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华北陆块2.56~2.52 Ga增氧事件对成矿和生命演化的影响

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地质学报 2021年第2期95卷 336-351页

作者：沈保丰毕君辉张阔中国地质调查局天津地质调查中心天津300170 中国地质调查局华北地质科技创新中心天津300170

地球表层大气氧浓度的显著增高是地球史上最重大的地质事件之一,它不仅改变了地球表层环境,促进了生命演化,而且加速了表生地质过程,形成一系列适应环境突变的岩石和重要矿床。地球在前寒武纪时期曾发生过两次大气快速增氧事件,分别为... 详细信息

地球表层大气氧浓度的显著增高是地球史上最重大的地质事件之一,它不仅改变了地球表层环境,促进了生命演化,而且加速了表生地质过程,形成一系列适应环境突变的岩石和重要矿床。地球在前寒武纪时期曾发生过两次大气快速增氧事件,分别为大氧化事件(GOE)和新元古代氧化事件(NOE)。本文主要论述华北陆块新太古代晚期增氧事件的时限及其对成矿和生命演化的影响。华北陆块新太古代晚期形成千余个氧化物相BIF型铁矿床和矿点,属于阿尔戈马型,累计查明资源储量约335.36亿t,占全国铁矿总资源储量46%。该类矿床和矿点形成于弱碱性氧化环境,成矿时代主要介于2.56~2.52 Ga,并经历了2.51~2.50 Ga的变质作用。通过对BIF型铁矿床中矿石的Ce异常、铁同位素组成和硫同位素非质量分馏效应(MIF-S)等特征研究,显示在2.56~2.52 Ga期间大气圈的氧浓度大幅度升高,并由缺氧还原环境变为具一定氧浓度(1%~10%PAL)的氧化环境,暗示华北陆块在此期间曾出现过一次显著的增氧事件。其对华北陆块的成矿作用产生了重要影响,主要表现在以下三个方面:(1)形成大量氧化物相BIF型铁矿床,这是中国最重要的铁矿床类型和铁矿石开采对象,但缺少碳酸盐相BIF型铁矿床的产出;(2)制约了新太古代晚期VMS型铜锌块状硫化物矿床的发育,目前仅在辽北红透山地区有报道;(3)缺失南非兰德型金-铀砾岩矿床。此外,此次增氧事件也加速了华北陆块上生命演化的进程。一般来说,从以单细胞为主的真核生物演化到宏观多细胞真核生物大约需经历1.6~1.7 Ga。然而,华北陆块从新太古代晚期(2.56~2.52 Ga)的增氧事件到中元古代蓟县纪高于庄组宏观化石的发现,即从以单细胞为主的真核生物向宏观多细胞真核生物演化仅经历了约1.0 Ga。上述研究结果表明,华北陆块上第一次出现显著增氧过程的时限为2.56~2.52 Ga,不仅时间上比全球其他地区(~2.4 Ga)早了约1亿多年,而且生命演化也比其他地区提早0.6~0.7 Ga。

关键词：大氧化事件(GOE) 华北陆块氧化物相BIF型铁矿床 2.56~2.52 Ga 成矿作用生命演化

华北陆块基底构造格局及早期大陆克拉通化过程

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岩石学报 2000年第1期16卷 1-10页

作者：李江海钱祥麟黄雄南刘树文北京大学地质学系北京100871

依据区域构造分析及同位素年代学数据库 ,华北克拉通变质基底主要可以区划为以下构造单元 :1)鄂尔多斯陆块新太古代被动边缘沉积 ;2 )恒山 -承德太古代末期构造带 ;3)太古代末期五台 -登封岛弧带杂岩及构造缝合带 ;4)鲁西 -冀东 -辽吉... 详细信息

