华北克拉通火成碳酸岩时空分布和锶钕同位素特征及其地质意义.pdf

2007年9月，第13卷，第3期，463_473页 高校地质学报 September2007，V01．13，No．3，p．463_473 J0un】lalofChi眦Unive璐ities Geological 华北克拉通火成碳酸岩时空分布和 锶钕同位素特征及其地质意义 阎国翰1，牟保磊1，曾贻善1，蔡剑辉2，任康绪3，李凤棠1 (1．北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京大学地球与空间科学学院，北京100871；2．中国地质科学院 矿产资源研究所，北京100037；3．塔里木油田勘探开发研究院油藏评价所，库尔勒841000) 摘要：已有的研究得出：华北克拉通火成碳酸岩在时间上主要形成于古元代末一中元古代初、早中生代和晚中生 代3个时段，反映了华北克拉通演化历史上3个拉张阶段。在空间上，前两个拉张阶段形成的火成碳酸岩分布在华 北克拉通的北缘和南缘；后一个拉张阶段形成的火成碳酸岩分布在克拉通的中部和东部。华北克拉通火成碳酸岩 的钕同位素主要特征是eM(f)全为负值，而且随时间由老到新负值趋于降低。在8。。(f)．，s，图解上，其投影点都落 到了第3和第4象限，除莱芜一淄博地区火成碳酸岩外，其它都在富集地幔演化线附近，而且从老到新富集程度越 来越高。推测华北克拉通火成碳酸岩形成的深部动力学机制可能是：在热地幔柱活动或周边板块向华北板块俯冲 之后华北克拉通构造环境转变为伸展拉张环境，因压力减小而引起地幔部分熔融形成的碱性基性—超基性岩浆或 碱性中性岩浆沿区域深断裂上侵，又经分异作用冷凝结晶形成杂岩体，火成碳酸岩是这些碱性岩浆演化晚阶段的 主要产物。部分火成碳酸岩可能是从上地幔低程度部分熔融形成的碳酸岩浆直接上侵冷凝结晶而成。 关键词：火成碳酸岩；时空分布；钕锶同位素特征；深部动力学；华北克拉通 中图分类号：P588．1；P577文献标识码：A 文章编号：1006-7493(2007)03-0463一ll 钕同位素特征的研究，对探讨华北克拉通拉张裂 1 引言 解历史和上地幔组成、性质、演化及深部地球动 火成碳酸岩是指碳酸盐矿物含量大于50％(体 力学都有重要意义。 积分数)、二氧化硅含量小于10％(质量分数)的 2火成碳酸岩的分布及地质概况 et 火成岩(W00lyal，1989)。这种岩石在地表出露 较少。虽然早在1921年Bmgger就指出挪威南部华北克拉通又称华北地台，主要包括整个华 Fen地区与碱性超基性杂岩共生的碳酸盐类岩石为 北、东北南部和渤海等地，总体轮廓大致呈三角 火成成因，并正式命名为碳酸岩(cadⅪnatite)。但 形(图1)。它是中国最大也是最古老的克拉通， 直到1961与1962年先后在坦桑尼亚、乌干达发 其发展演化经历了太古宙一古元古宙的基底形成 现正在喷出的碳酸盐熔浆后，碳酸岩浆的存在才 阶段、中元古一三叠纪的盖层稳定发展阶段和 被公认。火成碳酸岩虽然在自然界是一种比较少 中—新生代活化等三个阶段。 见的岩石类型，但因其来源深(来自上地幔)，主 上世纪80年代以前，仅在华北克拉通的内蒙 要形成于拉张环境，并常常含有丰富的铌、稀土、 古白云鄂博、山西临县紫金山和山东莱芜一淄博 磷、铀、金云母等矿产而受到广大地质学家们的 3个地区发现有火成碳酸岩(白鸽等，1985)，至 重视。虽然华北克拉通火成碳酸岩出露面积不大， 今发现火成碳酸岩的地区已增至10个，增加的7 但分布比较广泛，形成的时间跨度也比较大。通 个地区是内蒙古丰镇浑源窑、河北怀安右所堡、 过华北克拉通火成碳酸岩时空分布规律及其