華北北部二疊紀(jì)陸殼演化*

邵濟(jì)安 何國(guó)琦 唐克東

SHAO JiAn1，HE GuoQi1 and TANG KeDong2

1. 造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院，北京 100871

2. 沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，沈陽(yáng) 110034

1. Key Laboratory of Orogenic Belts and Crustal Evolution，Ministry of Education;School of Earth and Space Sciences，Peking University，Beijing 100871，China

2. Shenyang Institute of Geology and Mineral Resource，Shenyang 110034，China

2014-03-14 收稿，2014-05-13 改回.

1 問(wèn)題的提出

華北北部包括華北克拉通北緣和北鄰的興蒙造山帶，近年來(lái)圍繞這一地區(qū)二疊紀(jì)構(gòu)造演化特征和屬性的爭(zhēng)論引起人們極大關(guān)注。最初有人通過(guò)燕山地區(qū)晚古生代花崗巖侵位深度研究提出:晚古生代-早中生代期間，在內(nèi)蒙古隆起和燕山褶斷帶之間，存在有強(qiáng)烈的差異性隆升和剝蝕的過(guò)程，推斷與古亞洲洋板塊向華北地塊的俯沖、消減、碰撞及華北北緣區(qū)域性斷裂的活動(dòng)有關(guān)(張拴宏等，2007)，由此進(jìn)一步提出:古亞洲洋的演化一直持續(xù)演化至二疊紀(jì)末-三疊紀(jì)初，由于大洋板塊向華北克拉通之下的俯沖，導(dǎo)致了克拉通北緣成為活動(dòng)大陸邊緣，具有“安第斯型造山帶”特征(Zhang et al.，2007，2009a)?；顒?dòng)陸緣早期(晚石炭世)板塊俯沖-匯聚，晚期(晚二疊世-中三疊世)由于俯沖板塊的拆離(detachment)，在華北克拉通下方形成軟流圈隆起，致使華北克拉通北緣后碰撞或后造山帶(postcollision/postorogenic)的伸展，形成殼幔混溶的巖漿作用(Zhang et al.，2009c)。

目前認(rèn)為二疊紀(jì)存在古亞洲洋俯沖并形成華北活動(dòng)陸緣的人不少，不過(guò)論述大多偏于巖漿活動(dòng)。上述觀點(diǎn)中有兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題:晚古生代在內(nèi)蒙古境內(nèi)存在的是持續(xù)俯沖的洋殼還是年輕陸殼之上的陸表海?第二個(gè)問(wèn)題是華北克拉通北緣是否存在“安第斯型”的俯沖造山帶?本文將從構(gòu)造演化以及區(qū)域構(gòu)造背景入手，對(duì)此觀點(diǎn)進(jìn)行討論。

本文將從本區(qū)晚古生代的演化歷史切入。同位素年代學(xué)研究-揭示，華北北部晚古生代存在中-晚泥盆世(370 ～397Ma)、早二疊世(280Ma)和晚二疊世(260Ma)三次重要的巖漿活動(dòng)(圖1)，與這三期巖漿活動(dòng)對(duì)應(yīng)的地質(zhì)事件是進(jìn)一步討論本區(qū)構(gòu)造演化的重要基礎(chǔ)。

2 晚古生代早期(D2-3-C1)的造山運(yùn)動(dòng)

圖1 研究區(qū)晚古生代深成巖的年齡分布頻數(shù)圖Fig.1 The distribution of ages of the Late Paleozoic plutonic rocks in the research area

