华北克拉通中元古代岩墙群形成的构造应力场数值模拟
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华北克拉通南缘中元古代早期杂色页岩的古环境指示意义左鹏飞;祝禧艳;郑德顺;孙风波;王世炎【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2022(38)6【摘要】中元古代大气氧含量是否有变化以及何时、如何变化的,目前是尚不清楚、存有争议的热点问题。
细碎屑岩常被认为可反映其沉积时的水体环境,是记录古海洋氧化还原信息的重要载体。
华北克拉通自18亿年之后,处于多期裂解的陆内伸展环境,发育一系列泥页岩,其中华北克拉通南缘崔庄组(~1648Ma)泥页岩沉积于陆棚-浅海环境。
本次研究选取该组杂色页岩作为研究对象,扫描电镜和粉晶衍射结果显示,绿色和紫红色页岩主要矿物包括伊利石、石英、长石,还包含了云母、绿泥石、赤铁矿。
赤铁矿分布在云母内部和绿泥石边缘,指示其来自于矿物蚀变。
两种页岩中的伊利石均以纤维状分布在长石、石英和云母碎屑粒间孔隙,且主要为1M型,指示其经历了浅成岩作用。
紫红色页岩与绿色页岩相比,剖面上风化程度较高。
主量元素显示,两种页岩的源岩都经历明显的钾化作用,经过钾校正之后,风化指数(CIA)约为80~85,说明物源区经历强烈的风化作用。
同时,全铁含量与澳大利亚后太古代页岩和北美页岩相似,铁并无明显富集,指示铁可能是陆源输入。
稀土元素与澳大利亚后太古代相比明显Eu异常,无明显Ce异常,而过渡金属元素(V、Cr、Co、Ni)无显著富集,其比值显示该套页岩沉积于氧化的水体中。
结合该时期海洋分层模型,推测中元古代早期浅海陆棚海水已出现氧化。
黏土质泥页岩在该时期广泛发育,均指示陆壳风化作用强烈,该过程可能影响和控制氧气含量的变化。
【总页数】14页(P1713-1726)【作者】左鹏飞;祝禧艳;郑德顺;孙风波;王世炎【作者单位】河南理工大学资源环境学院;中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室;中国科学院地质与地球物理研究所;河南省地质调查院【正文语种】中文【中图分类】P575;P588.22【相关文献】1.华北克拉通北部地区古-中元古代富碱侵入岩年代学及意义2.华北克拉通南缘古元古代末(~1.84Ga)垣头A-型花岗岩成因及其构造意义3.华北克拉通南缘古元古代早期岩浆作用及构造演化4.华北中元古代碳酸盐岩中燧石的δ30Si峰值及其对古海洋环境变化的指示意义5.华北克拉通南缘古中元古代碱性岩岩石地球化学特征及其地质意义因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
鲁西地区晚侏罗世-早白垩世构造应力场数值模拟
胡秋媛
【期刊名称】《中国石油大学胜利学院学报》
【年(卷),期】2012(026)003
【摘要】以野外露头观察、钻井岩心分析为基础,对鲁西地区晚侏罗世-早白垩世的古构造应力场进行数值模拟,分析了其构造应力场的分布特点,并进一步探讨了研究区伸展构造的形成机制。
模拟结果表明,平面上,研究区最大主压应力以NW-SE向为主,与一系列NW向伸展断层近于平行,促使一系列逆冲断层发生负反转为伸展正断层;剖面上最大主压应力近铅直方向,研究区整体处于伸展状态,与平面构造应力场模拟结果相吻合。
【总页数】4页(P1-3,11)
【作者】胡秋媛
【作者单位】中国石油大学胜利学院油气工程系,山东东营257000
【正文语种】中文
【中图分类】TE12
【相关文献】
1.内蒙古西乌旗石匠山晚侏罗世—早白垩世A型花岗岩锆石U-Pb年龄及构造环境 [J], 王金芳;李英杰;李红阳;董培培
2.阴山-燕山地区晚侏罗世-早白垩世土城子组地层、沉积特征及盆地构造属性分析[J], 许欢;柳永清;刘燕学;旷红伟
3.西藏拉萨-日多晚侏罗世—早白垩世盆地顺层剪切构造及其地质意义 [J], 周斌;
潘亮;韩奎;乔新星;王峰
4.大兴安岭晚侏罗世-早白垩世挤压构造事件 [J], 华嵘辉
5.中拉萨地块那茶淌地区晚侏罗世-早白垩世花岗岩成因及构造背景:地球化学、年代学及Hf同位素制约 [J], 冷秋锋;李文昌;戴成龙;张向飞;吴松洋;曹华文
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华北克拉通南缘鲁山太古宙基底的形成和演化华北克拉通南缘的鲁山地区是中国著名的太古宙地质单位,该地区的基底属于3.8-2.5亿年前的太古宙花岗岩和变质岩。
经过数十亿年的地质演化,鲁山地区的基底形成及演化历程具有非常复杂的地质历史,下面就从鲁山地区的基底成因、变质作用、构造演化等方面简要探讨其形成及演化历程。
首先,鲁山地区的基底是在太古宙时期形成的,那个时期地球年代很长,历时达到几十亿年。
