華北克拉通東部巖石圈破壞與幔柱的成因

溫常貴，真允慶，刁　謙，陳　中，宋　濤，張艷軍，喬　紅

(1.中國(guó)冶金地質(zhì)總局第三地質(zhì)勘查院，太原 030002；2.中國(guó)冶金地質(zhì)總局三局，太原 030002；3.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局，南京 210093；4.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局814隊(duì)，江蘇 鎮(zhèn)江 212005)

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華北克拉通東部巖石圈破壞與幔柱的成因

溫常貴1，真允慶2，刁謙3，陳中4，宋濤4，張艷軍1，喬紅1

(1.中國(guó)冶金地質(zhì)總局第三地質(zhì)勘查院，太原 030002；2.中國(guó)冶金地質(zhì)總局三局，太原 030002；3.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局，南京 210093；4.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局814隊(duì)，江蘇 鎮(zhèn)江 212005)

摘要：華北克拉通東部是指大興安嶺—太行山重力梯度帶以東的地區(qū)。該地區(qū)與東北及華南地區(qū)一樣，也存在著巖石圈減薄和巖石圈破壞的現(xiàn)象。華北克拉通古生代與新生代的橄欖巖包體地?zé)嶂捣謩e為40 mW/m2和80 mW/m2，地?zé)嵩龈呤菐r石圈破壞的重要因素。中國(guó)東部—朝鮮半島的GRACE衛(wèi)星布格重力異常呈巨型環(huán)狀展布，可能是地幔亞熱柱所致。區(qū)內(nèi)郯廬斷裂帶呈NNE向縱貫切割，最新的地震反射剖面成果反映，該斷裂帶以走滑為主，兼有逆沖和正斷層，所組成的大型“花狀”復(fù)雜斷裂構(gòu)造帶，切穿地殼、莫霍面，直至巖石圈地幔，起到破壞巖石圈的作用。S波速成像結(jié)果證實(shí)，在蘇魯造山帶下方，分布的碎塊狀波速擾動(dòng)帶延伸>300 km，應(yīng)是中生代揚(yáng)子板塊走滑俯沖、斷離、折返的產(chǎn)物；而在渤海灣盆地下方，下地幔也存在陡傾的破碎帶，延伸>300 km，在巖石圈76 km處及其深部，S波速降低，擾動(dòng)很劇烈，可能是地幔柱頭部呈粗大狀的反映，故可認(rèn)為渤海灣盆地是由蘑菇云狀的地幔柱形成。再?gòu)娜A北克拉通的大陸根來(lái)看，東部為A型反時(shí)針p-T軌跡麻粒巖分布，而中西部則為B型麻粒巖，這是因?yàn)闁|部新太古代綠巖帶中賦存有科馬提巖，其巖漿溫度可高達(dá)1 600 ℃，如用幔柱構(gòu)造模型解釋成因最為合適。通過(guò)研究近年大量地震反射P波和S波層析資料，華北克拉通的東部在晚侏羅-早白堊世及新生代期間，受太平洋板塊俯沖和地幔熱柱上隆的相互作用，深部的地幔流體常沿構(gòu)造破裂帶運(yùn)移，促使巖石圈拆沉，并發(fā)生熱侵蝕作用，形成酸性大火成巖省(SLIP)、裂谷型盆地的廣泛分布和成礦成藏作用的“大爆發(fā)”。由此認(rèn)為，建立區(qū)域構(gòu)造模型將有利于指導(dǎo)深部找礦工作。

關(guān)鍵詞：華北克拉通東部；巖石圈破壞；太平洋板塊俯沖；地幔熱柱上??；成礦成藏作用

0引言

國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)于2007年設(shè)立的“華北克拉通破壞”科研成果對(duì)華北克拉通既是巖石圈減薄的結(jié)果、又是巖石圈破壞所致的問(wèn)題達(dá)成了共識(shí)，基本認(rèn)為華北克拉通是目前世界上巖石圈地幔遭受強(qiáng)烈破壞的地區(qū)[1-8]。華北克拉通破壞的過(guò)程與機(jī)制，已成為當(dāng)今國(guó)際地球科學(xué)領(lǐng)域的前沿問(wèn)題[9]。早在20世紀(jì)50年代，陳國(guó)達(dá)院士創(chuàng)立的“地臺(tái)活化”理論[10]就提出了克拉通破壞的問(wèn)題。近年的科學(xué)文獻(xiàn)證明，華北克拉通破壞的方式是多樣的：既可能是地殼拆沉作用，也可能是熱侵蝕作用；熔體-橄欖巖反應(yīng)既可能是板片-地幔相互混熔的體現(xiàn)，也可能是不同地幔巖之間相互作用的結(jié)果；不同先存構(gòu)造背景產(chǎn)生的破壞方式也有差異。據(jù)吳福元等研究[1-2]，世界上大多數(shù)克拉通的減薄，可能主要為地幔柱或地幔上涌的熱侵蝕所致，目前還沒(méi)有因地幔柱或地幔上涌使克拉通破壞的實(shí)例。北美地質(zhì)情況與我國(guó)華北極為相似，認(rèn)為巖石圈破壞主要因板塊俯沖作用所致。然而，真允慶等[11-17]近20年來(lái)對(duì)我國(guó)東北地區(qū)、長(zhǎng)江中下游、廣東三水盆地、南海以及我國(guó)東部地區(qū)的控制成礦成藏作用的研究，均不同程度地涉及到我國(guó)華北及東部基底的不連續(xù)現(xiàn)象，亦即巖石圈破壞問(wèn)題，認(rèn)為主要是中新生代板塊構(gòu)造與幔柱構(gòu)造相輔相成的結(jié)果。本文通過(guò)分析渤海灣盆地—鄂爾多斯盆地地震層析資料、山東沂水紫蘇花崗巖的幔柱成因和郯廬斷裂帶對(duì)上地幔破裂的時(shí)代、華北克拉通基底不同類(lèi)型麻粒巖分布等特征，以及區(qū)域P波與S波層析圖像，認(rèn)為華北東部地區(qū)自新太古代—古元古代就有熱幔柱活動(dòng)的記錄，南華紀(jì)—古生代地臺(tái)相對(duì)穩(wěn)定，到中生代(晚侏羅-早白堊世)因板塊俯沖和地幔熱柱相互作用，導(dǎo)致華北克拉通巖石圈減薄和破壞。這種認(rèn)識(shí)將會(huì)對(duì)今后深部找礦具有一定的理論指導(dǎo)意義。

1太平洋板塊俯沖與地幔上隆破壞

和全球已知克拉通相比，華北克拉通規(guī)模要小得多，但其所處的構(gòu)造位置和演化過(guò)程卻較復(fù)雜。太古宙—元古宙期間，華北克拉通呈SN向的中部碰撞帶，將全區(qū)分為東部陸塊和西部陸塊；進(jìn)入古生代后，華北克拉通先后受古亞洲、特提斯洋-古太平洋、印度洋-太平洋三大動(dòng)力系統(tǒng)控制，也就是受古亞洲構(gòu)造域、特提斯構(gòu)造域和太平洋構(gòu)造域相互疊合、相互過(guò)渡的構(gòu)造格局控制[18]。秦嶺勉略縫合帶和商丹縫合帶的展布，可能是三疊紀(jì)期間揚(yáng)子板塊俯沖至華北板塊之下的佐證。

