自20 世纪60 年代板块构造学说诞生以来,该学说能否适用于前寒武纪地质时期,一直是世界地质的研究前沿问题。由于早前寒武纪地球处于比显生宙更热的状态,从岩浆海到刚性岩石圈的转换时期,岩石圈何时具备板块构造特征,地球何时启动板块构造机制,都是目前国际上关注的重要地质科学问题。

华北克拉通是世界上重要的克拉通,记录了中国最早的岩石年龄和最早的岩石圈演化历史。尤其位于华北克拉通东部的鲁西地区是我国最早发现典型科马提岩的地区,因此,鲁西地区是研究我国早前寒武纪地质的最佳场所,对华北克拉通以及全球前寒武纪地质研究都具有重要意义。


▲ 鲁西基底的单元划分(Wan et al.,2010)

鲁西地区发育了丰富的前寒武纪地质体,记录了一系列的地质事件,揭示了鲁西前寒武纪地质演化。鲁西地区不但发育了中国最典型的新太古代科马提岩,还发育了新太古代表壳岩变质玄武岩、韧性剪切带和古元古代的变形变质的岩墙群以及中新元古代的未变形未变质的岩墙群,这一系列地质体在鲁西地区露头清晰,发育良好,为我们开展华北克拉通鲁西地区的早前寒武纪研究提供了良好的地质条件。

在整个华北克拉通范围内,鲁西地区的研究程度相对最弱,远不如山西-内蒙古和冀东地区,值得开展广泛系统的深入研究。鲁西前寒武纪地质尚存在如下科学问题

  • 鲁西地区在新太古代从垂向构造体制向水平构造体制的转换机制尚不清晰;

  • 新太古代末期鲁西微陆块从俯冲转换为碰撞拼贴的过程尚缺乏构造地质学证据;

  • 在完成微陆块拼合后,鲁西地区在古元古代早期克拉通化的时间和过程尚不明确。


《鲁西早前寒武纪构造-热事件》

侯贵廷,张昊,杨立辉著

北京 :科学出版社,2025. 2

ISBN 978-7-03-080164-7

《鲁西早前寒武纪构造-热事件》一书依托于国家自然科学基金重点项目“华北克拉通东部太古宙壳幔作用与地壳生长方式” (编号:41530207),选择华北克拉通东部的鲁西地区为研究区,以该区前寒武纪各期构造-热事件为研究内容,来探讨鲁西前寒武纪克拉通化的过程和构造演化,试图揭开鲁西地区新太古代—古元古代构造体制转换以及克拉通化过程


▲ 技术路线图

本书通过野外地质调查、岩石学和矿物学分析、同位素年代学分析、地球化学分析、同位素分析、显微构造、构造解析和大地构造动力学机制分析,对鲁西地区前寒武纪一系列的构造-热事件开展系统深入的研究,提出了鲁西地区前寒武纪地质演化的五个阶段。即:新太古代早期科马提岩及其构造-热事件(Ⅰ)、新太古代晚期表壳岩及其构造-热事件(Ⅱ)、新太古代末期韧性剪切带及地块拼贴事件(Ⅲ)、古元古代伸展事件(Ⅳ)和中晚前寒武纪超大陆裂解的伸展阶段(Ⅴ),提出新太古代晚期在鲁西地区就已经出现了岛弧和俯冲机制,进入古元古代就已经具备了现代刚性板块的特征,基本完成了克拉通化过程

▋新太古代早期:垂向构造体制期

鲁西地区在新太古代>2.78 Ga 时期,处于地幔柱垂向构造机制主导的地壳生长环境;2.78~2.7 Ga,在鲁西地区,由于洋底高原重力作用而发生了初始俯冲,整体处于挤压环境,受到了地幔柱和俯冲作用的共同控制。


▲ 鲁西地区新太古代早期大地构造演化模型

▋新太古代中晚期:水平构造体制转换期

在2.7~2.6 Ga,鲁西地区从大洋环境转变为活动大陆边缘环境,在洋底高原的东西两侧发育双向俯冲带,即在鲁西地区的东西部均出现俯冲作用;在2.6~2.5 Ga,鲁西地区的俯冲作用十分广泛,并发生强烈的壳幔相互作用,表明鲁西地区已进入以水平构造机制为主的时代。


▲ 鲁西地区新太古代中晚期地壳生长的构造演化模式图

▋新太古代末—古元古代早期:拼贴变形—后碰撞期

在约2.50 Ga,鲁西地区在挤压环境下发生了微陆块间的碰撞拼贴,在中下地壳形成数条韧性剪切带;在2.50~2.35 Ga,鲁西地区处于克拉通化过程中的后碰撞伸展环境。


▲ 鲁西地区新太古代末期至古元古代早期大地构造演化模式图

▋古元古代中晚期:大陆伸展期

在2.35~2.05 Ga,鲁西地区发育一定规模的基性岩墙,处于地幔柱作用下的陆内伸展环境,标志着鲁西地区基本完成了克拉通化,具备了刚性板块的特征;在2.05~1.85 Ga,华北克拉通重新活化,鲁西周缘大地构造环境从伸展转变为挤压,但其内部仍较为稳定;在约1.85~1.60 Ga,鲁西地区及整个华北克拉通发育大量未变形未变质的岩墙群,标志着包括鲁西在内的整个华北克拉通彻底完成了克拉通化过程,并响应全球哥伦比亚超大陆的伸展裂解事件,表明进入中元古代整个华北克拉通完全进入现代板块构造机制的时代。


▲ 鲁西地区古元古代大地构造演化模型

本书的前言由侯贵廷主笔;绪论由侯贵廷、张昊主笔;第1 章、第2 章、第3 章、第5 章由张昊和杨立辉主笔,侯贵廷修改;第4 章由张昊主笔,侯贵廷修改;第6 章和第7章由张昊和侯贵廷主笔。全书由侯贵廷整理统稿和校稿。

本书得到国家自然科学基金重点项目的支持。在研究过程中得到刘树文、万渝生、张波、田伟、李秋根和彭澎等专家的支持与帮助,在此一并感谢。

本文摘编自《鲁西早前寒武纪构造-热事件》(侯贵廷,张昊,杨立辉著. 北京 :科学出版社,2025. 2)一书“前言”“第6 章 早前寒武纪构造−热事件的动力学机制”“第7 章 结 语”,有删减修改,标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-080164-7

审图号:GS京(2025)0191号

责任编辑:王 运 柴良木

华北克拉通是中国重要的克拉通之一。鲁西地区位于华北克拉通的东部,其前寒武纪地质的研究程度在整个华北克拉通内是最薄弱的。本书通过野外调查、岩石矿物学分析、地质年代学分析、地球化学分析、同位素分析、构造解析和动力学机制分析,研究鲁西前寒武纪构造-热事件,提出了鲁西地区前寒武纪地质演化的五个阶段,即:新太古代早期科马提岩及其构造-热事件(Ⅰ)、新太古代晚期表壳岩及其构造-热事件(Ⅱ)、新太古代末期韧性剪切带及地块拼贴事件(Ⅲ)、古元古代伸展事件(Ⅳ)和中晚前寒武纪超大陆裂解的伸展阶段(Ⅴ),提出新太古代晚期在鲁西地区就已经出现了岛弧和俯冲机制,进入古元古代就已经具备了现代刚性板块的特征,基本完成了克拉通化过程。

本书适合与地质相关的高等院校教师和研究生以及区域地质和矿产资源领域的研究人员使用。

(本文编辑:刘四旦)

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