冀西北宣化盆地髫髻山组粗面岩年代学、地球化学特征及其地质意义

冀西北髫髻山组火山—沉积地层发育,但生物化石匮乏,前人同位素测年资料不足且测年方法陈旧,致使其形成时代一直存在争议。为了准确确定该组地层的形成时代,研究其形成的区域大地构造背景,笔者对宣化盆地髫髻山组的岩性组合开展了详细的野外调查,对地层上部粗面质火山岩开展了岩石学、岩石地球化学及高精度同位素测年研究,获得了161.1±1.2 Ma和162.5±1.3 Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄;岩石学、岩石地球化学特征表明,上部粗面质火山岩为钾玄岩系列,岩石具有轻稀土元素富集,Rb、K、Th、Ce、Zr、Hf等元素相对富集,Ba、Nb、Sr、P、Ti相对亏损的特征;通过主要参数对比和图解判别,确定岩浆主要源于大陆地壳物质熔融,粗面质火山岩形成于挤压大陆边缘火山弧构造背景。综合研究认为,髫髻山组主要形成于中侏罗世,并延续至晚侏罗世,其上部粗面质火山岩形成于板内挤压构造背景,该成果对中生代火山岩—沉积地层划分对比及形成环境研究补充了新资料。

北京西山髫髻山组火山岩的地球化学特征与岩浆起源

对北京西山髫髻山组粗安岩斜长石Ar-Ar年龄测定获得全坪年龄和等时线年龄分别为148.91Ma± 2 .98Ma和 146 .6 0Ma± 2 .93Ma(相关系数r =0 .9997) ,本文将其时代划为晚侏罗世。元素 -同位素地球化学显示 ,西山髫髻山组火山岩主要为高钾钙碱性系列 ,低Ti、K ,高Al、Ca和Na ,轻稀土元素富集 ,Eu异常不明显 ,大离子亲石元素Rb、Sr、Ba等相对富集 ,高场强元素Nb、Ta、Ti、Zr、Hf相对亏损 ,Nd、Sr和Pb同位素比值较低 ,反映出火山岩形成于岛弧或活动大陆边缘 ,其源岩为富集地幔。据此认为髫髻山组火山岩形成于陆内挤压环境 ,由中生代玄武质岩浆底侵于下地壳 -壳幔过渡带诱发古老 (太古宙 )的玄武质岩石部分熔融形成的。

辽西北票中晚侏罗世髫髻山组木化石的古气候、古环境和古生态意义

木化石在陆地生态系统古气候、古环境和古生态研究方面具有重要的意义。辽西北票地区中晚侏罗世髫髻山组保存有数量丰富、类型多样且解剖构造保存完好的木化石。基于北票木化石树木年轮、树桩直径等数据计算了木材早材与晚材的比率(E/L),并推算了松柏类树木古树高。通过已有测量的树木年轮直径,应用Niklas(1994)和Mosbrugger(1994)两种方法恢复了化石森林中松柏类树木的古树高约为25m。推断中晚侏罗世的裸子植物森林树木生长的环境为以火山岩和湖相沉积为主,降水丰富。推断髫髻山组属于温暖、湿润、季节性明显的亚热带到暖温带气候,有利于植物的生长与发育。木化石木材组织中呈现的特殊解剖构造包括假轮、创伤树脂道、年轮扭曲、虫孔等,也能够揭示辽西北票中晚侏罗世植物生长过程中的古气候与古环境状况。表明辽西北票地区中晚侏罗世古气候虽然有利于植物生长,但生长期间受到了火山喷发、虫害、大风、降温等多种不利气候变化的影响与干扰。

