华北克拉通北缘裂谷渣尔泰群LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb测年及地质意义

华北克拉通自1.85Ga形成之后,经历了广泛的拉伸,形成了一系列中-新元古代裂谷。其中北缘裂谷由渣尔泰群、白云鄂博群及化德群组成,发育了一系列大型-超大型多金属矿床。该裂谷系形成演化的研究对认识华北克拉通中-新元古代演化及区域找矿具有重要意义。但是对于该裂谷系中渣尔泰群的时代,一直存在争议。早期认为渣尔泰群属于中元古代,主要分布于狼山地区和渣尔泰山地区。但最新的研究已将狼山地区的渣尔泰群限定为新元古代,更名为狼山群,并据此确定华北克拉通北缘存在新元古代裂谷。因此,必须对渣尔泰山地区渣尔泰群的时代进行重新限定。在此基础上可综合分析华北克拉通北缘裂谷的形成与演化。系统的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,渣尔泰山地区渣尔泰群碎屑锆石年龄峰值主要为1.8-1.9Ga和2.5Ga。与北缘裂谷长城系,包括白云鄂博群下部及化德群下部的碎屑锆石年龄组成特征一致。而蓟县系、待建系及青白口系存在1.1-1.35Ga、1.5-1.6Ga等较年轻的碎屑锆石年龄峰值,如白云鄂博群上部、新元古代狼山群及化德群上部。因此,渣尔泰山地区渣尔泰群整体可与长城系对比。碎屑锆石年龄组成特征表明,渣尔泰群物质主要来自华北克拉通内部的太古宙-古元古代结晶基底。综合前人对白云鄂博群、化德群及狼山群地层年龄及岩浆岩的研究成果,可确定北缘裂谷是中-新元古代多期裂解事件形成的复杂裂谷。

内蒙古渣尔泰群层序地层及构造环境

中元古界渣尔泰群系由两个不整合面分隔的3个沉积序列所组成,即书记沟组一增隆昌组(Ds Ⅰ)、阿古鲁沟组(Ds Ⅱ)与刘鸿湾组(Ds Ⅲ)。它的基本环境模式是碳酸盐台地与台后盆地。碳酸盐台地向洋一侧的同沉积断裂与软沉积物中大规模的滑动,是重要的相带特征。新确立的增隆昌隆升(造陆运动)对渣尔泰群古地理格局具有重要意义。首次应用P.R.韦尔(Vail)所建立的层序地层学原则及模型与白云鄂博群进行地层对比。渣尔泰群属地台盖层,它是华北地台北部被动大陆边缘沉积。

内蒙古渣尔泰群化学地层研究

本文论述了内蒙渣尔泰群中主要元素、微量元素、稀土元素、稳定同位素的分布状况。用化学地层方法划分地层可以取得与其它地层划分方法相同的结果。渣尔泰群中的稀土分布模式类似于蓟县及神农架中上元古界的稀土模式。其δ^(18)O 值为+18.4%～+24.2%,δ^(13)C值为-1‰～-5‰,表明古海水温度为50℃左右。盐度指数 Z 为120,可能属于咸水沉积环境。根据多年的化学元素资料,笔者认为渣尔泰群应属海进序列沉积,其中阿古鲁沟组则是有远景希望的含矿层位。

内蒙古固阳地区侵入渣尔泰群中新元古代早期辉长岩岩床的发现及其意义

华北克拉通由于新元古代早期构造-岩浆活动的地质记录较少,制约了对其新元古代时期构造演化的认识。本文对内蒙古中部固阳地区侵位于渣尔泰群阿古鲁沟组中3个变辉长岩岩床样品进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学测试,显示其侵位年龄为-925 Ma,表明华北克拉通北缘存在新元古代早期的岩浆活动。该岩床与同时期华北克拉通中部-925 Ma的基性岩墙群(大石沟岩墙)和东南部945-890 Ma的基性岩床群(徐淮-辽东-沙里院岩床)具有相似的岩石地球化学特征和重叠的Nd同位素组成,表明其可能是新元古代早期华北克拉通中—东部发育的大规模基性岩浆活动事件在克拉通北缘的响应,但其规模相对华北克拉通东南缘明显较小。华北克拉通北缘新元古代早期基性岩浆活动的发现,为深入了解华北克拉通北缘新元古代构造演化及其与罗迪尼亚超大陆的关系提供了重要线索。

渣尔泰群、白云鄂博群碎屑锆石特征对源区地壳结构的启示

近年来,锆石的晶体形态、内部结构、年龄和Hf-O同位素分析已经成为盆地沉积物源区示踪的重要探针。渣尔泰群和白云鄂博群中碎屑锆石年龄主要集中在新太古代末期(~2.50 Ga)与古元古代末期(~1.90 Ga)两组,这两组碎屑锆石的相对丰度在层序上出现“振荡性”变化,这种变化特征与经典的源汇系统中构造—沉积响应的年代记录明显不一致。为研究渣尔泰群、白云鄂博群沉积层序中碎屑锆石年龄分布特征与源区构造演化之间的关系。本文系统总结了区域内大量相关的锆石U-Pb年龄数据,同时对渣尔泰群书记沟组和增隆昌组进行碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究。研究表明这两组年龄与南部大青山—乌拉山造山带中基底岩石记录的构造热事件年龄相一致,同时根据锆石结构特征认为~2.50 Ga的锆石来源于造山带内新太古代岩浆—变质地体,~1.90 Ga的锆石来源于高级变质—深熔地体。大青山—乌拉山造山带与这套中-新元古代沉积地层构成源汇系统。源区造山带下地壳新太古代与古元古代变质岩系近水平互层叠置是大青山—乌拉山造山带下地壳结构的基本特征,岩性变化率在垂向上远大于水平方向,是控制盆地中碎屑锆石组合变化的直接原因。

