华北北戴河地区石炭—二叠纪物源变化及其构造意义

【摘要】：华北克拉通有着漫长的构造和地质演化历史,尤其是显生宙以来,华北克拉通的构造活动十分活跃,自该时期以来的多重地质作用对华北克拉通的构造格局产生了显著的影响,然而较缺少基于盆地地层物源的变化而讨论克拉通地形地貌演化的研究。因此我们在不同研究区(秦皇岛北戴河石门寨地区)的不同地层共设计并采集了10个样品,并对这些样品进行了U-Pb定年分析、微量元素分析、XRD粉晶衍射分析及Hf同位素测试分析工作。锆石U-Pb定年测试显示最小的锆石年龄为~293.6Ma,限定了该地层的形成年龄上限在早二叠纪;同时本次研究样品的测试识别到两个年龄大于~3.0Ga的锆石颗粒。根据其年龄峰值分布、地球化学特征、对比前人发表数据并结合地层顺序我们把采样的10个样品归并成4个组进行讨论,分别命名为分组Unit 1,2,3和4,这四个组的峰值年龄数量和分布各异,但在年龄分布统计直方图上峰值的分布上各有特点,共识别到4组峰值年龄分别为~320Ma,~450Ma,~.185Ga和~2.5Ga。分组1和2的碎屑锆石的峰值年龄分布有明显的差异,分析发现两个较低的年龄峰值主要分布在分组1和2中,而两个较老的年龄峰值则主要分布在分组3和4中。华北克拉通北缘地区广泛分布石炭纪-二叠纪的火成岩,南部的北秦岭地带则分布着~450Ma的岩浆岩和变质岩,而古老的变质基底的年龄一般在~1.85Ga和~2.5Ga左右。研究区采集的样品中~320Ma的碎屑锆石的ε_(Hf)(t)值和华北克拉通北缘分布的岩浆锆石的ε_(Hf)(t)值一致,~450Ma的碎屑锆石的ε_(Hf)(t)值落在北秦岭造山带的岩浆锆石的ε_(Hf)(t)的统计模型区间内。基于碎屑锆石U-Pb同位素年龄测试结果并结合其Hf同位素特征等横向对比前人的研究结果和已发表的数据,我们认为年龄集中在1.85Ga的碎屑锆石来源于沉积盆地周围的地层中锆石的再旋回,~2.5Ga的来自北戴河北部的古太古代和元古代地层。基于本次的讨论结果,我们建立了一个响应古亚洲洋的闭合作用,反映华北克拉通内陆盆地物源供给变化的模型。