依据区域构造分析及同位素年代学数据库 ,华北克拉通变质基底主要可以区划为以下构造单元 :1)鄂尔多斯陆块新太古代被动边缘沉积 ;2 )恒山 -承德太古代末期构造带 ;3)太古代末期五台 -登封岛弧带杂岩及构造缝合带 ;4)鲁西 -冀东 -辽吉新太古代活动大陆边缘岩浆杂岩带 ;5 )胶辽陆块 ;6 )冀北 -固阳古元古代初造山带及内蒙 -冀东再造麻粒岩相带 ;7)吕梁 -中条古元古代裂谷带 ;8)辽南古元古代裂谷带。华北克拉通早期构造演化历史主要涉及东部陆块西缘的岛弧增生及其与西部陆块的碰撞拼合 ,太古代末期克拉通北缘开始形成增生型陆缘活动带 ,并造成克拉通中部的裂谷作用。东部古郯庐断裂带的活动造成辽南 -鲁北古元古代裂谷带的形成。最后 ,以古元古代末期的拗拉谷系、基性岩墙群为标志的伸展构造体制。

关键词：杂岩表壳岩系板块构造华北陆块基底构造格局

华北陆块南部熊耳群火山岩的地球化学特征与成因

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岩石学报 2002年第1期18卷 56-69页

作者：金成伟翟明国夏斌周美夫赵太平中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院广州地球化学研究所广州510640 香港大学地球科学系

分布于华北陆块南部的熊耳群火山岩由玄武质到流纹质火山岩组成,并以玄武安山岩、安山岩为主,次为英安-流纹岩,SiO2=62％±的岩石较少,显示双峰特点。中基性熔岩的主要造岩矿物是辉石和斜长石,没有角闪石和黑云母,表明熊耳群火山岩形成... 详细信息

分布于华北陆块南部的熊耳群火山岩由玄武质到流纹质火山岩组成,并以玄武安山岩、安山岩为主,次为英安-流纹岩,SiO2=62％±的岩石较少,显示双峰特点。中基性熔岩的主要造岩矿物是辉石和斜长石,没有角闪石和黑云母,表明熊耳群火山岩形成于相对无水的环境。岩石地球化学上的显著特点是,富K2O、FeO,低Al2O3、MgO、CaO;富含大离子亲石元素(LILE,如K、Rb、Ba)和轻稀土元素(LREE),相对亏损高场强元素(HFSE,Nb、Ta、Ti),表现出岛弧型火山岩的地球化学亲合性。文中详细的岩石地球化学证据表明,熊耳群火山岩具有岛弧型地球化学特征的主要原因是其地幔源区遭受俯冲带组分的改造,而岩浆在上升到地表的过程中混染地壳物质是次要的。基于熊耳群及下伏结晶基底的地质学和地球化学特征,表明熊耳群形成于夭折的三叉裂谷环境,推断俯冲带组分的改造和富集事件发生在华北陆块南部古元古代大陆壳的形成和拼贴过程中,由于洋壳和地壳物质再循环到上地幔中,使陆下岩石圈地幔源区富集LILE、LREE并亏损HFSE。熊耳期岩浆作用正是源于这样的保留有早期俯冲带组分改造特征的陆下岩石圈富集地幔。

关键词：双峰式火山岩地球化学特征地幔源区混染元古宙熊耳群华北陆块

华北陆块北缘崇礼-赤城地区晚古生代花岗岩类的锆石年龄和Sr-Nd-Hf同位素组成

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岩石学报 2009年第11期25卷 3057-3074页

作者：王芳陈福坤侯振辉彭澎翟明国中国科学院地质与地球物理研究所固体矿产资源重点实验室北京100029 中国科学院研究生院地球科学学院北京100039 中国科学技术大学地球与空间科学学院壳幔物质与环境重点实验室合肥230026

本文报道冀北崇礼-赤城地区晚古生代花岗岩类岩石的锆石U-Pb年龄和Sr-Nd-Hf同位素组成特征。它们出露在华北陆块北缘的构造单元内,侵位于中高级变质基底岩石红旗营子群中。锆石LA-ICP-MS定年结果表明,海流图花岗岩岩体记录了两期岩浆作... 详细信息

