华北南缘中部晚古生代-早中生代构造演化: 碎屑锆石U-Pb-Hf-O同位素制约

The Late Paleozoic to Early Mesozoic tectonic evolution in the central section of the southern margin of the North China Craton has been unclear because of the lack of Late Paleozoic to Early Mesozoic tectonic-magmatic-thermal events. However, the provenance of the Late Paleozoic-Early Mesozoic strata within the central section of the southern margin of the North China Craton provides a possibility for us to solve this problem. Therefore, this program studies the depositional ages and provenance of the Late Paleozoic-Early Mesozoic strata within the central section of the southern margin of the North China Craton (Zhengzhou-Sanmenxia Area) by using LA-ICP-MS U-Pb dating, trace elements, and in situ Hf-O isotope data of detrital zircons from them. These data, together with regional tectonic analysis, will investigate sedimentary response to southward subduction of the Paleo-Asian Ocean and northward subduction of the North Qinling and Yangtze craton, finally revealing the Late Paleozoic to Early Mesozoic tectonic evolution in the central section of the southern margin of the North China Craton.

华北克拉通南缘中部晚古生代-早中生代的构造演化，因缺乏同时期的构造-岩浆-热事件的记录一直不清楚。然而，对华北克拉通南缘中部发育的晚古生代-早中生代沉积岩的物源研究为解决这一科学问题提供了可能。本项目拟通过华北克拉通南缘中部（郑州-三门峡地区）晚古生代-早中生代沉积岩中碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和微量元素以及原位Hf-O同位素的综合研究，查明华北克拉通南缘中部晚古生代-早中生代地层的沉积时限和碎屑沉积物的物源属性，并结合相邻地区的构造演化历史，探讨华北克拉通南缘中部该时期对古亚洲洋南向俯冲和北秦岭及扬子克拉通北向俯冲和拼贴作用的沉积响应，最终揭示华北克拉通南缘中部晚古生代-早中生代的构造演化。

项目以华北南缘洛阳盆地和登封地区晚古生代-中生代沉积岩为研究对象，通过碎屑锆石年代学和微量元素及Hf-O同位素研究，确定地层沉积时代，讨论碎屑沉积物的源区属性，进而揭示华北南缘晚古生代-中生代古地理和构造演化。项目完成了研究内容和研究目标。取得的主要进展：.1. 华北南缘晚古生代-中生代沉积岩的研究表明：1）本溪组沉积于晚石炭世，太原组形成于晚石炭世-早二叠世，下石盒子组形成于早二叠世，上石盒子组和石千峰组形成于中晚二叠世，二马营群和上油房庄组形成于晚三叠世，侏罗系未命名组形成于晚侏罗世，白垩系未命名组形成于早白垩世；2）晚石炭世-早二叠世砂岩物源来自于北秦岭造山带，早二叠世砂岩的物源主要为阴山-燕山造山带和少量的北秦岭造山带，中晚二叠世砂岩物源以北秦岭为主，阴山-燕山造山带提供少量的物源，晚三叠世砂岩的来源主要是阴山-燕山造山带，少部分来源于北秦岭，晚侏罗世砂岩的来源为北秦岭，早白垩世砾岩由早期碎屑物再循环形成；3）阴山-燕山造山带经历了两次强烈隆升，早二叠世与古亚洲洋板块向华北北缘之下的俯冲有关，晚三叠世则与南蒙板块向华北北缘之间的碰撞有关。北秦岭则经历了晚石炭世-早二叠世、中晚二叠世和晚侏罗世三次构造隆升，分别与南北秦岭的碰撞、勉略洋板片的北向消减和扬子与华北南缘的拼合相联系。华北中部南缘在早白垩世时期发生快速的隆起和侵蚀。.2. 华北南缘三门峡-侯马地区早白垩世中酸性侵入岩的研究表明：1）早白垩世岩浆活动包括早白垩世早期（130 Ma）和早白垩世晚期（115 Ma）；2）早白垩世中酸性侵入岩属于低Mg埃达克质岩石，起源于拆沉下地壳物质的直接部分熔融；3）早白垩世早期低Mg埃达克质岩石的岩浆源区为华北南缘基底物质的部分熔融，而早白垩世晚期低Mg埃达克质岩石则起源于经历超高压变质作用改造的扬子基底物质的部分熔融；4）华北南缘深部陆壳中扬子基底物质的存在，暗示三叠纪时期深俯冲扬子板片对华北南缘深部陆壳影响的空间范围 ~ 100 km。