在地壳演化的早期,受到陆壳岩石圈的构造运动和地球内部动力学机制所控制。
在新元古代末期,地球上形成了华北板块,其成因主要是由于岩石圈深部地幔的上涌和下沉导致地壳的聚积和增厚,从而形成了巨大的花岗岩台地。
这种岩石圈深部地幔的上涌活动,使华北克拉通南缘石英岩类地层能够通过表面抬升至地面,形成了鲁山太古宙基底。
其次,基底的变质作用对鲁山太古宙基底形成具有重要影响。
在中元古代,随着华北克拉通的稳定性,基底开始经历变质作用的影响。
这些变质作用包括热液活动和增生作用等机制。
基底的变质令其产生了丰富的二氧化硅(SiO2)和氯化物矿物,并形成了具有一定金属矿藏的变质岩石。
在基质之间的化学交换和热化学交换中,地质物质经历了复杂的变化和调整,最终形成了多种类型的变质岩石体。
最后,基底还经历了巨大的构造演化过程。
在华北克拉通的岩石演化历史中,构造活动是最重要的。
华北克拉通南缘处于中国东北构造带的交界处,具有极复杂的构造背景。
在早古生代,发生了一系列复杂的构造对撞。
这些对撞使得鲁山地区的基底经历子午岭运动、辉山岩-麻粒岩带等多次修饰和调整,最终形成了现代的形态。
综上所述,华北克拉通南缘鲁山太古宙基底的形成和演化是一个复杂的历史过程,经历了地球地质演化的多个阶段。
在中华大地的形成历史中,鲁山地区的基底以其复杂、优美的形态和演化历史,成为中国地质学者研究古地球进程、理解地球演变史的重要基础资料。
华北克拉通中部造山带中条山地区古元古代盆地演化王晓青;刘敏;毛景文【期刊名称】《地质通报》【年(卷),期】2024(43)4【摘要】对华北克拉通中部造山带南部中条山地区古元古代中条群和担山石群岩石组合及地层详细调查研究,认为中条群为一套由粗碎屑岩-泥质岩-碳酸盐岩组成的多旋回沉积岩,变质砂岩地球化学特征显示,中条群经历了早期相对稳定到后期较活跃的转变。
结合前人碎屑锆石年龄、源区特征和火山岩夹层年龄得出,中条群形成于2.1 Ga左右的活动大陆边缘弧后盆地。
担山石群为一套砾岩-砂岩组成的磨拉石建造,碎屑锆石年龄显示,担山石群形成于1.85 Ga左右的碰撞造山阶段的前陆盆地内。
结合前人研究,认为中条山地区古元古代盆地演化模式为,约2.1 Ga开始,西部陆块的前导洋向东部陆块活动大陆边缘之下持续俯冲,东部陆块西缘活动大陆边缘弧后盆地沉积了中条群,约1.85 Ga开始,东部陆块与西部陆块之间的大洋闭合,陆陆碰撞开始,中条群发生挤压褶皱变形,陆壳加厚及随后的快速抬升和剥蚀形成前陆盆地的担山石群磨拉石。
中条山地区古元古代弧后盆地向前陆盆地的转化支持华北克拉通最初西部陆块向东俯冲,经历了约1.85 Ga的东、西陆块碰撞并最终克拉通化的演化模式。
【总页数】15页(P546-560)【作者】王晓青;刘敏;毛景文【作者单位】长安大学球科学与资源学院;河南发恩德矿业有限公司;中国地质大学(北京)【正文语种】中文【中图分类】P534.3;P597.3【相关文献】1.华北克拉通中部造山带南段早前寒武纪变质杂岩的Hf-Nd同位素特征及其地壳演化意义2.华北克拉通中部造山带早前寒武纪变质演化历史评述3.华北克拉通中部造山带早元古代盆地演化4.华北克拉通中部在古元古代时是一个造山带吗?5.华北中部造山带五台-恒山地区古元古代变质作用与构造演化因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
华北中——新元古代的岩浆作用与多期裂谷事件翟明国;胡波;彭澎;赵太平【期刊名称】《地学前缘》【年(卷),期】2014(21)1【摘要】经历了古元古代晚期的变质事件(吕梁运动或称中条运动)之后,华北开始进入地台演化阶段,即从此时起开始了裂谷系的发育与演化.裂谷系可大致分为南、北两个在地表没有完全连接的裂陷槽和北缘、东缘各一个裂谷带.在华北南部的裂陷槽称为熊耳裂陷槽.熊耳群双峰式火山岩最古老的岩浆年龄约为1 800~1 780 Ma,向上的中-新元古代地层有汝阳群、洛峪群等.华北北部的裂陷槽称为燕辽裂陷槽,主要由长城系、蓟县系和青自口系组成.中-新元古代(1.8~5.4 Ga)的岩浆作用可以分为4期:(1)火山岩分布在长城系的团山子组和大红峪组,锆石U-Pb年龄在1 680~1620 Ma,是晚于熊耳群的火山岩;(2)非造山侵入岩(斜长岩-奥长环斑花岗岩-斑状花岗岩)的同位素年龄在约1 700~1 670 Ma;(3)在原青白口系下马岭组的斑脱岩以及侵入下马岭组的基性岩席中,得到1 380~1 320 Ma的锆石和斜锆石U-Pb同位素年龄,在东缘裂谷的沉积岩中也有1 400 Ma和1 300~1 000 Ma的碎屑锆石;(4)在华北以及朝鲜的中-新元古代地层中,已经识别出约900Ma的基性岩墙.此外,对华北北缘的白云鄂博群、狼山-渣尔泰群和化德群的研究,证实在华北北缘的裂谷系与燕辽裂陷槽具有相同的层序与沉积历史.其中在渣尔泰群中识别出约820Ma的火山岩.