本文报道冀北崇礼-赤城地区晚古生代花岗岩类岩石的锆石U-Pb年龄和Sr-Nd-Hf同位素组成特征。它们出露在华北陆块北缘的构造单元内,侵位于中高级变质基底岩石红旗营子群中。锆石LA-ICP-MS定年结果表明,海流图花岗岩岩体记录了两期岩浆作用,即299±3Ma和254±11Ma;镇宁堡片麻状二长花岗岩和白花沟片麻状黑云母石英二长闪长岩分别形成于287±1Ma和252±3Ma。这些晚古生代花岗岩类岩石具有较低的初始^(87)Sr/^(86)Sr值(0.7062～0.7076)、低的ε_(Nd)(t)值(-18.1至-9.6)和古老的Nd亏损地幔模式年龄(2.49～1.87Ga)。其锆石的ε_(Hf)(t)值变化在-13.2至-7.4之间,Hf平均地壳模式年龄值(T_(DM)~C)在2.15Ga至1.79Ga之间。锆石Hf同位素特征与全岩Nd同位素特征指示古老的华北陆块地壳物质是花岗岩浆的主要物源。在形成时代和地球化学特征上,崇礼-赤城地区晚古生代花岗岩与出露在东部丰宁-承德地区的花岗岩类岩石既有相似性,又有不同之处,可能代表华北陆块北缘不同构造背景下岩浆作用的产物。

关键词：华北陆块古生代花岗岩锆石年龄 Sr-Nd-Hf同位素组成

华北陆块新元古代-中生代沉积盆地划分及其构造演化

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地球科学（中国地质大学学报） 2014年第8期39卷 1230-1242页

作者：郝奕玮骆满生徐增连邹亚锐唐婷婷中国地质大学地球科学学院湖北武汉430074 中国地质大学生物与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074 中国地质大学地质调查研究院湖北武汉430074

在华北陆块区进行构造-地层区划的基础上,对华北陆块中元古代-新元古代、早古生代、晚古生代、三叠纪-早侏罗世、中侏罗世-白垩纪5个大地构造阶段不同构造-地层区内的沉积盆地类型、充填序列和时空演化过程进行了分析、讨论.中-新元古... 详细信息

在华北陆块区进行构造-地层区划的基础上,对华北陆块中元古代-新元古代、早古生代、晚古生代、三叠纪-早侏罗世、中侏罗世-白垩纪5个大地构造阶段不同构造-地层区内的沉积盆地类型、充填序列和时空演化过程进行了分析、讨论.中-新元古代是华北周缘裂谷发育期.寒武纪-早、中奥陶世,华北广泛发生沉降并接受海侵,形成几乎广布全华北的碳酸盐岩台地.晚奥陶世-泥盆纪,华北整体抬升,遭受剥蚀,沉积缺失.石炭纪-二叠纪,华北陆块再次发生沉降并接受海侵,形成广阔的陆表海海陆交互相沉积,至晚二叠世华北陆块进入陆相盆地发展阶段.中生代,华北陆块陆内构造运动活跃,普遍形成与火山活动相伴的断陷盆地、坳陷盆地和拉分盆地.

关键词：沉积构造盆地演化新元古代-中生代华北陆块

华北陆块新区新层页岩气潜在勘探新领域——南华北下寒武统马店组烃源岩及其含气系统

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天然气地球科学 2014年第11期25卷 1767-1780页

作者：陶士振刘德良李昌伟曹高社李振生胡素云秦胜飞高晓辉刘全有邓国荣吴向华李广志胡斌中国石油勘探开发研究院北京100083 中国科学技术大学天然气地质资源环境研究中心安徽合肥230026 河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 合肥工业大学资源环境学院安徽合肥230009 中国石化勘探开发研究院北京100083 中国石化资产经营管理有限公司合肥培训测试中心安徽合肥230022

南华北陆块居于兰考—砀山果园场—台儿庄断裂以南至大别造山带北淮阳构造带北部,广泛分布晚震旦世末至早寒武世马店期地层,系一套连续完整的海相自然岩石组合,为海侵沉积层序,自下而上可分4个岩性段：一段为灰黑色砂质页岩;二段为黑灰... 详细信息