冀北承德盆地髫髻山组火山岩的时代

随着近年来的研究进展,代表燕山期大规模火山喷发的髫髻山期(蓝旗期)火山岩的年代学数据得到迅速积累。本文在结合前人对燕山地区髫髻山期(蓝旗期)火山岩 U-Pb 同位素定年工作的基础上,对取自冀北承德盆地兴隆山附近髫髻山组火山岩顶、底样品的锆石进行 U-Pb LA-ICP-MS 定年,试图进一步限定该地区髫髻山期火山岩起始和结束的时代。承德盆地髫髻山组火山岩定年结果表明,其顶部晶屑凝灰岩时代为153±1Ma(2σ),底部粗安岩时代为156±3Ma(2σ)。两者时代在误差范围内一致,说明该地区髫髻山组火山岩喷发是在短时期内完成的。燕山地区髫髻山期(蓝旗期)火山岩时代综合对比分析结果表明髫髻山组(蓝旗组)火山岩初步限定的底部年龄和顶部年龄分别为158±1Ma、153±1Ma。其形成时代在晚侏罗世。土城子组(后城组)与髫髻山组(蓝旗组)火山岩的界线年龄为153±1Ma,这是第一次获得我国中生代陆相地层界线年龄。土城子组顶部的时限确定在134±2～136±2Ma 之间。其沉积时代为晚侏罗世至早白垩世。而髫髻山组火山岩之下的九龙山组的时代可能亦为晚侏罗世。区域张家口组的底部时代限定在134±2Ma。

太行山北段木吉村髫髻山组安山岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征及其对区域成岩成矿规律的指示

太行山北段是中国东部中生代重要的成矿区带,髫髻山组火山岩记录了该地区中生代大规模成岩成矿事件发生的时代和有关岩浆作用源区的信息。髫髻山组安山岩中锆石大多具有明显的核幔结构,LA-MCICP-MS测试得出,锆石幔部年龄为144~145Ma左右,核部年龄为2.08~2.65Ga。两组锆石年龄中,前者代表了髫髻山组火山岩的形成时代,两件样品加权平均年龄分别为145.28±0.44Ma和144.61±0.76Ma;后者年龄与华北克拉通在前寒武纪增生变质等演化时代一致,揭示出火山岩形成过程中华北克拉通古老地壳的参与。对应两组年龄,锆石Hf同位素特征也明显的分为两组,中生代εHf_(l)值集中于-25^-10之间,表现为壳幔混合源区特征;新太古代—古元古代εHf_(1)值集中于0~10之间,表现为地壳增生的特征,与华北克拉通前寒武纪的演化时代相一致。结合已有岩石地球化学研究,髫髻山组火山岩的形成源于富集地幔部分熔融,在岩浆上侵过程中同化混染(或混合)了华北克拉通的古老地壳,在经历了分离结晶作用后侵位产出。髫髻山组火山岩是晚中生代华北克拉通构造背景转换的代表,在其形成后发育有大量与之相关的斑岩型铜钼矿床,通过总结对比中生代中国东部成岩成矿规律,我们推测太行山地区在中生代可能形成有两期重要的成矿事件,一期以斑岩型铜—钼矿床的形成为特征,另一期由金矿床的产出为代表。

北京十三陵-西山髫髻山组火山岩年龄及其地质意义

北京西北部地区分布着大量的火山岩，对北京西山大台和十三陵地区的髫髻山组火山岩分别进行了SHRIMP锆石U-Pb和LA-ICP-MS定年，并对十三陵地区的髫髻山组火山岩进行了地球化学研究。结果表明，十三陵地区的髫髻山组火山岩地球化学特征和北京西山髫髻山组火山岩具有相似性。火山岩地球化学特征表现为高Al2O3、CaO、Na2O，低TiO2和MgO，在TAS图中落入粗安岩和英安岩区域，REE分馏明显，LREE富集，HREE亏损，Eu异常不明显，富集大离子亲石元素K、Sr、Ba，亏损高场强元素Nb、Ta、Ti，高的Sr/Y比值，同时Yb和Y的含量较低。在大台地区，分别获得了髫髻山组火山岩底部角砾岩和中部安山岩的SHRIMP 锆石U Pb年龄为152.1±1.9Ma、149±2Ma，侵入到髫髻山组下覆九龙山组地层中一闪长岩岩床年龄为149±3.2Ma；在十三陵地区，分别获得了髫髻山组底部凝灰岩、中部火山角砾岩和上部安山岩的LA-ICP-MS 锆石U-Pb年龄分别为157.2±1.2Ma、155.2±1.7Ma、153.1±2.2Ma。结合前人研究，十三陵地区髫髻山组火山时代为157～153Ma，大台地区髫髻山组火山活动时间为152～137Ma，十三陵地区的火山活动时间要稍早于北京西山大台地区。大台地区和十三陵地区地球化学、地质年代学及区域地质特征表明，北京西山和十三陵地区喷发时间的差异是由于燕山运动所形成不整合面的穿时性导致的，位于髫髻山组之下的不整合是一个主不整合面。