盆地分析表明,华北克拉通与相邻大陆分离时间对应于大红峪组-高于庄组沉积时间,结束后开始蓟县系沉积,为1 600 Ma或为古-中元古代接替时间,也大致对应于Columbia超大陆裂解的时间.值得注意的是,华北克拉通自古元古代末至新元古代,经历了多期裂谷事件,但是期间没有块体拼合的构造事件的记录,这对于理解华北中新元古代的演化历史以及对于理解该时期全球的构造具有重要意义.【总页数】20页(P100-119)【作者】翟明国;胡波;彭澎;赵太平【作者单位】中国科学院矿产资源重点实验室;中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;长安大学地球科学与资源学院,陕西西安710054;中国科学院矿产资源重点实验室;中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;中国科学院广州地球化学研究所,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】P588.115【相关文献】1.华北克拉通中元古代裂解事件:以渣尔泰-白云鄂博-化德裂谷带岩浆与沉积作用研究为例 [J], 刘超辉;刘福来2.华北克拉通古元古代末-新元古代地质事件——来自北京西山地区寒武系和侏罗系碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学的证据 [J], 胡波;翟明国;彭澎;刘富;第五春荣;王浩铮;张海东3.丹凤地区秦岭岩群片麻岩锆石U-Pb年龄:北秦岭地体中-新元古代岩浆作用和早古生代变质作用的记录 [J], 杨力;陈福坤;杨一增;李双庆;祝禧艳4.华北克拉通北缘西段新元古代裂谷的确认与成矿 [J], 彭润民; 王建平5.华北克拉通怀安杂岩中~2.03 Ga变质石榴花岗岩的成因其对古元古代裂谷事件的制约 [J], 张家辉;王惠初;郭敬辉;田辉;任云伟;常青松;施建荣;相振群因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
华北克拉通破坏相关问题研究综述1. 引言华北克拉通是中国地质学家提出的一个概念,它是指位于华北地区的一块大规模地层构造抬升区,形成于9000万年前至1.4亿年前的地球历史时期。
由于其巨大的规模和特殊的地质背景,华北克拉通的破坏问题备受关注。
本文将综述华北克拉通破坏相关问题的研究进展。
2. 破坏机制华北克拉通破坏的主要机制是大规模抬升引起的应力释放和地壳变形。
华北克拉通的地壳厚度在2千米以上,地壳内部的岩石经历了长期的加压作用,当外界应力突然减小时,地壳内部的岩石就会发生应力释放,导致地震和地表抬升。
华北克拉通地区还存在着一些特殊的地质现象,如喀斯特地貌和地下水资源丰富等,这些现象与华北克拉通的破坏机制密切相关。
3. 研究方法针对华北克拉通破坏问题的研究,研究者采用了多种方法进行分析和探索。
地震波形分析是其中的一种重要方法,通过对地震波形的观测和分析,可以推断断层的性质和空间分布。
还有地质勘探和地球物理勘探等方法,可以获取地下结构的信息,从而研究华北克拉通的破坏机制和演化过程。
4. 研究进展在过去的几十年里,关于华北克拉通破坏的研究取得了一系列重要的进展。
早期的研究主要集中在地震活动的分析和地表抬升的观测,通过这些研究,人们对华北克拉通的破坏机制有了初步的认识。
近年来,随着科学技术的不断进步,研究者开始尝试利用地震波形分析和地球物理勘探等新方法,深入研究华北克拉通的内部结构和演化过程。
这些研究为我们认识华北克拉通的破坏机制和地质演化提供了新的视角和思路。
5. 存在的问题尽管在华北克拉通破坏的研究中取得了一些重要的进展,但仍然存在一些问题亟待解决。
华北克拉通地区的地质构造复杂多样,研究者需要面临着数据获取的困难和分析的复杂性。
目前对华北克拉通破坏的研究主要集中在地震活动和地面抬升等方面,对于华北克拉通内部的演化过程和破坏机制仍然了解有限。
华北克拉通的破坏与环境变化以及人类活动之间的关系也需要进一步探讨。
华北克拉通中部造山带早元古代盆地演化刘超辉;刘福来;赵国春【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2012(028)009【摘要】华北克拉通中部造山带被认为是由东、西部陆块碰撞而产生的陆陆碰撞带.然而,关于两个陆块碰撞的时间以及方式还存在着争议.其中一个模式认为俯冲方向是向西的,两个陆块最终碰撞的时间是在2.5Ga左右,而另一个模式则认为俯冲方向是向东的,并且存在着2.1Ga和1.85Ga两期碰撞事件,第三个模式则认为俯冲方向是向东的,而最终的碰撞拼合发生在1.85Ga左右.近几年来,对于中部造山带中浅变质表壳岩系的研究取得了很大进展,为解决以上争议提供了进一步的资料.