地质力学学报  2019, Vol. 25 Issue (5): 722-745
引用本文
翟明国. 华北克拉通构造演化[J]. 地质力学学报, 2019, 25(5): 722-745.
ZHAI Mingguo. TECTONIC EVOLUTION OF THE NORTH CHINA CRATON[J]. Journal of Geomechanics, 2019, 25(5): 722-745.
华北克拉通构造演化
翟明国1,2,3     
1. 中国科学院大学地球与行星学院, 北京 100029;
2. 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈国家重点实验室, 北京 100049;
3. 浙江大学地球科学学院, 浙江 杭州 310027
摘要:华北克拉通是中国大陆的主要构造单元,从早期到中生代以来的地质记录较完整,受到国际关注,是大陆形成和演化研究的天然实验室。华北克拉通的构造演化可以分为八个大的阶段:陆核形成阶段;陆壳巨量生长阶段;微陆块拼合与克拉通化;古元古代大氧化事件与地球环境剧变;古元古代活动带构造与高级麻粒岩相变质作用;中-新元古代多期裂谷与地球中年调整期;古生代边缘造山;中生代构造转折与去克拉通化。华北克拉通的大陆演化显示了地球的进化和不可逆过程,特别是热体制的演变。早期陆核的成因仍存在争议,但是陆壳由小到大、多阶段生长的过程是明确的。25亿年前后的克拉通化是最具显示度的地质事件,微陆块的拼合是大陆聚合和形成稳定克拉通的主要过程,已经被揭示。但是由绿岩带-高级区构成的穹隆-龙骨构造并不遵从板块构造的基本构造样式。经历了太古宙与元古宙分界时期的"静寂期"之后,华北克拉通记录了与全球休伦冰期以及大氧化事件相关的地质活动。古元古代活动带则记录了裂谷-俯冲-碰撞的过程,具有显生宙造山带的某些特征,伴有高级麻粒岩岩相的变质作用,暗示了早期板块构造的出现。从约18~8亿年长达十亿年或更长的时限里,华北克拉通一直处于伸展环境,发育多期裂谷,有多期陆内岩浆活动,是岩石圈结构和下地壳组成的关键调整期。从古生代起,华北的南、北缘都经历了现代板块构造意义的造山事件,显示了华北克拉通古陆通过古蒙古洋和古秦岭洋与相邻陆块之间的构造活动,分别称为兴蒙造山带和秦岭-大别造山带。中生代的华北克拉通出现构造体制的转折和地壳活化,表现为岩石圈减薄和大量壳熔花岗岩的出现。古太平洋板块的活动显然是重要因素之一,但周边其它陆块的作用也是重要的,克拉通破坏机制及其内涵的研究还有进一步深化的空间。华北克拉通的构造演化有其特点,也具有全球意义。
关键词华北克拉通    构造演化    地质意义    
DOI10.12090/j.issn.1006-6616.2019.25.05.063     文章编号:1006-6616(2019)05-0722-24
TECTONIC EVOLUTION OF THE NORTH CHINA CRATON
ZHAI Mingguo1,2,3     
1. College of Earth and Planetary Science, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;
2. State Key Laboratory of Lithospheric Evolution, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3. School of Earth Sciences, Zhejiang University, Hangzhou 310027, Zhejiang, China
Abstract: The North China Craton (NCC) is a major tectonic unit of China. It is brought into focus to international Earth scientists, because of its complicated and complete geological records from Early Archean to Mesozoic. The tectonic evolution of the NCC can be classified into eight stages, which are as follows:Continental nuclei generation; Major growth of continental crust; Amalgamation of micro-blocks and cratonization; Great Oxygenation Event (GOE) and Paleo-Earth environment change; Paleoproterozoic mobile belt event and metamorphism of high-grade granulite facies; Proterozoic multi-stage rifting and Earth's Middle Age adjustment period; Paleozoic orogeneses along the margins of the NCC; Mesozoic tectonic regime inversion and de-cratonization. The tectonic evolution of the NCC as an example shows the Earth's irreversible evolution process with, specially, heat regime change. Although remaining controversial to mechanism of nuclei generation, it is undisputed that the continental crust grew from small to large in scale with multi-stages.~2.5 Ga cratonization is the most important event, and the amalgamation of micro-blocks is a fundamental process to accomplish stabilization. However, the amalgamation complied the dome-keel tectonic model (tectonic style of high-grade region and greenstone belt) is different from the Plate tectonics. After "the quiet period" during the Archean-Proterozoic boundary, the NCC recorded geological presentations of the Huronian Glaciation and GOE. The Paleoproterozoic mobile belt event includes rift-subduction-collision processes with metamorphism of high-grade granulite facies, indicating tectonic regime change from early heat tectonics to Early Plate Tectonics. The NCC was in an extensional tectonic setting over a long to 1.0 Ga critical epoch from~1.8 Ga to < 0.8 Ga, during which main geological activities included multi-stage rifting, multi-intracontinental magmatism and adjustment of lithosphere and texture between crust and mantle. The Paleozoic orogeneses occurred along the margins of the NCC, showing the tectonic activities between the Siberia, North China and South China blocks related to the Paleo-Mongolia Ocean and Paleo-Qinling Ocean. The Mesozoic tectonic regime inversion and basement reworking were shown by lithospheric thinning and a vast amount of crust-partial melting granites. The subduction of the Paleo-Pacific Ocean Plate to the NCC is considered as a main governing factor, but interaction with other circumjacent geological blocks are also considerable. The study on tectonic evolution of the NCC has global significance.
Key words: NCC    tectonic evolution    geological significance    
0 引言

克拉通是形成于早前寒武纪并保持长期稳定的古老陆块。华北克拉通是中国大陆的主要构造单元,相对于世界上一些克拉通,面积较小,如果不算朝鲜半岛,面积大约有1.3×106 km2。但是华北克拉通有38亿年的古老历史,从早期到中生代以来的地质记录完整,受到国际关注,不少重要的科学问题例如早期大陆的形成与生长,元古宙发生的地球环境、构造体制等巨大变化,古生代的造山活动和东亚大地格局重建,中生代大陆活化与去克拉通化等都有大量的研究,并提出了新的模式和新的理论。华北克拉通是地质科学和大陆演化的天然实验室。

几代中国地质学家为华北克拉通的研究做出了巨大贡献,这里不一一累述,仅提及其中的两本论著。一本是由中国科学院地质研究所和国家地震局地质研究所编著的《华北断块区的形成与发展》 [1],另一本是赵宗溥等撰写的《中朝准地台前寒武纪地壳演化》 [2],大致反映了20世纪90年代初之前的研究成果。21世纪以来的近20年,华北克拉通的研究积累了大量新数据,进展飞跃。《地质力学学报》主编约我为纪念李四光先生诞辰130周年撰写“华北克拉通构造演化”一文,因题目很大,鉴于笔者的知识结构和文章篇幅,在这里仅对该区构造演化做一个简单的小结,以前寒武纪的演化为主,对涉及的理论认识,仅介绍不论证;对显生宙的构造过程,仅提及不展开。借此表达对李四光先生为中国以至世界地质做出的巨大贡献的敬仰之情。

1 华北克拉通地质背景

华北克拉通的大地构造位置见图 1。北、南界分别是中亚(兴蒙)造山带和秦岭-大别造山带,西部被祁连造山带切割,与敦煌—塔里木的关系存在争议,东部边界是苏鲁造山带。朝鲜半岛北部或全部属于华北克拉通[3-10],称为中朝克拉通。

图 1 华北(中朝)克拉通的大地构造位置[3] Fig. 1 Sketch geotectonic map showing the North China (Sino-Korea) craton and related areas[3]

华北克拉通自身的构造演化以及何时和如何与华南和塔里木古陆经主要造山过程组建了中国大陆,都是大家关切的问题。近些年来,一些新的发现,例如模式年龄44亿年的火山岩中的冥古宙锆石、38亿年的TTG片麻岩、25亿年的蛇绿岩与造山带结构的讨论、古元古代的高压和高温—超高温麻粒岩、中新元古代多期陆内岩浆事件、前寒武纪成矿的“高富”、“低贫”等,成为研究热点并引起国际关注,推动了研究的深入。在前寒武纪时期,与其它克拉通的相比,华北克拉通在陆壳生长和一些重大地质事件上,既显示了共性,又显示了特性,如在25亿年的陆壳生长和稳定化、古元古代的活动带事件、中元古代岩浆事件表现更强,而在新元古代一些构造事件偏弱的特点(图 2)。

图 2 华北克拉通前寒武纪重大地质事件示意图[11] Fig. 2 Diagram showing Precambrian crust growth and important geological events in the NCC and their relationship with global events[11]
2 华北克拉通构造演化

华北克拉通的构造演化可以分为八个大的阶段[11-16]:①陆核形成阶段;②陆壳巨量生长阶段;③微陆块拼合与克拉通化;④古元古代大氧化事件与地球环境剧变;⑤古元古代活动带构造与高级麻粒岩相变质作用;⑥中—新元古代多期裂谷与地球中年调整期;⑦古生代边缘造山;⑧中生代构造转折与去克拉通化。

2.1 早期陆核与多阶段大陆生长

地球上先有陆还是先有洋一直是争议的问题。作为与地球有成因联系的月球,最古老的岩石是斜长岩,它们形成了月球的大陆(斜长岩高地),月海则是由陨石砸出的玄武岩坑,推测是陨石撞击引起的月幔部分熔融的结果。斜长岩陆壳可以由硅酸盐岩浆洋模式解释。但地球上最古老的岩石不是斜长岩,而是富钠的花岗岩类(TTG片麻岩)。Wilde et al[17]报道的西澳Jack Hill沉积岩中的碎屑锆石年龄是44亿年,是地球上迄今为止发现的最古老物质,氧同位素和微量元素指示它们来自TTG岩石[18-19]。最古老的岩石是来自加拿大的Acasta TTG片麻岩[20-21],面积约20 km2。约38亿年的TTG岩石在很多克拉通都有报道,表壳岩(沉积岩及条带状铁建造BIF)发现于西格陵兰,其围岩是TTG片麻岩,说明在38亿年沉积岩的形成过程已有宏观水的参与。至今为止,并没有发现古老的洋壳岩石及其残留。然而实验岩石学不能得出由岩浆洋分异或分离出TTG的结果。洋壳成分的岩石(MORB)可以在一定的温压条件下部分熔融出埃达克质的岩石[22]。埃达克质的岩石虽然在Mg#值以及一些微量元素上与TTG岩石有差别,但总体仍比较类似[23]。因此地球上先存在洋壳,TTG是由洋壳熔出的模式也是目前不少研究者的选择。

早期陆核的成因虽存在争议,但是陆壳是由小到大、多阶段生长的过程是明确的。除了上面所讲的国外的例子外,华北南缘的北秦岭草滩沟奥陶纪火山岩中发现了被捕获的冥古宙锆石[24-26]。锆石核部年龄为40.8亿年,边部年龄38~37亿年,Hf模式年龄44亿年,表明44亿年可能已有古老地壳形成,锆石形成于40.8亿年,之后发生了变质作用。氧同位素和微量元素特征表明,锆石是来自陆壳(TTG岩石),而且在40亿年左右发生了水岩相互作用,这些为理解早期陆壳形成提供了重要信息。鞍山地区发现有38亿年的片麻岩[27],它们还经历了后期的活化和改造[28-30],33~31亿年的改造是值得关注的。研究还表明,华北存在大约6~7个大于33亿年的古陆核[31-33](图 3)。古老的岩石可能在华北的分布比以前的推测更广,已经有更多的大于36亿年(始太古代)和大于32亿年(古太古代)的碎屑锆石被发现[34-35],这些样品采自华北的东部、西部、中部以及北部和南部。Zheng et al[36]还在信阳地区显生宙岩浆岩中发现酸性麻粒岩的包体,年龄为约36亿年,暗示深部存在始太古代地壳。

图 3 华北克拉通前寒武纪岩石出露示意图 Fig. 3 Sketch map showing distribution of Precambrian rocks in the NCC

中太古代末至新太古代(29~27亿年),是华北克拉通大陆地壳的生长高峰期。代表大陆生长的典型岩石是TTG片麻岩。实际需要说明的是,古老大陆是由两个基本的地质单元构成的,分别是麻粒岩-片麻岩地体或者叫高级区(HGR)和花岗岩-绿岩带(GSB)[37-38]。高级区的主要岩石组合是TTG片麻岩或者花岗质片麻岩、变质的表壳岩组合、辉长岩-斜长岩或者辉长岩-超镁铁质层状岩体,虽然内部有复杂的形变,总体以穹隆状出露,以高级变质为特征,大多经历了麻粒岩相、局部高级角闪岩相变质。绿岩带则是由一套未变质或浅变质的表壳岩组成,主要的绿岩带下部可有成因不明的(非地幔岩)超镁铁质岩,然后是火山沉积岩为主。火山沉积岩也可大致分为三段:即科马提岩-玄武岩组合;玄武岩-酸性火山岩为主的双峰式火山岩,带有少量科马提岩;钙碱性火山岩组合。这三段都有沉积岩和BIF互层。最上段是沉积岩组合,可有碳酸盐沉积层。绿岩带常呈向斜或向形状产出,并被钙碱性花岗岩侵入。绿岩带围绕着高级区分布,即为典型的高级区—绿岩带构造样式,或称为穹隆-龙骨构造样式(dome-keel style),与显生宙的造山带样式有明显不同。高级区和绿岩带的形成机制和相互关系一直没有定论,主要的看法有高级区更老,是绿岩带的基底;或者二者年龄相当,代表不同的构造背景。华北的绿岩带通常经历了较强的变质作用,后期的混合岩化也很强,被描述为含有BIF的表壳岩残片漂浮在花岗岩海上[39]。华北的科马提岩出露不多,而且被变质之后难以确认。变质的玄武岩的成分总体是拉斑玄武质,部分为钙碱质,稀土特征可分为轻稀土偏富集和平坦(少量的略亏损)两类,相当于国外绿岩带的TH1和TH2型,总体表现为陆内—弧后盆地—岛弧的地化性质,很少量类似洋壳[12-13]。由于变质绿岩带的岩石年龄不好测定,目前的研究显示泰山-蒙阴地区绿岩带年龄在28~27亿年,也有一些年龄在26~25亿年。其余的绿岩带大都获得26~25亿年的同位素年龄,也有少量29~27亿年的年龄显示。TTG片麻岩基本出露于高级区,它们的锆石207Pb/206Pb年龄与εHf(t)值的关系见图 4,主要的形成时代在29~27亿年之间,其次是26~25亿年,后者有一部分可能是来自于29~27亿年TTG的重熔。26~25亿年的TTG形成的原因,可能与微陆块拼合有关,而29~27亿年的TTG,成因有与俯冲洋壳的部分熔融以及地幔柱有关的不同看法[41]。最近十年,华北克拉通27亿年TTG报道的越来越多[42-48]。Jia et al[49]在最近的研究中发现,在华北南缘,陆壳经历了约29~28亿年和27亿年两个阶段的生长,然后又经历了25亿年和23.5~22亿年两期岩浆—混合演化事件。Liou et al[50]报道在冀东识别出29亿年的岩石,提出华北曾有中太古代的古老陆壳。这些29~27亿年的片麻岩分布很广泛,已经确定在华北的东部、西部和中部以及北部都有出露。中太古代末至新太古代的巨量陆壳生长的直接结果是形成了7个微陆块[12, 51],从东到西是胶辽、迁怀、集宁、阿拉善微陆块,向南是鄂尔多斯、许昌和徐淮微陆块(图 5a),大多有26~25亿年的陆壳活化和变质作用记录。