北京西山地区髫髻山组和东岭台组火山岩的地球化学特征与岩浆起源

北京西山地区分布着大量的髫髻山组火山岩,区域上髫髻山组被东岭台组角度不整合覆盖。西山地区火山岩样品的主要氧化物含量变化范围比较大,如:SiO2=51.94%～77.30%,Al2O3=12.85%～19.17%,Na2O=1.65%～5.82%,K2O=0.83%～4.52%,Fe2O3=0.95%～9.30%,CaO=0.13%～7.08%,且主要氧化物的含量与SiO2具有线性相关关系。同时,这些火山岩具有LREE富集、HREE明显亏损、Eu异常不明显、高的Sr,Ba含量和Sr/Y,La/Yb比值等特征。火山岩的钕同位素成分变化大,且相当富集(εNd=-11～-17),都分布在古老下地壳和富集地幔之间,因此推断北京西山地区髫髻山组火山岩和东岭台组火山岩的形成与富集地幔起源的基性岩浆与古老下地壳组分相互作用有关。

辽西髫髻山组的形成时代及地球化学特征

髫髻山组在辽西—冀北地区广泛分布,在辽西地区,主要分布在金岭寺—羊山盆地、北票盆地、凌源地区等。在辽西—冀北地区,髫髻山组与之上的土城子组常同时出露,两者的接触关系是平行不整合;底部整合压盖于海房沟组复成分砾岩之上。髫髻山组火山岩测年数据较多,但是测年数据差异较大,导致对髫髻山组的形成时代、背景等方面的认识不同。因此,本文对辽西朝阳地区的髫髻山组火山岩进行了锆石U-Pb测试及地球化学研究。

太行神仙山髫髻山组火山岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地质意义

太行山中北段发育大量燕山期中-酸性火山岩,其中位于太行山北段的涞源县神仙山地区的断陷盆地正是其中一期构造-岩浆活动形成的逆冲推覆残片。本文报道了研究区内广泛出露的髫髻山组安山质角砾凝灰岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄为131±2Ma。该年龄对太行山地区的髫髻山组火山岩进行了时限上的厘定并限定了太行山北段北西向拉张断裂构造系统的发育时间。本研究为太行山中生代岩浆活动研究提供了新的依据。

北京西山髫髻山组火山岩Sm-Nd等时线年龄初步研究

根据 6个火山岩样品的分析结果 ,得到北京西山髫髻山组的年龄为 188±19Ma。结合古生物资料分析 ,这个年龄结果表明西山地区髫髻山组的年代可能不晚于中侏罗世 Bajocian阶。因此 。

北京西山东岭台组和髫髻山组火山岩同位素年龄探讨

根据火山岩样品的Rb Sr和Sm Nd同位素分析结果 ,得到北京西山沿河城地区的东岭台组的Rb Sr等时线年龄为 1 31 2Ma ,误差为± 1 2 3Ma ( 95%置信区间 ) ,或± 3 3Ma ( 1σ) ,M S W D 等于 1 4 0 ;很可能属于早白垩世Berri asian阶。北京西山大台 燕翅一带的髫髻山组火山岩受后期蚀变和变质作用的影响 ,其 1 4 6 1 4 8Ma的斜长石40 Ar 3

北京四海地区髫髻山组-后城组火山岩岩石化学特征

根据TAS图解 ,北京北部四海地区髫髻山组 后城组火山岩属于粗安岩 +(粗面岩 +流纹岩 )组合。该套火山岩既不属于钾玄岩系列 ,也不是典型的碱性橄榄玄武岩系列 ,在总体上为高钾钙碱性系列、富钾质拉斑系列和过渡型高钾钙碱性系列三种岩石组合的混合。该套火山岩轻稀土元素明显富集。粗安岩类岩石没有负铕异常或负铕异常不明显 ,而流纹岩和粗面岩类岩石存在负铕异常。四海地区髫髻山组 后城组火山岩形成于燕山运动早期或中期阶段的造山变形事件趋于结束时的构造环境中。