筆者認(rèn)同國(guó)內(nèi)大部分學(xué)者認(rèn)為西太平洋板塊的俯沖是導(dǎo)致華北東部巖石圈破壞的首要構(gòu)造控制因素的觀點(diǎn)，主要依據(jù)：①區(qū)內(nèi)的主要構(gòu)造線方位、中新生代裂谷盆地、變質(zhì)核雜巖均沿NE-NNE向展布，與西太平洋畢鳥(niǎo)夫帶方向一致；②據(jù)中國(guó)東部晚侏羅-早白堊世巖漿活動(dòng)規(guī)律，與歐亞板塊受太平洋板塊俯沖而產(chǎn)生的伸展拉張時(shí)限近似相同[19-20]；③深部地球物理探測(cè)揭示，太平洋板塊的傾角由陡變緩并下插至大興安嶺—太行山一帶的東部地區(qū)[21-24]；④Y.G.Xu等認(rèn)為，大興安嶺—太行山SN向重力梯度帶兩側(cè)的新生代玄武巖成因各有不同，東部拉張噴發(fā)時(shí)間早于西部，前者與太平洋板塊俯沖有關(guān)，后者可能和印度洋板塊俯沖有關(guān)[25]。

圖1　華北克拉通地殼-上地幔結(jié)構(gòu)揭示的深部過(guò)程示意圖[3]Fig.1　Sketch showing deep processes revealed by lithosphere-upper mantle structureEW向剖面.俯沖板塊與巖石圈相互作用對(duì)華北克拉通的改造；SN向剖面.華北克拉通-揚(yáng)子板塊拼合的殘留構(gòu)造痕跡

朱日祥等[3]建立了華北克拉通地殼-上地幔結(jié)構(gòu)的深部過(guò)程(圖1)。其中，EW向縱剖面揭示：由于太平洋板塊俯沖，使巖石圈根和軟流圈地幔之間相互作用，大陸邊緣巖石圈厚度產(chǎn)生顯著變化，相繼滯留的板片進(jìn)入下地幔，誘發(fā)了地幔的上升，地幔流體雙向流動(dòng)；同樣，SN向剖面也顯示了三疊紀(jì)揚(yáng)子板塊俯沖碰撞至華北板塊之下的情景。

J.Huang等[26]對(duì)東亞大陸深達(dá)1 300 km的8個(gè)P波速度擾動(dòng)剖面表明，太平洋板塊與歐亞板塊的俯沖角度自北向南逐漸變陡，西太平洋板片向西插入東亞大陸的上地幔，在上下地幔的過(guò)渡帶轉(zhuǎn)為近似水平。俯沖帶總體呈箕狀，為低速的熱結(jié)構(gòu)。許志琴等[27]認(rèn)為，中國(guó)東部的海盆地、邊緣海、陸相盆地及其火山群的形成均與西太平洋板片的箕狀超俯沖有關(guān)。李兆鼐等[28]認(rèn)為，西太平洋板片俯沖可能影響到大興安嶺—太行山—湘西山區(qū)一帶。

楊文采等[29]研究了亞洲地區(qū)地幔S波速結(jié)構(gòu)的總體特征及地幔熱流體運(yùn)動(dòng)模型(圖2)。從圖2可見(jiàn)，S波波速負(fù)值區(qū)指示沿深大斷裂常為地幔流體運(yùn)動(dòng)的通道，由下向上垂直運(yùn)移，如遇巖石圈底部或670 km間斷面，熱流體可轉(zhuǎn)為側(cè)向(即水平)方向。在N20剖面(圖2a)，海南省(包括南海)有直達(dá)地幔底部的巖石圈主干，為地幔熱柱成因；而N50剖面(圖2b)，在蒙古高原—松遼盆地的下方，S波波速負(fù)值的擾動(dòng)沖破670 km巖石圈上涌至地殼，形成典型的地幔熱柱構(gòu)造[14]。地幔流體的上涌活動(dòng)，顯然對(duì)我國(guó)東部巖石圈起到了破壞作用。

2熱動(dòng)力作用是巖石圈破壞的重要因素

圖3　華北克拉通地幔包體、地殼S波速結(jié)構(gòu)和古板塊構(gòu)造模型圖示[2-3，8]Fig.3　Sketch showing structure of mantle inclusions and crustal S-wave velocity and palaeo-plate modela.華北克拉通早古生代金伯利巖和新生代玄武巖地幔包體產(chǎn)出位置；b.地殼S波速度結(jié)構(gòu)；c.華北克拉通東西塊體拼合的碰撞-消減古板塊構(gòu)造模型圖；TNCO.中部造山帶；EB.東部塊體；WB.西部塊體

圖4　中國(guó)東部巖石圈熱狀態(tài)立體示意圖[31]Fig.4　Sketch showing stero-thermal state of lithosphere of east China

山東蒙陰和遼寧的復(fù)雜金伯利巖(約470 Ma)中的金剛石及其中的礦物包裹體，與新生代玄武巖幔源包體的溫壓不同：前者多為方輝橄欖巖，地溫梯度40 mW/m2，與世界典型克拉通相似；后者常為尖晶石二輝橄欖巖，地溫梯度80 mW/m2，與現(xiàn)代大陸裂谷類(lèi)同[2](圖3a)。再?gòu)呢炌ㄈA北克拉通自東而西的S波速度結(jié)構(gòu)(圖3b)可知，東部渤海灣盆地下有2～12 km的沉積蓋層，地殼薄(約30 km)、速度低，殼內(nèi)高低速互層水平延展，體現(xiàn)了地殼的伸展、減薄及大規(guī)模韌性變形等一系列被改造的構(gòu)造特征；而在西部鄂爾多斯盆地，約40 km厚平坦的分層地殼結(jié)構(gòu)具有克拉通地殼特征；在中部地區(qū)，波速起伏明顯，殼內(nèi)有傾斜(L1)和水平(L2)展布的低速層，以及深達(dá)46 km的地殼根帶，推測(cè)為陸塊碰撞-拼合構(gòu)造作用的痕跡[30]。朱日祥等[8]認(rèn)為，L1是被西部洋殼俯沖帶入的古陸殼殘留體；平臥在下地殼的低速帶L2，則是被東部古洋殼帶入到巖石圈頂部的古陸殼，折返到下地殼的殘留體。圖3c揭示了華北克拉通東西塊體碰撞拼合、古洋殼消減和古陸殼殘留的古板塊構(gòu)造模型。華北克拉通自形成以來(lái)，由于經(jīng)歷了復(fù)雜的后續(xù)構(gòu)造的改造，原始俯沖陸殼的形態(tài)發(fā)生了變化，導(dǎo)致俯沖殘留體形態(tài)與現(xiàn)今俯沖板塊形態(tài)產(chǎn)生差異。