图 4 华北克拉通TTG岩石的εHf(t)值对207Pb/206Pb年龄图解[13] Fig. 4 εHf(t) versus 207Pb/206Pb age plot of TTGs in the NCC[13]
2.2 微陆块拼合与克拉通化

华北克拉通的形成已经有不同的构造模式。例如东部陆块和西部陆块以遵化-赞皇的混杂岩-造山带杂岩带为界在25亿年拼合形成华北克拉通[53-54],或者华北克拉通由东、西陆块沿着克拉通中部出露的含有高压麻粒岩的古元古代造山带在约18.5亿年拼合形成[55-56]。在此之前的微陆块拼合还被白瑾等[57]和伍家善等[31]在20世纪90年代讨论过。

微陆块中的TTG片麻岩具有3.0~2.5 Ga Sm-Nd模式年龄的陆壳岩石约占78%,其中大于3.0 Ga的约占15%,2.5 Ga左右的约占7%,大部分陆壳(约55%)的形成应在2.9~2.7 Ga之间,称为陆壳的巨量生长期[11, 58]。Hf同位素模式年龄最主要的分布区间在3.0~2.6 Ga,并且有2.82 Ga的峰值,与Nd同位素的地质意义相似。通过长英质片麻岩和火山岩的研究,全球陆壳的巨量增生在2.8 ~2.7 Ga期间,主要的岩石类型是高钠的长英质片麻岩(TTG),其次是镁铁质-超镁铁质火山岩,此次陆壳增生大多被推测与超级地幔柱事件相关[59-60]。华北陆壳的增生与全球一致。太古宙的陆壳增生一般认为是围绕着古老陆核形成微陆块。新太古代晚期(2.6~2.5 Ga)是华北陆块演化最重要的时期,这个时期有较多的火山作用与沉积作用,形成新太古代绿岩带;有大量的壳熔的花岗岩和TTG片麻岩形成;有广泛的麻粒岩相-角闪岩相变质作用;有镁铁质岩墙和花岗岩脉群侵入。新太古代绿岩带大多形成在约2.5 Ga,代表性的有红透山、东五分子、登封和五台山绿岩带,少数约2.7~2.6 Ga的绿岩带,如雁翎关绿岩带(图 5b)。研究发现雁翎关绿岩带有明确的约2.5 Ga的变质以及大量约2.5 Ga的花岗岩体和岩席,表明该绿岩带在约2.5 Ga仍有明确的构造活动。近期的研究提供了更多与克拉通化有关的约2.5 Ga变质作用[61-65]和壳熔花岗岩事件的证据[49, 66-76],主要包括:太古宙的岩石经历了约2.6 Ga和2.52~2.50 Ga的变质作用;各微陆块有大量的基底岩石的部分熔融和混合岩化;壳熔的花岗岩包括由中酸性岩石和沉积岩部分熔融形成的钾长花岗质-花岗质-二长花岗质岩石和基性岩石部分熔融形成的TTG质-二长花岗质岩石,它们作为岩体、岩株和岩席侵入到古老的岩石中并切穿不同微陆块以及绿岩带和高级区地体的界限,2.5 Ga的基性岩墙以及碱性—超镁铁质岩墙侵入到古老的岩石以及新太古代末的花岗岩中。

a—华北克拉通7个晚太古代微陆块[52];b—绿岩带—高级区构造格局[13];c—微陆块拼合过程[13] 图 5 华北微陆块克拉通化 Fig. 5 Micro-blocks crtonization of the NCC

微陆壳的拼合暗示在新太古代末已经开始从早期的垂向构造为主向横向—垂向构造为主的转化,表现出洋陆相互作用、有限的和小规模的弧-陆或陆-陆的俯冲与碰撞(图 5c)。从火成岩的组合看,此前的科马提岩—双峰式火山岩组合变为钙碱性火山岩组合,深成长英质岩石从TTG为主变为花岗岩为主。然而微陆块拼合构造与板块构造的机制有根本的差别。微陆块构造又被描述为高级区-绿岩带构造或者穹隆-龙骨构造。绿岩带与碰撞造山带有较大差别,不是以缝合带形式发布,而是围绕高级区;不是高压—超高压变质,大多是没有或很低变质(中国的绿岩带虽然多数都有中级变质作用,但与微陆块或称为高级区而言,变质程度低),没有公认的增生楔和蛇绿岩组合等。微陆块间的横向构造运动是在地壳尺度内,反之,垂向构造的表现也很强,高级区的表壳岩或辉长岩类记录了高级变质,温度很高[77],有穹隆状抬升记录。

微陆块导致的新太古代末克拉通化的标志主要有三条,即大量壳熔花岗岩、岩墙群和盖层沉积岩。大量的壳熔花岗岩是克拉通化过程中达到上、下地壳稳定分层的重要过程。这个过程导致上地壳总体成分更趋于花岗质,而含有熔融残留物质的下地壳,加之有底侵的辉长岩添入使其更趋于镁铁质。上、下地壳的变质程度也有很大的差别。上地壳层为绿片岩相、未变质相。下地壳层的变质相从下而上分别是:下地壳层的麻粒岩相、混合岩化麻粒岩相、混合岩化角闪岩相、角闪岩相[78]。这种物质成分与变质相的分层使得初始陆壳的密度增大和在其它物理-化学条件的变化下变得稳定。地幔为地壳的分层提供能量并有适量的物质加入,软流圈地幔经过岩浆萃取后形成岩石圈地幔,因此稳定的陆壳分层也导致壳幔达到耦合。陆壳与陆壳下地幔的耦合应该标志着全球大陆岩石圈的形成,并与大气圈和水圈达到新的平衡。华北克拉通新太古代末的花岗岩大致有三期,即2.55~2.53 Ga、2.51~2.50 Ga和2.50~2.45 Ga。三期花岗岩都可以大致分为三类,即高钠质的TTG、二长花岗岩和高钾质的花岗岩。其源岩可能分别是:镁铁质岩石、镁铁质岩石与沉积岩/长英质岩石、长英质岩石。根据镁铁质岩石代表洋壳、长英质岩石代表陆壳的设想引发了不同的与板块构造相似或相左的成因模式。总之,有足够的热(地幔活动)就可导致已有的地壳部分熔融形成花岗质岩石,地壳源岩的不同就可以分别形成高钠或高钾质的花岗岩。壳幔相互作用的结束以岩墙群的侵入为特征。大约2.5~2.45 Ga的岩墙群以斜长角闪岩/基性麻粒岩为代表,多经历了强烈的变形与变质。冀东曹庄一带的橄榄辉长岩-碱性岩共生岩墙,锆石离子探针U-Pb年龄为2.504 Ga和2.516 Ga[79]。共生的超镁铁质与碱性岩墙是罕见的,指示在太古宙末期,华北克拉通的岩石圈已经相当厚并且稳定。研究证实在华北核部冀东出露的浅变质火山-沉积岩(青龙群)和在华北北部广泛分布的浅变质火山—沉积岩(红旗营子群和单塔子群)形成年龄均为2.51~2.50 Ga[80-81],火山岩具有陆内裂谷的双峰式特征,形成时代应在区域高级变质作用之后,代表华北新太古代末克拉通化之后的盖层沉积。华北克拉通最终完成的时代是大约2.45 Ga[2, 40]

新太古代末全球克拉通化之后,地球演化历史上出现了长达0.15~0.2 Ga的静寂期,没有火山活动,没有构造活动[60],使得2.5 Ga作为太古宙与元古宙的分界年龄具有划时代意义。

2.3 地球的静寂期与大氧化事件

大氧化事件是早前寒武纪构造演化历史上的一个大事,对此华北克拉通的研究相对薄弱。地球早期的表层系统是贫氧的,大气圈与固体圈层的耦合推测与超级克拉通的形成同步。从全球构造来看,2.5~2.35 Ga之间是一个静寂期,即太古宙末超级克拉通形成之后,地球圈层间曾有一个短暂的平衡,没有明显的地质记录。此后,在超级克拉通上发生有全球规模的裂谷活动——休伦裂谷。2.2 Ga之前的某个时候,发生了氧的急剧升高,在2.2~1.9 Ga时达到与现代相近的富氧状态。大气自由氧含量从小于1% PAL增至15% PAL[82-83] (PAL=Present Atmosphere Level),可见充氧量之大、速度之快是空前的。因此,Holland [84]使用大氧化事件(Great Oxidation Event,简为GOE)的概念强调这次事件的重要性,即23亿年左右大气成分由缺氧变为富氧。水-气系统充氧事件及相关变化表现出短时性、剧烈性和系统性,各大陆出现红层、蒸发岩(石膏、硼酸盐等)、磷块岩、冰碛岩,特别是大量发育苏必利尔湖型BIF铁矿[85],以及含叠层石的厚层碳酸盐和菱镁矿[86-88],有机碳大量堆埋并形成石墨矿床[89]。沉积物出现Eu亏损,并形成REE-Nb-Fe建造,碳酸盐碳同位素普遍正向漂移,以及S、N、Mo等同位素显著分馏[90]。毫无疑问,GOE是地球演化历史上最重大的地质事件之一,它是地球环境巨变的里程碑。关于GOE起因,有超级地幔柱活动或超级大陆裂解以及陨石撞击等认识。大氧化事件在地球上有许多表现。主要有①全球性的水体和大气的氧逸度增高;②导致水圈中离子的价态、种类、活度的变化,也势必引起沉积物类型与性质的变化,如海水中二价铁离子的价态改变,形成大量的条带状硅铁建造沉积,以及沉积物中REE形式的改变等;③氧逸度的改变导致温度的改变;④促进生命的形成演化和生物圈的变化等。此外,还有一些问题需要继续研究,如:①同位素示综方法的研究和解析,特别是C、S、N、Mo、Cr、Fe等[91];②各种环境变化指标所揭示的不同现象出现的顺序、条件及其内在联系或因果关系;③生命爆发与GOE之间的因果关系;④成矿大爆发与GOE之间的内在联系,特别是元素在GOE期间及其前后的地球化学行为、源运储条件的变化;⑤后期构造热事件中GOE现象的变化程度,受控于变质地层的地质地球化学特征对GOE的记忆能力等。这些事件都导致一些重要的成矿作用[88, 92](图 6)。

图 6 全球大氧化期的事件与成矿[93] Fig. 6 Global GOE and metallogenic events[93]

陈衍景和汤好书[93]总结了华北克拉通约2.3 Ga的环境突变事件,先后对华北南缘、辽吉、五台、中条等地区进行了沉积物稀土地球化学和元素地球化学研究,通过沉积物稀土地球化学氧化-还原模型以及软硬酸碱理论,提出除原岩的影响外,沉积环境是影响沉积物稀土特征的重要因素。2.3 Ga前的沉积物形成于还原环境,之后的沉积物形成于较氧化环境,因此地球环境在2.3 Ga时由还原转化为氧化。华北地区在2.3 Ga后出现大量的碳酸盐类沉积、红层、磷块岩、石墨、叠层石等,是大氧化事件的物质表现。很多研究表明,碳酸盐碳同位素的δ13Ccarb正异常是环境氧化的重要指标。中国辽东关门山组、五台滹沱群大石岭组、胶东含菱镁矿大石桥组、莱州含菱镁矿粉子山群张格庄组、南墅石墨矿荆山群、安徽霍邱铁矿以及河南嵩山群五指岭组的碳酸盐中,都得到碳酸盐碳同位素正异常,与稀土的特征变化一致[87, 93]。粉子山群中的菱镁矿呈层状,是一套镁质碳酸盐地层(图 7)。年代学研究确定它们形成于2.24~1.9 Ga。它们的C同位素的δ13Ccarb为1.5‰~2.0‰,O同位素的δ18OSMOW变化范围>10‰,远高于正常海相碳酸盐平均值(δ13Ccarb约为0.5‰),指示了碳同位素正漂移。2.3 Ga之后石墨矿以及磷块岩在华北的发育,也需要表生环境中氧逸度增高。华北苏必利尔型BIF相对数量较少。近几年的研究,除山西中条地区袁家村BIF铁矿外[95],对华北南缘铁山庙、霍邱铁矿上部层位也做了研究[96-98],提出其属于苏必利尔型BIF铁矿。

图 7 莱州粉子山的地层与同位素特征[94] Fig. 7 Stratigraphic column of the Fenzishan Group and O-C isotopic characteristics[94]

翟明国[16]在解释“为什么华北克拉通在古元古代大氧化事件的环境下,苏必利尔型的BIF铁矿相对较少,而菱镁矿等却特别富集”时提出,华北在古元古代时期,处于相对较浅的海盆—泻湖环境,出现巨大的碳酸盐沉积(如菱镁矿)和含有机质的泥质岩(石墨),但是相对缺少BIFs,因为后者一般需要沉淀在400~600 m的相对较深的洋盆中。

2.4 古元古代活动带与高级麻粒岩相变质作用

赵宗溥等[2]提出滹沱(吕梁)运动的结束拉开了华北克拉通的地台演化阶段的序幕。翟明国[99]以及翟明国和彭澎[100]强调,对与滹沱运动相关的地质事件群应该进行分析和分解,并归并成早期的与裂谷-俯冲有关的事件亚群和与碰撞-碰撞后有关的事件亚群,有利于更好地理解滹沱运动的本质。裂谷-俯冲有关的事件亚群代表的过程与Condie和Krner[59]假设的晚太古代末超级克拉通形成之后的第一次全球规模的裂解事件(休伦裂谷)相对应。在华北表现为形成三个主要的活动带,地层的分布和出露特点为线性褶皱带,具有某些现代造山带的特点,它们是胶辽活动带、晋豫活动带和丰镇活动带。主要的地层分别是辽河群—粉子山群、滹沱群—吕梁群—中条群、二道洼群—上集宁群[101-106]。其中在辽河群中发育厚层的菱镁矿-大理岩岩层,夹有含硼矿的变粒岩。在上集宁群、粉子山群和吕梁群中发育石墨片麻岩,它们有大氧化事件的地质记录(见上文)。上述三个活动带的表壳岩石都是双峰式火山—沉积建造,具有裂谷的岩石组合性质,部分岩石显示了岛弧的特点。此后的事件亚群,岩石在1.97~1.85 Ga期间经历了两期变质作用(局部麻粒岩相),有相应时代的花岗岩侵入,反映了由裂谷盆地—俯冲—碰撞的构造演化历史。

