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《华北克拉通早前寒武纪地层划分对比及岩浆演化》可供从事区域地质调查和研究的专业人员及相关大专院校师生参考。
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| 內容簡介： |
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《华北克拉通早前寒武纪地层划分对比及岩浆演化》是在中国地质调查局地质调查项目"中国与亚洲地区关键地层划分与对比研究"部分研究成果的基础上编写而成。对华北克拉通主要的早前寒武纪地层的基本组成、形成时代及变质特征进行了较系统研究和初步总结，提出新的早前寒武纪地层划分、对比方案。对华北克拉通中部早前寒武纪岩浆-构造-热事件进行了研究，厘定新太古代具有~2.7Ga和~2.5Ga两期TTG岩浆和地壳增生活动；发现新太古代晚期岩浆活动具有明显的俯冲-碰撞-造山后伸展的演化时序；总结古元古代期间华北克拉通的地质演化特征，提出~2.1Ga的岩浆活动形成于伸展的构造背景。
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| 目錄：
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出版说明
前言
第1章 早前寒武纪年代地层划分对比
1.1 早前寒武纪地质年代分界
1.2 早前寒武纪地层划分对比
第2章 华北克拉通早前寒武纪典型地层划分对比
2.1 赞皇地区早前寒武纪地层
2.2 嵩山-箕山地区早前寒武纪地层
2.3 中条山地区早前寒武纪地层
2.4 五台地区早前寒武纪地层
2.5 辽-吉地区前寒武纪地层
2.6 阜平杂岩中的前寒武纪地层
2.7 吕梁地区前寒武纪地层
第3章 华北克拉通早前寒武纪花岗岩浆作用
3.1 ～2.7Ga花岗岩
3.2 ～2.5Ga岩浆作用
3.3 2.4～2.3Ga花岗岩
3.4 2.2～2.0 Ga花岗岩
3.5 ～1.8Ga花岗岩
第4章 阜平-吕梁杂岩的变质、深熔及岩浆混合作用
4.1 引言
4.2 关于混合岩化作用
4.3 与混合岩化有关的岩相特征
4.4 混合岩化作用的表现——熔体特征
4.5 深熔作用与熔体
4.6 混合岩化对岩石化学成分及锆石的影响
4.7 混合岩化作用的类型
4.8 关于混合岩化作用的时间
4.9 小结
第5章 古元古代环境变化研究
参考文献
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| 內容試閱：
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第1章 早前寒武纪年代地层划分对比
1.1 早前寒武纪地质年代分界
地质年代的准确分界是进行地质研究的重要基础.是正确开展区域地质调查和矿产勘查工作的必要保障.地质年代表geologicaltimescale.GTS是年代分界研究结果的高度概括.它提供了地球上物理、化学及生物的大致演化框架Gradstein.2010.前寒武纪4560 ~542Ma占据了整个地球历史的88%.对其进行合理的年代划分.无疑是认识地球早期历史的重要基础.但是.前寒武纪特别是早前寒武纪岩石由于缺少化石记录.并普遍遭受强烈改造.可参照的自然界线 面非常有限.因而前寒武纪地质年代划分与显生宙有很大的不同.划分的依据主要是某些重要的地质事件所提供的年龄记录.这是目前早前寒武纪地质年代划分存在不同方案和较大争议的主要原因.
自20世纪80年代以来.早前寒武纪地质年代分界研究已取得了很大进展.随着TIMSThermalIonizationMassSpectrometry.热电离质谱、SHRIMP SensitiveHighResolutionIonMicroprobe.高分辨二次离子探针质谱 和LA-ICP-MS LaserAblationInductivelyCoupledPlasmaMassSpectrometry.激光剥蚀电感耦合等离子质谱 等先进的矿物单颗粒或微区定年技术的应用.原有地层界限的年代学资料不断完善.促进了新的地质年代表和国际地层表internationalstratigraphicchart.ISC的不断推出.如GTS1982 Harlandetal ，1982、GTS1989 Harlandetal ，1990、ISC2000 Remane.2000、ISC2002 Ogg.2004、GTS2004 Gradsteinetal ，2004等.特别是Gradstein等2004建议的国际地层表参考方案引起了很大的争议.这从另一方面反映出了人们对早前寒武纪地层年代的划分已开始更加注重地质本身的证据.而非单一的界限年龄值.对于前寒武纪的地层和年代划分.Gradstein等2004以及Bleeker 2004等倡导 “自然的 ”年代分界.建议以关键事件keyevent或地层记录的转变作为地层分界的标志.采用类似显生宙地层研究中所使用的 “金钉子 ”法.以使得对这一阶段的年代分界更加客观.在2008年第三十三届国际地质大会上推出了新的 .国际地层表2008.和 .地质年代表2008.此后.国际地层委员会在其网站www .stratigraphy .org上不断更新 .国际地层表2008.中的有关内容.现在最新的是 .国际地层表2008.2009版 表1.1.目前.有50多位专家正在参与制定下一个地质年表和国际地层表.计划于2011 2012年正式推出Gradstein.2010.