南华北陆块居于兰考—砀山果园场—台儿庄断裂以南至大别造山带北淮阳构造带北部,广泛分布晚震旦世末至早寒武世马店期地层,系一套连续完整的海相自然岩石组合,为海侵沉积层序,自下而上可分4个岩性段：一段为灰黑色砂质页岩;二段为黑灰色含磷砾岩;三段为黑色富磷含金属元素页岩;四段为灰色砂灰岩。马店组有机质属Ⅰ型;有机碳含量为0.68%-26.39%,为好—特好烃源岩;RO值为2%-5%,多为2%-3.5%,尚处于生气高峰期。这里存在第三岩性段干酪根热降解、原油热裂解形成热解、裂解成因页岩气和第二岩性段特别是第四岩性段及其上覆猴家山组形成常规圈闭气藏的现实可能性,即具有烃源岩内非常规页岩气和源外砂灰岩气藏2套含气系统。研究区内存在二次成藏,虽然能够受到多层顺层韧性剪切带糜棱岩纳米级颗粒涂抹的良好保护,但也往往遭到晚期脆性剪切带的条块分割。研究成果及认识对拓展页岩气勘探新区新领域具有一定意义。

关键词：华北陆块下寒武统马店组页岩气气聚集区

华北陆块北部燕山地区中元古代辉绿岩地球化学特征及成因意义

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中国地质 2014年第2期41卷 351-360页

作者：张运强陈海燕李先魏文通张振利许洪才刘增校彭芊芃河北省区域地质矿产调查研究所河北廊坊065000

华北陆块北部燕山地区广泛发育侵位于下马岭组的一套辉绿岩岩床.其岩石地球化学特征表明,燕山地区辉绿岩以高TiO2（1.70％～4.29％）,低Al2O3（11.33％～14.98％）和低MgO（4.17％～5.86％）,以及Na2O＞K2O为特征,属大陆拉斑玄武岩系列... 详细信息

华北陆块北部燕山地区广泛发育侵位于下马岭组的一套辉绿岩岩床.其岩石地球化学特征表明,燕山地区辉绿岩以高TiO2（1.70％～4.29％）,低Al2O3（11.33％～14.98％）和低MgO（4.17％～5.86％）,以及Na2O＞K2O为特征,属大陆拉斑玄武岩系列.稀土元素特征显示,ΣREE总量较高,LREE明显富集,轻重稀土分馏不明显;配分曲线右倾,无明显Eu异常.结合Zr-Y、Zr-Nd、Zr/Y-Zr、Ti/100-Zr-Y×3、Ta/Hf-Th/Hf及Nb/Zr-Th/Zr等图解综合分析认为：该辉绿岩岩浆源自过渡性地幔,形成于华北陆块北部中元古代晚期的板内伸展构造背景.

关键词：辉绿岩地球化学中元古代华北陆块燕山地区

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华北陆块南缘熊耳群形成时代讨论

地质科学 2001年第3期36卷 326-334页

作者：赵太平周美夫金成伟关鸿李惠民中国科学院地质与地球物理研究所香港大学地球科学系天津地质矿产研究所天津300170

分布于豫、晋、陕 3省的熊耳群火山岩系不整合覆盖于太古界及下元古界结晶基底之上 ,其上被汝阳群、官道口群等陆源碎屑岩碳酸盐岩地层不整合覆盖。已有的各种熊耳群年龄资料为 1 40～ 1 85Ga,故常认为其形成标志着中元古代的开始 ,... 详细信息