值得指出的是,三个活动带及附近地区普遍发现高压麻粒岩,石榴石在石英玄武质的变质岩石中形成独立矿物,指示变质压力大于1.0 GPa[107-108],因此俗称的高压麻粒岩是含石榴石的基性麻粒岩,它们以透镜体或强烈变形的岩墙状出露于片麻岩中,或者与泥质麻粒岩出露在一起。在紫苏辉石消失全部变为石榴石-单斜辉石-石英-斜长石的组合时,压力比二辉石共存的压力更大。但是如果岩石的成分(或局部)不均匀,即Al或Mg+Fe含量变化,都可能引起斜方辉石并不因压力升高而分解。它们的原岩被认为是辉长质岩墙,以含石榴子以及普遍具有白眼圈退变质结构为特征,达到石榴麻粒岩相、部分为榴辉岩相变质[109]。在麻粒岩相的泥质岩中,还发现有超高温变质矿物[110-111],这些发现引起一些学者将它们作为板块构造的证据。翟明国等[107, 109]曾提出高压麻粒岩在河北—晋北—内蒙中部—辽南成带分布,代表了阜平古陆块与怀安古陆块的碰撞,还曾提出它与苏鲁—大别以及喜马拉雅造山带并列为中国三个高级变质带[112]。Zhao等[113-114]也提出高压麻粒岩形成一个可与喜马拉雅造山带媲美的华北中部造山带。此外,Kusky and Li[115]和Santosh et al[111]提出了内蒙—河北古元古代造山模式和华北中部造山带与内蒙高温麻粒岩(孔兹岩)带在古元古代相向俯冲碰撞的模式。Liu et al[116]总结了泥质高温麻粒岩的特征,提出它们代表了活动大陆边缘,是构造埋藏与加热的结果,与其上的角闪岩—绿片岩相的表壳岩共同构成造山带的变质组合。越来越多的资料获得后,原有的认识又有许多新的突破。主要有以下几点:①麻粒岩分布面积很广,并不是线状分布,似乎是面状地出现在几乎所有的早前寒武纪岩石出露区[117-118],即使在被显生宙沉积岩覆盖的鄂尔多斯盆地,钻井样品中也发现了高温泥质麻粒岩[119];②详细的野外地质填图和构造分析,证实在高压基性麻粒岩与高温泥质麻粒岩共生的地区,无一例外,二者共同经历了峰期变质之后的变质与变形作用,说明它们在经历高温高压麻粒岩岩相变质之前已经共生在一起,个别地区(如内蒙兴和黄土窑)还能观察到高压基性麻粒岩墙侵入到高温麻粒岩中的地质现象[120];③在两种麻粒岩共生的地区,泥质麻粒岩中大都发现了蓝晶石等矿物作为夕线石的交代残留或在石榴石中作为包裹体矿物,估算的变质压力与基性高压麻粒岩相同[120-122];④在胶北地区还发现有超镁铁质岩石与高温高压麻粒岩共生[123-125],它们的原岩可能是底侵的镁铁质-超镁铁质岩体,也经历了高温高压麻粒岩相变质;⑤上述所有的麻粒岩都可以识别出三期变质事件,即高压麻粒岩相、中压麻粒岩相和角闪岩相,代表了峰期变质以及两期退变质(图 8),在泥质麻粒岩中,还识别了进变质的矿物组合,三期变质作用的时代是≥1.97~1.95 Ga、1.87~1.83 Ga和约1.80 Ga[120-122, 126];⑥虽然高压麻粒岩相的岩石已经属于下地壳深度的变质压力,但它们都有高的变质温度,属于中压高温变质相系(中压型),温压梯度约16~26 ℃/km,平均21 ℃/km,大大低于大陆碰撞造山带的温压梯度;⑦这些麻粒岩具有极低的抬升速率,低于约0.4 mm/yr,不仅大大低于显生宙造山带(0.3~3(5) cm/yr),而且低于沉积盆地的抬升速率(约0.3~1 mm/yr)[116, 124],这意味着高压麻粒岩地体在下沉到下地壳深度之后,长期滞留或很缓慢的抬升,表明高压麻粒岩地体的密度、浮力和粘滞度等与围岩的下地壳岩石十分相似。

Bs—蓝片岩相;Ec—榴辉岩相;Gs—绿片岩相;Am—角闪岩相;Gr—麻粒岩相;Ky—蓝晶石;And—红柱石;Sil—夕线石;EA—绿帘角闪岩相 图 8 高级麻粒岩相变质作用的P-T演化途径[124] Fig. 8 P-T paths of high-grade granulite facies[124]

不管如何,高温高压麻粒岩的出现,已经说明早期大陆发生了一个根本的构造体制转变,太古宙的高级区-绿岩带体制转变到活动带体制。从变质演化上看(图 9),从太古宙到显生宙,变质温压梯度(地热梯度)不断下降。太古宙是高温—超高温,显生宙是高压—超高压,早元古宙的温压梯度处于高温高压阶段,暗示高温高压麻粒岩曾经缓慢地、带有一定塑性地俯冲到陆块的下地壳层次,以此完成两个陆块之间的拼接。早元古代活动带有下面几个特点:具线性展布特征、有复杂褶皱形态;活动带岩石发生变质;有与其相应的花岗岩侵入,以及类似于裂谷-岛弧的成矿作用(Pb-Zn、Cu)。这些特点与现代裂谷-岛弧-碰撞带有相似,而不同于太古宙的绿岩带—高级区的构造—变质格局。据此,作者等[12, 57, 125]已经假设了华北克拉通初始的板块构造。即在太古宙克拉通化之后,又经过约2.5(2.45)~2.35(2.3)Ga的构造静寂期,华北克拉通发生了一次基底残留洋盆与陆内的拉伸-破裂事件,随后在1.95~1.9 Ga期间,经历了一次挤压构造事件,导致了裂陷盆地的闭合,形成晋豫、胶辽和丰镇三个活动带,它们在分布状态、变形与变质方面,类似于现代陆-陆碰撞型的造山带[33, 57],造成克拉通中部迁怀块体,以及北部的集宁块体和东部的胶辽块体等在陆内挤压碰撞以及碰撞后基底掀翻,使下地壳岩石抬升,高级变质杂岩代表了出露地表的下地壳[117]。古元古代活动带显示了板块构造雏形的特点,虽然有横向运动,但在机理上和规模上都不相同,是早前寒武纪垂直为主的构造机制向板块构造转变之间的一个重要阶段。此后现代板块构造的启动还经历了长达十亿年甚至更多时间,这期间发生的故事就是下一个重要的地质事件“地球中年调整期”。

图 9 热、变质作用与构造体制转变 Fig. 9 Geothermal, metamorphism and tectonic system transformation
2.5 中新元古代多期裂谷与地球中年调整期

中国地层委员会将古元古代与中元古代的界限放在18亿年,即造山系与固结系之间,而不是国际地层委员会的16亿年的固结系与盖层系之间,是为了强调华北克拉通在造山系(滹沱运动)之后,自长城系的沉积开始,一直处于地台演化的阶段,进入稳定盖层发育期。翟明国等[127]根据地质特征分析,提出华北中—新元古代始终处于伸展状态下“一拉到底”的大地构造环境,并命名为“地球中年调整期”[128]。这个阶段从约1.8 Ga延续到约0.75 Ga,约10亿年以上。地质表现为多期裂谷发育,并伴随有周期性陆内岩浆活动,反映了地幔与下地壳之间的耦合调整,最终形成现代规模和状态的岩石圈。

(1) 裂谷系可大致分为南、北两个在地表没有完全连接的裂陷槽和北缘、东缘各一个裂谷带(图 10)。在南部的熊耳裂陷槽中,熊耳群双峰式火山岩最古老的岩浆年龄约为1800~1780 Ma,向上的中新元古代地层有汝阳群、洛峪群等。华北北部的燕辽裂陷槽,主要由长城系、蓟县系、待建系和青白口系组成。蓟县剖面由于长城系下部层位火山岩的缺失,不能构建固结系(约1800~1600 Ma期间)的完整层序,熊耳地区的地层是必要的补充剖面[128-129]。如果按照中国地层委员会的划分标准,从熊耳群到待建系(下马岭群)厘定了中元古代层序,之上的青白口系以及未明确划分的南华系和震旦系属新元古代。这些沉积岩系大致可划分为四个复合裂谷系,或称为四期裂谷事件。

图 10 华北中—新元古代的裂谷及岩墙群分布示意图 Fig. 10 Sketch map showing distribution of Meso-Neoproterozoic rifts and dyke swarms

(2) 发现和证明中—新元古代四期裂谷事件分别对应的岩浆活动是1.8~1.78 Ga的基性岩墙群—熊耳火成岩、1.7~1.67 Ga的非造山岩浆岩和1.68~1.62 Ga的裂谷火山岩、1.32 Ga的席状岩墙群、0.92~0.89 Ga的辉绿岩墙(席)和0.86~0.82 Ga的裂谷火山岩[130-132]。与此相对应的裂谷成矿作用是华北的特色成矿,铅锌、铁、铜、钼等多种矿产发育,特别具有中国特色的稀土矿。研究还发现了中—新元古代岩浆作用在地壳深部的记录。研究强调1.8~1.78 Ga的基性岩墙群—熊耳火成岩是华北克拉通中元古代演化的起始,最早发育的熊耳裂陷槽早于燕辽裂谷,并识别出一个同时期的固原裂陷槽[133]。熊耳群火山岩是华北中元代最早的地层岩石,对该期岩浆作用性质的研究,不仅对完善蓟县剖面和长城系之下地层的建立有重要意义,而且对于理解华北结晶基底形成之后的陆壳演化也具有重要意义。新元古代多期裂谷旋回中形成的Pb-Zn-Cu成矿系统主要形成华北克拉通北缘西段狼山—渣尔泰铜矿集区。矿集区内产出了东升庙、炭窑口、霍各乞、甲生盘等多个大型—超大型矿床。它们的赋矿围岩为中元古代狼山群和扎尔泰群中的砂泥质黑色页岩和碳酸盐岩等。其中的双峰式火山岩得到的锆石年龄是0.82 Ga和0.86 Ga[134-135],确定了狼山—渣尔泰裂谷中的新元古代青白口系的地层。

(3) 1.32 Ga岩浆事件的厘定与全球规模的裂谷事件的联系引人注目[133, 136-137]。燕辽地区侵入到中元古代沉积地层内辉绿岩床群长度大于600 km、出露宽度达200 km的区域内。斜锆石U-Pb测年确定岩床形成于13.2亿年左右。辉绿岩具有拉斑质及板内玄武岩地球化学特征。辉绿岩侵位的最新地层为下马岭组,在长龙山组及景儿峪组等没有辉绿岩床侵入,表明燕辽地区13.2亿年大规模辉绿岩床(燕辽基性大火成岩省)的侵位发生在下马岭组沉积之后、长龙山组及景儿峪组沉积之前。由于下马岭组与上覆长龙山组及景儿峪组之间为平行不整合接触,判断岩床群的形成伴随有前岩浆期区域性抬升。根据中元古代大火成岩省及沉积地层对比,结合古地磁资料,推测燕辽与北澳大利亚代里姆(Derim)基性大火成岩省可能属于一个统一的大火成岩省,只是由于大陆裂解才分离开[135]。位于华北克拉通北缘渣尔泰-白云鄂博-化德裂陷槽内的白云鄂博Fe-REE-Nb-Th矿床是世界第一大稀土矿床,其成因及构造背景多年来一直有很大争议。最近研究确定白云鄂博矿区富REE-Nb-Th白云岩主体为侵入到尖山组(砂岩及板岩为主,少量为灰岩)内的火成碳酸岩岩床,少量为侵入到尖山组下部都拉哈拉组及基底变质岩中的火成碳酸岩岩墙。这些火成碳酸岩明显受地层层位控制,在尖山组顶部不整合面以上的地层层位中未见有火成碳酸岩及REE-Nb-Th矿化。火成碳酸岩的锆石与斜锆石的年龄为1.32~1.3 Ga,代表了岩浆的结晶年龄[136, 138-139]。锆石中除了含有火成碳酸岩中典型矿物(方解石、白云石、金云母等)外,还含有富Nb及REE的矿物包体(如含铈烧绿石等),进一步证实这些锆石不但是与火成碳酸岩同期结晶的,也是在主成矿期结晶的。因此,白云鄂博火成碳酸岩及稀土矿化形成于13.0亿年左右,即白云鄂博超大REE-Nb-Th矿床的形成与火成碳酸岩侵位有关。

(4) 华北古陆在18亿至8亿近10亿年的时间,进入了“地球中年调整期”,处于“一拉到底”的构造背景和地质状态。多期裂谷表现为中—新元古代的多个地层超群(系)沉积。伴随裂谷沉积的四期岩浆活动都是陆内岩浆活动,表现出壳幔的相互作用,以及深部地壳与壳慢结构的复杂调整。这个时期全球的状态是相似的。Cawood and Hawkesworth[140]指出,“这10亿年期间,全球始终处于伸展构造环境,没有全球性造山运动,不发育被动大陆边缘,发育斜长岩等非造山岩浆组合,发育裂谷型矿产,缺乏造山型金矿和火山块状硫化物矿产,发育独特的地表环境和海水环境特征等,壳幔活动使得壳幔结构和下地壳组成不断调整至更加稳定”。其构造意义在于:中年调整期形成了全球性的现代岩石圈结构,为现代板块构造启动奠定了基础。如果南华期裂谷相当于超级大陆裂解和威尔逊旋回开始,那么此后的全球构造将是冈瓦纳大陆以及潘吉亚大陆的聚合。

2.6 古生代边缘造山

古生代早期至中生代,华北克拉通南、北缘经历了多期造山作用,参与古亚洲洋和古秦岭洋的演变与消亡,与周边陆块互相运动,形成中国大陆,构建了东亚大地构造格局。图 11概要地显示了边缘造山过程,但是这个图只是个综合示意图,没有准确刻画南、北缘的时代和造山过程。简单地讲,南(东)缘造山带是碰撞型造山带,大别山—苏鲁地区记录了大陆深俯冲,引发了对超高压变质机制的研究热潮与争论。北缘造山带是增生型造山带,除了古亚洲(蒙古)洋之外,在中生代的不同时段,还有鄂霍茨克海的演化以及古太平洋的作用,中亚(兴蒙)造山带也被一些学者称为叠加造山带。

图 11 古生代华北克拉通南、北边缘造山带示意图 Fig. 11 Schematic diagram showing orogenic belts along the northern and southern margins of the NCC