根据岩石组合和表壳岩中的不整合接触关系,位于中部造山带中段五台杂岩中的滹沱群和吕梁杂岩中的野鸡山群被分成了上下两个部分.其中,两个群的下部以及位于中部造山带南段中条杂岩中的绛县群和下中条群主要由类似于弧后盆地沉积的变质碎屑岩、碳酸盐岩和火山岩组成,而滹沱群和野鸡山群的上部以及上中条群和担山石群的岩石组合则是类似于山前磨拉石建造的变质砾岩和砂岩.来自于这些浅变质碎屑岩中碎屑锆石的年龄为我们提供了源区以及最大沉积年龄的信息.滹沱群和野鸡山群中的碎屑锆石具有两个峰值年龄,2.5Ga和2.15Ga,它们分别对应于中部造山带中段两期重要的岩浆事件.中条杂岩中的碎屑锆石年龄图谱则较为复杂,除了具有2.5Ga和2.15Ga这两个峰值,还具有2.7Ga这个较低和较老的峰值,这些较老的锆石可能来自中部造山带最南端太华杂岩中的古老岩石.弧后盆地沉积中最年轻的碎屑锆石年龄在2.1Ga左右,而山前磨拉石中最年轻的碎屑锆石在1.85Ga左右.结合前人的研究成果,我们给出了一个华北克拉通中部造山带早元古代沉积盆地的演化模式.从2.1Ga左右开始,一系列弧后盆地在“安第斯型”大陆边缘弧之后产生,在之后的东西陆块碰撞过程中他们成为了中部造山带的一部分.从1.85Ga左右开始,东西陆块沿着中部造山带碰撞,导致了陆壳加厚以及随后的快速抬升和剥蚀,从而形成了周缘前陆盆地中的山前磨拉石建造.发生在早元古代晚期的由弧后盆地向周缘前陆盆地的转化支持了华北的最终克拉通化发生在1.85Ga的构造演化模式.%The Trans-North China Orogen ( TNCO) has been recognized as a continent-continent collisional belt along which the Eastern and Western blocks amalgamated to form the North China Craton. However, controversy has surrounded the timing and tectonic processes involved in the collision of the two blocks, ranging from the westward-directed subduction with final collision at ~ 2. 5Ga, through the west-dipping subduction with two collisional events at ~ 2. 1Ga and ~ 1. 85 Ga, to the eastward-directed subduction with final collision at ~1. 85Ga. In the past few years, detailed lithostratigraphic, geochronological and isotopic analyses for the low-grade supracrustal successions in the TNCO has been carried out, which help us to examine current models. Lithostratigraphic data indicate that the Jiangxian and Lower Zhongtiao groups and lower parts of the Hutuo and Yejishan groups are composed of metaclastic rocks, carbonates and metavolcanic rocks, interpreted as back-arc basin deposits, whereas the Upper Zhongtiao, Danshanshi groups and the upper parts of the Hutuo and Yejishan groups consist only of metaconglomerates and metasandstones, interpreted as foreland basin deposits. U-Pb ages for detrital zircons from them place constraint on the provenance and maximum depositional ages for these low-grade supracrustal successions.For the Hutuo and Yejishan groups, we found major age peaks at ~2. 5Ga and ~2. 