興蒙造山帶晚泥盆世的造山運(yùn)動(dòng)古亞洲洋屬于陸間型洋盆(Хайн，1984)，板塊閉合過(guò)程中由于眾多古地體伴隨剪切作用的逐一斂合，板塊碰撞造山的強(qiáng)度相對(duì)比較弱(邵濟(jì)安，1991)。盡管如此，標(biāo)志著古亞洲洋消亡、板塊碰撞造山的不整合面在新疆、北山、蒙古阿勒泰的庫(kù)爾班賽漢、內(nèi)蒙古境內(nèi)的蘇尼特左旗、阿巴嘎旗南部的紅格爾等多處可見，各地不整合面上、下層位的時(shí)代可略有不同。以蘇左旗敖木根呼都格上泥盆統(tǒng)色日巴彥敖包組底部的不整合面為例，不整合面產(chǎn)狀353°∠46°，下伏變質(zhì)的綠片巖系產(chǎn)狀為25°∠30°，其U-Pb 年齡為459Ma(徐備等，2011①徐備等. 2011. 內(nèi)蒙古西部溫都爾廟群與古亞洲東段的構(gòu)造演化. 全國(guó)巖石學(xué)與地球動(dòng)力學(xué)研討會(huì)摘要集(下冊(cè)). 28 -29)，反映造山帶以中壓造山變質(zhì)作用為主。上覆的上泥盆統(tǒng)地層基本不變質(zhì)，其底部有大于16m 的底礫巖，是這期造山運(yùn)動(dòng)的重要證據(jù)。底礫巖分選差(直徑5 ～32cm)，礫石除了來(lái)自下伏的變質(zhì)巖外，還有大量的長(zhǎng)石石英砂巖、花崗巖、閃長(zhǎng)玢巖及少量的碳酸鹽巖，礫石明顯壓扁。下部礫巖段標(biāo)志著該區(qū)經(jīng)歷了前期褶皺造山后的剝蝕堆積作用。其中花崗巖和火山巖的礫石大多是該區(qū)晚古生代造山過(guò)程巖漿作用的產(chǎn)物。與造山作用相關(guān)的變形作用除了褶皺變形外，在增生雜巖中還發(fā)育大量低角度的疊瓦狀推覆斷層。中亞造山帶分布如此廣泛的不整合面，其上下截然不同的變質(zhì)程度，表明該不整合面是區(qū)域性的，它們的的存在標(biāo)志著板塊的碰撞和相關(guān)的造山作用已經(jīng)結(jié)束，其上是基本連續(xù)的新生陸殼，色日巴彥敖包組具有海相類復(fù)理石的沉積特征，其中保存了大量腕足類、四射珊瑚、層孔蟲乃至盧木莖等植物殘片(邵濟(jì)安，1991)，它們是年輕陸殼穩(wěn)定化過(guò)程的產(chǎn)物，或者可看作后碰撞階段的產(chǎn)物。四射珊瑚屬北方類型，只見于俄國(guó)和大興安嶺，表明此時(shí)大洋板塊已經(jīng)消亡，大陸板塊已經(jīng)對(duì)接(唐克東，1992)。

表1 展示研究區(qū)中-晚泥盆世-早石炭世的巖漿作用，研究區(qū)以克拉通北緣花崗巖為主的25 個(gè)花崗巖的R1-R2圖(圖2)顯示，晚泥盆-早石炭世花崗巖以正長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)或二長(zhǎng)花崗巖為主，屬地殼熔融花崗巖，還有少量的堿性花崗巖。從巖石平均組分看，SiO2=68%，K2O =4.6%，K2O+Na2O=9.2%，屬于高鉀二長(zhǎng)巖系列。從構(gòu)造演化角度看，泥盆紀(jì)的殼熔花崗巖多數(shù)為同造山的花崗巖，部分為造山期后伸展背景下的非造山花崗巖。

圖2 研究區(qū)晚泥盆-早石炭世花崗巖類的R1-R2 圖(據(jù)De la Roche et al.，1980)R1 =4Si-11(Na+K)-2(Fe+Ti);R2 =6Ca+2Mg+AlFig.2 R1-R2 diagram of Late Devonian-Early Carbonniferous granitic rocks in research area (after De la Roche et al.，1980)

從中泥盆世-早石炭世的火山-沉積作用顯示造山過(guò)程大約延續(xù)了50 ～60Myr，包括了中泥盆世主造山和晚泥盆-早石炭世的后碰撞階段。在晚古生代對(duì)接帶附近始終未發(fā)現(xiàn)早石炭世晚期韋憲期的沉積，早石炭世的巖漿活動(dòng)也比較弱，暗示此時(shí)已經(jīng)進(jìn)入隆起剝蝕的后造山階段。