秦岭造山带的构造演化有多种认识,最主要的意见是:①秦岭是印支造山带[141-147];②秦岭是一个加里东、海西、印支以至燕山的多旋回复合造山带[148-151]。最近,Dong and Santosh[152]论述了秦岭的多期演化过程,提出新元古代格林威尔期(1.0 Ga)的缝合带在华北与北秦岭之间的宽坪;古生代的俯冲与增生是通过广泛发育的地体与火山岩代表,导致在华南的增生;古生代南秦岭与北秦岭之间的造山是沿着商丹缝合线进行的,早泥盆纪期间商丹洋向北俯冲到北秦岭之下,导致了中泥盆纪—早三叠纪的陆陆俯冲;南秦岭块体与华南的碰撞造山发生在三叠纪,沿着勉略缝合带;此后秦岭进入陆内造山。任纪舜等[153]提出争议,依据是在秦岭尚未发现三叠纪或古生代延续到三叠纪的洋盆存在的痕迹,“勉略缝合带”是一个扬子陆块内的区域断层,其中的镁铁质岩石是元古代产物。秦岭的印支造山作用并不是洋盆消失后的陆陆碰撞造山作用,而是海盆消失后的中朝与扬子两个小陆块间逆冲—叠覆造山作用。

兴蒙造山带是中亚造山带的重要组成部分,其复杂的演化历史尤其是晚古生代的构造格局和演化,存在着由来已久的争论。一种观点认为古生代时期古亚洲洋发育连续的南、北向俯冲及长期的沟—弧—盆体系,形成多个加积楔,至三叠纪初俯冲结束形成索伦—西拉木伦缝合带[154-157],导致了克拉通北缘成为活动大陆边缘,具有“安第斯型造山带”特征[158-159];第二种观点认为古亚洲洋发育南、北两个分支,北支为贺根山蛇绿岩,代表从早古生代到晚石炭世的向北西俯冲,之后闭合成为一条重要的缝合带;而南支则发育双向俯冲,自早古生代持续到晚古生代末期,最终于晚二叠世到早三叠世闭合[160];第三种观点认为古亚洲洋在早古生代早期经历了南、北双向俯冲,在晚泥盆世发生闭合形成兴蒙造山带,之后处于伸展构造环境[161-165],发育陆内裂谷及小型海盆等构造单元,并在早三叠世受到秦岭—大别中央造山带和蒙古—鄂霍次克造山带的远距离的影响[166-169]。简言之,前两种观点主张从大洋俯冲到碰撞造山的单阶段发育模式,大多数蛇绿岩都被视为由原始洋壳演变的SSZ型;而第三种观点则持早古生代闭合—晚古生代伸展、再闭合的双阶段发展模式,晚古生代蛇绿岩并不代表原始大洋而是陆内小洋盆。最近徐备等[170]提出了“兴蒙陆内造山带”的概念,认为以温都尔庙群为代表的古亚洲洋在泥盆纪中晚期闭合,形成南、北双冲造山带。此后早石炭世(360~330 Ma)在北部造山带和兴安-艾力格庙地块范围内,发育了北北东向延伸的二连-贺根山裂谷带,演化至三叠纪初形成陆内造山带。构造变形可分为两期,第一期为晚古生代地层大范围褶皱变形,造成盆—岭构造带的缩短;第二期为沿盆-岭构造的边界强烈剪切变形,产生向东逃逸的挤出构造,其构造背景是北部蒙古-鄂霍茨克造山带和南部大别-秦岭中央造山带的远距离效应引起的被动闭合作用。

2.7 中生代构造转折与地台活化

华北在中生代曾有大规模的地壳变动,翁文灏[171]最先提出“燕山运动”。综合后来的研究,中生代构造转折的地质表现主要有:①中生代构造体制转折总体上表现为陆内伸展和与地幔隆起相伴的岩石圈大规模减薄;②由东西向到北北东向的的盆岭格局重组;③复杂的构造过程在边缘与内部,北缘与南缘构造过程细节不同,并有挤压与伸展的一次或多次交替;④中生代构造体制转折的伸展作用与印支期末的碰撞后的伸展不属同一构造动力学过程;⑤深部的壳幔作用和岩石圈减薄与上部地壳的运动有明显的耦合和成因联系;⑥岩石圈减薄不仅是岩石圈地幔减薄,而且下地壳也发生了一定程度的减薄和置换,下地壳过程主要包括岩浆底侵、置换(换底)和拆沉作用[172-173]

在大量工作的基础上,朱日祥等[174]总结出:太行山东西两侧地壳与岩石圈厚度空间变化以及地球化学属性的异同显示,华北克拉通破坏主要集中在东部,而西部主要表现为克拉通的改造。克拉通化之后的沉积建造、岩浆活动和构造变形等特征表明, 克拉通破坏发生在中生代,其峰期为125 Ma左右。张宏福[175]指出,华北东部中生代玄武质岩石中具有环带状结构的橄榄石和辉石捕虏晶,特别是具有环带状结构的地幔橄榄岩捕虏体的发现, 暗示这种橄榄岩—熔体的相互作用在华北东南部中生代岩石圈地幔中很可能普遍存在,为岩石圈地幔组成转变和快速富集的重要方式。吴福元等[176]提出,大多数克拉通的减薄可能主要通过地幔柱或地幔上涌的热侵蚀而实现, 但目前还没有地幔柱或地幔上涌使克拉通发生破坏的实例。对已发生破坏的北美和华北克拉通的研究揭示, 板块俯冲是导致克拉通破坏的重要原因。俯冲大洋板块的脱水交代上覆地幔楔, 不仅可使其发生部分熔融而产生广泛的岩浆作用, 更重要的是使大陆岩石圈地幔失去原有的刚性特征而易于发生变形。从这一过程出发, 大规模地壳来源的花岗岩和壳内韧性变形可视为克拉通破坏的岩石学与构造学标志。由此,Zhu et al[177-178]提出早白垩世西太平洋板块俯冲是导致华北克拉通破坏的一级外部因素和驱动力,俯冲板片在地幔过渡带的滞留脱水使上覆地幔发生熔融和非稳态流动,俯冲带后撤导致岩石圈强烈伸展,最终造成克拉通破坏。

华北的岩石圈减薄和克拉通破坏已经有很深入的研究,但对于这样一个前沿问题的理解仍有很大的深入空间。董树文等[179]提出,晚中生代燕山运动的启动和发展与古太平洋、新特提斯和蒙古—鄂霍茨克三大构造域洋壳俯冲消减历史和板块汇聚碰撞过程密切相关。晚侏罗世东亚周邻多板块汇聚形成了三个巨型陆缘汇聚造山系统(北部蒙古—鄂霍茨克碰撞造山带、东部陆缘Cordillera型俯冲增生造山系统、西部班公湖—怒江俯冲碰撞造山系统)以及向陆内变形扩展系统,包括多方向的陆内造山带、鄂尔多斯和四川盆地的环形褶皱山系。陆内变形表现为远离汇聚板块边缘的大规模逆冲—褶皱构造、古老造山带的复活和广泛的岩浆成矿作用。结合古大陆分离—聚合过程的周期演变规律,晚中生代东亚多板块汇聚可能是未来亚美超大陆的起始点。Zhai et al[3, 180]根据中国东部、朝鲜半岛与日本的中生代花岗岩的分布规律和地质对比,提出太平洋俯冲是非常重要的控制因素,但是周边其它板块的围限和相互作用的意义不可忽视(图 12),某种目前板块构造未能完满解决的大陆动力学问题很可能孕育其中。

图 12 华北东部中生代地幔上隆与地壳伸展模式[174] Fig. 12 Model of Mesozoic mantle upwelling and crust extension of the eastern North China[174]
3 关于矿产资源的时空性与不可重复性

成矿演化与构造演化关系密切,讨论华北克拉通的构造演化时,成矿演化是不能不提及的。由华北克拉通的研究得出三条重要结论,即:成矿作用是构造演化的物质表现,是由重大地质事件控制的,重大地质事件与成矿事件具有同步演化的规律性;大陆演化的不可逆性导致成矿作用的时控性和不可重复性;成矿随地质时代演化的规律具有全球意义,成矿差异是地质事件强弱以及后期改造叠加造成的。

(1) 地球(大陆)演化最重要的地质事件有陆壳的巨量增生、前板块/早期板块/板块构造机制的转折、由缺氧到富氧的地球环境的剧变。上述三个主导性构造事件导致元素的分离和迁移、成矿环境和成矿构造背景的变化,这是成矿作用爆发和演化的基本控制因素。前寒武纪占地质历史的85%以上,形成了大陆地壳的主体,一些重要矿产,如铁、金、铜、铅、锌、铀等的资源量远大于其它地质时代。而显生宙的成矿作用,明显受板块构造和陆内构造控制,在洋陆相互作用和壳幔作用的活动区带富集成矿,风化、剥蚀、搬运、分选和沉积过程也是重要的成矿过程。

(2) 地球像万物一样是有生命的,具有有生有死的生命历程。其核心控制因素就是热体制。当地球的热能耗尽,就成为像月球一样的死亡星球。有科学家计算,地球的内能消耗尽还需40多亿年,而水和大气变得不适合人类生存还需要十多亿年。地球演化的不可逆性,在物质上的表现就是成矿具有时控性和不可重复性[13]。随着地质时代的演化,金属种类和矿量出现变化,矿种也从简单变得更加丰富多样[181]。例如条带状硅铁建造(BIF),只形成在早前寒武纪,它的形成与海水在贫氧条件下含氧量的快速升高以及细菌活动有关,使得溶解于海水中的Fe2+部分成为三价而形成磁铁矿,并在海水中沉淀下来。BIF是在中—晚太古代和古元古代是据统治地位的矿种,仅在新元古代的雪球事件中有少量重复,之后就再也没有出现过。大气和海水充分氧化之后,三价的铁更容易在海水中以赤铁矿结核产出。再如,在前寒武纪不太容易成大矿的铜,在显生宙的板块构造下成为标志性的矿种—斑岩铜矿,这是与洋壳向陆壳俯冲的地质过程和构造环境相关。

(3) 华北克拉通是全球最古老陆块之一,前寒武纪各阶段全球性重大地质事件几乎都被记录下来,并表现出一些特殊性。与全球其它克拉通相比,华北陆壳生长—稳定化过程具有多阶段特征,太古宙末—古元古代环境剧变记录复杂多样,古元古代与早期板块体制建立和超大陆演化相关的俯冲碰撞和伸展裂解等地质记录丰富,中—新元古代经历持续伸展并接受巨量裂谷沉积,古生代的造山作用和中生代的基底活化,针对这些重要构造演化阶段,华北有六个重要的成矿系统,它们是:太古代BIF成矿系统;古元古代活动带型Cu-Pb-Zn成矿系统;古元古代大氧化条件下Mg-B成矿系统;中元古代REE-Fe和SEDEX型Pb-Zn系统;古生代造山带型Cu-Mo成矿系统;中生代陆内Au和Ag-Pb-Zn以及Mo成矿系统。图 13揭示出重大地质事件与成矿事件同步演化的规律性。从图中可以看到重大地质事件反映了动力、构造、环境和结构诸因素。成矿系统包括金属种类、矿床类型和成矿强度,是随时代变化而变化的。换言之,矿产资源是大陆演化不同阶段的物质表现。

图 13 华北克拉通地质事件与成矿作用同步演化关系图[182] Fig. 13 Diagram showing synchronous evolution between metallogenic systems and tectonic events of the NCC[182]

(4) 华北克拉通形成了丰富的矿产资源和独特的优势矿种,即“高富”矿产,例如菱镁矿,大石桥单个矿体占世界储量的三分之一;白云鄂博稀土矿的轻稀土储量占世界70%。华北也存在一些“低贫”的矿产,即在许多克拉通发育而在华北不发育的矿产,如铂族和铬铁矿,它们在南非形成超大型矿床,产于布什维尔德巨型层状岩体中,是与古元古代休伦裂谷期的地幔柱构造有关,华北这个时期的地幔活动不强烈。华北克拉通成矿的“高富”和“低贫”是与相对应的地质事件的强弱相关的,也与后期强烈的构造活动对早期地质状态的改造有关。例如,绿岩带型金矿和元古代的砾岩型铀金矿等是北美和南非的优势矿种,而在华北却是贫乏的。研究认为绿岩带型金矿是在华北的古元古代的强烈陆壳再造事件以及华北中生代的岩石圈减薄事件中被改造的,因为铀、金等成矿温度都较低并且成矿元素易于迁移,被活化和迁移的金重新在中生代富集成矿,成为特殊的陆内金矿类型[181]。在大氧化事件期间,很多古陆形成巨大的苏必利尔型BIF铁矿,华北相对较少,推测华北在古元古代时期,整体处于浅海相—泻湖相,导致异常的产出巨量的菱镁矿和石墨矿等,苏必利尔型BIF不发育,后者易于沉淀在半深水的海盆中[15]

(5) 从华北克拉通研究得出的重大地质事件与成矿事件同步演化的规律性,具有全球意义[15]。全球各个克拉通都可以画出相似的成矿图谱,并且也都会因为各自地质事件的强弱表现出成矿作用的强弱。例如前面已经提到的斑岩矿床、块状硫化物矿床集中成矿在5~6亿年之后,BIF铁矿和绿岩带型金矿等集中成矿在18亿年之前。在地球的18~8(7)亿年的中年调整期,也有令人眼花缭乱的特殊成矿,这与该期裂谷活动和壳幔调整有关。这个时期与非造山岩浆组合有关的稀土、稀散和稀有元素成矿十分丰富,它们在品种上、方式上和与显生宙造山带或者风化沉积有关的同类矿产都有很大差别。三稀元素加上铂族和钴等贵金属元素,是中国继续发展需要的关键矿产。因此不同地质时代关键矿产的成矿背景和成矿机制研究将成为新的研究方向。

4 结语与致谢

今年是李四光先生诞辰130周年。李先生是中国地质科学的开拓者之一,也是建国后中国地质事业的主要领导者。在李先生担任地质部长期间,地质与矿产受到国家高度重视,是地质界与国家领导人和中央政府沟通最为通畅的时期。地质工作者在地质普查、矿产、石油、地震、铀矿(国防)等诸方面都有重大进展,为国家的经济和国防做出了实质性贡献。李四光先生提出的“地质力学”,把力学理论引入到地质学的研究中,用力学观点来研究地壳构造及其变形规律。它强调地球的运动,提出重视地球自转的变化以及地球作为行星受到其它行星的影响等,至今仍有前瞻性和指导意义。

我年轻时耳边时常听到的大科学家的名字就是李四光、竺可桢、钱学森等。当我也走上地质道路之后,听到了李四光先生更多的传奇故事。我受到《地质力学学报》主编约稿时,即决定写一篇文章,表达我对李先生的崇敬之情。这篇文章是对华北克拉通构造演化研究的一个提纲式小结,挂一漏十难免,言不达意甚多。大陆形成和演化是地质学中的主题学科之一,任重道远,许多问题还会在今后进一步深化、修正和完善。在此我要感谢我的研究团队、研究所内外的同行们以及国外合作者,也要感谢学生们,特别要感谢胡健民研究员在成文与定稿过程中的大力帮助。