中國(guó)東部的松遼盆地及渤海灣盆地的地表熱流值為65～70 mW/m2，具有明顯的熱穹窿柱狀體特征，溫度隨深度的增加而升高(圖4)：渤海灣盆地在40 km深度為750～800 ℃，70 km深度為950～1 000 ℃，100 km深度可達(dá)1 200～1 300 ℃，這種熱遞變可能與渤海灣盆地之下(<60 km)的低速層分布有關(guān)。渤海灣盆地的熱穹窿成因，亦可從北京—沖繩間殼幔結(jié)構(gòu)剖面圖(圖5)得知：在以渤中和沖繩海槽為中心的2個(gè)地幔隆起區(qū)，渤中地幔上隆即為華北地幔亞熱柱的中心所在[16，32-34]。

3華北巖石圈減薄與巖石圈破壞

華北巖石圈減薄只是華北克拉通演化的表象之一，而克拉通破壞才是其演化的實(shí)質(zhì)[35]。

圖5　北京—沖繩間殼幔構(gòu)造結(jié)構(gòu)剖面模式[35]Fig.5　Beijing-Okinama section model of crust-mantle structure and texture1.上地幔低速層(地幔巖漿)；2.軟流圈；3.殼內(nèi)低速層

縱貫我國(guó)東部的大興安嶺—太行山重力梯級(jí)帶(NSGL)也是華北巖石圈厚度梯度帶。該帶以西巖石圈厚度大多達(dá)到100～120 km，甚至更厚，而在梯度帶以東的厚度多為80～100 km以至更薄[36]。張旗等[37-38]按我國(guó)東部5個(gè)大火成巖省分別繪制了燕山期巖石圈減薄的時(shí)空分布圖(圖6)，揭示了我國(guó)東部(東北、華北及華南)地區(qū)不同時(shí)代、不同地殼、不同巖石圈減薄以及不同軟流圈地幔上隆的展布情況。

華北地區(qū)的巖石圈在中生代經(jīng)歷了復(fù)雜的克拉通破壞演化過(guò)程：①160～170 Ma，可能由于相鄰板塊的擠壓，使全區(qū)地殼從30～40 km增厚至50 km以上；②130～150 Ma，因軟流圈地幔上涌直抵地殼底部，誘發(fā)大規(guī)模的巖漿活動(dòng)(圖6c)；125～130 Ma，巖石圈發(fā)生拆沉作用和熱侵蝕作用，高原垮塌，促使地殼及巖石圈減薄至30～40 km；③120 Ma，地殼厚度不變，但因巖漿侵位廣泛，巖石圈加厚至80～120 km，華北高原進(jìn)入萎縮期，膠遼和蘇魯東部一帶尚有高原殘留，而河淮大范圍的沉陷形成目前華北大平原的地貌(圖6c)。與此同時(shí)，東北地區(qū)可能經(jīng)歷了2次巖石圈的減薄事件。早期(160～180 Ma)，在鄂霍茨克山脈和張廣才—小興安嶺，估計(jì)巖石圈厚度>50 km和30 km左右；晚期(120～150 Ma)，大興安嶺地區(qū)地殼30～50 km，在松遼盆地下方，軟流圈地幔直接與地殼接觸(圖6b)。而華南地區(qū)有所不同，早期(160 Ma)，華南腹地地殼厚度<30 km；晚期(120～130 Ma)，在浙閩贛地區(qū)巖石圈厚度平均35 km。2次巖石圈減薄事件存在約20 Ma的間隔，即150 Ma之前，華南腹地巖石圈減薄，而在130～150 Ma，巖石圈加厚，130 Ma以后東南沿海巖石圈又減薄，位置東移(圖6d)。

張旗等[37-38]認(rèn)為中國(guó)東部中生代發(fā)育大規(guī)模巖漿活動(dòng)，伴隨巖石圈減薄及破壞，是和東亞超級(jí)地幔熱柱的活動(dòng)有關(guān)。由于軟流圈地幔上涌，導(dǎo)致榴輝巖化的下地殼和巖石圈減薄乃至消失，發(fā)展成為巖石圈的破壞。

圖7　中國(guó)東部vp和vs擾動(dòng)層析圖像[40]Fig.7　Tomography of vp and vs of east Chinaa—d.vp波速擾動(dòng)層析圖像；e—h. vs波速擾動(dòng)層析圖像剖面為EW向；ENCC.華北克拉通東部；OR.鄂爾多斯；CaB.華夏陸塊；YC.揚(yáng)子克拉通

4板塊俯沖與地幔上隆

L.Zhao等[39-40]采用有限頻層析成像方法得到的中國(guó)東部深度>700 km地幔P波和S波速度結(jié)構(gòu)(圖7)顯示，華夏陸塊低速高導(dǎo)層分布的廣度與深度均比華北克拉通東部大得多，這與各自花崗巖分布范圍相吻合，而華夏陸塊的巖漿活動(dòng)要比華北東部更為劇烈。華北東部下方的低速層深度>500 km，可能相當(dāng)于軟流圈地幔。Y.Ai等[41]、L.Chen等[42]測(cè)試了華北克拉通地幔過(guò)渡帶厚度和界面深度的分布，揭示在660 km為界面下沉區(qū)和多重界面區(qū)，與圖5的高速異常吻合，推測(cè)為太平洋板塊俯沖到深處的物質(zhì)滯留在地幔過(guò)渡帶，經(jīng)地殼和地幔速度校正所致。許衛(wèi)衛(wèi)等發(fā)現(xiàn)了410 km界面的局部下沉區(qū)，其與華北中部地幔低速帶關(guān)聯(lián)，可能是滯留的板片物質(zhì)前端進(jìn)入地幔，造成局部熱異常[22]。據(jù)此可認(rèn)為，板塊俯沖和地幔上隆是巖石圈破壞最有力的證據(jù)。

圖8　華北東部地幔熱柱范圍、S波速度圖像及S波速度成像剖面圖[33,43]Fig.8　Map showing extent of mantle plume in the east part of North China and S-wave velocity image and S-wave velocity imaging section a.華北東部地幔熱柱范圍及地震層析剖面位置，圖中黃色圈環(huán)為幔熱柱范圍，綠色圈環(huán)為原地幔亞熱柱范圍；b.S波地震層析成像反演得到的深度160 km的S波速度圖像，同時(shí)顯示區(qū)內(nèi)斷裂與活動(dòng)斷裂體系；c—d.高分辨率S波波速成像結(jié)果，黃色線為巖石圈底界；玫瑰紅線為上地幔破碎帶位置；粉紅曲折線為可能的熱幔柱頂面邊界

