Columbia超大陆的形成与演化一直以来就是地质学界研究的热点问题,全球范围内大量1.35-1.21Ga的基性岩墙群和火山岩组合的发育,是超大陆最终裂解的重要限定依据。华北克拉通作为地球上最古老的陆块之一,同样保留有这些重大地质事件的岩石记录。
地质与地球物理研究所固体矿产资源研究室博士后杨奎锋与合作导师范宏瑞等在华北克拉通北缘的中元古代白云鄂博裂谷系内发现大量与火成碳酸岩共生的基性岩墙,单一的碳酸岩脉与基性岩墙的规模不大(宽1-2 m,长10-100 m),但数量众多,在白云鄂博超大型铁铌稀土矿区内就发育近百条。碳酸岩脉的主要矿物组成为方解石和白云石,并含有大量稀土矿物;基性岩墙的主要矿物组成为斜长石和单斜辉石。露头尺度的穿插关系表明,基性岩墙的侵位略晚于碳酸岩脉。对它们进行全岩Sm-Nd等时线定年,获得碳酸岩脉的形成时代为1354±59 Ma,基性岩墙的形成时代为1227±60 Ma。二者还具有非常相近的稀土、微量元素及Nd同位素组成特征,表明它们应形成于相同的构造背景,即中元古代的狼山-白云鄂博陆缘裂谷系。裂谷系的长期演化及其引发的幔源岩浆活动,也为白云鄂博超大型铁铌稀土矿床的形成奠定了十分有利的构造环境,并提供必要的成矿物质来源。
附图说明:中元古代中期(1.35-1.2Ga)Columbia超大陆格局及推测华北克拉通位置图。Columbia超大陆格局引自Hou et al. (2008), Zhao et al. (2004) 和 Peng et al. (2005).
白云鄂博裂谷系的活动时代与Columbia超大陆裂解事件相吻合,裂谷系内部大量共生的火成碳酸岩与基性岩墙正是超大陆最终裂解的产物。结合近期的古地磁研究成果,华北克拉通在中元古代中期(1.35-1.21Ga)很有可能与印度古陆及加拿大地盾相邻,在同一个超级地幔柱的作用下,经历了强烈的裂解运动。
该研究结果近期发表在国际构造地质学权威刊物Tectonophysics上(Yang et al. Mesoproterozoic mafic and carbonatitic dykes from the northern margin of the North China Craton: Implications for the final breakup of Columbia supercontinent. Tectonophysics, 2011, 498: 1-10)。
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