Gradstein等2004推荐的前寒武纪地质年代划分参考方案.将前寒武纪自下而上分为创世宙 距今45.6亿~45.1亿年、冥古宙 距今45.1亿~38.5亿年、太古宙 距今38.5亿 ~26亿年 和元古宙 距今23亿~6亿年 以及太古宙和元古宙之间的转变期 距今
表1.1国际前寒武纪年代划分方案的演变
26亿 ~23亿年.每个前寒武纪的宙与宙之间、代与代之间.均建议用一个 “关键事件 ”作为分界.该方案尝试将地球作为行星体系中的一个星球.应用关键事件对地球46亿年开始形成至新元古代末6亿年 的这段历史进行了重新划分.将始太古代、古太古代、中太古代、新太古代、古元古代、中元古代和新元古代的起始年龄分别放在3850Ma、3500Ma、3100Ma、2850Ma、2300Ma、1800Ma和1267Ma.对地球上前38 .5亿年的地史划分以月球地层系统的划分作为连接.尝试建立一个 “自然的 ”前寒武纪地质年代表 图1.1.其次.对关键事件的选择.即包括了传统的绿岩、不整合等.又补充了地球系统中其他重要的记录和标志.如表壳岩的最早出现、红层出现、巨型放射性岩墙群、撞击事件、超大陆的汇聚等.这一推荐方案的重要意义在于将地质年代表的划分和地球系统巨变密切结合起来.将促使全球前寒武纪研究工作提升到在地球系统科学的层面和高度去思考.而以往的划分方案具有很强的主观性arbitrary.如早期国际地层表ISC2000公布的是以25亿年为界划分太古宙与元古宙.这也是目前人们普遍采纳的方案.以25亿年为界限的划分方案是依据世界各地不同克拉通中存在的新太古代-古元古代之间的地层不整合界面及相关的年代学资料进行综合分析的结果.人为地给定一个整数的年龄值.并无直接地质证据.这割裂了前寒武纪岩石记录与地球演化过程之间的内在联系 陆松年等.2005a.2005b.由于全球构造运动的不一致性.不同地段的不整合面所反映的年龄界限彼此差异较大26亿 ~24亿年.有些地区的完整剖面甚至跨越了25亿年的界限.使得这一方案在实际应用中会出现矛盾.
尽管Gradstein等2004以 “自然分界 ”为准则提出的划分方案更符合地球早期的演化规律.但还存在很多问题.应用起来也很困难.如GTS2004 Gradsteinetal ，2004关于前寒武纪划分的推荐方案中.在太古宙与元古宙之间设定了一个转变阶段.并以巨型铁建造和红层的出现分别作为底、顶界限.时间跨度为23亿~26亿年.但是.作为宙一级年代界限.中间跨度达3亿年之久.似乎不太合理.实际应用也很困难.对时代更早的关键事件更是缺少必要的限定.因而.在2008年国际地质大会上.这一方案并没有被采纳.2008年版地层表中将太古宙的底界确定在4000Ma.将4000Ma至约4600Ma这一时间段称为冥古宙Hadean.将始太古代、古太古代、中太古代、新太古代、古元古代、中元古代和新元古代的起始年龄分别放在4000Ma、3600Ma、3200Ma、2800Ma、2500Ma、1600Ma和1000Ma等整数值上 表1.1.仍然没有以关键事件为标志来划分地层的界限.