楊文采等通過(guò)研究華北東部高分辨率S波地震層析成像，發(fā)現(xiàn)在渤海灣盆地與蘇魯超高壓變質(zhì)帶下方有2條上地幔破碎帶(據(jù)此可了解華北東部巖石圈的破壞狀況)(圖8b)，且在160 km深處仍有NNE向的網(wǎng)狀斷裂構(gòu)造體系。在蘇魯造山帶巖石圈厚76 km處有低速異常體，至3 000 km深處存在多個(gè)團(tuán)塊狀高速體，被低速體分割或包圍，總體呈上地幔破裂帶，應(yīng)為早中生代揚(yáng)子板塊俯沖、斷離、折返以及晚中生代巖石圈拆沉等一系列強(qiáng)烈而復(fù)雜的大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的最終產(chǎn)物(圖8d)。但在SN向剖面圖(圖8c)上，渤海灣盆地下方的上地幔存在陡傾斜的破碎帶，延伸深度>300 km，圖8中粉紅色線條標(biāo)示可能的上地幔熱柱頂面邊界。在北緯39°—42°，巖石圈>76 km的部位S波波速降低且波速擾動(dòng)劇烈，在巖石圈下方波速也很劇烈，應(yīng)是反映上地幔破裂及流體聚集的痕跡。波速擾動(dòng)形狀呈上窄(巖石圈底)下寬(300 km深度)趨勢(shì)，可能是地幔柱頭部呈“蘑菇狀”形態(tài)的反映，這對(duì)渤海灣盆地為地幔熱柱成因的認(rèn)識(shí)提供了新的標(biāo)識(shí)[43]。

5山東沂水紫蘇花崗巖成因分析

在中國(guó)東部—朝鮮半島GRACE衛(wèi)星重力異常圖(圖9)中[44]，呈半環(huán)狀的重力異常陡變帶與我國(guó)太行山和朝鮮摩天嶺隆起的地貌景觀相吻合(圖8a)，是華北亞幔柱構(gòu)造在淺部的反映[16，45]。圖9中呈NNE向的郯廬斷裂縱貫其中，據(jù)地震反射剖面(圖10)揭示，該斷裂帶是以走滑為主、兼有逆沖和正斷運(yùn)動(dòng)分量的復(fù)雜構(gòu)造帶，在地殼內(nèi)呈由多條主干斷裂組成的花狀構(gòu)造，由淺至深依次切割了地表沉積層、殼內(nèi)分界面、莫霍面和巖石圈地幔。其變形方式呈脆性、脆韌性和韌性逐漸過(guò)渡的規(guī)律，為巖石圈尺度的深大斷裂帶，亦是上地幔物質(zhì)上涌的通道，在華北克拉通東部巖石圈減薄和巖石圈破壞過(guò)程中扮演了重要角色[46]。

圖9　中國(guó)東部—朝鮮半島GRACE衛(wèi)星布格重力異常圖[44]Fig.9　Bouguer gravity anomaly map of GRACE satellite in east China-Korean peninsula

圖10　郯廬斷裂帶深部地震反射剖面解釋結(jié)果[46]Fig.10　Interpretation map of deep seismic reflection section of Tanlu deep fault belt

真允慶等認(rèn)為，由于羅迪尼亞(Rodinia)超大陸的裂解，郯廬斷裂帶在新太古代—古元古代時(shí)已具雛形。這可從近年對(duì)山東沂水紫蘇花崗巖的研究成果得到佐證。山東沂水紫蘇花崗巖分布在郯廬斷裂帶內(nèi)，在雪山、馬山、蔡峪一帶形成以麻粒巖相紫蘇花崗巖為中心的穹窿構(gòu)造。巖體內(nèi)常見(jiàn)麻粒巖相變質(zhì)表殼巖，呈大小不等的包體[47](圖11)。區(qū)內(nèi)紫蘇花崗巖主要有3種類(lèi)型：紫蘇花崗閃長(zhǎng)巖、紫蘇-石榴花崗閃長(zhǎng)巖、紫蘇奧長(zhǎng)巖。蔡峪和火山巖體鋯石SHRIMP年齡分別為(2 545±10) Ma和(2 562±14) Ma[48]；馬山和雪山巖體分別為(2 532±9) Ma和(2 538±6) Ma[49]，產(chǎn)于巖體內(nèi)的麻粒巖包體的年齡為2 572～2 585 Ma[50]。由此可見(jiàn)，紫蘇花崗巖侵入與麻粒巖變質(zhì)作用的時(shí)代基本一致。

據(jù)趙子然等[47]研究，該區(qū)產(chǎn)于巖漿雜巖和變質(zhì)雜巖中的超鐵鎂質(zhì)巖石具科馬提巖的化學(xué)特征，但不具有鬣刺結(jié)構(gòu)，表明該區(qū)區(qū)域構(gòu)造背景為太古宙綠巖帶。據(jù)蘇尚國(guó)等研究，該區(qū)紫蘇花崗巖為變質(zhì)表殼巖深熔作用形成[51-53]，結(jié)合麻粒巖相經(jīng)歷的反時(shí)針p-T演化軌跡及變質(zhì)相呈熱中心分帶(麻粒巖相→高角閃巖相→角閃巖相)，應(yīng)為地幔熱柱的產(chǎn)物，也是華北克拉通的熱異區(qū)，導(dǎo)致伸展構(gòu)造裂陷槽的形成，從而產(chǎn)生郯廬斷裂帶的初期輪廓，并對(duì)巖石圈起到了破壞作用。

6華北新太古代—古元古代地幔柱特征

圖11　山東沂水雜巖分布地質(zhì)略圖(據(jù)文獻(xiàn)[47]修編)Fig.11　Geological sketch showing distribution of Yishui complex in Shandong provicce1.條帶狀貧鐵礦；2.北下莊變質(zhì)巖組；3.林家官莊變質(zhì)巖組；4.石山官莊變質(zhì)巖組；5.大山中粒二長(zhǎng)花崗巖；6.英靈山中粗粒奧長(zhǎng)花崗巖；7.牛心官莊中粗粒奧長(zhǎng)花崗巖-二長(zhǎng)花崗巖；8.蔡峪中粒紫蘇花崗閃長(zhǎng)巖；9.雪山中粒紫蘇花崗閃長(zhǎng)巖；10.馬山中粒二輝花崗閃長(zhǎng)巖-花崗巖；11.輝綠巖脈；12.石英閃長(zhǎng)巖脈；13.輝長(zhǎng)巖；14.斷層和韌性剪切帶；15.樣品位置及編號(hào)；16.標(biāo)志巖體山峰；17.行政村鎮(zhèn)

華北克拉通是世界上著名的古老陸塊，具有3.8 Ga的漫長(zhǎng)歷史，與其他克拉通相比，構(gòu)造演化更為復(fù)雜，記錄了地球早期幾乎所有的重大事件[54]。如2.7～2.9 Ga為華北克拉通地殼生長(zhǎng)時(shí)期；約2.5 Ga和1.8～2.0 Ga是克拉通化和活化再改造時(shí)期，產(chǎn)生大量變質(zhì)巖和巖漿巖，即自太古宙末從微陸塊拼合(借助于板塊構(gòu)造)演化至古元古代早期發(fā)生裂解(借助于地幔柱構(gòu)造)，經(jīng)歷了裂谷→俯沖→碰撞過(guò)程，可能與哥倫比亞(Columbia)超大陸的形成有關(guān)[55]。

