华北克拉通北缘化德群中碎屑锆石的LA-ICP-MSU-Pb年龄及其构造意义

化德群出露地区位于华北克拉通北缘中部,紧邻中亚造山带南缘,呈近东西向展布。在它的西边是早-中元古代的白云鄂博裂谷和渣尔泰—狼山裂谷,东南面是由长城系、蓟县系和青白口系组成的早-新元古代的燕辽裂陷槽,南边分布着1.9～1.8Ga麻粒岩相变质的丰镇群(孔兹岩系),北边出露有代表中亚造山带的古生代岩石。化德群由一套浅变质和未变质的沉积岩组成,无火山岩夹层。地层序列包含多个沉积旋回,每个旋回自下而上为含砾砂岩、砂岩、碳酸盐岩和泥质岩。岩石组合反映了从河流—滨海—浅海相的沉积环境。化德群的地层序列可以和白云鄂博群及渣尔泰群相对比。本文对化德群四个变质砂岩样品中的碎屑锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb年龄测定,年龄主要集中在1800±50Ma和1850±50Ma,另外还有～2500Ma和～2000Ma的次要峰值。化德群底部变质含砾云母长石石英砂岩中碎屑锆石的最小谐和年龄是1758±7Ma,限定了化德群沉积时代的下限。碎屑锆石的CL图像显示,1800±50Ma和1850±50Ma的锆石主要是变质成因,少量岩浆成因,说明化德群的源区主要是古元古代的变质岩,少量岩浆岩。～2500Ma和～2000Ma的碎屑锆石代表了更为古老的源区。碎屑锆石的U-Pb年龄限制了化德群的沉积时代为古元古代晚期—中元古代,年龄峰值对应华北克拉通的重要构造热事件,而无与中亚造山带地质事件相关的年龄信息。沉积组合特征表明化德群属于稳定的浅水一半深水沉积盆地。化德盆地、渣尔泰—狼山盆地和白云鄂博盆地共同构成华北克拉通北缘的被动陆缘裂谷系,该裂谷系的形成可能与燕辽及熊耳裂陷槽的打开是同时期的。因此,华北克拉通的北界应该置于化德群出露区域以北。基于锆石特征的详细分析及对比,我们认为化德群以南的孔兹岩系可能是化德群的主要源区。

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。

华北陆块北缘西段狼山-渣尔泰山裂陷槽西延的地质依据及其意义

传统的中新元古狼山-渣尔泰山裂陷槽东起渣尔泰山以东,西至狼山一带,是华北陆块北缘西段最重要的有色金属、贵金属及铁矿成矿带。经综合对比研究认为,在其西部的巴音诺尔公等地区发育有相似的中新元古界沉积地层及相应的地质事件,从而初步确定狼山-渣尔泰山裂陷槽向西延至阿拉善右旗的巴音诺尔公地区,扩大了原狼山-渣尔泰山裂陷槽的范围近1/3,该研究成果不仅具有重要的地质意义,同时对地质找矿具有很好的指导意义。

扬子克拉通西北缘震旦系油气成藏条件及勘探潜力

基于露头、钻井、测井和地震资料,对扬子克拉通西北缘超深层震旦系灯影组成藏条件、成藏模式与勘探潜力进行系统研究。结果表明:①扬子克拉通西北缘震旦纪—早寒武世早期为克拉通裂陷阶段,表现为同沉积断裂发育与裂陷快速沉降,沉积分异显著,裂陷两侧灯影组发育大型台缘带;②震旦系—寒武系发育陡山沱组与麦地坪组—筇竹寺组两套优质烃源岩,其中后者厚度为150~600 m,生烃强度为(100~200)×10^(8) m^(3)/km^(2);③震旦系灯影组断控台缘带丘滩体厚度大且成排成带分布,受同生期—准同生期和表生期岩溶作用叠加改造,形成厚度为200~400 m的孔洞型储集层;④两套烃源岩主生油期在二叠纪—早三叠世,石油近距离运移至灯影组丘滩体岩性圈闭中聚集形成规模巨大的古油藏群;晚三叠世—侏罗纪古油藏裂解成气,奠定现今天然气藏基础;⑤灯影组台缘带丘滩体与两套优质烃源岩形成多种有利源储配置关系,具备近源高效成藏的条件,可形成大型岩性气藏群。绵阳—剑阁地区是潜在的万亿立方米储量规模大气区,位于该区域的老关庙构造灯影组二段丘滩体面积约1300 km2,是近期超深层勘探值得探索的目标。