参考文献/References
[1]
中国科学院地质研究所和国家地震局地质研究所. 华北断块区的形成与发展[M]. 北京: 科学出版社, 1980.
Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences and Institute of Geology, China Earthquake Administration. Formation and development of the north China[M]. Beijing: Science Press, 1980. (in Chinese)
[2]
赵宗溥. 中朝准地台前寒武纪地壳演化[M]. 北京: 科学出版社, 1993.
ZHAO Zongpu, et al. Precambrian crust evolution in Sino-Korean peneplatform[M]. Beijing: Science Press, 1993. (in Chinese)
[3]
ZHAI M G, ZHANG X H, ZHANG Y B, et al. The geology of North Korea:an overview[J]. Earth-Science Review, 2019, 194: 57-96. DOI:10.1016/j.earscirev.2019.04.025
[4]
张文佑, 等. 中国及邻区海陆大地构造图[M]. 北京: 科学出版社, 1983.
ZHANG Wenyou, et al. The Map of marine and continental tectonics of China and its environs[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1983. (in Chinese)
[5]
钱祥麟.中朝断块区[M]//张文佑.中国及邻区海陆大地构造.北京: 科学出版社, 1986: 160-162.
QIAN Xianglin. China-Korea fault block region[A]. Marine and Continental Geotectonics of China and its Environs[M]. Beijing: Science Press, 1986, 160-162. (in Chinese)
[6]
LEE D S. Geology of Korea[M]. Seoul: Kyohak-Sa Publishing Corporation, 1987.
[7]
PAEK R J, JU Y J. Geophysical field and deep structure of the crust[M]. Geology of Korea, Foreign Language Book Publishing House (Pyongyang), 1996: 619.
[8]
YIN A, NIE S Y. An indentation model for the North and South China Collision and the Development of the Tan-Lu and Honam fault systems, Eastern Asia[J]. Tectonics, 1993, 12(4): 801-813. DOI:10.1029/93TC00313
[9]
OH C W. A new concept on tectonic correlation between Korea, China and Japan:Histories from the late Proterozoic to Cretaceous[J]. Gondwana Research, 2006, 9(1-2): 47-61. DOI:10.1016/j.gr.2005.06.001
[10]
翟明国. 朝鲜半岛与华北地质之对比研究:进展与问题[J]. 岩石学报, 2016, 32(10): 2915-2532.
ZHAI Mingguo. Comparative study of geology in North China and Korean Peninsula:Research advances and key issues[J]. Acta Petrologica Sinica, 2016, 32(10): 2915-2932. (in Chinese with English abstract)
[11]
ZHAI M G, SANTOSH M. Metallogeny of the North China Craton:Link with secular changes in the evolving Earth[J]. Gondwana Research, 2013, 24(1): 275-297. DOI:10.1016/j.gr.2013.02.007
[12]
ZHAI M G. Precambrian geological events in the North China Craton[M]//MALPAS J, FLETCHER C J N, ALI J R, et al. Tectonic Evolution of China. London: Geological Society of London Special Publication, 2004, 226: 57-72.
[13]
ZHAI M G, SANTOSH M. The early Precambrian odyssey of the North China Craton:a synoptic overview[J]. Gondwana Research, 2011, 20(1): 6-25. DOI:10.1016/j.gr.2011.02.005
[14]
ZHAI M G, ZHOU Y Y. General Precambrian geology in China[C]//ZHAI M G. Precambrian Geology of China. Berlin, Heidelberg: Springer, 2015: 3-58.
[15]
ZHAI M G, ZHU X Y. Corresponding main metallogenic epochs to key geological events in the North China Craton: an example for secular changes in the evolving Earth[C]//ZHAI M G, ZHAO Y, ZHAO T P, et al. Main Tectonic Events and Metallogeny of the North China Craton. Singapore: Springer-Verlag, 2016: 281-303.
[16]
翟明国.华北克拉通前寒武纪研究重要进展[M]//翟明国, 张连昌, 陈斌, 等.华北克拉通前寒武纪重大地质事件与成矿.北京: 科学出版社, 2018: 11-32.
ZHAI Mingguo. Progress in the study of Precambrian research in the North China Craton[A]. Main Tectonic Events and metallogeny of the North China Craton[M], Beijing: Science Presee, 2018, 11-32. (in Chinese)
[17]
WILDE S A, VALLEY J W, PECK W H, et al. Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago[J]. Nature, 2001, 409(6817): 175-178. DOI:10.1038/35051550
[18]
WILDE S A. Jimperding and Chittering metamorphic belts, southwestern Yilgarn Craton, Western Australia-a field guide[M]. Perth, W.A.: Western Australia Geological Survey, Record 2001/12. 2001: 24.
[19]
MOJZSIS S J, HARRISON T M, PIDGEON R T. Oxygen-isotope evidence from ancient zircons for liquid water at the Earth's surface 4, 300 Myr ago[J]. Nature, 2001, 409(6817): 178-181. DOI:10.1038/35051557
[20]
HARRISON T M, MCCULLOCH M T, BLICHERT-TOFT J, et al. Further Hf isotope evidence for Hadean continental crust[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2006, 70(S18): A234.
[21]
HARRISON T M. The Hadean crust:evidence from>4 Ga zircons[J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 2009, 37(1): 479-505. DOI:10.1146/annurev.earth.031208.100151
[22]
MOYEN J F, STEVENS G. Experimental constraints on TTG petrogenesis: implications for Archean geodynamics[C]//BENN K, MARESCHAL J G, CONDIE K C. Archean Geodynamics and Environments. Washington: AGU, 2006, 164: 149-175.
[23]
SMITHIES R H, CHAMPION D C. Adakites, TTG and Archaean crustal evolution[C]//EGS-AGU-EUG Joint Assembly, Abstracts from the meeting held in Nice, France, 6-11 April 2003. France: EGU, 2003, 5: 01630.
[24]
王洪亮, 陈亮, 孙勇, 等. 北秦岭西段奥陶纪火山岩中发现近4.1 Ga的捕虏锆石[J]. 科学通报, 2007, 52(14): 1685-1693.
WANG Hongliang, CHEN Liang, SUN Yong, et al. Capture zircon near 4.1 Ga found in Ordovician volcanic rocks in the western part of North Qinling[J]. Chinese Science Bulletin, 2007, 52(14): 1685-1693. DOI:10.3321/j.issn:0023-074x.2007.14.015 (in Chinese with English abstract)
[25]
第五春荣, 孙勇, 董增产, 等. 北秦岭西段冥古宙锆石(4.1-3.9Ga)年代学新进展[J]. 岩石学报, 2010, 26(4): 1171-1174.
DIWU Chunrong, SUN Yong, Dong Zengchan, et al. In situ U-Pb geochronology of Hadean zircon xenocryst (4.1-3.9 Ga) from the western of the Northern Qinling Orogenic Belt[J]. Acta Petrologica Sinica, 2010, 26(4): 1171-1174. (in Chinese with English abstract)
[26]
DIWU C R, SUN Y, WILDE S A, et al. New evidence for~4.45 Ga terrestrial crust from zircon xenocrysts in Ordovician ignimbrite in the North Qinling Orogenic Belt, China[J]. Gondwana Research, 2013, 23(4): 1484-1490. DOI:10.1016/j.gr.2013.01.001
[27]
LIU D Y, NUTMAN A P, COMPSTON W, et al. Remnants of ≥ 3800 Ma crust in the Chinese part of the Sino-Korean Craton[J]. Geology, 1992, 20(4): 339-342. DOI:10.1130/0091-7613(1992)020<0339:ROMCIT>2.3.CO;2
[28]
SONG B, NUTMAN A P, LIU D Y, et al. 3800 to 2500 Ma crustal evolution in the Anshan area of Liaoning Province, northeastern China[J]. Precambrian Research, 1996, 78(1-3): 79-94. DOI:10.1016/0301-9268(95)00070-4
[29]
WAN Y S, LIU D Y, NUTMAN A, et al. Multiple 3.8-3.1 Ga tectono-magmatic events in a newly discovered area of ancient rocks (the Shengousi Complex), Anshan, North China Craton[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2012, 54-55: 18-30. DOI:10.1016/j.jseaes.2012.03.007
[30]
WU F Y, ZHANG Y B, YANG J H, et al. Zircon U-Pb and Hf isotopic constraints on the Early Archean crustal evolution in Anshan of the North China Craton[J]. Precambrian Research, 2008, 167(3-4): 339-362. DOI:10.1016/j.precamres.2008.10.002
[31]
伍家善, 耿元生, 沈其韩, 等. 中朝古大陆太古宙地质特征及构造演化[M]. 北京: 地质出版社, 1998.
WU Jiashan, GENG Yuansheng, SHEN Qihan, et al. Archean geological features and modification evolution of the China-Korean Paleocontinent[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1998. (in Chinese)
[32]
KRÖNER A, WILDE A S, O'BRIEN P J O, et al. The late Archaean to Palaeoproterozoic Hengshan and Wutai complexes of northern China[M]//CASSIDY K F, DUNPHY J M, KRANENDONK M J, et al. 4th International Archaean Symposium (Extended Abstract). Perth: SGSO-Geoscience Australia, 2001: 327.
[33]
ZHAI M G, LIU W J. Palaeoproterozoic tectonic history of the North China craton:a review[J]. Precambrian Research, 2003, 122(1-4): 183-199. DOI:10.1016/S0301-9268(02)00211-5
[34]
WAN Y S, LIU D Y, DONG C Y, et al. Formation and evolution of Archean continental crust of the North China craton[M]//ZHAI M G. Precambrian Geology of China. Berlin, Heidelberg: Springer, 2015: 59-136.
[35]
CUI X H, ZHAI M G, GUO J H, et al. Field occurrences and Nd isotopic characteristics of the meta-mafic-ultramafic rocks from the Caozhuang Complex, eastern Hebei:Implications for early Archean crustal evolution of the North China Craton[J]. Precambrian Research, 2018, 310: 425-442. DOI:10.1016/j.precamres.2018.03.006
[36]
ZHENG J P, GRIFFIN W L, O'REILLY S Y, et al. 3.6 Ga lower crust in central China:new evidence on the assembly of the North China Craton[J]. Geology, 2004, 32(3): 229-232. DOI:10.1130/G20133.1
[37]
WINDLEY B F. The evolving continents[M]. 2nd ed. Chichester, England: John Wiley & Sons, 1984.
[38]
WINDLEY B F. The evolving continents[M]. 3th ed. Chichester, England: John Wiley & Sons, 1995.
[39]
JAHN B M. Early Precambrian basic rocks of China[M]//HALL R P, HUGHES D J. Early Precambrian Basic Magmatism. Glasgow: Blackie, 1990: 294-316.
[40]
ZHAI M G. Multi-stage crustal growth and cratonization of the North China Craton[J]. Geoscience Frontiers, 2014, 5(4): 457-469. DOI:10.1016/j.gsf.2014.01.003
[41]
ZHAO G C, ZHAI M G. Lithotectonic elements of Precambrian basement in the North China Craton:Review and tectonic implications[J]. Gondwana Research, 2013, 23(4): 1207-1240. DOI:10.1016/j.gr.2012.08.016
[42]
LIU S W, PAN Y M, LI J H, et al. Geological and isotopic geochemical constraints on the evolution of the Fuping complex, North China Craton[J]. Precambrian Research, 2002, 117(1-2): 41-56. DOI:10.1016/S0301-9268(02)00063-3
[43]
JAHN B M, LIU D H, WAN Y S, et al. Archean crustal evolution of the Jiaodong Peninsula, China, as revealed by zircon SHRIMP geochronology, elemental and Nd-isotope geochemistry[J]. American Journal of Science, 2008, 308(3): 232-269. DOI:10.2475/03.2008.03
[44]
LIU D Y, WILDE S A, WAN Y S, et al. Combined U-Pb, hafnium and oxygen isotope analysis of zircons from meta-igneous rocks in the southern North China Craton reveal multiple events in the Late Mesoarchean-Early Neoarchean[J]. Chemical Geology, 2009, 261(1-2): 140-154. DOI:10.1016/j.chemgeo.2008.10.041
[45]
ZHOU Y. The early precambrian magmatism and crustal evolution in the Southern margin of the North China Craton: a case study on the Songshan and Lushan Areas[D]. Beijing: Graduate School of Chinese Academy of Sciences.
[46]
ZHU X Y, ZHAI M G, CHEN F K, et al. 2.7 Ga Crustal Growth in the North China Craton:evidence from Zircon U-Pb Ages and Hf Isotopes of the Sushui Complex in the Zhongtiao Terrane[J]. The Journal of Geology, 2013, 121(3): 239-254. DOI:10.1086/669977
[47]
WAN Y S, XIE S W, YANG C H, et al. Early neoarchean (~2.7 Ga) tectono-thermal events in the North China Craton:A synthesis[J]. Precambrian Research, 2014, 247: 45-63. DOI:10.1016/j.precamres.2014.03.019
[48]
JIA X L, ZHU X Y, ZHAI M G, et al. Late Mesoarchean crust growth event:evidence from the ca. 2.8 Ga granodioritic gneisses of the Xiaoqinling area, southern North China Craton[J]. Science Bulletin, 2016, 61(12): 974-990. DOI:10.1007/s11434-016-1094-y
[49]
JIA X L, ZHAI M G, XIAO W J, et al. Late Neoarchean to early Paleoproterozoic tectonic evolution of the southern North China Craton:Evidence from geochemistry, zircon geochronology and Hf isotopes of felsic gneisses from the Taihua complex[J]. Precambrian Research, 2019, 326: 222-239. DOI:10.1016/j.precamres.2017.11.013
[50]
LIOU P, GUO J H, HUANG G Y, et al. 2.9 Ga magmatism in Eastern Hebei, North China Craton[J]. Precambrian Research, 2019, 326: 6-23. DOI:10.1016/j.precamres.2017.11.002
[51]
ZHAI M G, BIAN A G, ZHAO T P. The amalgamation of the supercontinent of North China craton at the end of Neo-Archaean and its breakup during late Palaeoproterozoic and Meso-Proterozoic[J]. Science in China Series D:Earth Sciences, 2000, 43(S1): 219-232. DOI:10.1007/BF02911947
[52]
翟明国, 卞爱国. 华北克拉通新太古代末超大陆拼合及古元古代末-中元古代裂解[J]. 中国科学:地球科学, 2000, 30(S1): 129-137.