承德盆地中侏罗世髫髻山组层状火山机构特征探讨

月牙山层状火山机构发育于承德盆地牦牛窖一带的髫髻山组地层中，受后期区域构造运动影响，该火山机构的原始形态产生了明显变形。根据岩性组合特征、堆积方式及空间分布特征，可将该火山机构岩相划分为爆发相、喷溢相、喷发-沉积相和潜火山相；该火山机构形成过程大致划分为3个阶段。

冀北宣化地区髫髻山组火山岩地球化学特征

为研究燕山造山带西部边缘冀北宣化地区髫髻山组的火山岩地质特征及其构造意义,笔者在该地区进行了详细的野外地质勘查工作,开展了对宣化地区晚中生代火山岩髫髻山组地层的分布特征和岩相学的研究,结合主量元素地球化学特征,探讨火山岩的成因以及岩浆来源。结果表明:中—晚侏罗世髫髻山组火山岩岩性主要为粗面岩、粗面英安岩以及少量的流纹岩及其对应的火山碎屑岩,以爆发转变为溢流的喷发特征;髫髻山组火山岩具有高硅、高铝、富钾富碱、富铁贫镁的特征,属于碱性火山岩。

LA-ICP-MS测年对辽西-冀北地区髫髻山组火山岩上限年龄的限定

在辽西-冀北地区，髫髻山组火山岩发育，同时它的测年数据也较多，但是，由于测年数据的差别较大，因而影响了相关地质问题的认识和研究．在野外，髫髻山组火山岩与之上的土城子组常常同时出露，两者是平行不整合接触．通过对该地区典型的中生代盆地（即冀北的滦平盆地、承德盆地，辽西的凌源三十家子盆地、金岭寺．羊山盆地）中髫髻山组火山岩的系统采样，尤其对上部层位进行了系统的采样，应用LA-ICP-MS方法进行了测年，并结合前人的测年结果，得出了髫髻山组火山岩的上限年龄在156～153Ma之间，并认为髫髻山组火山岩的下限年龄应该在165Ma附近，髫髻山组应该是中侏罗世晚期到晚侏罗世的产物．

辽西北票、义县地区髫髻山旋回火山岩的地球化学特征

北票、义县地区髫髻山组可分为3个岩性段.髫髻山火山旋回划分为2个亚旋回.髫髻山旋回火山岩属于高钾钙碱性岩系,SiO2=53.67%～75%,Al2O3=13.15%～19.16%,K2O+Na2O=5.17%,里特曼指数δ=1.46～6.83,平均值为3.06;富碱贫镁,Na2O>K2O.Cr、Ni含量低,亲石元素Rb、Sr、Ba等含量高.稀土元素总量较高,富轻稀土,稀土分布模式呈右倾型,稀土元素分馏明显,总体为负铕异常,弱铈异常.成因研究表明,髫髻山旋回火山作用是在与挤压作用相关的大陆边缘活动带构造环境下,受壳断裂控制形成的,具有造山带火山岩特征.火山岩的成岩作用以部分熔融为主,其源区物质为LREE相对富集的下部玄武质地壳.

燕山地区褶皱冲断带和盆地中的晚侏罗世土城子组/后城组形成分析(英文)

