白质组成及功能特性相近,营养丰富,均具有较高的饲用价值。

华北山前平原区厚包气带次降水入渗补给定量估算

降水入渗补给定量估算对于区域水资源评价具有重要作用。在干旱半干旱地区,年降水入渗补给量通常取决于年内几次集中的降水特性。因而,开展次降水入渗补给机理研究,建立次降水入渗补给量估算方法,有望提高干旱半干旱地区入渗补给量评估的科学性和准确性。本文以华北山前平原地下水深埋区为例,利用中国科学院栾城农业生态系统试验站和河北冉庄水资源实验站实测的土壤含水量、土壤水势、地下水补给量和降水量等长序列资料校准Hydrus-1D模型,模拟日降水入渗补给过程,构建具有物理意义的次降水入渗补给事件划分标准,深入研究华北山前平原地下水深埋条件下次降水入渗补给机理,定量估算次降水入渗补给量,建立次降水入渗补给量和次降水量间的定量关系。研究结果表明:次降水入渗补给量具有较大的变异性,次降水入渗补给量与次降水量或次总有效水量(次降水量+前期200 cm土壤储水量)呈显著相关关系(P<0.01),决定系数(R^(2))达0.801~0.962;但次降水入渗补给系数与次降水量无显著相关关系,这是由于次降水入渗补给系数不能反映降水前期土壤水分条件对补给的影响。因此,在地下水深埋区,不建议利用次降水入渗补给系数来估算次降水入渗补给量。本研究结果对区域地下水资源评价具有重要理论意义。

地震统计区地震活动性参数b值和ν_(4)计算分析−以华北地区为例

本文通过收集最新现代地震资料,采用历史地震与现代地震联合求取地震活动性参数的方法,按不同地震统计时段和震级段,基于Matlab程序中给定函数计算并拟合了华北平原地震统计区、郯庐地震统计区、长江下游-南黄海地震统计区、汾渭地震统计区的b值和ν_(4),并将结果与五代图推荐的b值和ν_(4)进行地震危险性分析对比,进而分析最新现代地震资料对b值和ν_(4)的影响。研究结果对地震统计区确定b值和ν_(4)有一定参考意义,对地震区划、工程场地地震安全性评价、省级地震危险性区划编制工作具有实际意义。

基于程函面波成像的华北克拉通岩石圈三维高分辨率S波速度结构研究

利用“中国地震科学台阵探测”项目Ⅱ期和Ⅲ期的流动地震台站以及中国区域地震台网中的部分固定台站的观测资料,采用程函面波成像方法获得了华北克拉通及周边区域10—120 s周期的瑞雷面波相速度分布和高分辨率的三维S波速度结构,并基于该速度模型估算了岩石圈厚度分布。结果显示,华北克拉通内部岩石圈厚度除了存在“西厚东薄”的一级分布特征外,还存在一些更小尺度的差异,包括鄂尔多斯地块内部岩石圈“南厚北薄”、鄂尔多斯地块周缘断陷带岩石圈显著的不均匀减薄以及燕山构造带与其南侧华北平原之间的显著差异等。山西断陷带北部与南部地区上地幔浅部(<100 km)存在不同程度的低速异常,它们被中部的高速异常区所分隔。在150 km以下深度从太行山南缘向北至山西断陷北缘存在一条NNE向展布的显著低速异常带,表明上地幔浅部南北部的低速异常在深部相连。结合已有的其它成像结果,我们推测这些低速异常起源于更深处(>200 km),并与由太平洋俯冲板块的滞留脱水导致的上地幔热物质上涌和小尺度地幔对流等密切相关。燕山构造带与华北平原的岩石圈结构存在明显差异,前者遭受的岩石圈破坏改造程度明显弱于后者,张家口—渤海地震带位于这两种不同壳幔结构的过渡带,地震活动较强,我们认为深部结构和热作用的显著差异,以及青藏高原远场挤压效应的共同作用是导致该区地震活动较强的主要原因。