ZHAI Mingguo, BIAN Aiguo. The supercontinent patchwork in the late Archean and dissociation during Late Paleoproterozoic-Mesoproterozoic of North China Craton[J]. Science in China Series D:Earth Sciences, 2000, 30(S1): 129-137. (in Chinese)
[53]
KUSKY T M, LI J H, GLASS A, et al. Origin and emplacement of Archean ophiolites of the central Orogenic belt, North China Craton[M]//KUSKY T M. Precambrian Ophiolites and Related Rocks. Developments in Precambrian Geology 13. Amsterdam: Elsevier, 2004: 223-274.
[54]
KUSKY T M, WINDLEY B F, POLAT A. Geological evidence for the operation of plate tectonics throughout the archean:records from archean paleo-plate boundaries[J]. Journal of Earth Science, 2018, 29(6): 1291-1303. DOI:10.1007/s12583-018-0999-6
[55]
ZHAO G C, CAWOOD P A, WILDE S A, et al. Metamorphism of basement rocks in the Central zone of the North China craton:implications for Paleoproterozoic tectonic evolution[J]. Precambrian Research, 2000, 103(1-2): 55-88. DOI:10.1016/S0301-9268(00)00076-0
[56]
ZHAO G C, ZHAI M G. Lithotectonic elements of Precambrian basement in the North China Craton:Review and tectonic implications[J]. Gondwana Research, 2013, 23(4): 1207-1240. DOI:10.1016/j.gr.2012.08.016
[57]
白瑾, 黄学光, 戴凤岩, 等. 中国前寒武纪地壳演化[M]. 北京: 地质出版社, 1993: 36-38.
BAI Jin, HUANG Xueguang, DAI Fengyan, et al. The Early Precambrian Crust Evolution of China[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1993: 36-38. (in Chinese)
[58]
翟明国. 克拉通化与华北陆块的形成[J]. 中国科学:地球科学, 2011, 54(8): 1037-1046.
ZHAI Mingguo. Cratonization and the ancient North China continent:a summary and review[J]. Science China Earth Sciences, 2011, 54(8): 1110-1120.
[59]
CONDIE K C, DES MARAIS D J, ABBOT D. Precambrian superplumes and supercontinents:a record in black shales, carbon isotopes, and paleoclimates?[J]. Precambrian Research, 2001, 106(3-4): 239-260. DOI:10.1016/S0301-9268(00)00097-8
[60]
CONDIE K C, KRÖNER A. When did plate tectonics begin? Evidence from the geologic record[J]. Geological Society of America Special Paper, 2008, 440: 281-294.
[61]
KWAN L C J, ZHAO G C, YIN C Q, et al. Metamorphic P-T path of mafic granulites from Eastern Hebei:implications for the Neoarchean tectonics of the Eastern Block, North China Craton[J]. Gondwana Research, 2016, 37: 20-38. DOI:10.1016/j.gr.2016.05.004
[62]
DUAN Z Z, WEI C J, REHMAN H U. Metamorphic evolution and zircon ages of pelitic granulites in eastern Hebei, North China Craton:insights into the regional Archean P-T-t history[J]. Precambrian Research, 2017, 292: 240-257. DOI:10.1016/j.precamres.2017.02.008
[63]
SANTOSH M, LIU S J, TSUNOGAE T, et al. Paleoproterozoic ultrahigh-temperature granulites in the North China Craton:implications for tectonic models on extreme crustal metamorphism[J]. Precambrian Research, 2012, 222-223: 77-106. DOI:10.1016/j.precamres.2011.05.003
[64]
SANTOSH M, TENG X M, HE X F, et al. Discovery of Neoarchean suprasubduction zone ophiolite suite from Yishui Complex in the North China Craton[J]. Gondwana Research, 2016, 38: 1-27. DOI:10.1016/j.gr.2015.10.017
[65]
YANG C Y, WEI C J. Two phases of granulite facies metamorphism during the Neoarchean and Paleoproterozoic in the East Hebei, North China Craton:Records from mafic granulites[J]. Precambrian Research, 2017, 301: 49-64. DOI:10.1016/j.precamres.2017.09.005
[66]
MA M Z, WAN Y S, SANTOSH M, et al. Decoding multiple tectonothermal events in zircons from single rock samples:SHRIMP zircon U-Pb data from the late Neoarchean rocks of Daqingshan, North China Craton[J]. Gondwana Research, 2012, 22(3-4): 810-827. DOI:10.1016/j.gr.2012.02.020
[67]
WANG A D, LIU Y C. Neoarchean (2.5~2.8 Ga) crustal growth of the North China Craton revealed by zircon Hf isotope:a synthesis[J]. Geoscience Frontiers, 2012, 3(2): 147-173. DOI:10.1016/j.gsf.2011.10.006
[68]
PENG T P, WILDE S, FAN W M, et al. Late Neoarchean potassic high Ba-Sr granites in the Taishan granite-greenstone terrane:Petrogenesis and implications for continental crustal evolution[J]. Chemical Geology, 2013, 344: 23-41. DOI:10.1016/j.chemgeo.2013.02.012
[69]
LIU S W, FU J H, LU Y J, et al. Precambrian Hongqiyingzi Complex at the northern margin of the North China Craton:Its zircon U-Pb-Hf systematics, geochemistry and constraints on crustal evolution[J]. Precambrian Research, 2019, 326: 58-83. DOI:10.1016/j.precamres.2018.05.019
[70]
SHAN H X, ZHAI M G, DEY S, et al. Geochronological and geochemical studies on the granitoid gneisses in the northeastern North China Craton:insights into the late Neoarchean magmatism and crustal evolution[J]. Precambrian Research, 2019, 320: 371-390. DOI:10.1016/j.precamres.2018.10.014
[71]
ZHOU Y Y, ZHAO T P, SUN Q Y, et al. Geochronological and geochemical constraints on the petrogenesis of the 2.6-2.5 Ga amphibolites, low-and high-Al TTGs in the Wangwushan area, southern North China Craton:Implications for the Neoarchean crustal evolution[J]. Precambrian Research, 2018, 307: 93-114. DOI:10.1016/j.precamres.2018.01.013
[72]
DIWU C R, SUN Y, GUO A L, et al. Crustal growth in the North China Craton at~2.5 Ga:evidence from in situ zircon U-Pb ages, Hf isotopes and whole-rock geochemistry of the Dengfeng complex[J]. Gondwana Research, 2011, 20(1): 149-170. DOI:10.1016/j.gr.2011.01.011
[73]
DENG H, KUSKY T, POLAT A, et al. A 2.5 Ga fore-arc subduction-accretion complex in the Dengfeng granite-greenstone belt, southern North China Craton[J]. Precambrian Research, 2016, 275: 241-264. DOI:10.1016/j.precamres.2016.01.024
[74]
ZHANG H F, YANG Y H, SANTOSH M, et al. Evolution of the Archean and Paleoproterozoic lower crust beneath the Trans-North China orogen and the western block of the North China Craton[J]. Gondwana Research, 2012, 22(1): 73-85. DOI:10.1016/j.gr.2011.08.011
[75]
CHEN H X, WANG H Y C, PENG T, et al. Petrogenesis and geochronology of the Neoarchean-Paleoproterozoic granitoid and monzonitic gneisses in the Taihua complex:Episodic magmatism of the southwestern Trans-North China Orogen[J]. Precambrian Research, 2016, 287: 31-47. DOI:10.1016/j.precamres.2016.10.014
[76]
YANG Q Y, SANTOSH M, TSUNOGAE T. High-grade metamorphism during Archean-Paleoproterozoic transition associated with microblock amalgamation in the North China Craton:mineral phase equilibria and zircon geochronology[J]. Lithos, 2016, 263: 101-121. DOI:10.1016/j.lithos.2015.11.018
[77]
魏春景. 冀东地区新太古代麻粒岩相变质作用及其大地构造意义[J]. 岩石学报, 2018, 34(4): 895-912.
WEI Chunjing. Neoarchean granulite facies metamorphism and its tectonic implications from the East Hebei terrane[J]. Acta Petrologica Sinica, 2018, 34(4): 895-912. (in Chinese with English abstract)
[78]
WEAVER B L, TARNEY L. Lewisian gneiss geochemistry and Archaean crustal development models[J]. Earth and Planetary Science Letters, 1981, 55(1): 171-180. DOI:10.1016/0012-821X(81)90096-0
[79]
LI T S, ZHAI M G, PENG P, et al. Ca. 2.5 billion year old coeval ultramafic-mafic and syenitic dykes in Eastern Hebei:implications for cratonization of the North China Craton[J]. Precambrian Research, 2010, 180(3-4): 143-155. DOI:10.1016/j.precamres.2010.04.001
[80]
LV B, ZHAI M G, LI T S, et al. Ziron U-Pb ages and geochemistry of the Qinglong volcano-sedimentary rock series in Eastern Hebei:Implication for~2500 Ma intra-continental rifting in the North China Craton[J]. Precambrian Research, 2012, 208-211: 145-160. DOI:10.1016/j.precamres.2012.04.002
[81]
GE S S, ZHAI M G, SAFONOVA I, et al. Whole-rock geochemistry and Sr-Nd-Pb isotope systematics of the Late Carboniferous volcanic rocks of the Awulale metallogenic belt in the western Tianshan Mountains (NW China):Petrogenesis and geodynamical implications[J]. Lithos, 2015, 228-229: 62-77. DOI:10.1016/j.lithos.2015.04.019
[82]
KARHU J A, HOLLAND H D. Carbon isotopes and the rise of atmospheric oxygen[J]. Geology, 1996, 24(10): 867-870.
[83]
HOLLAND H D. Early proterozoic atmospheric change[M]//BENGTSON S. Early life on Earth. New York: Columbia University Press, 1994: 237-244.
[84]
HOLLAND H D. Volcanic gases, black smokers, and the Great Oxidation Event[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2002, 66(21): 3811-3826. DOI:10.1016/S0016-7037(02)00950-X
[85]
HUSTON D L, LOGAN G A. Barite, BIFs and Bugs:evidence for the evolution of the Earth's early hydrosphere[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2004, 220(1-2): 41-55. DOI:10.1016/S0012-821X(04)00034-2
[86]
MELEZHIK V A, FALLICK A E, FILIPPOV M M, et al. Karelian shungite-an indication of 2.0-Ga-old metamorphosed oil-shale and generation of petroleum:geology, lithology and geochemistry[J]. Earth-Science Reviews, 1999, 47(1-2): 1-40. DOI:10.1016/S0012-8252(99)00027-6
[87]
MELEZHIK V A, FALLICK A E, MEDVEDEV P V, et al. Extreme 13Ccarb enrichment in ca. 2.0 Ga magnesite-stromatolite-dolomite- 'red beds' association in a global context:a case for the world-wide signal enhanced by a local environment[J]. Earth-Science Reviews, 1999, 48(1-2): 71-120. DOI:10.1016/S0012-8252(99)00044-6
[88]
TANG H S, CHEN Y J. Global glaciations and atmospheric change at ca. 2.3 Ga[J]. Geoscience Frontiers, 2013, 4(5): 583-596. DOI:10.1016/j.gsf.2013.02.003
[89]
陈衍景, 刘丛强, 陈华勇, 等. 中国北方石墨矿床及赋矿孔达岩系碳同位素特征及有关问题讨论[J]. 岩石学报, 2000, 16(2): 233-244.
CHEN Yanjing, LIU Congqiang, CHEN Huayong, et al. Carbon isotope geochemistry of graphite deposits and ore-bearing khondalite series in North China:implications for several geoscientific problems[J]. Acta Petrologica Sinica, 2000, 16(2): 233-244. (in Chinese with English abstract)
[90]
SCHIDLOWSKI M. A 3, 800-million-year isotopic record of life from carbon in sedimentary rocks[J]. Nature, 1988, 333(6171): 313-318. DOI:10.1038/333313a0
[91]
ANBAR A D, DUAN Y, LYONS T W, et al. A whiff of oxygen before the Great Oxidation Event?[J]. Science, 2007, 317(5846): 1903-1906. DOI:10.1126/science.1140325
[92]
TANG H S, CHEN Y J, LI K Y, et al. Early Paleoproterozoic metallogenic explosion in North China Craton[M]//ZHAI M G, ZHAO Y, ZHAO T P, et al. Main Tectonic Events and Metallogeny of the North China Craton. Singapore: Springer, 2016: 305-328.
[93]
陈衍景, 汤好书.华北大氧化事件的确定[M]//翟明国, 张连昌, 陈斌, 等.华北克拉通前寒武纪重大地质事件与成矿.北京: 科学出版社, 2018: 155-179.
CHEN Yanjing, TANG Haoshu. Determination of large Oxidation event[A]. Main Tectonic events and metallogeny of the North China Craton[M]. Beijing: Science Press, 2018, 155-179. (in Chinese)
[94]
汤好书, 陈衍景.表生环境巨量元素富集[M]//翟明国, 张连昌, 陈斌, 等.华北克拉通前寒武纪重大地质事件与成矿.北京: 科学出版社, 2018: 180-187.
TANG Haoshu, CHEN Yanjing. The huge accumulation of elements in supergene environment[A]. Main Tectonic events and metallogeny of the North China Craton[M]. Beijing: Science PRESS, 2018, 180-187. (in Chinese)
[95]
张连昌, 翟明国, 万渝生, 等. 华北克拉通前寒武纪BIF铁矿研究:进展与问题[J]. 岩石学报, 2012, 28(11): 3432-3445.
ZHANG Lianchang, ZHAI Mingguo, WAN Yusheng, et al. Study of the Precambrian BIF-iron deposits in the North China Craton:progresses and questions[J]. Acta Petrologica Sinica, 2012, 28(11): 3431-3445. (in Chinese with English abstract)
[96]
杨晓勇, 刘磊.霍邱杂岩地球化学及BIF成矿作用[M]//翟明国, 张连昌, 陈斌, 等.华北克拉通前寒武纪重大地质事件与成矿.北京: 科学出版社, 2018: 213-240.
YANG Xiaoyong, LIU Lei. Geochemistry and BIF ore-forming process of Huoqiu Complex[A]. Main Tectonic events and metallogeny of the North China Craton[M]. Beijing: Science PRESS, 2018, 213-240. (in Chinese)
[97]
兰彩云, 赵太平.舞阳古元古代BIF铁矿成因[M]//翟明国, 张连昌, 陈斌, 等.华北克拉通前寒武纪重大地质事件与成矿.北京: 科学出版社, 2018: 188-202.
LAN Caiyun, ZHAO Taiping. The Genesis of Wuyang Paleoproterozoic BIF-iron deposits[A]. Main Tectonic events and metallogeny of the North China Craton[M]. Beijing: Science PRESS, 2018, 188-202. (in Chinese)