扬子西缘泛非造山与绵阳-长宁克拉通裂陷的沉积充填过程研究

四川盆地安岳震旦—寒武系特大型气田的发现,掀起了探索四川盆地深层油气勘探新领域的热潮。然而对于川西北深层原型盆地沉积充填过程及其动力学机制的认识尚处于探索阶段。本文通过对扬子西北缘及盆内典型钻井震旦—寒武纪地层序列的综合调查与区域对比研究,基于关键事件序列的系统厘定,重建了扬子西北缘及邻区新元古代—寒武纪原型盆地沉积充填格架;对比全球冈瓦纳大陆汇聚与泛非造山过程,系统厘定了泛非运动在扬子西缘的沉积-构造-岩浆作用记录,进一步明确了华南扬子克拉通为新元古代末期冈瓦纳大陆的一部分。同时,结合盆内最新深层钻井和二维地震资料解析,研究认为绵阳-长宁克拉通边缘裂陷的成生、发展、充填与折返隆升过程主要受控于扬子西缘的泛非期弧后伸展、弧陆碰撞及陆陆碰撞造山过程,研究提出绵阳-长宁克拉通边缘裂陷经历了如下6个演化阶段:(1)陡山沱早期克拉通边缘裂陷开启,表现为克拉通边缘的裂陷与快速沉降;(2)陡山沱晚期—灯影早期为克拉通裂陷的持续沉降与克拉通碳酸盐台地的补偿性生长,区域沉积分异明显;(3)灯影晚期为克拉通裂陷扩展、定型与碳酸盐台地的活化与重建;(4)麦地坪期为克拉通边缘的差异隆升与碳酸盐台地的风化剥蚀;(5)筇竹寺期为克拉通增生陆块边缘的构造活化与克拉通边缘的挤压挠曲沉降;(6)沧浪铺期为陆陆碰撞造山与克拉通边缘裂陷的快速充填。至沧浪铺末期,绵阳-长宁克拉通裂陷沉积充填结束,并快速折返隆升为天井山-川中古隆起。因此,本文对扬子西缘克拉通边缘裂陷的盆地动力学过程重塑,不仅为华南板块在冈瓦纳古大陆重建中的构造定位提供了新资料,亦将对探索川西北乃至四川盆地深层油气勘探新领域、新方向具有重要的启示意义。

信阳周庄变辉长岩LA-ICPMS U-Pb定年与华北南缘复杂演化过程

河南信阳周庄变基性侵入岩体出露于华北克拉通南缘,主要由斜长石+角闪石(+绿帘石)组成,可见残余辉长结构,属经历了绿帘角闪岩相-低角闪岩相变质的变辉长岩。对变辉长岩的两个样品中的锆石进行了LA-ICPMS U-Pb同位素测年分析。这两个样品都给出了859Ma的谐和上交点年龄,但分别给出了356±82Ma和234±36Ma的谐和下交点年龄。其中一个样品还给出了另外两组谐和的年龄,它们的^(206)Pb/^(238)U表面年龄分别是616±10Ma和442±6.5Ma。我们解释共同的谐和上交点年龄(859Ma)代表着岩体的侵位时代,是Rodinia超大陆裂解事件在华北克拉通南缘的早期记录(如基性岩浆侵入作用);其他四组年龄是岩体后期所经历改造事件的年龄记录,包括新元古代晚期的再次裂解(如变质重结晶作用)和古生代、早中生代时期扬子克拉通向北的俯冲-碰撞对华北南缘的强烈改造过程。