华北北缘泥盆纪查干哈布组物源特征及其构造意义_李普庆.pdf

第 48 卷 第 3期2 0 2 3 年 3 月Vol.48 No.3Mar.2 0 2 3地球科学 Earth Sciencehttp:/https:/doi.org/10.3799/dqkx.2022.056华北北缘泥盆纪查干哈布组物源特征及其构造意义李普庆1，2，3，宋东方1，2，3*，曾浩1，2，31.中国科学院地质与地球物理研究所，岩石圈演化国家重点实验室，北京 1000292.中国科学院地球科学研究院，北京 1000293.中国科学院大学地球与行星科学学院，北京 100049摘要：白乃庙岛弧带位于华北克拉通北缘，其与华北克拉通北缘的拼贴时限，是理解华北克拉通北缘增生过程的关键.为了限定弧陆碰撞的时限，对白乃庙岛弧与华北克拉通拼合带的早古生代沉积地层查干哈布组开展了锆 石 U-Pb 定 年 和 锆 石 Lu-Hf 同 位 素 测 试.结 果 显 示，查 干 哈 布 组 中 3 颗 最 年 轻 锆 石 的 加 权 平 均 年 龄 为 393.5 4.9 Ma.综 合 锆 石 年 龄 和 前 人 化 石 资 料，限 定 查 干 哈 布 组 最 大 沉 积 年 龄 为 早 泥 盆 世 晚 期.碎 屑 锆 石 U-Pb 年 龄 谱 和Hf 同位素组成显示查干哈布组的物源为白乃庙岛弧带，基本没有来自华北克拉通的物源.研究结果结合区域资料表明，白乃庙岛弧带与华北克拉通北缘在早泥盆世可能仍未发生弧陆碰撞.关键词：白乃庙岛弧带；查干哈布组；锆石 UPb年龄；锆石 Hf同位素；物源特征；构造地质.中图分类号：P542；P597 文章编号：1000-2383(2023)03-1205-12 收稿日期：2022-01-28Provenance Characteristic of Devonian Chaganhabu Formation in the Northern Margin of the North China Craton and Its Tectonic SignificanceLi Puqing1，2，3，Song Dongfang1，2，3*，Zeng Hao1，2，3 1.State Key Laboratory of Lithospheric Evolution，Institute of Geology and Geophysics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China 2.Innovation Academy for Earth Science，CAS，Beijing 100029，China 3.College of Earth and Planetary Sciences，University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，ChinaAbstract:The Bainaimiao arc belt is located in the northern margin of the North China Craton.The exact time of the collision between the Bainaimiao arc belt and the North China Craton is thus a key for understanding the accretionary process of the northern margin of the North China Craton.In order to constrain the collision time of the Bainaimiao arc belt and the North China Craton,this study carried out zircon U-Pb age dating and zircon Lu-Hf isotope analysis of the Chaganhabu Formation.The weighted average age of the three youngest zircons from the Chaganhabu Formation is 393.54.9 Ma,consistent with previous paleontological reports.Therefore,the maximum deposition age of the Chaganhabu Formation is the late Early Devonian.Moreover,the characteristic of zircon U-Pb age spectra and Hf isotope of the Chaganhabu Formation is similar to that of the Bainaimiao arc belt and different from that of the North China Craton,which means that the provenance of the Chaganhabu Formation is the Bainaimiao arc belt rather than the North China Craton.Combined with regional tectonic research,these data 基金项目：国家自然科学基金项目(Nos.41730210,41672219).作者简介：李普庆（1996-），男，硕士研究生，大地构造学专业.ORCID：0000000333938188.Email：*通讯作者：宋东方,ORCID:0000000337563846.Email:引用格式：李普庆，宋东方，曾浩，2023.