朝鲜半岛与华北地质之对比研究:进展与问题

华北与朝鲜半岛山水相连,传统上称为中朝克拉通或中朝地块。但是中朝的地质对比研究并不深入。作者所在的研究组有幸同时与南北朝鲜半岛双方展开了合作研究达十年以上,内容涉及到前寒武纪基底、古生代沉积盆地、造山带演化、以及中生代岩浆活动。本文是对我们最新研究成果的一个简要总结,并提出一些仍未解决的或具争议的相关地质问题,希望以此能推动中朝地质和东北亚地质的研究。研究结果总结如下:(1)朝鲜半岛可划分为三个陆块,从北到南分别为狼林、京畿和岭南陆块,分别被临津江和沃川构造带分割;(2)三个陆块的前寒武纪基底虽有差别,但本文认为它们是相似的,并可与华北克拉通基底对比;(3)狼林地块的平南古生代盆地以及位于京畿陆块和岭南陆块之间的太白山古生代盆地与华北古生代盆地可对比;(4)临津江和沃川构造带的演化还有待深入研究,它们并不具有陆陆碰撞造山带的特征;(5)在京畿陆块西南部发现了含榴辉岩的三叠纪变质杂岩(洪城杂岩),其变质时代和岩石组合都可以和苏鲁造山带对比,不含超高压变质矿物。这表明苏鲁造山带东延到朝鲜半岛,并在半岛的京畿陆块西南缘登陆。但是洪城杂岩出露有限,没有穿越切割半岛的证据,因此可能沿半岛西部断裂局部分布或在半岛西缘尖灭,其空间分布需进一步研究;(6)中生代岩浆岩在朝鲜半岛广泛存在,三叠纪岩浆作用可能与印支期造山作用有关;侏罗纪和白垩纪的岩浆岩分布与华北在时代和空间分布上有所差别,晚白垩世岩浆岩在朝鲜半岛集中出露于庆尚盆地。本文还在最后一部分,提出了朝鲜半岛以及中朝对比研究中有争议的和尚需进一步研究的关键问题。

朝鲜平南盆地祥原超群的沉积时代与拉伸纪早期碳同位素负漂移

朝鲜平南盆地与东华北克拉通(中朝克拉通)中新元古代盆地的对比存在争议,准确厘定相关沉积建造的沉积时限是解决这些争议的关键。朝鲜平南盆地的地层主体为祥原超群,从下往上依次为直岘群、祠堂隅群、默川群、灭恶山群和燕滩群。直岘群是祥原超群的最下部层位,大部分由陆源碎屑岩组成。从平南盆地"北部型"和"南部型"直岘群碎屑岩中分选锆石,测得LA-ICP-MS U-Pb年龄,限定祥原超群沉积时代晚于1100Ma,并且得出所谓的"北部型"和"南部型"地层没有时代和物源差异。鉴于默川群的基性岩床时代为~900Ma,祥原超群的沉积时代为新元古代早期(1000~900Ma),燕滩群的时代可能稍晚。这说明平南盆地与华北徐淮盆地和旅大盆地等同时。祥原超群碳酸盐岩样品的δ^(13)C值数据表明,默川群时期碳同位素发生了负漂移(δ^(13)C值为-6‰^-5‰)。鉴于侵入到默川群的基性岩床的时代为~900Ma,我们认为该碳同位素(δ^(13)C值)负漂移略早于~900Ma,可能与同一时期的岩浆活动有关。