趙國(guó)春[56]認(rèn)為，華北中部的SN向造山帶是典型的陸-陸碰撞帶，以該帶為界劃分的東部陸塊和西部陸塊，于1.85 Ga拼合而成。西部陸塊中分布有孔茲巖帶，東部陸塊中賦存古元古代的膠遼吉活動(dòng)帶(圖12)。圖12展示了華北克拉通基底不同構(gòu)造單元變質(zhì)作用的p-T軌跡特征。在華北東部陸塊和陰山陸塊的新太古代變質(zhì)巖系，不論是低級(jí)花崗-綠巖帶還是高級(jí)麻粒巖相地體，其變質(zhì)作用演化均以逆時(shí)針p-T軌跡(IBC型)為特征。而古元古代的中部造山帶和孔茲巖帶的主體變質(zhì)巖p-T軌跡均具等溫降壓(ITD型)順時(shí)針演化特征。前者反映西部陸塊與東部陸塊于1.85 Ga發(fā)生碰撞，后者表示陰山陸塊與鄂爾多斯陸塊于1.95 Ga發(fā)生拼合形成西部陸塊的演化過(guò)程。但在孔茲巖帶的東段(大青山東坡和集寧土貴烏拉)，有少量超高溫變質(zhì)巖系變質(zhì)作用的p-T軌跡為逆時(shí)針的演化特征，反映遭受了2次碰撞事件。東部陸塊中的古元古代膠遼吉變質(zhì)作用呈現(xiàn)“雙變質(zhì)帶”(paired matamorphic zeme)特征：位于西北側(cè)的北遼河群、老嶺群和粉子山群的變質(zhì)作用以中壓順時(shí)針p-T演化為特征；而位于東南側(cè)的南遼河群、吉安群和荊山群的變質(zhì)作用以逆時(shí)針p-T演化為特征。此外，該帶的南端出露少量高壓泥質(zhì)麻粒巖和鐵鎂質(zhì)麻粒巖，亦具等溫減壓(ITD)順時(shí)p-T演化特征，表明膠遼吉帶的形成和演化涉及俯沖或碰撞的構(gòu)造過(guò)程[57]。

關(guān)于華北東部陸塊新太古代基底具有IBC型逆時(shí)針p-T軌跡變質(zhì)作用的地幔柱成因模式，可概括為：①在東部陸塊的鞍本[58]、冀東遷西[59]、膠東沂水[47]、魯西蒙陰[60-61]及吉南和龍等地區(qū)[62]均發(fā)現(xiàn)了科馬提巖，后2個(gè)地區(qū)的科馬提巖具典型的鬣刺結(jié)構(gòu)；據(jù)太古宙綠巖帶中科馬提巖與玄武巖的地球化學(xué)和實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究，I.H.Campbell等[63]提出太古宙科馬提巖來(lái)源于地幔柱核部熱的低黏度物質(zhì)，而玄武巖來(lái)源于冷的地幔柱頭部物質(zhì)的部分熔融；②在綠巖帶中常見(jiàn)有超基性的苦橄巖、基性玄武巖和酸性的英安巖、流紋質(zhì)英安巖或流紋巖構(gòu)成的“雙峰態(tài)”火山巖組合；基性巖來(lái)源于地幔柱深部，酸性巖是地幔柱熱流質(zhì)對(duì)地殼底部熔融的產(chǎn)物；③區(qū)內(nèi)出露大面積2.5～2.6 Ga的TTG深成巖體，與短期地幔柱巖漿活動(dòng)事件相吻合；④東部陸塊出現(xiàn)廣泛的穹窿構(gòu)造，是地幔柱地幔上涌的明顯標(biāo)志。由此看來(lái)，華北東部地區(qū)不僅在新太古代—古元古代就有地幔柱活動(dòng)的記錄，更重要的是在中生代和新生代均有地幔柱運(yùn)動(dòng)、地幔流體上隆的跡象[16-17]，這是華北及我國(guó)東部地區(qū)巖石圈破壞的重要原因。

圖12　華北克拉通基底變質(zhì)作用演化地質(zhì)圖(據(jù)文獻(xiàn)[56]修改)Fig.12　Geological map of metamorphic evolution of basement of North China craton

7華北克拉通東部深部構(gòu)造模型探討

地震層析成像是利用天然地震和流動(dòng)臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)資料研究地球內(nèi)部的一種反演技術(shù)，已成為研究深部構(gòu)造的重要方法。本文在綜合近年華北地區(qū)地震層析成像資料的基礎(chǔ)上，建立深部構(gòu)造模型，并作以下探討。

7.1區(qū)域深部構(gòu)造地球物理學(xué)信息

華北克拉通東鄰西太平洋畢鳥(niǎo)夫俯沖帶，處于東亞西太平洋巨型裂谷帶中部。從大陸37°E深部300 km的P波速度EW向垂直剖面圖[64-65](圖13a)可知，太平洋洋殼的俯沖角度由陡變緩，直達(dá)華北東部地區(qū)的深部[28]。

圖13　東亞—西太平洋地震斷面、巖石圈和軟流圈結(jié)構(gòu)圖[64-66]Fig.13　Map showing structure of east Asia-west Atlantic ocean seismic section, lithosphere and asthenospherea.37°N地震層析圖像；b—c.東亞—西太平洋巖石圈和軟流圈結(jié)構(gòu)；1.巖石圈地殼；2.巖石圈上地幔；3.印度板塊、歐亞板塊、伊朗板塊及青藏地塊巖石圈中、下部高速塊體或幔塊構(gòu)造；4.東亞—西太平洋巖石圈中下部高速塊體或幔塊構(gòu)造；5.太平洋板塊巖石圈中、下部高速塊體或幔塊構(gòu)造；6.軟流圈內(nèi)極低速帶；7.軟流圈內(nèi)高速塊體；8.巖石圈底界面；9.軟流圈底界面；10.大型逆沖斷裂帶或板塊俯沖碰撞帶；11.大型伸展斷裂；12.大型走滑斷裂；13.板塊/塊體運(yùn)移方向；14.軟流圈物質(zhì)流動(dòng)方向；M.莫霍面；EF.歐文走滑斷裂帶；GT.基爾塔爾逆沖斷裂帶；MBT.主邊界逆沖斷裂帶；YZS.雅魯藏布江碰撞縫合帶；XF.鮮水河走滑斷裂帶；NQF.北秦嶺伸展斷裂帶；TLF.郯廬走滑斷裂帶；JPT.日本海溝

蔡學(xué)林等利用CDSN、GSM和Geascope資料進(jìn)行地震波層析成像反演時(shí)發(fā)現(xiàn)：自俄羅斯向南，直至印度支那半島沿太平洋西岸的區(qū)域內(nèi)，存在東西寬2 500～4 000 km、南北長(zhǎng)12 000 km的巨型vS低速異常帶，其特點(diǎn)是：①異常帶巖石圈速度vS為4.40～4.70 km/s；②異常帶巖石圈厚度小，如華北為70～73 km，華南為75～79 km，均屬減薄碎塊狀巖石圈；③異常帶軟流圈厚度大，底界埋藏深，一般在300 km左右，為巨型裂谷體系的形成提供了物質(zhì)及熱動(dòng)力條件；④軟流圈vS速度最低，可將vS<4.20 km/s的地區(qū)稱(chēng)為軟內(nèi)極低速帶，如南海地區(qū)的“工”字型極低速異常體；⑤軟流圈內(nèi)見(jiàn)有高速塊體(圖13c)，可能是巖石圈底部發(fā)生拆沉作用所致[66]。綜上所述，低速異常帶的存在與中、新生代的地幔熱柱活動(dòng)密切相關(guān)[15-16]。