[98]
LAN T G, FAN H R, YANG K F, et al. Geochronology, mineralogy and geochemistry of alkali-feldspar granite and albite granite association from the Changyi area of Jiao-Liao-Ji Belt:implications for Paleoproterozoic rifting of eastern North China Craton[J]. Precambrian Research, 2015, 266: 86-107. DOI:10.1016/j.precamres.2015.04.021
[99]
翟明国. 华北克拉通2.1~1.7Ga地质事件群的分解和构造意义探讨[J]. 岩石学报, 2004, 20(6): 1343-1354.
ZHAI Mingguo. 2.1~1.7 Ga geological event group and its geotectonic significance[J]. Acta Petrologica Sinica, 2004, 20(6): 1343-1354. (in Chinese with English abstract)
[100]
翟明国, 彭澎. 华北克拉通古元古代构造事件[J]. 岩石学报, 2007, 23(11): 2665-2682.
ZHAI Mingguo, PENG Peng. Paleoproterozoic events in the North China Craton[J]. Acta Petrologica Sinica, 2007, 23(11): 2665-2682. DOI:10.3969/j.issn.1000-0569.2007.11.001 (in Chinese with English abstract)
[101]
孙大中, 胡维兴. 中条山前寒武纪年代构造格架和年代地壳结构[M]. 北京: 地质出版社, 1993.
SUN Dazhong, Hu Weixing. Precambrian chronotectonic framework and model of chronocrustal structure of the Zhongtiao Moungtains[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1993. (in Chinese with English abstract)
[102]
李三忠, 刘永江, 杨振升, 等. 辽河群变质泥质岩中变质重结晶作用和形作用的关系[J]. 岩石学报, 1998, 14(3): 351-365.
LI Sanzhong, LIU Yongjiang, YANG Zhensheng, et al. Relations between deformation and metamorphic recrystallization in metaperlite of Liaohe Group[J]. Acta Petrologica Sinica, 1998, 14(3): 351-365. (in Chinese with English abstract)
[103]
苗培森, 张振福, 张建中, 等. 五台山区早元古代地层层序探讨[J]. 中国区域地质, 1999, 18(4): 405-413.
MIAO Peisen, ZHANG Zhenfu, ZHANG Jianzhong, et al. Paleoproterozoic stratigraphic sequence in the Wutai Mountain area[J]. Regional Geology of China, 1999, 18(4): 405-413. (in Chinese with English abstract)
[104]
于津海, 王赐银, 赖鸣远, 等. 山西古元古代吕梁群变质带的重新划分及地质意义[J]. 高校地质学报, 1999, 5(1): 66-75.
YU Jinhai, WANG Ciyin, LAI Mingyuan, et al. Re division of the metamorphic facies zonation of LǜLiang group in Shanxi province and its significance[J]. Geological Journal of China Universities, 1999, 5(1): 66-75. (in Chinese with English abstract)
[105]
万渝生, 耿元生, 刘福来, 等. 华北克拉通及邻区孔兹岩系的时代及对太古宙基底组成的制约[J]. 前寒武纪研究进展, 2000, 23(4): 221-237.
WAN Yusheng, GENG Yuansheng, LIU Fulai, et al. Age and composition of the Khondalite series of the North China craton and its adjacent area[J]. Progress in Precambrian Research, 2000, 23(4): 221-237. (in Chinese with English abstract)
[106]
耿元生, 万渝生, 杨崇辉. 吕梁地区古元古代的裂陷型火山作用及其地质意义[J]. 地球学报, 2003, 24(2): 97-104.
GENG Yuansheng, WAN Yusheng, YANG Chonghui. The Palaeoproterozoic rift-type volcanism in Luliangshan Area, Shanxi Province, and its geological significance[J]. Acta Geoscientia Sinica, 2003, 24(2): 97-104. DOI:10.3321/j.issn:1006-3021.2003.02.001 (in Chinese with English abstract)
[107]
翟明国, 郭敬辉, 阎月华, 等. 中国华北太古宙高压基性麻粒岩的发现及初步研究[J]. 中国科学(B辑), 1992, 22(12): 1325-1330.
ZHAI Mingguo, GUO Jinghui, YAN Yuehua, et al. The discovery and preliminary study on the Archaean high-pressure granulites from the North China Craton[J]. Science China (Series B:Chemistry, life sciences, earth sciences), 1992, 22(12): 1325-1330. (in Chinese)
[108]
郭敬辉, 翟明国, 张毅刚, 等. 怀安蔓菁沟早前寒武纪高压麻粒岩混杂岩带地质特征、岩石学和同位素年代学[J]. 岩石学报, 1993, 9(4): 329-341.
GUO Jinghui, ZHAI Mingguo, ZHANG Yigang, et al. Early precambrian Manjinggou high-pressure granulite melange belt on the South edge of the Huai'an complex, North China Craton:geological features, petrology and isotopic geochronology[J]. Acta Petrologica Sinica, 1993, 9(4): 329-341. DOI:10.3321/j.issn:1000-0569.1993.04.007 (in Chinese with English abstract)
[109]
翟明国, 郭敬辉, 李江海, 等. 华北太古宙退变质榴辉岩的发现及其含义[J]. 科学通报, 1995, 40(17): 1590-1594.
ZAHI Mingguo, GUO Jinghui, LI Jianghai, et al. The discovery and significance of the Archaean retrograded eclogites in the North China Craton[J]. Chinses Science Bulletin, 1995, 40(17): 1590-1594. DOI:10.3321/j.issn:0023-074X.1995.17.016 (in Chinese)
[110]
郭敬辉, 陈意, 彭澎, 等.内蒙古大青山假蓝宝石麻粒岩——1.8 Ga的超高温(UHT)变质作用[C]//2006年全国岩石学与地球动力学研讨会论文摘要集.南京: 南京大学, 2006: 215-218.
GUO Jinghui, CHEN Yi, PENG Peng, et al. The ultrahigh-temperature (UHT) metamorphism of Sapphirine-beaing granulite in Inner Mongolia at -1.8 Ga[A]. The abstract collection of papers from National Symposium on Petrology and Geodynamics 2006[M]. Nanjing: Nanjing University, 2006, 215-218. (in Chinese)
[111]
SANTOSH M, TSUNOGAEB T, LI J H, et al. Discovery of sapphirine-bearing Mg-Al granulites in the North China Craton:Implications for Paleoproterozoic ultrahigh temperature metamorphism[J]. Gondwana Research, 2007, 11(3): 263-285. DOI:10.1016/j.gr.2006.10.009
[112]
翟明国. 中国三条高温高压变质带及其地质意义[J]. 岩石学报, 1998, 14(4): 419-429.
ZHAI Mingguo. Three important high-pressure and high-temperature metamorphic zones in China and their geotectonic significance[J]. Acta Petrologica Sinica, 1998, 14(4): 419-429. (in Chinese with English abstract)
[113]
ZHAO G C, WILDE S A, CAWOOD P A, et al. Thermal evolution of two textural types of mafic granulites in the North China craton:evidence for both mantle plume and collisional tectonics[J]. Geological Magazine, 1999, 136(3): 223-240. DOI:10.1017/S001675689900254X
[114]
ZHAO G C, SUN M, WILDE S A, et al. Late Archean to Paleoproterozoic evolution of the North China Craton:key issues revisited[J]. Precambrian Research, 2005, 136(2): 177-202. DOI:10.1016/j.precamres.2004.10.002
[115]
KUSKY T M, LI J H. Paleoproterozoic tectonic evolution of the North China Craton[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2003, 22(4): 383-397. DOI:10.1016/S1367-9120(03)00071-3
[116]
LIU F L, LIU P H, CAI J. Genetic mechanism and metamorphic evolution of khondalite series within the Paleoproterozoic mobile belts, North China craton[M]//ZHAI M G, ZHAO Y, ZHAO T P, et al. Main Tectonic Events and Metallogeny of the North China. Singapore: Springer-Verlag, 2016: 181-228.
[117]
翟明国. 华北克拉通两类早前寒武纪麻粒岩(HT-HP和HT-UHT)及其相关问题[J]. 岩石学报, 2009, 25(8): 1753-1771.
ZHAI Minguo. Two kinds of granulites (HT-HP and HT-UHT) in North China Craton:Their genetic relation and geotectonic implications[J]. Acta Petrologica Sinica, 2009, 25(8): 1753-1771. (in Chinese with English abstract)
[118]
LU J S, ZHAI M G, LU L S, et al. Metamorphic P-T-t path retrieved from metapelites in the southeastern Taihua metamorphic complex, and the Paleoproterozoic tectonic evolution of the southern North China Craton[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2017, 134: 352-364. DOI:10.1016/j.jseaes.2016.12.001
[119]
GOU L L, ZHANG C L, BROWN M, et al. P-T-t evolution of pelitic gneiss from the basement underlying the Northwestern Ordos Basin, North China Craton, and the tectonic implications[J]. Precambrian Research, 2016, 276: 67-84. DOI:10.1016/j.precamres.2016.01.030
[120]
WANG H Z, ZHANG H F, ZHAI M G, et al. Granulite facies metamorphism and crust melting in the Huai'an terrane at similar to~1.95 Ga, North China Craton:New constraints from geology, zircon U-Pb, Lu-Hf isotope and metamorphic conditions of granulites[J]. Precambrian Research, 2016, 286: 126-151. DOI:10.1016/j.precamres.2016.09.012
[121]
WU J L, ZHANG H F, ZHAI M G, et al. Discovery of pelitic high-pressure granulite from Manjinggou of the Huai'an Complex, North China Craton:Metamorphic P-T evolution and geological implications[J]. Precambrian Research, 2016, 278: 323-336. DOI:10.1016/j.precamres.2016.03.001
[122]
ZOU Y, ZHAI M G, SANTOSH M, et al. High-pressure pelitic granulites from the Jiao-Liao-Ji Belt, North China Craton:A complete P-T path and its tectonic implications[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2017, 134: 103-121. DOI:10.1016/j.jseaes.2016.10.015
[123]
ZHAI M G, CONG B L, GUO J H, et al. Sm-Nd geochronology and petrography of garnet pyroxene granulites in the northern Sulu region of China and their geotectonic implication[J]. Lithos, 2000, 52(1-4): 23-33. DOI:10.1016/S0024-4937(99)00082-1
[124]
刘平华, 刘福来, 王舫, 等. 山东半岛早前寒武纪高级变质基底中超镁铁质岩的成因[J]. 岩石学报, 2011, 27(4): 922-942.
LIU Pinghua, LIU Fulai, WANG Fang, et al. Genetic characteristcs of the ultramafic rocks from the Early Precambrian high-grade metamorphic basement in Shandong Peninsula, China[J]. Acta Petrologica Sinica, 2011, 27(4): 922-942. (in Chinese with English abstract)
[125]
ZHOU L G, ZHAI M G, LU J S, et al. Paleoproterozoic metamorphism of high-grade granulite facies rocks in the North China Craton:study advances, questions and new issues[J]. Precambrian Research, 2017, 303: 520-547. DOI:10.1016/j.precamres.2017.06.025
[126]
ZHAO L, LI T S, PENG P, et al. Anatomy of zircon growth in high pressure granulites:SIMS U-Pb geochronology and Lu-Hf isotopes from the Jiaobei Terrane, eastern North China Craton[J]. Gondwana Research, 2015, 28(4): 1373-1390. DOI:10.1016/j.gr.2014.10.009
[127]
翟明国, 胡波, 彭澎, 等. 华北中-新元古代的岩浆作用与多期裂谷事件[J]. 地学前缘, 2014, 21(1): 100-119.
ZHAI Mingguo, HU Bo, PENG Peng, et al. Meso-Neoproterozoic magmatic events and multi-stage rifting in the NCC[J]. Earth Science Frontiers, 2014, 21(1): 100-119. (in Chinese with English abstract)
[128]
ZHAI M G, HU B, ZHAO T P, et al. Late Paleoproterozoic-neoproterozoic multi-rifting events in the North China Craton and their geological significance:a study advance and review[J]. Tectonophysics, 2015, 662: 153-166. DOI:10.1016/j.tecto.2015.01.019
[129]
赵太平, 胡波.华北中-新元古代地层与盆地[M]//翟明国, 张连昌, 陈斌, 等.华北克拉通前寒武纪重大地质事件与成矿.北京: 科学出版社, 2018: 347-355.
ZHAO Taiping, HU Bo. Meso-Neoproterozoic strata and basins in North China[A]. Main Tectonic events and metallogeny of the North China Craton[M]. Beijing: Science Press, 2018, 347-355. (in Chinese)
[130]
PENG P, ZHAI M G, GUO J H, et al. Nature of mantle source contributions and crystal differentiation in the petrogenesis of the 1.78 Ga mafic dykes in the central North China craton[J]. Gondwana Research, 2007, 12(1-2): 29-46. DOI:10.1016/j.gr.2006.10.022
[131]
ZHAO T P, ZHOU M F, ZHAI M G, et al. Paleoproterozoic rift-related volcanism of the Xiong'er group, North China craton:implications for the breakup of Columbia[J]. International Geology Review, 2002, 44(4): 336-351. DOI:10.2747/0020-6814.44.4.336
[132]
HU B, ZHAI M G, LI T S, et al. Mesoproterozoic magmatic events in the eastern North China Craton and their tectonic implications:Geochronological evidence from detrital zircons in the Shandong Peninsula and North Korea[J]. Gondwana Research, 2012, 22(3-4): 828-842. DOI:10.1016/j.gr.2012.03.005
[133]
HU J M, LI Z H, GONG W B, et al. Meso-neoproterozoic stratigraphic and tectonic framework of the North China craton[C]//ZHAI M G, ZHAO Y, ZHAO T P, et al. Main Tectonic Events and Metallogeny of the North China Craton. Singapore: Springer, 2016: 393-422.
[134]
彭润民, 翟裕生, 王建平, 等. 内蒙狼山新元古代酸性火山岩的发现及其地质意义[J]. 科学通报, 2010, 55(26): 2611-2620.
PENG Runmin, ZHAI Yusheng, WANG Jianping, et al. Discovery of Neoproterozoic acid volcanic rock in the south-western section of Langshan, Inner Mongolia[J]. Chinese Science Bulletin, 2010, 55(26): 2611-2620. (in Chinese)
[135]
PENG R M, ZHAI Y S, WANG J P, et al. The discovery of the Neoproterozoic rift-related mafic volcanism in the northern margin of North China Craton: Implications for Rodinia reconstruction and mineral exploration[C]//International Conference on Continental Dynamics. Xi'an, China, 2014.
[136]
ZHANG S H, ZHAO Y, LIU Y S. A precise zircon Th-Pb age of carbonatite sills from the world's largest Bayan Obo deposit:implications for timing and genesis of REE-Nb mineralization[J]. Precambrian Research, 2017, 291: 202-219. DOI:10.1016/j.precamres.2017.01.024
