华北克拉通东部中元古代晚期至新元古代早期古地磁和年代学研究及其古大陆再造意义摘要
中元古代晚期至新元古代早期是Rodinia超大陆聚合至形成的关键时期,华北克拉通这一时期在Rodinia中的位置广受关注、但又长期存在争论。本研究对华北东部中、新元古代南芬组及其可对比层位(本溪和大连地区南芬组、徐州地区新兴组、淮南地区刘老碑组)及侵入其中的新元古代基性岩床进行了古地磁学和年代学研究。通过锆石U-Pb二次离子质谱法定年,得到徐州地区和大连地区三条岩床侵入时间为~945 Ma,一条岩床的侵入时间~920 Ma。岩石磁学测试结果显示这些岩床的携磁矿物主要为假单畴磁铁矿。通过系统热退磁和交变退磁实验,五条岩床均可分离出双分量,低温(低矫顽力)分量为当地现代地磁场粘滞剩磁;高温(高矫顽力)分量在450-575℃或30-120 mT获得。两地区岩床高温(高矫顽力)分量对应的虚地磁极(VGP)位置相似,将这些VGP和前人在一条徐州地区~925 Ma岩床中得到的VGP进行平均,获得了一个可以通过烘烤检验且具有双极性的可靠的古地磁极(28.2°S,141.9°E,A95=10.4°)。这些~945-920 Ma岩床可为南芬组及其可对比层位提供上限年龄约束。碎屑锆石U-Pb年代学测试得到大连地区钓鱼台组碎屑锆石分布模式中最小年龄峰值为1136±11 Ma,这一结果与前人对徐州地区新兴组碎屑锆石测试结果相结合,可将南芬组及其可对比层位的下限年龄约束在~1120 Ma。岩石磁学实验结果表明这些层位岩石的主要携磁矿物为磁铁矿或赤铁矿与磁铁矿并存。磁化率各向异性实验说明南芬组岩石可能保存了原始沉积组构。通过系统热退磁实验,南芬组及其可对比层位可以分离出双分量,低温分量为当地现代地磁场方向;高温分量可在450-575℃或550-680℃获得。这些地层单元下部层位的高温分量以极陡倾角为特征,采点平均古地磁极为:38.6°N/136.7°E(A95=3.2°),该结果可通过倒转检验,且与华北所有的年轻古地磁极均不相同。南芬组中部层位的古地磁结果以中陡倾角为特征,本研究也在其中获得了两个可靠的古地磁极,南芬组下段顶部古地磁极为:8.0°N/128.5°E(A95=7.9°)。南芬组中段古地磁极为:11.2°N/127.7°E(A95=8.5°)。在南芬组下部沉积期间(~1100 Ma),华北位于极区。此后,华北克拉通向赤道方向移动,新元古代早期(~950-890 Ma)位于低纬度地区。根据本研究获得的华北的古地磁数据和全球主要大陆同时期的古地磁数据,结合劳伦和波罗的大陆的“right-way-up”连接模式,Rodinia早期华北可能与劳伦大陆西北部存在连接关系。碎屑锆石物源分析也支持这一古大陆再造模式。
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