中国地质学家为建立全球和中国地质年代表进行过不懈地努力 陆松年.2002a.近年来.相继有一些学者对我国前寒武纪年代及地层分界进行了相关的研究.结合我国 主要是华北克拉通 的实际情况.提出了一些分界方案或建议.沈其韩等1999提出太古宙陆壳演化的阶段划分不能只重视地层.还必须立足于对多种地质作用的综合分析.既要注意地区的地质特点.更要重视全球的规律性.其依据国际地质科学联合会 简称国际地科联 前寒武纪地层分会1991年提出太古宙四分方案.对中国太古宙陆壳演化阶段进行了划分.陈衍景等1994.1996和唐国军等2004根据C-O同位素等的研究.认为应该以23亿年的灾变事件作为太古宙和元古宙的界限.李江海等2001以古元古代滹沱群的底界作为划分华北克拉通太古宙与元古宙的标志.强调构造岩浆事件的重要性.特别是太古宙末期的变质基性 包括超基性 岩体群 岩墙群、岩席、层状杂岩侵入体
图1.1 Gradstein等2004提出的国际地层表2004 ~2008关于前寒武纪划分参考方案 据陆松年等.2005a.2005b
等的精确年龄可作为太古宙与元古宙分界的重要依据.刘勇胜等1998.2004研究发现华北克拉通幔源基性火山岩在太古宙-元古宙界限上发生巨大改变.古元古代基性火山岩的HFSE HighField￣StrengthElements.高场强元素 显著高于新太古代基性火山岩.wNb wTa等值在太古宙-元古宙界限前后也发生明显的变化.从新太古代到古元古代值显著降低.提出了地球化学的分界标志.高山等2005以华北克拉通南缘安沟群火山岩作为古元古代的底界来划分太古宙与元古宙的界限.赵祖斌等2000研究发现华北克拉通沉积岩在太古宙与元古宙界限上的地球化学变化与Taylor和McLennan 1985总结的结果明显不同.华北克拉通新太古代五台群已具有后太古宙沉积岩特征.证明当时地壳分异程度已与后太古宙相似.上地壳中已有较多的花岗质岩石存在.邓军等2003与孙忠实等2003注意到在太古宙不同的克拉通陆壳生长高峰期与最终稳定的时间存在一定差异.不同大陆的太古宙与元古宙的界线具有穿时性.认为太古宙-元古宙界限的划分应与地球动力学和构造体制等重大事件相联系.他们提出太古宙与元古宙的分界不应以单一年代划分.而应是一个渐变过渡的界限.可初步确定在2.80 ~2 .20Ga.我国学者在元古宙年代及地层划分上.特别是中-新元古代的划分上进行了卓有成效的工作 陆松年.1998.1999.2002a.2002b.2006.高振家和陆松年.1999.全国地层委员会.2001.陆松年等.2005a.2005b.翟明国.2006.王泽九和黄枝高.2006.引起了国际上的广泛关注.例如.坚持以18亿年作为古元古代与中元古代的界限.而不是国际通用的16亿年.以至于国际地层表2004 ~2008参考方案采纳了这一建议.又如.将新元古界从原来的二分变为三分.自下而上分别为青白口系、南华系和震旦系.田永清和苗培森1999根据五台地区的研究.提出了中国古元古代的划分建议.分别将五台群高凡亚群对应于成铁纪.滹沱群豆村亚群、东冶亚群对应于层侵纪.滹沱群郭家寨亚群对应于造山纪.常州沟组对应于稳化纪.高于庄组、雾迷山组对应于盖层纪.最近和政军等2011和李怀坤等2011根据长城系底部覆盖的花岗岩脉的年龄.提出长城系的底界应该不早于16 .7亿年.
因此.目前急待解决的问题应该是确定以什么标志作为划分早前寒武纪年代界限特别是太古宙与元古宙的依据.传统的划分方案更多地依赖于地层不整合面.不同地区的年代界线差异较大.目前看来.如果地球从太古宙到元古宙是一场涉及全球的大变迁.其变化可能不仅仅体现在地层方面.巨型铁建造和红层的出现只是它表现的一个方面.而在古构造环境、古气候 包括大气氧逸度、生命活动迹象、变质岩石组合、岩浆与成矿作用等方面都会有相应的表现.近年来随着一些新理论和新方法的不断应用.早先的很多资料和认识已被认为是不全面、甚至是错误的.特别是高精度原位定年技术 如SHRIMP和LA-ICP-MS的应用.迫使我们不得不重新审视原有年代学资料的可信度.以往.类似于现代板块运动的构造环境被认为在太古宙不可能出现.但是随着一些太古宙克拉通相继报道了存在高压麻粒岩、甚至退变榴辉岩的痕迹.又促使人们不得不重新认识这个问题.因此.要正确厘定太古宙与元古宙之间的年代界限.必须从多方入手.在对各种信息综合分析的基础上.才能得出科学的认识.
总的看来.有关早前寒武纪年代划分方面存在的疑问主要表现在如下三个方面.
1.太古宙与元古宙之间年代界限的确定
全球太古宙与元古宙界限的划分和对比.是前寒武纪地质学长期探索的重大课题之一.这是目前早前寒武纪年代划分所面临的最重要、也是争议最大的一个问题.太古宙-元古宙界限是地质演化历史上最重要的界限.在该界限上地球的热状态、岩浆作用和沉积作用的性质均发生明显改变.因此.对该界限的年龄和岩石组成及其所反映的地球内部、地球表层系统和构造机制变化的研究.备受人们的关注 李江海等.2001.目前需要解决的是 :以什么为标志作为划分太古宙和元古宙的界限及界限的精确同位素年龄值.
2.太古宙陆壳演化阶段的年代划分
太古宙陆壳演化具有阶段性和旋回性.每一个演化阶段都有其特定的地质构造背景.期间的火山沉积作用、变质变形作用以及岩浆事件的发生和发展具有一定的规律性 沈其韩等.1999.国际地科联前寒武纪地层分会1991年曾提出太古宙四分方案.即始太古代、古太古代、中太古代和新太古代.其年龄范围分别为~3600Ma、3600~3200Ma、3200 ~2800Ma和2800 ~25……
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