15Ga, which are consistent with ages of the lithological units in the middle sector of the TNCO. Besides the age peaks of ~ 2. 5Ga and ~ 2.15Ga, detrital zircons from the Lower Zhongtiao, Upper Zhongtiao and Danshanshi groups also gave an older age peak of 2. 7Ga, which is comparable with ages of the lithological units in the Taihua Complex. For the back-arc basin deposits, their maximum depositional ages were constrained at ~ 2. 1Ga, whereas the presence of - 1. 85Ga detrital zircons from the foreland basin deposits indicates that they were deposited after this time. Taken together, we present a brief scenario for the evolution of the sedimentary basins in the TNCO. At ~2. 1Ga, a series of back-arc basins developed behind an "Andean-type" arc that were subsequently incorporated into the TNCO during the collision of the Eastern and Western blocks. At ~ 1. 85Ga, the two blocks collided along the TNCO, resulting in the crustal thickening followed by rapid exhumation/uplift, which shifted the back-arc basins to foreland basins. Such a shift in the Late Paleoproterozoic supports the model that the collision between the Eastern and Western blocks occurred at ~ 1. 85 Ga.【总页数】15页(P2770-2784)【作者】刘超辉;刘福来;赵国春【作者单位】中国地质科学院地质研究所,北京 100037;香港大学地球科学系,香港;中国地质科学院地质研究所,北京 100037;香港大学地球科学系,香港【正文语种】中文【中图分类】P542【相关文献】1.华北克拉通中部造山带南段早前寒武纪变质杂岩的Hf-Nd同位素特征及其地壳演化意义 [J], 王雪;黄小龙;马金龙;钟军伟;杨启军2.华北克拉通中部造山带早前寒武纪变质演化历史评述 [J], 肖玲玲;刘福来3.华北克拉通中部在古元古代时是一个造山带吗? [J], 张旗4.湾子表壳岩中碎屑锆石的U-Pb年龄和Hf同位素研究:对华北克拉通中部造山带阜平杂岩的构造与演化的制约 [J], 夏小平;孙敏;赵国春;吴福元;徐平;张健;何艳红;张吉衡5.滹沱群花岗质砾岩的U-Pb锆石定年:与五台花岗岩的亲缘性及对华北克拉通中部造山带构造演化的意义 [J], 张健;赵国春;李三忠;孙敏;刘树文;夏小平;何艳红因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
由震源机制解分析华北地区构造应力场刘丽;刘檀;董一兵;朱音杰【期刊名称】《华北地震科学》【年(卷),期】2017(035)004【摘要】利用初动及振幅比方法对华北地区中小地震震源机制解及构造应力场进行分析.结果表明:研究区内中小地震震源断错性质主要以走滑断层为主,震中处破裂面与其附近构造走向基本保持一致,依据节面滑动角及P轴、T轴倾角数据推断,震源处应力主要以水平方向为主,主压应力P轴方向基本上为NEE-SWW向.