3 晚古生代后期(C2-P1)陸殼演化的新階段

上述事實(shí)表明，晚泥盆世法門階之前興蒙造山帶經(jīng)歷了一次造山運(yùn)動(dòng)。之后年輕陸殼在構(gòu)造體制調(diào)整之后，進(jìn)入了一個(gè)新的階段。從晚石炭世開始，在興蒙造山帶基礎(chǔ)上形成大面積的陸表海，早二疊世大石寨組火山-沉積巖的分布明顯受到三條NE 向同沉積裂陷槽的控制，由北向南，其濱-淺海相海相沉積及雙峰式火山巖厚度分別＞8000m;＞5000m和2900m。沉積巖以粗碎屑巖為主，其中成熟度低的硬砂巖、長(zhǎng)石砂巖分布廣泛。晚古生代以腕足類、珊瑚、蜓、苔蘚類為主的化石反映濱-淺海環(huán)境，植物化石及其碎片的存在反映海陸交互相的環(huán)境。早二疊世晚期本區(qū)生物已經(jīng)混生。由于海相暗色泥巖有機(jī)質(zhì)豐度的提高，形成分布于前三角洲，淺海，半深海的烴源巖。構(gòu)造古地理研究表明，晚古生代的興蒙造山帶不存在大洋板塊(邵濟(jì)安等，2014)。

從晚石炭起，該區(qū)出現(xiàn)了伸展環(huán)境下的巖漿活動(dòng)，例如達(dá)青牧場(chǎng)315 ～318Ma 的高鎂、低鉀拉斑質(zhì)玄武巖(作者，待發(fā)表)和二連以北的阿仁紹布301 ～317Ma 的文象花崗巖、黑云母二長(zhǎng)花崗巖等(白立兵，2013)。早二疊世該區(qū)出現(xiàn)了受斷裂帶控制的雙峰式火山巖(Zhang et al.，2008);不排除局部地區(qū)由于拉張程度較大，沿著一些深切斷裂出現(xiàn)鎂鐵質(zhì)或超鎂鐵質(zhì)巖漿活動(dòng)，但沒(méi)有足夠證據(jù)說(shuō)明此時(shí)大洋板塊的再次擴(kuò)張和俯沖。

表1 華北北部中-晚泥盆世-早石炭世深成巖的產(chǎn)地及年齡Table 1 The distribution of Middle-Late Devonian plutonic rocks in northern of North China

興蒙造山帶石炭-二疊紀(jì)地層基本未變質(zhì)或輕微的淺變質(zhì)，變形程度弱，以寬緩的直立水平褶皺為主，應(yīng)變的縮短量約30%(邵濟(jì)安，1991)。該區(qū)晚二疊世-早三疊世地表隆起，局部殘留一套含植物和淡水雙殼類化石的湖相沉積，不存在磨拉石建造?？傊?，從變形、變質(zhì)及建造特征看，該區(qū)不存在晚二疊世-早三疊世的造山作用。

值得關(guān)注的是，作為晚古生代陸殼演化新階段的重要標(biāo)志——NE 向裂陷槽疊加在之前EW 走向的加里東期-早海西期構(gòu)造之上(唐克東，1992)。下文將從整個(gè)研究區(qū)二疊紀(jì)深成巖特征及其演化趨勢(shì)，進(jìn)一步討論這一時(shí)期的構(gòu)造屬性。

4 二疊紀(jì)的巖漿活動(dòng)

近年來(lái)眾多學(xué)者對(duì)研究區(qū)二疊紀(jì)深成巖的年代學(xué)和巖石-地球化學(xué)作了大量研究，本文在此基礎(chǔ)上收集了華北克拉通北緣和興蒙造山帶不同地段有代表性的年代學(xué)和全巖化學(xué)分析數(shù)據(jù)，結(jié)合作者已有的研究，力圖對(duì)二疊紀(jì)的構(gòu)造演化屬性和背景進(jìn)行討論。