7.2華北東部深部構(gòu)造地球物理學(xué)信息

Y.K.Liu等通過(guò)分析地球物理層析成像結(jié)果，認(rèn)為在110°—120°E，33°—44°N以及120°E的渤海灣附近為地幔隆起區(qū)[67](圖14a，圖14b)。Liang等利用地震反演圖像勾畫(huà)出一個(gè)深部熱穹窿(圖14c)[68]。翟明國(guó)等認(rèn)為，華北中生代花崗巖-火山巖的巖漿活動(dòng)區(qū)域與華北東部巖石圈減薄和破壞的范圍相吻合。

圖14　中國(guó)東部CT斷面圖及地震反演圖像[68，70]Fig.14　CT section and seismic inversion image of east Chinaa.36°N(EW向)斷面；b.115°E(SN向)斷面；c.地震反演圖像

在36°N(EW向)和115°E(SN向)的層析斷面圖[69-70](圖14a，圖14b)可以看出，華北地幔柱為明顯的半球狀頂冠，地幔呈柱狀，已隆升到50～70 km處。在沿36°N剖面上，還可在30～50 km處見(jiàn)到一低速薄層向西插入太行山之下，向東插到膠遼山嶺之下；而在115°E剖面上，在亞幔柱頂部(50～70 km)，有一約20 km厚的低速薄層一直插到燕山之下，將巖石圈截?cái)?，波速僅為6.1～7.6 km/s，表明具有一定的熔融性；該低速層在大別山抬升到30～50 km的淺處，于60～70 km又出現(xiàn)一間斷的低速薄層[71]。

由于地幔具有位勢(shì)差，地幔流體可穿過(guò)殼幔過(guò)渡帶、中地殼向造山帶之下拆離流變，一旦被傾斜剪切帶切割，會(huì)被減壓釋荷，由此形成的深熔巖漿常沿?cái)嗔褞Щ蝽g性剪切帶上侵，甚至穿過(guò)淺部脆性斷裂直達(dá)地表形成火山噴發(fā)。若熔漿沿構(gòu)造帶上侵，常以穹窿構(gòu)造或變質(zhì)核雜巖構(gòu)造出現(xiàn)[32]。

7.3華北東部深部地質(zhì)構(gòu)造模型探討

袁學(xué)誠(chéng)[71]指出，中國(guó)東部發(fā)生巖石圈巨變，是由于軟流圈物質(zhì)上涌形成的蘑菇云構(gòu)造對(duì)巖石圈地幔的改造而引發(fā)的重大地質(zhì)事件。軟流圈上涌使巖石圈地幔中新生地幔與殘余地幔并存，巖石圈被激活，穩(wěn)定的克拉通褶皺變形、地殼減薄、地震頻發(fā)、巖漿活動(dòng)活躍、地面沉降，并形成廣袤的西太平洋邊緣海，但巖石圈厚度并未減薄。巖石圈地幔形成的蘑菇云結(jié)構(gòu)的速度與周?chē)貐^(qū)的巖石圈有明顯的差異。蘑菇云地幔覆蓋整個(gè)西太平洋地區(qū)，包括中國(guó)東北的東北部、華北的東部、華南東南緣、馬來(lái)半島、印尼、菲律賓等。袁學(xué)誠(chéng)等[72]認(rèn)為，中國(guó)東部屬于中年期大陸，較重的巖石圈地幔位于較輕的軟流圈之上，形成瑞雷-泰勒不穩(wěn)定性巖石圈地幔，產(chǎn)生蘑菇云地幔構(gòu)造，這正是東部巖石圈巨變(破壞)的構(gòu)造動(dòng)力。

路鳳香等[6]提出中國(guó)東部顯生宙地幔演化的“蘑菇云”模型，即熱軟流圈地幔物質(zhì)呈“蘑菇云”狀上涌，蘑菇云之間仍有古老的地幔殘留體，二者多呈陡邊界接觸。伴隨巖石圈強(qiáng)烈的伸展和拉張，裂谷盆地同時(shí)形成。當(dāng)然，成為裂谷的軟流圈地幔的上涌，并不是“整體上升”；裂谷之下>150 km的古老巖石圈根也不是“整體拆沉”，而仍有殘留[73]。古老巖石圈地幔與現(xiàn)今巖石圈地幔的共存，表明巖石圈減薄是軟流圈呈“蘑菇云”狀大規(guī)模上涌的結(jié)果，是交代、置換和熱侵蝕巖石圈地幔，并伴有拉伸、擴(kuò)張構(gòu)造而形成的大面積巖漿活動(dòng)。因此，巖石圈減薄和破壞是深部的持續(xù)過(guò)程，不是短暫的突發(fā)事件。

華北克拉通在新太古代—古元古代就經(jīng)歷了幾次構(gòu)造事件，特別是該區(qū)在1 700～1 800 Ma進(jìn)入伸展?fàn)顟B(tài)，基底抬升，產(chǎn)生裂陷槽(尤其東部廣布的基性巖墻群和非造山巖漿巖均與地幔柱構(gòu)造有關(guān)，也相當(dāng)于哥倫比亞超大陸的裂解全球構(gòu)造的一部分)，而后進(jìn)入準(zhǔn)地臺(tái)的發(fā)展階段[74]。

圖15　中國(guó)東南部地幔流動(dòng)速度立體示意圖[75-76]Fig.15　Stereo-ketch of mantle flowing velocity in southeast China

不論是前寒武紀(jì)古老的地幔柱構(gòu)造，還是中新生代地幔柱構(gòu)造，均涉及軟流圈地幔上隆的地幔動(dòng)力學(xué)軌跡問(wèn)題。以南海為例，在淺部中央海盆的中軸部位，莫霍面凸起，低速層呈環(huán)狀展布(圖15)。在上地幔350 km至下地幔2 000 km為近橢圓柱體，其直徑為800～1 200 km，柱體邊緣上升流動(dòng)速度較慢，為1～1.5 cm/a；在柱體中心的中、下部1 000～2 000 km處，上升流動(dòng)速度1.5～2.5 cm/a，上部在400～1 000 km上升速度最快，為3.0～5.5 cm/a；2 000 km以下為柱尾，其上部呈喇叭狀，在2 400 km處，柱尾有加大趨勢(shì)，形似箕狀，至2 700 km呈緩慢上升流動(dòng)態(tài)勢(shì)；在2 700 km以下至核幔邊界(CMB)的地幔一側(cè)，存在高速異常體積聚成毛毯狀或片狀巖石圈殘留物，顯示出全地幔對(duì)流模式[75-76]。