土城子组/后城组为广泛分布在中国北方的燕山褶皱冲断带和盆地中晚侏罗世的典型碎屑岩沉积.本文主要是针对目前在燕山地区的通行的有关土城子组/后城组、及其之下的髫髻山组/ 蓝旗组,和上覆的张家口组/东岭台组火山岩的相关对比方法提出质疑.其他同行近期发表相关的氩-氩法和铀-铅法同位素测年数据指出髫髻山组/蓝旗组年龄为175～147 Ma、土城子组/后城组年龄为156～139 Ma、张家口组/东岭台组年龄为147～127 Ma,显而易见,上述地层组的年龄是相互重叠的.这些测年数据说明以往的地层对比是有问题的,燕山造山带在中、晚侏罗世所发育的火山岩和沉积岩地层是穿时的.因此,传统上用(165±5) Ma 和(135±5) Ma之间的区域不整合来作为划分髫髻山组和后城组的层序界限是值得商榷的.尽管一些髫髻山组的火山岩和土城子组/后城组的沉积岩是与向南或向北的冲断作用相伴生的,但在髫髻山组和土城子组/后城组沉积之间的30～35 Ma的时间间隔内却是相对的构造平静期.这一结论是基于以往的髫髻山组和土城子组之间为假整合或平行不整合的观点所得出的.新近基于对承德盆地土城子组地层形成研究分析认为承德冲断层的实际位移距离应小于Davis等2001年所提出的位移距离,笔者接受这一观点.但笔者并不同意在承德地区土城子组的沉积主要是受控于承德北部的向南冲断作用.现今承德向形盆地主要是由于向北冲断的承德县冲断层下盘变形的结果, 主要是(1) 它向北发生倒转;(2) 盆地南部的粗碎屑沉积的物源主要是来源于承德县的异地体.土城子组/后城组的沉积没有必要完全受控于构造作用.土城子组/后城组的沉积是紧随着在燕山部分地区发生的,持续了20～25 Ma 的髫髻山组/蓝旗组火山及岩浆活动.在中、晚侏罗世期间,燕山地区的岩浆活动必定导致地形的起伏,这就为快速剥蚀及粗碎屑的沉积提供了有利条件.最后需要指出的是,从前所提及的有关燕山带的土城子组/后城组和阴山带的大青山组的地层对比的依据并不存在.

燕山构造带承德地区晚侏罗世盆地火山-沉积地层 充填过程和构造演化

燕山地区上侏罗统主要包括髫髻山组和土城子组2套地层。根据这2个组中火山岩同位素年龄的数据,认为这2个组的主体应是同期形成的,而非简单的上、下层关系。通过岩相、相组合、古流向和物源分析,对承德地区晚侏罗世的沉积环境进行了恢复,认为盆地发育的早期沉积物虽主要来自于北部,但并非受控于北部向南的逆冲推覆构造带。尚义-平泉断裂带具有明显的走滑特征,并控制了当时的火山喷发。提出了一个新的盆地演化模型,能很好地解释承德地区晚侏罗世火山-沉积地层的发育、古流向、物源区的变化和盆地的构造-沉积过程。

燕山造山带中段中晚侏罗世中酸性火山岩的成因及其意义

燕山造山带中段(冀北下板城)中晚侏罗世髫髻山组火山岩主要由粗安岩和粗面岩组成.火山岩具有高的SiO2(＞55%)、Al2O3(15.70%～17.55%)、Na2O(3.79%～5.42%)、Na2O+K2O(5.99%～9.38%)、CaO(2.31%～6.48%)和低的MgO(≤4.01%,Mg#≤0.50),高Sr(428～816μg/g)及Na2O/K2O比值(一般1.11～1.88),轻稀土元素富集,Sr/Y和Rb/Sr比值低.其中,粗安岩相对亏损重稀土元素(YbN＜8.5,Y＜19μg/g),Y/Yb(12.62～15.06)和(Ho/Yb)N(1.23～1.50)比值较高,Eu负异常不明显(Eu/Eu*=0.90～0.95),具有埃达克岩地球化学特征.我们认为髫髻山组粗安岩起源于大陆下地壳玄武质岩石的部分熔融,粗面岩为粗安岩浆结晶分异的产物.

回眸燕山运动——致敬“燕山运动”的创建者和中国地质学会的奠基人翁文灏

一百年前中国地质学会成立,先驱者们竖立起中国地质科学的旗帜,也是中国科学的第一面旗帜,从此中国地质科学发展进入快车道。燕山运动、中国北方?科研究,长身贝研究、北京猿人头盖骨的发现是中国地质科学快速进入国际赛道的标志。经历了近百年的研究,北京西山及北京北山、冀北和辽西典型地区积累的证据和资料表明,翁文灏提出的燕山运动A期(幕)发生在160±3 Ma前;晚侏罗世早—中期记录了以髫髻山组和蓝旗组为代表的区域强烈火山喷发和广泛的岩浆侵入(中间期/幕);晚侏罗世晚期区域发育逆冲推覆构造;燕山期构造发展至早白垩世早期135 Ma,冀北张家口组和辽西义县组之下的不整合为燕山运动B期结束的代表。燕山运动是东亚大陆构造体制从古特提斯及古亚洲洋构造域转变为环太平洋活动大陆边缘构造域的产物。这是中国东部和东亚区域中生代独特的重大的地质构造事件。