4.1 早二疊世深成巖

20 世紀(jì)90 年代內(nèi)蒙中部發(fā)現(xiàn)的早二疊世(276 ～286Ma)堿性花崗巖，被認(rèn)定為造山后張性環(huán)境的A 型花崗巖(洪大衛(wèi)等，1994)。本文在興蒙造山帶和華北克拉通北緣分別選擇了7 個(gè)和18 個(gè)近年發(fā)表的有可靠年代學(xué)依據(jù)的早二疊世各類深成巖(Zhang et al.，2009a;Chen et al.，2009;Zhang，2011;王芳等，2009;馬旭等，2012;路彥明等，2012;袁桂邦和王慧初，2006;許立權(quán)，2005)。根據(jù)25 個(gè)深成巖數(shù)據(jù)編制的R1-R2圖(圖3 中紅點(diǎn))來(lái)看:1)它們具有雙峰特點(diǎn)，即同時(shí)出現(xiàn)的以酸性和基性端元為主的深成巖;2)花崗巖以二長(zhǎng)花崗巖和正長(zhǎng)花崗巖為主，基性巖以輝長(zhǎng)巖為主，顯然與以英云閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖為主的安第斯型造山帶深成巖不同。

圖3 研究區(qū)早二疊世和晚二疊世深成巖的R1-R2 圖(據(jù)De la Roche et al.，1980)圖中紅點(diǎn)代表早二疊世深成巖;藍(lán)點(diǎn)代表晚二疊世深成巖Fig.3 R1-R2 diagram of Early Perming and Late Permian plutonic rocks in research area (after De la Roche et al.，1980)

圖4 高寺臺(tái)深成巖微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖(a)取自不同巖石微量元素蛛網(wǎng)圖(據(jù)Chen et al.，2009);(b)根據(jù)熔體/單斜輝石分配系數(shù)計(jì)算(據(jù)Hauri et al.，1994)的原始熔體微量元素蛛網(wǎng)圖(據(jù)Tian et al.，2011). (a)圖中紅線為純橄巖，黑色為輝石巖和輝橄巖，藍(lán)色為角閃巖;(b)圖中黃色曲線為OIB 型玄武巖的微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.4 Primitive mantle-normalized trace element diagram from different rocks (a，after Chen et al.，2009)and diagram of the calculated parent magma based on the melt/cpx partition of Hauri et al. (1994)(b，after Tian et al.，2011)

圖5 二疊紀(jì)深成巖TAS 圖(a，據(jù)Le Bas MJ et al.，1986)和二疊紀(jì)中酸性深成巖AR-SiO2 圖(b，據(jù)Wright，1969)紅星為早二疊世，藍(lán)點(diǎn)為晚二疊世，AR=(Al2O3 +CaO+(Na2O+K2O))/(Al2O3 +CaO-(K2O+Na2O))Fig.5 TAS diagram of Permian plutonic rocks (a，after Le Bas MJ et al.，1986)and AR-SiO2 diagram of Permian medium-silicic rocks (b，after Wright，1969)