内蒙古大青山-盘羊山晚中生代-早新生代构造事件及其对华北北缘构造演化的启示

内蒙古大青山和盘羊山位于华北克拉通北缘,其复杂的地质构造对华北克拉通北部中—新生代构造演化具有重要的指示作用。大青山以北的盘羊山逆冲体系,形成于晚二叠世至早三叠世古亚洲洋的闭合,晚侏罗世可能受蒙古-鄂霍次克洋闭合的影响而重新活动。大青山地区发育4期中—新生代变形构造,从老至新依次是:SE-NW向伸展形成的呼和浩特变质核杂岩、NW向逆冲的大青山逆冲体系、以不变形花岗岩为核心的构造穹窿、大青山山前断裂及高角度正断层。发生于约142~132 Ma的SE-NW向伸展,形成于造山增厚地壳的重力垮塌,并形成呼和浩特变质核杂岩和相关的拆离体系。大青山逆冲体系形成于约130~120 Ma,代表造山过程中地壳荷载与板块汇聚的抗衡导致的构造反转,另一可能是古太平洋俯冲的远程效应。自约120 Ma以来,大青山处于一个构造-热松弛期,导致该区约120~90 Ma的冷却事件被广泛记录,并形成以不变形花岗岩(约114 Ma)为核心的穹窿构造;这些事件可能与华北克拉通的峰期破坏相关。大青山山前断裂和相关的高角度正断层开始于始新世,可能是印度-欧亚大陆碰撞和太平洋板块运动方向改变的远程效应所致。古亚洲洋和蒙古-鄂霍次克洋的闭合导致华北克拉通北缘地壳增厚,引发早白垩世造山晚期的垮塌和伸展,形成呼和浩特变质核杂岩。自120 Ma开始,大青山开始受华北克拉通破坏的影响,并形成后造山伸展。新生代,大青山受新特提斯和太平洋构造域的远程影响。

从华北燕辽岩床群到哥伦比亚超大陆巨型裂谷系——燕辽大火成岩省近20年研究回顾与展望

近20年的研究工作表明,华北克拉通北部燕辽地区侵入到中元古代沉积地层中的大规模辉绿岩床群构成了一个1.32 Ga的基性大火成岩省。该大火成岩省与华北克拉通西北缘白云鄂博矿区富稀土-铌火成碳酸岩相伴生。大火成岩省、沉积地层对比和古地磁资料研究结果表明,燕辽大火成岩省与北澳大利亚克拉通代理姆-加里温库大火成岩省是被大陆裂解分割开来的同一个基性大火成岩省的组成部分,显示1.8~1.3 Ga期间华北克拉通北-北东缘与北澳大利亚克拉通北缘在哥伦比亚(奴那)超大陆中长期相邻(连)。全球1.4~1.3 Ga大火成岩省及基性岩浆活动的时空分布及其岩石学、地球化学及同位素组成对比研究显示,这些全球广泛分布的大火成岩省或基性岩浆活动主要形成于裂谷环境。结合1.4 Ga左右哥伦比亚超大陆古地理重建结果,发现在哥伦比亚超大陆中存在沿劳伦(北美+格陵兰)克拉通西缘、西伯利亚克拉通西缘及北缘、波罗地克拉通东南缘、西非克拉通西缘及北缘、亚马逊克拉通西南缘、刚果/圣弗朗西斯科克拉通南缘及东缘、卡拉哈里克拉通东缘、华北克拉通北缘及北澳大利亚克拉通北缘分布,长度>15000 km的巨型裂谷系。该巨型裂谷系由一个主裂谷带和三个分支裂谷组成,其中主裂谷带和位于华北与北澳大利亚克拉通之间的分支裂谷发展成了大洋,并导致了大陆分离;而位于西伯利亚东缘、格陵兰北缘和波罗地东缘的1.38 Ga分支裂谷,以及位于北美北缘和西伯利亚西南缘的1.35~1.32 Ga分支裂谷则为夭折裂谷,未导致大陆裂离。这一巨型裂谷系是哥伦比亚超大陆裂解的重要标志,并可能是其最终裂解的最主要原因。另外,研究结果也显示,虽然全球两个最大规模的火成碳酸岩型稀土矿床,即华北克拉通西北缘的白云鄂博超大型稀土矿床和北美克拉通西缘的Mountain Pass超大型稀土矿床在哥伦比亚超大陆中并不相邻(相连),但却可以通过1.4~1.3 Ga巨型裂谷系相联系起来,显示这一巨型裂谷系控制了白云鄂博和Mountain Pass大型稀土矿床的形成,并具有较好的稀土及金属成矿潜力。未来需要进一步加强燕辽辉绿岩床群侵位机制与岩浆补给系统,岩床侵位过程中温室气体排放量定量估算及其环境效应,哥伦比亚超大陆中1.4~1.3 Ga巨型裂谷系的形成机制、深部动力学背景、环境效应及资源能源潜力等方面的研究。