华北北缘泥盆纪查干哈布组物源特征及其构造意义.地球科学，48（3）：1205-1216.Citation：Li Puqing，Song Dongfang，Zeng Hao，2023.Provenance Characteristic of Devonian Chaganhabu Formation in the Northern Margin of the North China Craton and Its Tectonic Significance.Earth Science，48（3）：1205-1216.第 48 卷地球科学 http:/indicate that during the Early Devonian,there was still a wide ocean between the Bainaimiao arc belt and the northern margin of the North China Craton,and the arc-continent collision has not yet occurred.Key words:Bainaimiao arc belt;Chaganhabu Formation;zircon UPb age;zircon Hf isotope;provenance characteristic;tectonics.0 引言 大陆地壳的增生机制一直是地学界研究的热点（Jahn et al.，2004；Xiao et al.，2020）.在增生型造山带中，岩浆弧系统对大陆地壳的生长和矿产的富集具有重要作用（Zhang et al.，2014）.大量新生的岩浆弧通过弧陆碰撞的方式拼贴到大陆边缘，造成大陆地壳的生长（Rocchi et al.，2011）.中亚造山带位于东欧克拉通、西伯利亚克拉通、塔里木克拉通和华北克拉通之间（图 1a），是全球显生宙以来最大的增生型造山带（Jahn et al.，2004），被认为是古亚洲洋长期俯冲消减的产物（Dobretsov et al.，2010）.古亚洲洋的长期俯冲形成了大量增生杂岩和岛弧岩浆岩，使得亚洲大陆的面积在显生宙期间增加了 5.3106 km2（engr et al.，1993），最终古亚洲洋在晚古生代至三叠纪闭合于南天山北山索伦一带（engr et al.，1993；Xiao et al.，2003；Xiao et al.，2015；Song et al.，2021）.白 乃 庙 岛 弧 带 位 于 中 亚 造 山 带 的 南 缘 东 段（图 1b），记录了中亚造山带南缘的增生.它西起白云鄂博，经达茂旗、白乃庙、赤峰，东至吉林省南 部 的 四 平 和 伊 通 地 区，延 伸 约 1 300 km（Zhang et al.，2014）.前 人 对 白 乃 庙 岛 弧 带 的 研究由来已久，不同学者对其基底亲缘性和构造属性存在不同的认识.早期有学者认为白乃庙岛弧带的基底为华北克拉通，白乃庙岛弧带为古亚洲洋向华北克拉通北缘俯冲所形成的大陆边缘弧（Xiao et al.，2003；Xu et al.，2013；Wu et al.，2016；Wang et al.，2016）.近年来，大量高精度的锆石 UPb 年代学和锆石 LuHf 同位素研究表明，白乃庙岛弧带的基底并非是华北克拉通，而是塔里木或扬子克拉通，且在白乃庙岛弧带与华北克拉通北缘之间存在一个次级洋盆南白乃庙洋，南白乃庙洋向北俯冲至前寒武纪微陆块之下，形 成 白 乃 庙 岛 弧 带（Zhang et al.，2014；Zhou et al.，2018a；Ma et al.，2019；Tang et al.，2021）.图 1中亚造山带大地构造位置简图（a据Windley and Xiao,2018修改）及内蒙古中段区域地质简图（b据 Xiao et al.，2003修改）Fig.1Tectonic sketch map of the southern part of the Central Asian Orogenic Belt(a;modified after Windley and Xiao,2018)and tectonic sketch map of central Inner Mongolia(b;modified after Xiao et al.,2003)1206第 3 期李普庆等：华北北缘泥盆纪查干哈布组物源特征及其构造意义对于白乃庙岛弧带与华北克拉通北缘的拼贴时限，张允平等（2010）认为在白乃庙岛弧带内广泛发育的晚志留世西别河组为一套浅海相磨拉石沉积，并将其作为弧陆碰撞的标志.此后的学者也大多以西别河组为标志，认为弧陆碰撞发生在晚志留世（Zhang et al.，2014；Chen et al.，2016；Liu et al.，2020；Tang et al.，2021）.然而，运用磨拉石限定碰撞的时限是存在边界条件的，造山带的许多部位都可以发育磨拉石（侯泉林等，2018），但只有在下行克拉通板块之上，位于造山带变形前缘与克拉通边界之间的原前陆盆地内发育的最老的磨拉石可以用来限定碰撞的上限（李继亮等，1999；Naylor and Sinclair，2008）.造山带内沉积盆地完整记录了板块边缘的动力学过程，其中沉积盆地的物源变化可以用来限定碰撞发生的时限（陈艺超等，2021）.笔者在内蒙古白云鄂博地区北侧开展地质调查过程中，发现在西别河组之上的查干哈布组内发育有大套碳酸盐岩夹砂岩，通过对查干哈布组进行锆石 UPb 年代学和物源分析，并结合区域资料探讨其构造意义，可为解释白乃庙岛弧带与华北克拉通北缘的拼贴过程提供新的证据.1 地质背景 研究区位于华北克拉通北缘，以呈近东西向展布的白云鄂博赤峰断裂为界，研究区的南部为 华 北 克 拉 通，北 部 为 白 乃 庙 岛 弧 带（图 1b；Xiao et al.，2003；Jian et al.，2008）.华 北 克 拉 通 北 缘 发 育 以