雙峰特征的深成巖在俯沖背景下的活動(dòng)陸緣也可以出現(xiàn)，例如Chen et al.(2009)指出承德地區(qū)高寺臺(tái)基性-超基性環(huán)狀雜巖具有堆晶巖特征，將其作為俯沖作用導(dǎo)致殼幔過(guò)渡帶發(fā)生的底侵作用產(chǎn)物看待。因此俯沖陸緣弧出現(xiàn)具雙峰特征的深成巖不足為奇，但是，當(dāng)仔細(xì)觀察這套深成巖不同巖性的La/Nb 比時(shí)，可以發(fā)現(xiàn):環(huán)狀雜巖核部純橄巖的La/Nb ＞1 或接近1，而外環(huán)的輝石巖和角閃巖則La/Nb ＜1(圖4a)。分異作用形成的不同巖石的La/Nb 比應(yīng)該一致，對(duì)于上述不一致現(xiàn)象的一種解釋是外環(huán)巖石在侵位中受到地殼混染，而核部純橄巖還保留了原始巖漿的特征。這種推想從Tian et al. (2011)的研究結(jié)果中得到了證實(shí)。Tian et al.(2011)對(duì)同一礦區(qū)的鉻鐵礦熔融包裹體中的單斜輝石進(jìn)行了研究，利用單斜輝石與熔體平衡系數(shù)，恢復(fù)了原始熔體的微量元素特征，微量元素La/Nb ＞1(圖4b)，顯示了OIB 特征(圖4b 圖中黃色平直右傾的曲線為OIB 型玄武巖的La/Nb比)，說(shuō)明巖漿來(lái)源大洋或大陸板內(nèi)，而不具有弧巖漿特征。鉻鐵礦包體中保留了原始巖漿來(lái)源信息，其重要性不可低估，至少不能簡(jiǎn)單地將一些幔源巖石歸屬為安第斯型造山作用分異的產(chǎn)物。有學(xué)者對(duì)固陽(yáng)282 ～278Ma 的高鉀鈣堿性雜巖:輝長(zhǎng)-閃長(zhǎng)巖(堆晶)、黑云母二長(zhǎng)花崗巖(分異)、花崗閃長(zhǎng)巖(混合)、暗色基性包體(混染)、基性巖墻(晚期富水虧損地幔)進(jìn)行了綜合研究，認(rèn)為它們是不同階段連續(xù)性殼幔相互作用的產(chǎn)物，巖漿源區(qū)是古老富集型巖石圈地幔和下地殼，體現(xiàn)了克拉通大陸再造的活化特點(diǎn)(Zhang et al.，2011)，這與明顯反映大陸地殼生長(zhǎng)的安第斯弧巖漿巖迥然不同。

4.2 晚二疊世深成巖

圖6 二疊紀(jì)深成巖的Sr-Nd 同位素特征紅星為早二疊世數(shù)據(jù)，引自馬旭等，2012;藍(lán)點(diǎn)為晚二疊世數(shù)據(jù)，引自Zhang et al.，2012;王芳等，2009;Wan et al.，2009;邵濟(jì)安等，2012Fig.6 Sr-Nd isotopic character of Permian plutonic rocks

本文在研究區(qū)選擇了36 個(gè)晚二疊世以花崗巖為主的深成巖(Zhang et al.，2012;孟樹等，2013;郝百武，2009;柳長(zhǎng)峰等，2011;路彥明等，2012;章永梅等，2009;邵濟(jì)安等，2012)，年齡分布在271 ～252Ma，峰值為260Ma。與早二疊世深成巖相同的是:英云閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖為數(shù)不多(圖3)以及中酸性巖石具有高堿(K2O +Na2O =7.7%)、特別是高鉀(K2O =3.7%)的特征，根據(jù)Wright(1969)提出的堿度率AR 與SiO2結(jié)合劃分火成巖堿度的概念，本區(qū)晚二疊世大部分為偏堿性巖石，部分為鈣堿性巖(圖5b 中藍(lán)點(diǎn))。與早二疊世深成巖不同之處是:晚二疊世巖性更多為正長(zhǎng)花崗巖和二長(zhǎng)花崗巖，少量閃長(zhǎng)質(zhì)巖石，個(gè)別輝長(zhǎng)巖，未發(fā)現(xiàn)超基性巖，同時(shí)晚二疊世深成巖的酸性程度(圖5a)和堿度明顯提高(圖5b)，表明與中上部地殼的部分熔融有關(guān)，暗示晚二疊世熱活動(dòng)帶或熱異常(thermal belt)的抬升。這與Sr-Nd同位素研究結(jié)果也是一致的，早二疊世的(87Sr/86Sr)i集中在0.705 ～0.706 之間，晚二疊世則分散在0.707 ～0.712 之間(圖6)，反映早二疊世EMI 型富集幔源巖漿對(duì)年輕地殼的貢獻(xiàn)要大于晚二疊世，晚二疊世具有EMII 的趨勢(shì)，表明上部陸殼物質(zhì)混入較多。