華北東部既為巖石圈減薄、又是巖石圈破壞的典型地區(qū)，最明顯的標(biāo)志就是由殼幔同熔型花崗巖組成的酸性火成巖省(SKLP)，其成因可概括為：洋殼消減→脫水作用→地幔楔(富集型)濕熔融→玄武巖漿底侵→中下地殼部分熔融產(chǎn)生巨量長(zhǎng)英質(zhì)巖漿[77]，屬東亞超級(jí)地幔柱地幔上隆活動(dòng)的產(chǎn)物[37]。高山等[4]對(duì)采自遼西四合屯地區(qū)義縣組底部的高鎂玄武巖和魯西費(fèi)縣地區(qū)堿性苦橄巖所含的橄欖石斑晶成分計(jì)算出Mg-Fe在橄欖石與巖漿之間的分配系數(shù)為0.3～0.33，表明示蹤地幔源區(qū)原始巖漿形成的壓力為3～4 GPa，2類(lèi)玄武巖均有不同的高Fo92-93和低CaO的橄欖石捕獲晶，高的Fo值與華北克拉通太古宙橄欖石相似。玄武巖中巖漿成因的橄欖石(w(CaO)>0.1%)均具高的Ni含量與Fo含量，圖16表明，其與典型幔柱構(gòu)造成因的夏威夷玄武巖橄欖石斑晶極為相似，屬地幔柱成因。

圖16　華北克拉通玄武巖的橄欖石斑晶Fo—w(NiO)圖解[4]Fig.16　Fo-w(NiO) plot of olive porphyritic crystal from basalt in North China craton

陳國(guó)能等[78-79]研究地臺(tái)活化認(rèn)為，當(dāng)太平洋板塊俯沖時(shí)，由于能量轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部溫度升高，地殼底部巖石發(fā)生部分熔融(圖17a)，造成距俯沖帶約800 km內(nèi)巖石圈的熱擾動(dòng)。隨著俯沖作用的加速進(jìn)行，殼內(nèi)溫度繼續(xù)升高，熔融區(qū)不斷擴(kuò)大，地幔流體陸續(xù)上升，對(duì)流巖漿逐步形成(圖17b)。溫度的逐漸升高，使固態(tài)地殼減薄、破裂、壓縮、變形，隨之發(fā)生活化造山(圖17c)。

綜上所述，華北克拉通東部的巖石圈減薄和巖石圈破壞，是與相鄰板塊(陸塊)的俯沖碰撞，特別是與燕山期太平洋板塊的俯沖促使巖石圈拆沉及熱侵蝕有關(guān)。但大量地震P波和S波層析資料證實(shí)，在深部地幔柱下方2 700 km核幔邊界(CMB)見(jiàn)有高速異常殘留物，是巖石圈破壞的有力證據(jù)[80]。據(jù)此建立了華北克拉通東部巖石圈減薄和破壞是因中生代晚侏羅-早白堊世構(gòu)造翹變的模式(圖18)[81]，是板塊俯沖和地幔柱活動(dòng)相互作用的結(jié)果。

圖17　板塊俯沖、陸緣造山和地殼熔融構(gòu)造模型(據(jù)文獻(xiàn)[78]修改)Fig.17　Tectonic model of plate subduction, continental margin orogeny and crust meltingM1為重熔界面；玫瑰紅色虛線為等溫線

圖18　華北克拉通東部巖石圈減薄和破壞成因[81]Fig.18　Thinning and destruction of lithosphere in east part of North China craton

8深部找藏找礦的幾點(diǎn)建議

燕山運(yùn)動(dòng)期間，華北克拉通巖石圈的減薄與破壞也和我國(guó)東部一樣，導(dǎo)致巖漿活動(dòng)“大災(zāi)變”、成礦成藏作用“大爆發(fā)”。牛樹(shù)銀等認(rèn)為，華北亞幔柱是以渤海灣盆地為中心，四周由膠東、魯西、贊皇、阜平、張宣、豐承、翼東、遼東及朝鮮半島的平壤、釜山等一系列的幔枝構(gòu)造所組成的盆嶺省[45，82]，是控制全區(qū)成礦成藏的重要因素?，F(xiàn)僅對(duì)渤海灣盆地以及相鄰的膠東和魯西幔枝構(gòu)造的深部找礦找藏工作提出建議。

(1)渤海灣盆地是由古生界、中生界及新生界組成的疊合盆地，深部賦存海相及陸相成藏的多層烴源巖層，根據(jù)幔柱(幔枝)構(gòu)造控礦原理，預(yù)測(cè)將是勘查幔源CO2氣藏或海相油氣田的最佳場(chǎng)所，也是探明氦氣資源的評(píng)價(jià)靶區(qū)。

(2)勝利油田CO2氣藏區(qū)的火山巖中發(fā)現(xiàn)含金量很高(16件樣品平均w(Au)=327×10-9，最高w(Au)=2 150×10-9)，而非CO2氣藏區(qū)火山巖含金量較低(5件樣品平均w(Au)=2.5×10-9)，其中以早白堊世輝綠巖和始新世—中新世的玄武巖w(Au)=200×10-9～2 150×10-9，這些信息均表明金的成礦作用是與地幔流體的去氣作用密切相關(guān)，提供了在勝利油田內(nèi)外勘查與火成巖成因有關(guān)的貴金屬礦床的可能性[83]。

(3)顯然，膠東金礦床是受膠東幔枝構(gòu)造控制[82,84-85]，主要金礦床類(lèi)型有破碎蝕變巖型(焦家型)、石英脈型(玲瓏型)和角礫巖型(蓬家夼型)3類(lèi)。前2類(lèi)金礦床賦存在幔枝構(gòu)造的山嶺隆起區(qū)，成礦時(shí)代為115～126 Ma，后者分布在膠萊火山巖盆地的北緣，成礦年齡為117～128 Ma[85]。盆地內(nèi)青山組火山巖K-Ar法年齡為118.6～127.5 Ma[86]，在盆地東北緣(院格莊附近)見(jiàn)有Sm-Nd等時(shí)線年齡120 Ma的花崗巖[87]，由此提出了在膠萊盆地的基底中尋找金礦床的地質(zhì)依據(jù)。另外，據(jù)最新報(bào)道，在三山島成礦帶北部海域發(fā)現(xiàn)了傾向SE的2處大型金礦床，而焦家成礦帶的礦床向SW側(cè)伏，兩者構(gòu)成向形構(gòu)造樣式[88]。熱液型金礦能否在向形的軸部賦存有厚大的金礦體？建議重視并予以驗(yàn)證。

膠東金礦液相包裹體主要成分為CO2，勝利油田的CO2氣藏富含金成分，它們的形成機(jī)理均為：地幔流體(富含Au元素)形成的“紫色氣體”在上升過(guò)程中，遇有不同部位或不同環(huán)境而卸載成礦。這為今后深部找礦拓寬了思路[32，83]。