%In this paper ,the focal mechanism solutions of moderate and small earthquakes in north China and the tectonic stress field is analyzed .T he focal mechanism solutions are calculated using the initial mo-tion method and the amplitude ratio method .T he results show that the focal rupture of the moderate and small earthquakes in north China is mainly composed of strike-slip faults .According to the nodal plane sliding angle and P axis and T axis angle ,the main source of stress is in the horizontal direction .T hedi-rection of the main compression stress P axis is NEE-SWW .【总页数】6页(P38-43)【作者】刘丽;刘檀;董一兵;朱音杰【作者单位】河北省地震局,石家庄 050021;河北省地震局黄壁庄地震台,石家庄050021;河北省地震局,石家庄 050021;河北省地震局黄壁庄地震台,石家庄050021【正文语种】中文【中图分类】P315.7【相关文献】1.华北北部地区震源机制解及构造应力场特征分析 [J], 武敏捷;林向东;徐平2.呼图壁地区震源机制解及构造应力场特征分析 [J], 李艳永;王成虎;杨佳佳3.京西北地区震源机制解及构造应力场特征分析 [J], 武敏捷;郭祥云;武安绪;林向东;赵桂儒4.鄂尔多斯块体西南缘地区震源机制解与构造应力场特征分析 [J], 王莹;赵韬;刘春;冯希杰5.新疆天山中段的震源机制解与构造应力场特征分析 [J], 张志斌;赵晓成;任林因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
华北克拉通中部古元古代高Mg低Ti-P镁铁质岩墙的富晶集地幔源区——锆石Hf同位素的制约韩宝福;张磊;王亚妹;宋彪【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2007(023)002【摘要】华北克拉通中部是古元古代岩墙群最为发育的地区.以镁铁质成分为主的岩墙群可以分为变质的和不变质的两类.不变质岩墙群是在1780~1760 Ma之间大约20 Ma时间内形成的,是华北克拉通古元古代最晚期镁铁质岩浆活动的产物.不变质岩墙又可以细分成高Mg-Ti低P、低Mg高Ti-P和高Mg低Ti-P等3组.本文报道了采自丰镇附近高Mg低Ti-P岩墙样品的锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成分析结果.新获得的SHRIMP锆石U-Pb年龄为1769±4 Ma,与其它不变质岩墙的锆石、斜锆石U-Pb年龄和40Ar/39Ar年龄的范围相同.高Mg低Ti-P岩墙的锆石εHf(t)值的变化范围在-6.4~+0.4之间,平均值为-2.2,略高于时代相近的花岗质岩石.由于镁铁质岩浆在上升、侵位和结晶过程中几乎没有受到地壳物质混染,因而锆石εHf(t)值可以代表镁铁质岩浆的富集的岩石圈地幔源区的特征.文献资料显示,高Mg低Ti-P岩墙的岩石圈地幔源区的87Sr/86Sr初始比值为0.7040~0.7050,平均值为0.7046,εNd(t)值为-5.6~-2.8,平均值为-4.4.【总页数】8页(P277-284)【作者】韩宝福;张磊;王亚妹;宋彪【作者单位】北京大学地球与空间科学学院,造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京,100871;北京大学地球与空间科学学院,造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京,100871;北京大学地球与空间科学学院,造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京,100871;北京离子探针中心,中国地质科学院地质研究所,北京,100037【正文语种】中文【中图分类】P588.125;P597.3【相关文献】1.华北克拉通南缘A型花岗岩的年代学和Nd-Hf同位素组成:对古元古代晚期伸展事件的制约 [J], 师江朋;杨德彬;霍腾飞;杨浩田;许文良;王枫2.华北地块中部早白垩世富碱侵入岩的成因:锆石U-Pb年代学和Sr-Nd-Hf同位素制约 [J], 霍腾飞;杨德彬;师江朋;许文良;杨浩田3.华北克拉通古元古代晚期地壳演化和荆山群形成时代制约——胶东地区变质中-基性侵入岩锆石SHRIMP U-Pb定年 [J], 董春艳;王世进;刘敦一;王金光;颉颃强;王伟;宋志勇;万渝生4.湾子表壳岩中碎屑锆石的U-Pb年龄和Hf同位素研究:对华北克拉通中部造山带阜平杂岩的构造与演化的制约 [J], 夏小平;孙敏;赵国春;吴福元;徐平;张健;何艳红;张吉衡5.华北克拉通中部新生代岩石圈地幔的特征与长期演化:来自地幔橄榄岩捕虏体的岩石学和地球化学制约 [J], 汤艳杰;张宏福;英基丰;张瑾;柳小明因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