5 對(duì)巖漿成因模式的討論

大陸弧巖漿成因模式(Hildreth and Moorbath，1988)解釋了一連串事件的因果關(guān)系:俯沖板片脫水→不均勻地幔楔水化→熔融幔源巖漿上升導(dǎo)致地殼底墊作用→底墊作用導(dǎo)致地殼熔融巖漿的分異和同化作用，地殼深熔作用致使了英云閃長(zhǎng)巖的形成和前緣帶的安山質(zhì)的火山活動(dòng)。有人在討論古亞洲洋向古老的華北克拉通之下俯沖引起的巖漿作用時(shí)，就強(qiáng)調(diào)了殼?；旌系牡蒯Ｔ磪^(qū)，即受到俯沖流體交代的華北克拉通古老富集型巖石圈地幔與古老下地殼起源的花崗質(zhì)巖漿的混合(馬旭等，2012)。下文將前文陳述的二疊紀(jì)巖漿活動(dòng)與大陸弧巖漿模型的形成機(jī)制和演化趨勢(shì)做一比較。

5.1 巖漿的形成機(jī)制

大陸弧巖漿作用是在板塊匯聚背景下的產(chǎn)物，以英云閃長(zhǎng)巖和安山質(zhì)火山巖帶的形成為標(biāo)志。本區(qū)二疊紀(jì)以接近標(biāo)準(zhǔn)雙峰式分布的深成巖為主，它們均以高鉀的堿性-鈣堿性巖漿為主。這一系列特征顯示的伸展構(gòu)造背景是陸緣弧匯聚模式所不容。前文提到的關(guān)于原始的OIB 巖漿更是俯沖流體交代或分異作用所難以解釋的。華北克拉通北緣晚古生代巖漿巖無(wú)論在體量、類型還是其所記錄的大陸再造特征等方面均迥異于安第斯活動(dòng)大陸邊緣巖漿建造。

5.2 巖漿演化趨勢(shì)

從前文討論的早、晚二疊世巖漿演化趨勢(shì)來(lái)看，早二疊世由超基性-基性與高硅的酸性巖組成雙峰深成巖，晚二疊世顯示了以酸性端元的二長(zhǎng)花崗巖及正長(zhǎng)花崗巖為主;Sr-Nd 同位素也顯示早二疊世深成巖與EMI 地幔源區(qū)有更密切聯(lián)系，晚二疊世的巖漿源區(qū)顯示了向EMII 演化的趨勢(shì)。因此，這一趨勢(shì)不支持文章開頭提到的華北克拉通北緣從早期(晚石炭世)擠壓和晚期(晚二疊世-中三疊世)伸展的觀點(diǎn)，事實(shí)上晚二疊世-中三疊世華北克拉通北緣都處于隆升-剝蝕階段，直到晚三疊世才出現(xiàn)與伸展體制相關(guān)的地質(zhì)作用(邵濟(jì)安和張吉衡，2014)。

5.3 巖漿展布的時(shí)空趨勢(shì)

從華北克拉通北緣早-晚二疊世深成巖的展布趨勢(shì)來(lái)看，可以發(fā)現(xiàn)早二疊世深成巖，特別是基性-超基性巖分布明顯受到集寧-承德及豐寧-隆化-建平斷裂帶的控制(圖7)，這是華北克拉通內(nèi)部?jī)蓷l長(zhǎng)期活動(dòng)的巖石圈斷裂帶。而晚二疊世深成巖分布較為廣泛，相比早二疊世分布更偏北，在傳統(tǒng)的槽臺(tái)分界的白云鄂博-赤峰-阜新斷裂帶兩側(cè)。如此分布格局表明:早期(280Ma)有來(lái)自深部地幔的能量和物質(zhì)向地殼表層遷移，攜帶殼幔混溶的巖漿沿著巖石圈斷裂上升;后期伴隨構(gòu)造-巖漿活動(dòng)的熱界面抬升，花崗巖以殼熔的高鉀巖石為主，南老北新格局的巖漿巖帶也與俯沖形成的弧巖漿帶時(shí)空遷移規(guī)律不匹配。

