渤海湾盆地晚白垩世至古新世构造体制转换的时限与动力学背景研究

The recent advances in Late Mesozoic geology research reveal an important geological event should occur along the margins of the eastern Asian continent in the Late Cretaceous (continental collision/low-angle subduction/delamination). Understanding of this geological event has great importance on the study of the lithospheric thinning of the eastern North China Craton (NCC) and the paleotectonic reconstruction of the Eastern Asia. Detailed detrital zircon U-Pb dating of sedimentary rocks, and whole rock and mineral Ar-Ar dating of volcanic rock interlayers will be performed on the drill-core samples from the Bohai Bay Basin (BBB) in this project, with the aims to constrain the depositional ages of the Late Cretaceous-Eocene sediments and the time limit of the Late Cretaceous depositional hiatus in the BBB. Integrated detrital zircon Hf isotope,bulk major elements, trace elements and Sr-Nd isotope analyses will be carried out to trace the source of sediments before and after the depositional hiatus and reveal the temporal and spatial evolution of the detrital source. The B isotope of Late Mesozoic-Cenozoic volcanic rocks from the Shandong Province and BBB will be carried out to set new constraints on their source characteristics. Combining the geochronology, provenance analysis and volcanic rock B isotope analyses results, multiple constraints from deep geological process to surface geological response will be set for the time and geodynamic setting of the Late Cretaceous-Paleocene transformation of tectonic regime in the eastern NCC.

近几年晚中生代地质的最新研究进展表明东亚大陆边缘可能在晚白垩世发生了重大地质事件 (陆-陆碰撞/低角度俯冲/拆沉)，这一地质事件的解读对于研究华北克拉通岩石圈的巨量减薄以及东亚板块运动重建等科学问题意义重大。本研究拟对渤海湾盆地晚白垩世-始新世岩芯样品进行详细的沉积岩碎屑锆石U-Pb年代学、火山岩夹层的全岩和单矿物Ar-Ar年代学分析，限定渤海湾盆地晚白垩世-始新世地层的沉积时代以及晚白垩世沉积间断的时限；结合碎屑锆石Hf同位素分析以及全岩主、微量元素和Sr-Nd同位素分析，研究沉积间断前、后的沉积物物源，构建沉积物源随时间演化的格架。通过山东和渤海湾盆地晚中生代-新生代火山岩的B同位素研究，为火山岩的源区性质提供新的制约。综合年代学、沉积物物源分析和火山岩B同位素三方面的研究结果，为华北克拉通东部晚白垩世至古新世构造体制转换的时限和动力学背景提供由深部地质过程至浅部地质响应多方面的制约。

通过对鲁西周村盆地和渤海湾济阳坳陷中生代地层砂岩碎屑锆石研究发现，华北东部存在晚三叠世至早侏罗世（250-175Ma）的沉积间断，可能反映了华北和华南两个板块的拼合过程造成了华北东部腹地的抬升；175-120Ma周村盆地存在连续沉积，渤海湾盆地现有最年轻的中生代地层年龄在115Ma左右，大致与鲁西周村盆地最年轻的中生代地层年龄（~120Ma）一致，这些资料说明175-115Ma之间，华北东部并不存在大规模的隆升，相反存在沉降，在115Ma之后有可能发生区域性的隆升，可能与太平洋板块的俯冲有关。. 通过渤海湾盆地中生代火成岩钻孔的Ar-Ar年代学分析发现，渤海湾盆地存在中生代火山作用，时代在130-90Ma之间，这些晚中生代火山活动在时间上与华北东部露头区可以对比。系统的年代学对比发现，在渤海湾盆地伸展期，华北东部新生代玄武岩主要喷发于渤海湾盆地区（50-40Ma），主要为拉斑玄武岩和碱性玄武岩，渤海湾盆地外围没有同时代的玄武岩喷发，在渤海湾盆地伸展之后，玄武岩主要在渤海湾盆地的外围喷发，包括21-10和9-0.3Ma两个阶段，分别为碱性玄武岩-碧玄岩和碧玄岩-霞石岩两个系列。详细的地球化学分析发现华北东部地幔存在印度洋型（EM1型）和太平洋型两类地幔成分，前者出现在来源于石榴石辉石岩地幔的高硅玄武岩中，后者出现在较深来源、含碳酸盐地幔 (榴辉岩+橄榄岩) 源区的低硅玄武岩中。在盆地伸展期，浅部的橄榄岩和辉石岩地幔是玄武岩的主要源区，岩石圈增生期深部的辉石岩和碳酸盐化地幔是玄武岩的主要源区，玄武岩的化学组成受到岩石圈厚度和源区不均一性的共同制约。太平洋板块对华北东部地幔的物质贡献在新生代玄武岩中有所体现。115 Ma 代表了华北东部构造体制转换的关键时限。