分布于豫、晋、陕 3省的熊耳群火山岩系不整合覆盖于太古界及下元古界结晶基底之上 ,其上被汝阳群、官道口群等陆源碎屑岩碳酸盐岩地层不整合覆盖。已有的各种熊耳群年龄资料为 1 40～ 1 85Ga,故常认为其形成标志着中元古代的开始 ,并将它与蓟县剖面的长城系对比。豫西熊耳山地区马家河组顶部的流纹斑岩和侵入于鸡蛋坪组的辉石闪长岩的单颗粒锆石U Pb和激光探针等离子体质谱 (LP ICPMS)年龄表明 :熊耳群形成于古元古代1 75～ 1 95Ga ,早于长城系 ;火山喷发开始于 1 95Ga± ,中心可能在豫西的熊耳山或崤山地区 ,形成豫西崤山、熊耳山、外方山地区的许山组和鸡蛋坪组 ;大约在 1 85Ga± ,火山活动可能以崤山地区为中心呈三叉裂谷系分别向西、东和北 3个方向发展 ,形成覆盖全区的马家河组 ;末期 (1 75Ga± )可能仅在豫西地区形成次火山侵入岩———辉石闪长岩类。

关键词：华北陆块熊耳群火山岩形成时代 LP-ICPMS 铀-铅法年龄测试

华北陆块南部元古宙熊耳群火山岩的成因与构造环境:事实与争议

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高校地质学报 2007年第2期13卷 191-206页

作者：赵太平徐勇航翟明国中国科学院广州地球化学研究所成矿动力学重点实验室广州510640 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

位于华北陆块南部的熊耳群形成于古元古代1.80～1.75Ga,以火山熔岩占绝对优势,沉积岩和火山碎屑岩仅占地层总厚度的4.3%。熊耳群火山岩是华北陆块结晶基底形成后规模最大、涉及范围最广的火山活动产物,基岩出露面积约7000km2,地层厚度3... 详细信息

位于华北陆块南部的熊耳群形成于古元古代1.80～1.75Ga,以火山熔岩占绝对优势,沉积岩和火山碎屑岩仅占地层总厚度的4.3%。熊耳群火山岩是华北陆块结晶基底形成后规模最大、涉及范围最广的火山活动产物,基岩出露面积约7000km2,地层厚度3000～7000m,以玄武安山岩、安山岩为主,次为英安-流纹岩,SiO2=60%±的岩石较少,显示双峰特点。中基性熔岩的主要造岩矿物是斜长石和辉石,几乎没有角闪石和黑云母。其岩石化学成分的突出特点是高Fe,K,而低Al,Ca和Mg,火山岩显示富集大离子亲石元素和轻稀土元素、相对亏损高场强元素的岛弧型地球化学特征。Nd同位素和微量元素特征表明,这种地球化学特征是地幔源区遭受地壳组分改造及少量岩浆上升过程中的地壳混染造成的。熊耳群中的沉积岩主要分布在大古石组及马家河组。沉积岩的岩石学和地球化学特征表明熊耳群形成于被动大陆边缘的构造环境,结合火山岩的结构、构造特征,表明火山喷发的主体环境是海相,经历了陆相到海相再到陆相的演变过程,即:伴随着裂谷的发育、地面沉降和海水的侵入,以及随着火山喷发的进行最后又高出海面暴露于地表的全过程。熊耳群形成后,海侵范围更广、海水逐渐加深,表明地壳逐步向更大的凹陷发展。熊耳群形成于夭折的三叉裂谷环境,其火山岩所具有的岛弧型火山岩的地球化学特征是继承于受俯冲组分改造的陆下岩石圈富集地幔源区。熊耳期岩浆活动在华北陆块广泛分布,除了陕西宝鸡附近及山西吕梁地区的火山岩,还广泛分布1.75Ga前后的基性岩墙群、A-型花岗岩以及比熊耳群稍晚的斜长岩、奥长环斑花岗岩等(1.75-1.70Ga)和碱性花岗岩类(～1.65Ga)。这些岩浆岩和熊耳群火山岩在源区性质、岩石成因及其形成的构造背景等方面,可能存在必然的联系。上述岩浆岩的发育,说明华北陆块在1.80Ga后处于地壳拉伸、减薄,很可能沿早先拼合的薄弱部位最先发生破裂,是华北陆块裂解的产物。

关键词：华北陆块元古宙熊耳群成因构造环境