從板塊構(gòu)造演化的角度看，古亞洲洋在加里東階段經(jīng)歷了弧陸碰撞造山之后，殘余的洋盆持續(xù)到晚古生代早期，法門階的不整合面標(biāo)志著這次褶皺造山作用的結(jié)束，與碰撞造山有關(guān)的巖漿活動(dòng)持續(xù)到早石炭末。受其影響，華北克拉通北緣也留下了這期巖漿活動(dòng)的記錄。有人認(rèn)為古亞洲洋持續(xù)至二疊紀(jì)末-三疊紀(jì)初，也有人提出古亞洲洋在晚古生代早期閉合后，于早二疊世再度打開。按這兩種觀點(diǎn)，勢(shì)必在早中生代之前還將有一次大陸板塊的閉合造山。從前述二疊紀(jì)的變形、變質(zhì)、建造以及巖漿活動(dòng)特征來(lái)看，均不具有造山作用特征，況且一個(gè)不大的地區(qū)在晚古生代大約在100Myr 期間，經(jīng)歷兩次相隔如此短暫的威爾遜旋回，著實(shí)令人難以理解。

圖7 研究區(qū)晚古生代深成巖的時(shí)空分布左上角為中亞造山帶(據(jù)Jahn et al.，2009).1-晚古生代-中生代過(guò)堿性-堿性長(zhǎng)石花崗巖及伴生的雙峰式火山巖;2-前寒武紀(jì)地塊;3-克拉通;4-華北克拉通與興蒙造山帶界線;5-研究區(qū)二疊紀(jì)深成巖;6-石炭紀(jì)深成巖;7-泥盆紀(jì)花崗巖;8-年齡采樣點(diǎn)及年齡Fig.7 The space-time distribution of Late Paleozoic plutonic rocks in research area

從本文重點(diǎn)討論的內(nèi)容來(lái)看，二疊紀(jì)早、晚兩階段的巖漿活動(dòng)無(wú)論從深成巖性質(zhì)和巖漿演化規(guī)律來(lái)看，它們與安第斯型造山帶的巖漿活動(dòng)均有明顯差異。使用深成巖的巖石化學(xué)組分判斷其形成的構(gòu)造環(huán)境往往有其多解性，例如二長(zhǎng)巖系列主要是中上部地殼熔融的花崗巖，但殼熔的因素既可以是以水平擠壓為主的造山作用，也可以是在伸展背景下源自深部不斷上升的熱作用結(jié)果。因此簡(jiǎn)單應(yīng)用某個(gè)化學(xué)判別式或者圖解都會(huì)帶來(lái)人為的困惑。同樣，簡(jiǎn)單應(yīng)用微量元素或同位素說(shuō)明存在巖石圈地幔物質(zhì)的影響，也無(wú)法辨認(rèn)原始地幔物質(zhì)的源區(qū)特征。因此本文在采用常量元素分析基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)比了二疊紀(jì)早、晚兩階段深成巖的變化，包括Sr-Nd 同位素的變化，從巖漿演化的角度討論它們與安第斯型造山帶巖漿活動(dòng)的差異，它們更多地反映了板內(nèi)自身熱演化有關(guān)，同時(shí)利用了前人對(duì)高寺臺(tái)原始OIB 巖漿的研究，認(rèn)為華北克拉通北緣在早二疊世時(shí)存在板內(nèi)OIB 巖漿沿著巖石圈斷裂的上涌，晚二疊世隨著熱演化界面的抬升，地殼物質(zhì)的熔融程度不斷提高，而且280Ma 和260Ma 兩期巖漿活動(dòng)都有著更大的區(qū)域構(gòu)造演化的背景。

