华北克拉通前寒武纪基性岩墙的古地磁研究

Investigating the evolution of supercontinents is important for understanding global plate tectonic processes and closely related with the formation and distribution of ore deposits. Paleomagnetism is the only quantitative method that can put constraints on the assembly and dispersion of the supercontinents. To date, Precambrian paleomagnetic studies from the North China Craton (NCC) have mainly focus on Meso- to Neoproterozoic sedimentary rocks. Due to an absence of datable materials, however, most of these paleomagnetic poles have no precise age constraints. A lack of high-quality paleomagnetic poles hinders not only the reconstruction of the paleoposition of the NCC in the Precambrian, but also the reconstruction of the supercontinent Columbia (Paleo/Mesoproterozoic). Along with the improvement of the dating technology, new periods dykes emplacement have been newly identified and precisely dated. Using a systematic paleomagnetic study, combined with rock magnetic and thin section analyses, this study will acquire four new paleomagnetic poles from mafic dykes dated at 1730 Ma (in Beijing Miyun), 1680 Ma (in Shandong Laiwu), 1630 Ma (in Shandong Tai’an), 1210 Ma (in Shandong Yishui). This work will greatly expand the Precambrian paleomagnetic database and build a high-resolution APWP for the NCC, which can help reconstruct the Supercontinent Columbia, and pinpoint the paleoposition of the NCC within Columbia.

超大陆重建是现代板块构造研究的前沿课题，其本质是恢复地质历史时期古板块的古地理位置。古地磁学是目前唯一能够定量恢复板块古地理位置的方法。现阶段对华北克拉通前寒武纪的古地磁研究多集中于中新元古代以来的沉积盖层，由于缺乏可用于绝对测年的材料，所获得的古地磁极往往缺少准确的年代约束。这不仅阻碍了华北克拉通前寒武纪时期古地理位置的恢复，也制约了全球范围内Columbia超大陆重建的研究。随着定年技术的进步，华北克拉通上近年来识别出多期前寒武纪时期的基性岩墙，这些岩石具有精确的年龄制约，是古地磁研究的极佳材料。本项目拟通过分布在北京及山东等地区的四期基性岩墙进行系统的古地磁学研究，结合岩石磁学研究和薄片分析，获取对应的古地磁极，建立华北克拉通前寒武纪高分辨率的视极移曲线，为Columbia超大陆重建，尤其是华北克拉通在超大陆中的古地理位置，提供高精度的定量约束。

重建板块古地理位置是认识地质演化历史的关键切入点，对矿产资源勘探开发，全球气候变化和生命演化等研究也有重要指示意义。本项目以古地磁研究为基础，结合地质学和年代学等结果，对华北克拉通上前寒武时期的基性岩浆岩开展了研究。研究对象分别为早元古代岩浆岩和中元古代基性岩墙。通过早元古代岩浆岩的磁组构和岩石磁学特征揭示该期岩浆活动具有放射状的流动模式，其喷发中心可能位于华北南缘。以该期岩浆活动的放射状几何分布特征为依据，结合相关地质记录，我们认为在早元古代时期，华北克拉通可能与São Francisco-Congo克拉通、Rio de la Plata克拉通和Siberia克拉通相邻。这一重建模式对明确华北克拉通在Nuna/Columbia超大陆中的相对位置有重要意义，为深入研究地质历史时期超大陆演化过程提供了新的资料。此外，我们在密云和山东地区采集早中元古代基性岩墙，目前的研究结果显示其载磁矿物为磁铁矿，具有携带原生剩磁的能力，且在部分岩墙中已分离出稳定的高温分量。但由于出露情况较差、定年周期较长等原因，目前关于该期岩石的古地磁工作仍在研究中。