北京大学学报(自然科学版),第38卷,第4期,2002年7月ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisPekinensis,Vol.38,No.4(Jul,2002)
华北克拉通中元古代岩墙群形成的构造应力场数值模拟1)
侯贵廷 钱祥麟 李江海(北京大学地球与空间科学学院,北京,100871)
摘 要 华北克拉通中部广泛发育中元古代镁铁质岩墙群。这些岩墙群未变形和未变质,侵位于先存破裂中,成为恢复华北克拉通中部中元古代构造应力场的显著标志。克拉通北部地块的镁铁质岩墙群为张剪性,而中部和南部地块为张性。根据华北克拉通中部中元古代镁铁质岩墙群的分布和成因机制分析,来恢复模拟中元古代的构造应力场。数值模拟结果表明镁铁质岩墙群在中元古代形成于伸展的大地构造背景,与横穿华北克拉通中部的燕辽)中条拗拉槽系的伸展作用有一定的联系。关键词 华北克拉通;镁铁质岩墙群;构造应力场;伸展作用;燕辽)中条拗拉槽系中图分类号 P554
1)国家自然科学基金资助项目(49832030,40172066)收稿日期:2001-06-05;修回日期:2001-07-16
1 地质背景中元古代镁铁质岩墙群广泛发育在华北克拉通中部,包括晋北地区、吕梁地区、五台山地区和中条山地区(图1)[1]。围岩是太古代片麻岩和麻粒岩、早元古代石英岩和中元古代长城系岩石[2]。在华北克拉通中部高变质岩区的绝大多数镁铁质岩墙群是辉绿岩,包括两组:北北西向岩墙和北西西向岩墙。北北西向岩墙被北西西向岩墙切穿。中元古代,刚性板块伸展引起大陆裂谷内拉斑岩浆沿着先存破裂侵位于太古界岩石内,形成基性镁铁质岩墙群。绝大多数中元古代岩墙群具有近直立的稳定走向,未变形和未变质[3,4]。以上表明在中元古代镁铁质岩墙群侵位时,华北克拉通中部已经具有刚性和稳定性。镁铁质岩墙群形成于中元古代(1600~1000Ma),包括两个侵位高峰期:1600~1400和1200~1000Ma。接近岩墙群以东的燕辽)中条拗拉槽,位于晋北地区和中条山地区的岩墙群形成于第一个时期,而位于燕辽)中条拗拉槽交汇处的吕梁地区和五台山地区,形成了第二期岩墙群。北西西向岩墙群比北北西向岩墙群形成要晚[5]。镁铁质岩墙群的侵位时代与燕辽)中条拗拉槽内的火山沉积岩年代一致。根据岩石化学成分分析,镁铁质岩墙群是大陆裂谷伸展环境的拉斑玄武岩系列的,其成因可能与燕辽)中条拗拉槽的伸展有一定的联系[3]。岩墙群在燕辽)中条拗拉槽的交汇处聚集并向西发散[6]。从燕辽)中条拗拉槽的交汇处,镁铁质岩浆向西和西北方向侵位,这表明位于不同地块的镁铁质岩墙群形成于一个与燕辽)中条拗拉槽伸展作用相关的统一构造应力场[7,8]。2 镁铁质岩墙群的力学特征中元古代镁铁质岩墙群侵位于华北克拉通中部的先存破裂。这些破裂在围岩上没有明显位移,可以看作区域节理。当先存破裂的长度与宽度之比足够大时,很容易形成深而大的破裂并为地块的伸展和镁铁质岩浆的侵位提供空间。局部的拉张应力与破裂面垂直。实际上,这些岩墙群是形成于统一应力场的小节理系统基础上发育的大型节理系统内,镁铁质岩浆侵位于先存破裂而形成镁铁质岩墙群。岩墙群的形态和样式反映了先存破裂系统的形态和样式。因此,根据岩墙群的形态和样式可以分析中元古代区域构造应力场[7]。在华北克拉通的晋北地区和五台山地区大多数镁铁质岩墙群是北北西向的,垂直于燕辽拗拉槽的西界。这些岩墙边界平直,走向稳定,表明具有张剪性的构造特征,产状陡立,不受地貌控制。这些岩墙发育右行雁列样式,大多数岩墙是由右行雁列的张剪性破裂连接而成。这说明先存破裂是张剪性的。在吕梁地区,大多数镁铁质岩墙群是北西西向的,也有一些是北北西向的。这些岩墙走向不稳定,发育分枝和张性构造样式,例如:发育不规则的边界,具有/Z0字型构造形态,未旋转的捕掳体表明在围岩伸展破裂的同时岩浆侵位。这表明该区的岩墙群侵位于张性破裂中。在中条山地区,大多数镁铁质岩墙群是北西向的,并垂直于中条拗拉槽的边界,另外有一些岩墙是东西向和南北向的。岩墙的样式为具有不规则边界的/Z0型构造形态。这表明该区镁铁质岩墙群形成于张性的先存破裂中。综上所述,这些岩墙群代表了华北克拉通中部张性或张剪性环境下的区域性节理。这些岩墙群汇聚在燕辽和中条拗拉槽的交汇处,并向西发散。岩墙群的流动构造和磁组构研究表明,镁铁质岩浆从燕辽)中条拗拉槽交汇处向西或西北侵位[9,10]。这表明分布于不同地块的镁铁质岩墙群实际上形成于一个统一的构造应力场中。燕辽)中条拗拉槽的伸展有一定的联系。根据最大主压应力方向与张性岩墙的走向一致,而与左行张剪性岩墙的走向略逆时针偏转的原理,并根据镁铁质岩墙群的形成时代和走向玫瑰图统计分析,可知在接近燕辽)中条拗拉槽边界的华北克拉通的北部晋北)五台地区和南部中条山地区的区域主压应力方向为北北西向,而中部的吕梁地区,在早期主压应力为北北西向,晚期为北西西向(图1)。
