华北克拉通北缘渣尔泰群和白云鄂博群的构造属性及其与哥伦比亚超大陆裂解的关系

In this project, we plan to focus on the supracrustal successions of the Zhaertai and Bayan Obo Groups at the western segment of the Zhaertai-Bayan Obo-Huade rift zone on the northern margin of the North China Craton. Based on the detailed investigation of geological sections and geological mapping, stratigraphic sequences of the two groups will be recognized. Using zircon dating and other mineral dating methods, depositional ages of the two groups will be obtained. Combined with whole-rock geochemistry, Nd isotopes, mineral geochemistry and zirconology, these new data will place significant constraints on the provenance and tectonic evolutions of the two groups. Based on the comparison with the adjacent Huade Group and the Changcheng, Jixian and Qingbaikou Groups in the Yan-Liao rift zone, as well as the geological evidence in other cratons related with the final breakup of the Columbia supercontinent, we will further understand the breakup of the Columbia supercontinent in the North China Craton and reconstruction of the supercontinent.

本项目拟以华北克拉通北缘渣尔泰-白云鄂博-化德裂谷带西部的火山-沉积岩系渣尔泰群和白云鄂博群为研究对象，通过详细的野外剖面测量及填图工作查明它们的火山-地层序列。在此基础上，通过锆石年代学以及其它单矿物年代学研究，测定白云鄂博群和渣尔泰群的形成时代。结合沉积岩石学、全岩地球化学、Nd同位素、单矿物地球化学和锆石学等全方面、综合性的研究，确定它们的碎屑物质来源以及构造背景。通过渣尔泰群和白云鄂博群与东邻的化德群以及燕-辽裂谷带中长城、蓟县和青白口系的对比，再结合组成哥伦比亚超大陆的其它克拉通上关于其最终裂解的地质证据，探讨华北克拉通是否参与了此超大陆在13.5到12亿年的最终裂解过程以及华北克拉通在此超大陆重建中的位置这两个重要的科学问题。

华北克拉通北缘狼山-渣尔泰-白云鄂博-化德裂谷带基底岩石中最古老锆石的年龄在2.95-2.60 Ga，绝大部分εHf(t)值为负值，模式年龄在29.6到35.7亿年。有岩石记录的最古老的一期岩浆事件为25.1-24.8 亿年，锆石εHf(t)范围较宽，从-13.78到+11.75，呈现新生地壳与31亿年左右古老地壳混合的特征。另外一期岩浆事件发生在23.9到23.5亿年，其锆石的εHf(t)值也呈现了较宽的范围，分布在+6.02到-6.41，大多为25 亿年岩石的再循环。白云鄂博群下、中和上部的沉积时代分别为18.1-16.5亿年、15.6-13.5亿年和11.9-9.2亿年。碎屑锆石峰期年龄为25.2-24.8亿年、19.5-18.5亿年、17.4-16.1亿年、15.5-15.3亿年、13.7-13.4亿年和11.8-11.3亿年。其中晚太古代末期到古元古代中期的碎屑锆石出自中部和下部层位，来自于阴山陆块的早前寒武纪基底岩石。比鲁特组中具有负εHf(t)值的古元古代末期碎屑锆石来自于华北北部同期与裂谷相关的花岗岩和火山岩。另一方面，华北克拉通北缘和东南缘的中元古代末期到新元古代早期的地层碎屑锆石年龄图谱与东欧克拉通西北缘的芬诺斯堪底亚地盾同时代地层类似。结合古地磁以及其它地质证据，我们认为华北克拉通与东欧克拉通在罗迪尼亚超大陆中直到8.9亿年还没有分离。位于阿拉善地块东北缘的狼山群其第一岩组沉积于18.3-16.6亿年，而第二和第三岩组形成于11.6-8亿年，第四岩组则沉积于11.7亿年之后，而原来认为是晚太古代的阿拉善群则至少有一部分沉积于16.5-13.7亿年。它们的碎屑锆石峰值年龄为25.1-24.8亿年、23.8-23.3亿年、18.9-18.1亿年、17.9-16.2亿年、15.8-15.6亿年、13.6-13.1亿年以及11.8-11.7亿年。根据阿拉善地块不同地区及华北克拉通北缘的长城系、蓟县系和青白口系地层的地层层序以及碎屑锆石年龄图谱的相似性，我们认为阿拉善地块直到新元古代早期还是华北克拉通的一部分。