6 區(qū)域背景及其研究意義

興蒙造山帶是中亞造山帶的一部分。因此討論興蒙造山帶的構(gòu)造演化以及對(duì)華北克拉通北緣的影響都不能脫離對(duì)中亞造山帶的認(rèn)識(shí)。中亞造山帶增生了顯生宙以來(lái)不同世代的新生地殼，為研究其構(gòu)造演化歷史提供了重要依據(jù)，也因此吸引了地質(zhì)界的關(guān)注。俄蒙境內(nèi)由4 條雙峰式火山巖中和堿性花崗巖帶組成的晚石炭、早二疊世裂谷帶最為醒目(Ярмолюк et al.，1981)。Jahn et al.(2009)將中亞造山帶劃分了8 條晚古生代-中生代過(guò)堿性-堿性長(zhǎng)石花崗巖及伴生的雙峰式火山巖帶，其年齡包括早二疊世(295 ～270Ma)，早中生代(230 ～190Ma)和晚中生代(150 ～120Ma)。其中蒙古-外貝加爾帶規(guī)模最大，長(zhǎng)2500km(圖7 左上角)，由350 多個(gè)花崗巖-正長(zhǎng)巖及火山巖組成。三階段的火成巖都具有高εNd(t)和低εSr(t)的同位素地球化學(xué)特征，εNd(t)分別為-5 ～-1、0 ～4、-3.5～-2。這些疊加在不同構(gòu)造單元上的深成巖-火山巖帶在伸展背景下曾發(fā)生了多階段的裂谷活動(dòng)。從這一角度看，中亞造山帶范圍的老陸殼塊體和基本連續(xù)的新增生陸殼一起，完成了與華北、西伯利亞、哈薩克斯坦和塔里木等古陸的拼合，從早二疊世開始，中、東亞古陸進(jìn)入了新階段的演化。橫貫數(shù)千千米的晚古生代-中生代過(guò)堿性-堿性長(zhǎng)石花崗巖攜雙峰式火山巖帶以其醒目的北東向構(gòu)造顯示了新生的構(gòu)造格局(圖7)。聯(lián)系到華北燕山地區(qū)的印支運(yùn)動(dòng)和燕山運(yùn)動(dòng)，中亞造山帶這三次伸展構(gòu)造在華北克拉通北緣同樣有著明顯的表現(xiàn)(邵濟(jì)安和張履橋，2004;邵濟(jì)安和張吉衡，2014)，只是由于基底性質(zhì)的差別，伸展構(gòu)造的形式有所不同而已。

何國(guó)琦等(2002)提出了大陸巖石圈形成過(guò)程的克拉通化階段劃分的觀點(diǎn)，對(duì)深入認(rèn)識(shí)本區(qū)構(gòu)造演化有十分重要的意義。前文提到中亞造山帶是顯生宙以來(lái)新生地殼形成的重要地帶，新增生地殼形成后，進(jìn)入逐漸穩(wěn)定的克拉通化階段，晚泥盆世-早石炭世就是碰撞后的第一階段的克拉通化，處于構(gòu)造調(diào)整階段，華北北緣整體隆起，接受了這一時(shí)期的深成巖侵位。而晚古生代-中生代大規(guī)模的平行帶狀伸展構(gòu)造的出現(xiàn)，則標(biāo)志著中亞造山帶年輕陸殼從晚石炭開始進(jìn)入克拉通化的第二階段，此時(shí)深部作用的重要性越來(lái)越明顯，華北北緣晚二疊世下地殼麻粒巖的形成和晚三疊世幔源巖漿的上涌及華北上千千米堿性巖帶的出現(xiàn)，就是這一階段的重要證據(jù)(閻國(guó)翰等，2000;邵濟(jì)安和楊進(jìn)輝，2011;邵濟(jì)安等，2012;邵濟(jì)安和張吉衡，2014)。

華北北部二疊紀(jì)陸殼的研究涉及到對(duì)中亞造山帶和華北克拉通演化的認(rèn)識(shí)，希望引起國(guó)內(nèi)外同行的關(guān)注與討論。

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