3 华北克拉通中元古代构造应力场的数值模拟华北克拉通的形状是三角形的,北缘和南缘都是古大洋,而东界为晚太古代形成的大型走滑断裂)))郯庐断裂,在西界与塔里木板块相接。燕辽拗拉槽和中条拗拉槽分别从克拉通的北缘和南缘向克拉通内部延伸,并汇聚在华北克拉通的中部。在中元古代,燕辽拗拉槽是华北克拉通北缘的蒙古洋的消亡肢,而中条拗拉槽是华北克拉通南缘的秦岭洋的消亡肢。在蒙古洋和秦岭洋的扩张下,华北克拉通受到南北向的挤压应力,同时燕辽)中条拗拉槽扩展[11]。华北克拉通广泛发育的镁铁质岩墙群表明华北克拉通在中元古代已具有刚性,因此可以建立地质模型和平面线弹性模型进行华北克拉通构造应力场数值模拟。华北克拉通可以看作一个包含两个狭窄三角的三角形,这两个狭窄三角就是燕辽)中条拗拉槽。可以对华北克拉
493 第4期 侯贵廷等:华北克拉通中元古代岩墙群形成的构造应力场数值模拟1.岩墙群;21岩墙群走向玫瑰图;31燕辽-中条拗拉槽;41华北克拉通边界;51主压应力方向图1 华北克拉通中部镁铁质岩墙群的走向玫瑰图统计和分布Fig.1 ThedistributionandrosestatisticsofmaficdykeswarmsinthecentralNCC(NorthChinaCraton)
图2 华北克拉通有限单元剖分Fig.2 ThedivisionoflimitcellsintheNCC
通按三角形单元剖分以适合华北克拉通的三角形轮廓[12]。华北克拉通内镁铁质岩墙群的围岩是麻粒岩和片麻岩,因此华北克拉通的岩石力学性质取:杨氏模量E=60MPa,泊松比M=0.24(图2)[13]。将华北克拉通剖分为85个结点和126个三角单元。假设给华北克拉通南北缘的所有单元施加200kgPcm2的应力,则在燕辽)中条拗拉槽会受到114kgPcm2
的张应力。5次以上的模拟实验表明:当华北克拉通南北缘均施加200kgPcm2的区域应力,燕辽)中条拗拉槽至少要受到114kgPcm2的应力作用才能发生伸展位移,才能导致板内伸展,形成区域节理系统。以上模拟的边界条件是华北克拉通东部边界设为滑轮支撑的郯庐断裂,西部边界为具有一定自由度的有限位移边界。华北克拉通中元古代的构造应力场可以通过克拉通南北边界的挤压和燕辽中条拗拉槽的伸展进行模拟。利用SAP5线弹性有限元应力场数值模拟方法计算。模拟结果为最大主压应力轴的分布,轴的长度代表相对应力值,而不代表实际值。结果表明晋北地区和五台山地区的区域最大主压应力为北北西向,易于形成北北西向的岩墙群,在中元古代早期燕辽)中条拗拉槽伸展的开始阶段,在华北克拉通的北部晋北地区和南部的中条山地区基性岩浆侵位于先存的北北西向破裂中,形成北北西向基性镁铁质岩墙群。北西西向的最大主压应力分布在两条拗拉槽的交汇处,这说明当两条拗拉槽在中元古代晚期交汇时形成了北西西向岩墙群(图3)。
494北京大学学报(自然科学版) 第38卷 图3 华北克拉通最大主压应力分布图Fig.3 ThedistributionofmaximmaincompressivestressintheNCC
数值模拟结果与华北克拉通中部岩墙群走向玫瑰图分布非常一致。华北克拉通中部中元古代岩墙群分布和应力场对比分析表明在中元古代燕辽)中条拗拉槽的构造演化过程中这些岩墙群是在统一区域构造应力场中板块整体的刚性崩裂伸展作用下演化发展而来的。
4 结 论中元古代镁铁质岩墙群从华北克拉通中部的燕辽)中条拗拉槽向西或西北发散。克拉通北部晋北地区和五台山地区的岩墙群反映先存张剪性节理,中部的吕梁地区和南部的中条山地区岩墙群反映为张性节理特征。根据镁铁质岩墙群走向玫瑰图统计、岩墙群形成时代和构造应力场模拟结果对比分析,在晋北地区和中条山地区靠近燕辽)中条拗拉槽西界的地区,区域最大主压应力是北北西向,而在吕梁地区,早期最大主压应力轴为北北西向,晚期为北西西向。构造应力场表明镁铁质岩墙群与华北克拉通中部的燕辽)中条拗拉槽的伸展有一定的联系。在晋北地区、五台山地区和中条山地区靠近拗拉槽西界的岩墙群形成较早,而吕梁地区在拗拉槽交汇处的岩墙群形成较晚,这与两个拗拉槽的交汇过程相关。构造应力场的线弹性数值模拟结果表明镁铁质岩墙群在中元古代形成于伸展构造的大地构造背景,与横贯华北克拉通中部的燕辽)中条拗拉槽的伸展作用有一定的联系。这些岩墙群的力学性质和刚性有限元应力场数值模拟分析结果表明华北克拉通在中元古代就已经具有刚性,华北克拉通中元古代镁铁质岩墙群是侵位于统一构造应力场作用下的先存破裂系统内形成并演化而来的。
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