(4)魯西幔枝構(gòu)造的形成時(shí)代可能為晚侏羅世，應(yīng)早于膠東幔枝構(gòu)造。而魯西成礦以夕卡巖型鐵礦(邯邢式)和淺成低溫?zé)嵋航鸬V為主。今后尋找夕卡巖型鐵礦，應(yīng)對(duì)崅峪巖體的EW和NNW向斷裂交匯部位重新認(rèn)識(shí)，綜合找礦[89]。區(qū)域已知的平邑地區(qū)隱爆角礫巖型(以歸來(lái)莊金礦為代表)和碳酸鹽巖微細(xì)浸染型(以磨坊溝、梨廣溝為代表)金礦的成礦年齡為160～170 Ma[90]，沂南地區(qū)銅井銅金礦床的成礦年齡為120 Ma[91]，均與膠東幔枝構(gòu)造的金礦床成礦時(shí)代相似。據(jù)此，可將區(qū)域內(nèi)基底泰山群、TTG巖系、元古宇變質(zhì)巖系以及魯西隆起與濟(jì)陽(yáng)坳陷接觸部位的斷裂帶作為深部找金的有利部位。

從區(qū)域構(gòu)造分析，濟(jì)陽(yáng)盆地是渤海灣盆地南緣的組成部分[92]，也是魯西幔枝構(gòu)造的外圍盆地，是由古生代、中生代和新生代組成的疊合盆地，經(jīng)歷了燕山期和喜馬拉雅期2期熱事件的影響[93]，在盆地內(nèi)伸展構(gòu)造部位是探查CO2和海相油氣田的首選地域。

9結(jié)語(yǔ)

(1)巖石圈尺度三維不連續(xù)(discontinuities)的再活化(reactivation)是大陸內(nèi)大尺度成礦帶的有利儲(chǔ)藏空間[94]。

(2)2.5 Ga的華北克拉通由若干具有高級(jí)地體特點(diǎn)的微陸塊組成，被綠巖帶圍繞焊接，其成因與地幔柱構(gòu)造有關(guān)[95]。

(3)華北克拉通古元古代活動(dòng)帶的形成和演化，與造山運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上大致耦合，證實(shí)了巖石圈整體陸塊的破裂與焊接[74]。

(4)地震層析資料證實(shí)，中、新生代來(lái)自深部低速高導(dǎo)層的地幔流體呈“蘑菇云”狀上侵，成為幔柱構(gòu)造，并在2 700 km核幔邊界處發(fā)現(xiàn)高速殘留堆積體，有力地證實(shí)了巖石圈破壞。

(5)華北東部巖石圈減薄與破壞的主要?jiǎng)恿σ蛩厥翘窖蟀鍓K和幔柱構(gòu)造相輔相成的結(jié)果。

(6)燕山運(yùn)動(dòng)的翹變促使研究區(qū)和中國(guó)東部一樣，經(jīng)受了多期次的構(gòu)造-巖漿-地幔流體事件，往往形成多因復(fù)成礦床[96-99]，這對(duì)今后深部找礦工作具有理論指導(dǎo)意義。

華北東部地區(qū)在新太古代—古元古代、晚侏羅-早白堊世和新生代均有地幔柱活動(dòng)的記錄，它們之間的構(gòu)造演化及控礦作用有待今后進(jìn)一步研究。

致謝：承蒙牛樹(shù)銀教授和唐俊華博士對(duì)初稿進(jìn)行審閱并提出修改意見(jiàn)，在此深表謝意。

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Lithosphere destruction and mantle plume genesis of eastern North China Craton

WEN Changgui1，ZHEN Yunqing2，DIAO Qian3，CHEN Zhong4，SONG Tao4，ZHANG Yanjun1，QIAO Hong1

(1.TheThirdGeologicalExplorationInstituteofChinaMetallurgicalGeo-exploration&EngineeringBureau，Taiyuan030002，China；2.No.3Bureau，ChinaExploration&EngineeringBureau，Taiyuan030002，China；3.EasternChinaGeological&MiningOrganizationforNon-ferrousMetalsinJiangsuProvince,Nanjing210093,China; 4.Team814,EasternChinaGeological&MiningOrganizationforNon-ferrousMetalsinJiangsuProvince，Zhenjiang212005，Jiangsu，China)

Abstract：The eastern North China Craton refers to the east region of Daxin′anling-Taihangshan gravity gradient zone, where in fact there happened lithosphere thinning and destruction as in South China and the northeast of East China. The geothermal features of Paleozoic and Cenozoic peridotite xenoliths in North China craton are 40 mW/m2 and 80 mW/m2 respectively, the increased geotherm is undoubtedly an important factor of lithosphere destruction. The Bouguer gravity anomaly of East China-Korean peninsula from GRACE appears as a giant ring which might be the sign of sub-mantle plume. Tanlu Fault Zone runs along NNE direction across the region. According to the latest deep seismic reflection profile, it is a very large flower-like complex fault zone, mainly strike-slip faults and some thrust faults and normal faults cutting the crust, Moho and subcontinental lithospheric mantle and playing a destructive role to lithosphere. The velocity tomography of S-wave has confirmed that there exists fragmental velocity disturbance zone extending over 300 km beneath the Sulu orogen, which might be caused by the slip, subduction, dispersion and exhumation inversion of Mesozoic Yangtze plate. Under the Bohai Bay, there is a steeply dipping fracture zone over 300km long in lower mantle and at 76km in lithosphere and deeper place the reduction and disturbance of S-wave velocity are both strong, which might be the reflection of thick and big plume head and Bohai bay basin can be regarded as a product formed by mushroom cloud-like plume. In the continental root of North China craton, A-type granulites with anti-clockwise p-T path are distributed in the east while the B-type granulites are in the middle and west which can be explained by mantle plume according to the fact that in the east occurs komatite whose magma is at 1 600 ℃ in Late Archean greenstone belt. The study on a lot of tomographic data of P-wave and S-wave in recent years shows that similar to the East China the eastern North China was formed by interaction of the subduction of Pacific plate and uplift of mantle plume during Late Jurassic-Early Cretaceous period and Cenozoic Era. The deep mantle fluids always migrated along structurally fractured zones and prompted the delamination of lithosphere and the thermal erosion, and caused the silicic large igneous province (SLIP), widespread rift basins and the explosive development of mineral deposits and gas/oil reservoirs. Therefore establishing regional structural model will guide the deep exploration.

Key Words：eastern north China craton；lithosphere destruction；subduction of Pacific plate；uplift of mantle plume；formation of mineral deposits and gas/oil reservoirs

收稿日期：2015-08-26；改回日期：2015-10-23；責(zé)任編輯：趙慶

作者簡(jiǎn)介：溫常貴(1963—)，男，碩士，教授級(jí)高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事地質(zhì)與礦產(chǎn)勘查。

通信地址：山西省太原市三橋街39號(hào)；郵政編碼：030002；E-mail：645086266@qq.com 通信作者：真允慶(1932—)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事地質(zhì)和礦產(chǎn)研究工作。 江蘇省鎮(zhèn)江市朱方路，江蘇省有色金屬華東地勘局814隊(duì)；郵政編碼：212005；E-mail：zhengyunqing.1932@aliyun.com

doi：10. 6053/j. issn.1001-1412. 2016. 01. 001

中圖分類(lèi)號(hào)：P542.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A