[137]
ZHANG S H, ZHAO Y, Magmatic records of the late Paleoproterozoic to Neoproterozoic extensional and rifting events in the North China Craton:a preliminary review[C]//ZHAI M G, ZHAO Y, ZHAO T P, et al. Main Tectonic Events and Metallogeny of the North China Craton[J]. Singapore:Springer-Verlag, 2016, 359-392.
[138]
YANG K F, FAN H R, SANTOSH M, et al. Mesoproterozoic carbonatitic magmatism in the Bayan Obo deposit, Inner Mongolia, North China:Constraints for the mechanism of super accumulation of rare earth elements[J]. Ore Geology Reviews, 2011, 40(1): 122-131. DOI:10.1016/j.oregeorev.2011.05.008
[139]
YANG K F, FAN H R, SANTOSH M, et al. Mesoproterozoic mafic and carbonatitic dykes from the northern margin of the North China Craton:Implications for the final breakup of Columbia supercontinent[J]. Tectonophysics, 2011, 498(1-4): 1-10. DOI:10.1016/j.tecto.2010.11.015
[140]
CAWOOD P A, HAWKESWORTH C J. Earth's middle age[J]. Geology, 2014, 42(6): 503-506. DOI:10.1130/G35402.1
[141]
ENGÖR A M C. Geology:East Asian tectonic collage[J]. Nature, 1985, 318(6041): 16-17. DOI:10.1038/318016a0
[142]
HSV K J, WANG Q C, LI J L. Tectonic evolution of Qinling Mountains, China[J]. Eclogae Geologicae Helvetiae, 1987, 80(3): 735-752.
[143]
王清晨, 孙枢, 李继亮, 等. 秦岭的大地构造演化[J]. 地质科学, 1989, 24(2): 129-142.
WANG Qingchen, SUN Shu, LI Jiliang, et al. The tectonic evolution of the Qinling Mountain belt[J]. Chinese Journal of Geology, 1989, 24(2): 129-142. DOI:10.3321/j.issn:0563-5020.1989.02.002 (in Chinese with English abstract)
[144]
张国伟, 董云鹏, 赖绍聪, 等. 秦岭-大别造山带南缘勉略构造带与勉略缝合带[J]. 中国科学(D辑), 2003, 33(12): 1121-1135.
ZHANG Guowei, DONG Yunpeng, LAI Shaocong, et al. The Mian-lue tectonic belt and Mianlue suture in southern margin of Qinling-Dabie orogenic belt[J]. Science China(Series D:Earth Sciences), 2003, 33(12): 1121-1135. (in Chinese)
[145]
张国伟, 孟庆任, 赖绍聪. 秦岭造山带的结构构造[J]. 中国科学(B辑), 1995, 25(9): 994-1003.
ZHANG Guowei, MENG Qingren, LAI Shaocong. The structure of the Qinling orogenic belt[J]. Science China (Series B:Chemistry, life sciences, earth sciences), 1995, 25(9): 994-1003. (in Chinese)
[146]
MENG Q R, ZHANG G W. Timing of collision of the North and South China blocks:controversy and reconciliation[J]. Geology, 1999, 27(2): 123-126.
[147]
葛肖虹, 马文璞. 中国区域大地构造学教程[M]. 北京: 地质出版社, 2014.
GE Xiaohong, MA Wenpu. Regional tectonics of China[M]. Beijing: Geological Publishing House, 2014. (in Chinese)
[148]
黄汲清, 任纪舜, 姜春发, 等. 对中国大地构造若干特点的新认识[J]. 地质学报, 1974, 48(1): 36-54.
HUANG T K, JEN C S, JIANG Chunfa, et al. Some new observations on the geotectonic characteristics of China[J]. Acta Geologica Sinica, 1974, 48(1): 36-54. (in Chinese with English abstract)
[149]
黄汲清, 任纪舜, 姜春发, 等. 中国大地构造基本轮廓[J]. 地质学报, 1977, 51(2): 117-135.
HUANG T K, JEN C S, JIANG Chunfa, et al. An outline of the tectonic characteristics of China[J]. Acta Geologica Sinica, 1977, 51(2): 117-135. (in Chinese with English abstract)
[150]
任纪舜, 姜春发, 张正坤, 等. 中国大地构造及其演化——1:400万中国大地构造图简要说明[M]. 北京: 科学出版社, 1980.
REN Jishun, JIANG Chunfa, ZHANG Zhengkun, et al. The Geotectonic Evolution of China[M]. Beijing: Science Press, 1980. (in Chinese)
[151]
任纪舜, 王作勋, 陈炳蔚, 等. 从全球看中国大地构造-中国及邻区大地构造图简要说明[M]. 北京: 地质出版社, 1999.
REN Jishun, WANG Zuoxun, CHEN Bingwei, et al. A global view of tectonics of China-A brief introduction of the tectonic map of China and adjacent regions[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1999. (in Chinese)
[152]
DONG Y P, SANTOSH M. Tectonic architecture and multiple orogeny of the Qinling Orogenic Belt, Central China[J]. Gondwana Research, 2016, 29(1): 1-40. DOI:10.1016/j.gr.2015.06.009
[153]
任纪舜, 朱俊宾, 李崇, 等. 秦岭造山带是印支碰撞造山带吗?[J]. 地球科学, 2019, 44(5): 1476-1486.
REN Jishun, ZHU Junbin, LI Chong, et al. Is the Qinling orogen an indosinian collisional orogenic belt?[J]. Earth Science, 2019, 44(5): 1476-1486. (in Chinese with English abstract)
[154]
LI J Y. Permian geodynamic setting of Northeast China and adjacent regions:Closure of the Paleo-Asian Ocean and subduction of the Paleo-Pacific Plate[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2006, 26(3-4): 207-224. DOI:10.1016/j.jseaes.2005.09.001
[155]
XIAO W J, WINDLEY B F, HAO J, et al. Accretion leading to collision and the Permian Solonker suture, Inner Mongolia, China:Termination of the central Asian orogenic belt[J]. Tectonics, 2003, 22(6): 1069.
[156]
XIAO W J, WINDLEY B F, SUN S, et al. A tale of amalgamation of three Permo-Triassic collage systems in Central Asia:Oroclines, sutures, and terminal accretion[J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 2015, 43(1): 477-507. DOI:10.1146/annurev-earth-060614-105254
[157]
XIAO W J, WINDLEY B F, YUAN C, et al. Paleozoic multiple subduction-accretion processes of the southern Altaids[J]. American Journal of Science, 2009, 309(3): 221-270. DOI:10.2475/03.2009.02
[158]
张拴宏, 赵越, 刘健, 等. 华北地块北缘晚古生代-中生代花岗岩体侵位深度及其构造意义[J]. 岩石学报, 2007, 23(3): 625-638.
ZHANG Shuanhong, ZHAO Yue, LIU Jian, et al. Emplacement depths of the Late Paleozoic-Mesozoic granitoid intrusions from the northern North China block and their tectonic implications[J]. Acta Petrologica Sinica, 2007, 23(3): 625-638. (in Chinese with English abstract)
[159]
ZHANG S H, ZHAO Y, KRÖNER A, et al. Early Permian plutons from the northern North China Block:constraints on continental arc evolution and convergent margin magmatism related to the Central Asian Orogenic Belt[J]. International Journal of Earth Sciences, 2009, 98(6): 1441-1467. DOI:10.1007/s00531-008-0368-2
[160]
LIU Y J, LI W M, FENG Z Q, et al. A review of the Paleozoic tectonics in the eastern part of Central Asian Orogenic Belt[J]. Gondwana Research, 2017, 43: 123-148. DOI:10.1016/j.gr.2016.03.013
[161]
何国琦, 邵济安.内蒙古东南部(昭盟)西拉木伦河一带早古生代蛇绿岩建造的确认及其大地构造意义[M]//唐克东.中国北方板块构造文集(1).北京: 地质出版社, 1983: 243-249.
HE Guoqi, SHAO Jian. 1983. Determination of Early Paleozoic ophiolite in southeastern Inner Mongolia and theirgeotectonic significance[A]. Plate Tectonics of Northern China (1)[C]. Beijing: Geological Publishing House, 243-250. (in Chinese with English abstract)
[162]
SHAO J A. Continental crust accretion and tectono-magmatic activity at the northern margin of the Sino-Korean plate[J]. Journal of Southeast Asian Earth Sciences, 1989, 3(1-4): 57-62. DOI:10.1016/0743-9547(89)90009-3
[163]
TANG K D. Tectonic development of Paleozoic foldbelts at the north margin of the Sino-Korean Craton[J]. Tectonics, 1990, 9(2): 249-260.
[164]
邵济安. 中朝板块北缘中段地壳演化[M]. 北京: 北京大学出版社, 1991: 105-117.
SHAO Jian. Crust Evolution in the middle part of the northern margin of Sino-Korean Plate[M]. Beijing: Peking University Press, 1991: 105-117. (in Chinese)
[165]
唐克东. 中朝板块北侧褶皱带构造演化及成矿规律[M]. 北京: 北京大学出版社, 1992.
TANG Kedong, et al. Tectonic evolution and minerogenetic regularities of the fold belt along the northern margins of Sino-Korean Plate[M]. Beijing: Peking University Press, 1992. (in Chinese)
[166]
XU B, CHEN B. Framework and evolution of the Middle Paleozoic orogenic belt between Siberian and North China plates in northern Inner Mongolia[J]. Science in China Series D:Earth Sciences, 1997, 40(5): 463-469.
[167]
XU B, CHARVET J, CHEN Y, et al. Middle Paleozoic convergent orogenic belts in western Inner Mongolia (China):Framework, kinematics, geochronology and implications for tectonic evolution of the Central Asian Orogenic Belt[J]. Gondwana Research, 2013, 23(4): 1342-1364. DOI:10.1016/j.gr.2012.05.015
[168]
ZHAO P, FAURE M, CHEN Y, et al. A new Triassic shortening-extrusion tectonic model for Central-Eastern Asia:Structural, geochronological and paleomagnetic investigations in the Xilamulun Fault (North China)[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2015, 426: 46-57. DOI:10.1016/j.epsl.2015.06.011
[169]
ZHAO P, XU B, ZHANG C H. A rift system in southeastern Central Asian Orogenic Belt:Constraint from sedimentological, geochronological and geochemical investigations of the Late Carboniferous-Early Permian strata in northern Inner Mongolia (China)[J]. Gondwana Research, 2017, 47: 342-357. DOI:10.1016/j.gr.2016.06.013
[170]
徐备, 王志伟, 张立杨, 等. 兴蒙陆内造山带[J]. 岩石学报, 2018, 34(10): 2819-2844.
XU Bei, WANG Zhiwei, ZHANG Liyang, et al. The Xing-Meng intracontinent orogenic belt[J]. Acta Petrologica Sinica, 2018, 34(10): 2819-2844. (in Chinese with English abstract)
[171]
WONG W H. Crustal movements and igneous activities in eastern China since Mesozoic time[J]. Bulletin of the Geological Society of China, 1927, 6(1): 9-37.
[172]
翟明国, 孟庆任, 刘建明, 等. 华北东部中生代构造体制转折峰期的主要地质效应和形成动力学探讨[J]. 地学前缘, 2004, 11(3): 285-297.
ZHAI Mingguo, MENG Qingren, LIU Jianming, et al. Geological features of Mesozoic tectonic regime inversion in Eastern North China and implication for geodynamics[J]. Earth Science Frontiers, 2004, 11(3): 285-297. DOI:10.3321/j.issn:1005-2321.2004.03.027 (in Chinese with English abstract)
[173]
翟明国, 樊祺诚. 华北克拉通中生代下地壳置换:非造山过程的壳幔交换[J]. 岩石学报, 2002, 18(1): 1-8.
ZHAI Mingguo, FAN Qicheng. Mesozoic replacement of bottom crust in North China Craton:anorogenic mantle-crust interaction[J]. Acta Petrologica Sinica, 2002, 18(1): 1-8. (in Chinese with English abstract)
[174]
朱日祥, 陈凌, 吴福元, 等. 华北克拉通破坏的时间、范围与机制[J]. 中国科学:地球科学, 2011, 54(5): 583-592.
ZHU Rixiang, CHEN Ling, WU Fuyuan, et al. Timing, scale and mechanism of the destruction of the North China Craton[J]. Science China Earth Sciences, 2011, 54(6): 789-797. (in Chinese with English abstract)
[175]
张宏福. 橄榄岩-熔体的相互作用:岩石圈地幔组成转变的重要方式[J]. 地学前缘, 2006, 13(2): 65-75.
ZHANG Hongfu. Peridotite-melt interaction:an important mechanism for the compositional transformation of lithospheric mantle[J]. Earth Science Frontiers, 2006, 13(2): 65-75. (in Chinese with English abstract)
[176]
吴福元, 徐义刚, 朱日祥, 等. 克拉通岩石圈减薄与破坏[J]. 中国科学:地球科学, 2014, 57(11): 2358-2372.
WU Fuyuan, XU Yigang, ZHU Rixiang, et al. Thinning and destruction of the cratonic lithosphere:a global perspective[J]. Science China Earth Sciences, 2014, 57(12): 2878-2890. (in Chinese with English abstract)
[177]
ZHU R X, FAN H R, LI J W, et al. Decratonic gold deposits[J]. Science China Earth Sciences, 2015, 58(9): 1523-1537. DOI:10.1007/s11430-015-5139-x
[178]
ZHU R X, XU Y G, ZHU G, et al. Destruction of the North China Craton[J]. Science China Earth Sciences, 2012, 55(10): 1565-1587. DOI:10.1007/s11430-012-4516-y
[179]
董树文, 张岳桥, 李海龙, 等. "燕山运动"与东亚大陆晚中生代多板块汇聚构造-纪念"燕山运动"90周年[J]. 中国科学:地球科学, 2018, 61(6): 913-938.
DONG Shuwen, ZHANG Yueqiao, LI Hailong, et al. The Yanshan orogeny and late Mesozoic multi-plate convergence in East Asia-Commemorating 90th years of the "Yanshan Orogeny"[J]. Science China Earth Sciences, 2018, 61(12): 1888-1909. (in Chinese with English abstract)
[180]
ZHAI M G, ZHANG Y B, ZHANG X H, et al. Renewed profile of the Mesozoic magmatism in Korean Peninsula:Regional correlation and broader implication for cratonic destruction in the North China Craton[J]. Science China Earth Sciences, 2016, 59(12): 2355-2388. DOI:10.1007/s11430-016-0107-0
[181]
翟明国. 华北克拉通的形成演化与成矿作用[J]. 矿床地质, 2010, 29(1): 24-36.
ZHAI Mingguo. Tectonic evolution and metallogenesis of North China Craton[J]. Mineral Deposits, 2010, 29(1): 24-36. (in Chinese with English abstract)
[182]
翟明国. 花岗岩:大陆地质研究的突破口以及若干关键科学问题——"岩石学报"花岗岩专辑代序[J]. 岩石学报, 2017, 33(5): 1369-1380.
ZHAI Mingguo. Granites:Leading study issue for continental evolution[J]. Acta Petrologica Sinica, 2017, 33(5): 1369-1380. (in Chinese with English abstract)