华北南缘中元古代早期地层沉积时代和盆地构造演化研究

Recent studies indicate that the Changcheng System in the Yanliao area, unconformably covering on the Archean metamorphic strata, began to deposit from ~1.65Ga, rather than 1.8 Ga. Thus the Jixian standard stratigraphic section probably lacks volcanic-sedimentary records from 1.8 Ga to 1.65 Ga. On the other hand, the west Henan province in the southern margin of the North China Craton (NCC) may preserve valuable Mesoproterozoic sedimentary records between 1.8 Ga and 1.65 Ga, which is the most patch area on 1.8 ~ 1.65 Ga lacuna. The Mesoproterozoic sedimentary sequences, angular unconformably overlying the volcanic rocks of the Xiong’er Group (formed between 1.8 Ga and 1.75Ga), are well preserved in the west Henan province and their depositional age, stratigraphic correlation and tectonic evolution are still a matter of significant debate. This project will choose the initial deposited Xiaogoubei and Bingmagou Formations as a key strata and investigate characteristics and structural deformation below and above the unconformable boundary. This study can provide better constraints on the depositional time and stratigraphic correlation based on chronology and geochemistry analysis and early Mesoproterozoic depositional difference with the sequences in the northern NCC. Using provenance tracing as a main method, the genetic type, formation and evolution would be discussed by the characteristics of sedimentation combined with magmatism. This research can also provide useful information to understand the crustal evolution of the southern NCC and the break-up and reconstruction of Columbia supercontinent.

燕辽地区长城系不整合覆盖于太古宙变质地层之上，最近的研究表明长城系底界年龄在1.65Ga左右，而不是以往界定的1.8Ga，故蓟县标准地层剖面可能缺失1.8~1.65Ga的地层。华北南缘豫西地区保存有1.8Ga以来完整的中元古代火山-沉积地层，是填补这一缺失地层的最可能地区。豫西地区分布有大面积的熊耳群火山岩（1.8~1.75Ga），其上角度不整合覆盖的中元古代地层的沉积时代和区域对比以及盆地演化还存在争议。本项目选择最早沉积的小沟背组和兵马沟组为研究对象，分析不整合界面及上下地层构造变形特征，通过年代学和地球化学研究确定地层的沉积时限和对比关系，分析华北克拉通南、北中元古代早期地层沉积差异；以物源示踪研究为主线，沉积作用结合岩浆作用分析盆地的成因类型、形成与演化。该研究将为华北克拉通中元古代地层年代框架的建立和对比提供依据，对揭示中元古代早期地壳演化及其对哥伦比亚超大陆的重建具有重要意义。

华北克拉通南缘豫西地区保存有完整的中-新元古界沉积地层，早期的研究缺乏精确的年代学数据，加上前寒武纪的化石相对较少，很多地区沉积地层的形成时代和地层层序的建立尚未完成。豫西地区中元古代最早形成的熊耳群火山-沉积序列的形成时代为1.8 ~ 1.75Ga，之后大规模接受陆源碎屑沉积，形成中-新元古代陆源碎屑岩-碳酸盐岩沉积序列。确立这一套沉积序列的沉积时代和地层层序，是讨论华北克拉通中元古代地层划分和对比的基础，为建立华北克拉通元古宙层型剖面提供信息。本项目通过年代学和地球化学研究确定地层的沉积时限和对比关系，以物源示踪为主线，沉积作用结合岩浆作用分析盆地的成因类型、形成与演化。鲁山地区熊耳群鸡蛋坪组英安岩的锆石U-Pb定年结果表明其结晶年龄为1783 ± 23Ma和1788 ± 18Ma，与吕梁地区小两岭组火山岩的形成年龄1780 ± 22Ma相当，表明二者是同期岩浆活动在不同空间的产物。不整合覆盖在熊耳群之上的小沟背组砂岩的碎屑锆石年龄分布于2.8 ~ 1.8Ga，集中于1.9 ~ 2.3Ga和2.4 ~ 2.7Ga，说明物源以古元古代和新太古代地质体为主。最年轻的碎屑锆石年龄为1810Ma，而小沟背组不整合覆盖于熊耳群之上，说明小沟背组沉积时代晚于熊耳群。汝阳群云梦山组底部有一层厚约20m的火山岩夹层，夹层中有多层硅质碎屑岩，其最年轻的碎屑锆石年龄为1754 ± 37 Ma，代表了其最大沉积年龄，表明中元古代沉积盖层的发育始于1.75Ga。河南平顶山地区洛峪群洛峪口组凝灰岩夹层的锆石年龄为1643 ± 6Ma，表明洛峪口组形成于~ 1.6Ga以前。结合熊耳群和汝阳群的年龄结果，初步认为华北南缘中元古代的沉积地层主要形成于中元古代早期，即1.75 ~ 1.60Ga。同时，以前认为形成于新元古代的宏观藻类和刺疑源类生物应该早于1.60Ga，对早期地球生物演化具有重要意义。