朝鲜半岛冠帽地块的基底属性：来自银德洞变质侵入杂岩的锆石U-Pb年代学和岩石地球化学证据

地体基底建造的甄别和表征是联结华北克拉通与朝鲜半岛早期演化历史的基本纽带。针对朝鲜半岛前寒武纪基底建造研究方面的薄弱环节,本文表征了冠帽地块清津地区银德洞出露的变质深成侵入杂岩。3个代表性样品的SIMS锆石U-Pb定年结果显示,早期中性片麻岩记录的岩浆侵入年龄为约2.53 Ga,晚期钾长花岗质片麻岩记录的岩浆侵入年龄为约2.51 Ga,表明银德洞变质杂岩形成于新太古代晚期。参考变质杂岩的岩石地球化学特征,其原岩组成可能包括石英闪长岩和钾长花岗岩,大体上可与全球典型的岩浆型紫苏花岗岩系列相类比。结合3个样品变化较大的锆石εH f(t)值(-1.7^+10.5),我们推测银德洞变质侵入杂岩可能形成于玄武质下地壳岩石的部分熔融及其后的结晶分异作用,代表了活动大陆边缘岩浆弧环境下的典型产物。银德洞变质杂岩归属于新太古代岩浆弧根部岩浆岩建造的研究认识,不仅为判定冠帽地块与华北克拉通东部的吉南和龙地块以及辽北清原地块之间的亲缘性提供了岩石学证据,而且暗示这些地块在新太古代共同处在一个类似于安第斯活动大陆边缘的构造环境。

朝鲜平南盆地埃迪卡拉系-下寒武统地层碳同位素特征

中朝古陆(华北古陆)平南盆地位于朝鲜半岛中部,广泛发育新元古界-古生界地层。根据化石记录,一般认为燕滩群(自下而上包括飞狼洞组和棱里组)主体属于埃迪卡拉系,黄州(超)群坪山组和中和组主体属于下寒武统。然而,该套地层记录的新元古界-古生界界线处在什么位置,燕滩群是否记录冰期事件(如,Gaskiers冰期),尚有争议。本文对这些地层开展了碳、氧同位素分析。结果表明,飞浪洞组δ13C值从底部+2‰开始,在+2‰和+6‰之间变化,最上部为+2‰;棱里组从下到上从0降至-7‰;坪山组在-3.1‰~0‰之间变化;中和组基本上在-1.2‰^+1.9‰范围变化。这些数据表明,原先认为有冰碛岩的飞浪洞组可能没有记录Gaskiers冰期;棱里组δ13C值与Gaskiers或Marinoan等冰期不可对比,而可能对应于埃迪卡拉系最末期的负漂移。通过将平南盆地燕滩群-黄州群地层碳同位素值变化趋势与国际地层对比,明确地层时代属于埃迪卡拉系末期-下寒武统;由于不存在明确的的不整合,燕滩群-黄州群地层可以作为这一时期连续剖面。我们认为黄州群坪山组底部含磷、含金属硫化物黑色板岩可以作为界线标志层。

朝鲜平南盆地寒武系黄州群和法洞群的碳同位素漂移事件

朝鲜平南盆地寒武系包括黄州群和法洞群下部.为了与邻区及世界其他地区同时期地层进行对比,对黄州群(从下到上分为坪山组、中和组、黑桥组和林村组)和法洞群下部(戊辰组和古丰组)进行了生物地层学和碳酸盐岩碳和氧同位素分析.生物地层学研究表明,坪山组和中和组分别不早于寒武系第三阶和第四阶.坪山组δ^(13)C值变化范围为0～-3.1‰,中和组为-4.7‰～2.0‰,黑桥组为-1.0‰～2.4‰,林村组为-2.6‰～0.4‰,戊辰组为-1.3‰～0.4‰,古丰组为-1.0‰～2.4‰.综合对比分析,坪山组、中和组和黑桥组大致对应寒武系第三阶-第四阶,林村组大致对应第二统与苗岭统界线附近,古丰组大致对应芙蓉统.中和组上部-黑桥组(正漂移)、林村组下部(负漂移)和古丰组中部(正漂移)记录的3个碳同位素漂移事件可能分别对应MICE(mIngxinsi carbon isotope excursion)、ROECE(redlichiid-olenellid extinction carbon isotope excursion)和SPICE(steptoean positive carbon isotope excursion)全球性事件.