白云鄂博群渣尔泰群和化德群的时代隶属

白云鄂博群的时代隶属一直存在着争论,因为缺乏可靠的古生物化石依据。笔者等在华北地台北缘“内蒙地轴”范围内原太古宙、元古宙地层中发现大量早寒武世小壳化石。本文根据小壳化石的出现和对叠层石、同位素年龄的认识和讨论,阐明笔者的观点和论据,认为白云鄂博群、渣尔泰群和化德群均形成于早古生代早期,是可以对比的同时代产物。

内蒙古乌拉特中旗赛音呼都格地区渣尔泰群构造演化特征

乌拉特中旗赛音呼都格地区渣尔泰群经历了两期构造变形:早期(主期)褶皱样式为不协调褶皱,发育大型的同斜褶皱,构造应力场方向为NWW-SEE向;晚期褶皱以宽缓弯曲的形式,横跨叠加在主期褶皱之上,主要表现为轴面面理在走向和倾向上的波状弯曲,区域主压应力为近EW向。

白云鄂博群、渣尔泰群与辽北中上元古界对比

渣尔泰群、白云鄂博群与辽北汛河流域中上元古界中陆源碎屑普遍较多,三者沉积序列相同、岩石组合相似、含有相同的叠层石组合,为靠近古陆边缘同沉积断裂活动较强的环境形成的。它们与燕山地区中上元古界均属陆台沉积盖层,可以对比。应以燕山中上元古界划分标志对渣尔泰群、白云鄂博群划分对比。

白云鄂博群、渣尔泰群与辽北燕山中晚元古宙地层对比

渣尔泰群、白云鄂博群与辽北汛河流域中晚元古宙地层中陆源碎屑普通较多，三者沉积序列相同岩石组合相似含有相同的叠层石组合，为靠近古陆边缘同沉积断裂活动较强的环境形成的。它们与燕山地区中晚元古宙地层均属地台沉积盖层，可以对比。所以燕山中晚元古宙地层划分标志对渣尔泰群、白云鄂博群划分对比。

内蒙渣尔泰群变质岩中白云母的地质意义

内蒙渣尔泰群变质岩中白云母的电子探针分析表明是多硅白云母,白云母的成分特征表明变质岩的形成温度为260℃～350℃、压力5GPa～8GPa。白云母的b_0值为9.003～9.033,属中压变质相系。白云母b_0值的差异则与不同的构造部位有关。

内蒙古狼山左行走滑韧性剪切带变形特征、时间及意义

华北克拉通北缘渣尔泰-白云鄂博-化德元古宙裂谷带,是一条重要的成矿带,发育一系列大型、超大型矿床。裂谷带自西向东分别沉积了中元古代渣尔泰群、白云鄂博群和化德群。最近的研究表明,分布在狼山地区的渣尔泰群中火山岩夹层锆石U-Pb年龄及碎屑锆石年龄将其时代限定为新元古代,而渣尔泰山一带的渣尔泰群碎屑锆石年龄最小峰值大于1 700 Ma,二者很可能不是同一套地层。前者被从原渣尔泰群中解体出来,称为狼山群。但由于狼山群与渣尔泰群岩石组合的相似性,以及地层展布在区域走向上相连,特别是它们都是华北北缘重要的含矿层,矿化特征也具相似性,导致目前为止这两套地层的叠置关系还不清楚,这对于认识华北北缘中新元古代裂谷发育特征和演化,以及对认识相关矿化规律造成了一定的混乱和难度。本文对发育于狼山地区平行山体走向的韧性剪切变形带进行了研究。结果表明狼山韧性剪切带内变形岩石糜棱面理走向NE-SW,向NW或SE陡倾,矿物拉伸线理向SW或NE缓倾,野外及显微运动学标志显示为左行走滑韧性剪切带。剪切带内两个糜棱岩化云母石英片岩样品中变形白云母的40Ar/39Ar坪年龄分别为(356.7±2.5)Ma和(379±4.7)Ma,表明剪切带形成于晚泥盆世。狼山韧性剪切带很可能是古亚洲洋闭合过程中导致阿拉善地块与鄂尔多斯地块发生相对滑动所形成的。该剪切带晚泥盆世的左行走滑导致新元古代狼山群和中元古代渣尔泰群叠置到一起。因此,在渣尔泰山北侧和狼山南部及阿拉善块体北缘的覆盖层之下,很可能分别存在隐伏的新元古代成矿带和中元古代成矿带。

内蒙古乌拉特中旗-苏尼特左旗原生金矿类型

1地质背景乌拉特中旗-苏尼特左旗位于内蒙古中北部,大地构造处于华北陆块北缘及北缘增生带,从南至北次级构造单元分别狼山-白云鄂博中晚元古代裂陷槽、宝音图地块、桑根达来晚古生代坳陷。地层从上太古界、元古宇、中新生界均有出露,中上元古界白云鄂博群和中元古界渣尔泰群分布广泛。区内构造强烈并具多期性,川井-赤峰近EW向的区域性深大断裂,由此派生的次一级深大断裂亦广泛发育,其中白乃庙。

内蒙古中元古界的褶叠层构造

在地壳较深构造层次、岩层间存在的明显韧性差以及大规模韧性水平分层剪切作用是形成褶叠层构造的先决条件。因此，褶叠层构造不仅仅在伸展构造体制中形成，只要条件具备，在挤压构造体制中也可形成。本文以渣尔泰群的褶叠层为例，论述在挤压构造体制中由于韧性水平分层剪切作用形成的褶叠层构造的展布规律、形态特征和在构造地质学中的意义。