田 輝, 張 健, 李懷坤*, 蘇文博, 周紅英, 楊立公, 相振群,耿建珍, 劉 歡, 朱士興, 許振清

1)中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所, 天津 300170; 2)中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院, 北京 100083; 3)天津市薊縣中上元古界國家自然保護區(qū)管理中心, 天津 301900

薊縣中元古代高于莊組凝灰?guī)r鋯石LA-MC-ICPMS U-Pb定年及其地質(zhì)意義

田 輝1), 張 健1), 李懷坤1)*, 蘇文博2), 周紅英1), 楊立公3), 相振群1),耿建珍1), 劉 歡1), 朱士興1), 許振清3)

1)中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所, 天津 300170; 2)中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院, 北京 100083; 3)天津市薊縣中上元古界國家自然保護區(qū)管理中心, 天津 301900

最近在天津薊縣東水廠村附近中元古代高于莊組三段(即張家峪亞組)下部白云巖中發(fā)現(xiàn)了一層15 cm厚的凝灰?guī)r夾層, 測得其鋯石LA-MC-ICPMS U-Pb年齡為(1577±12) Ma。這一進展不僅使得薊縣地區(qū)高于莊組沉積時代第一次獲得了精確可靠的年代學(xué)約束, 也為華北克拉通北緣整個燕山地區(qū)中元古界的精確對比提供了新的標尺。與此同時, 由于在其緊鄰的上覆層位還發(fā)現(xiàn)了與標準剖面早年所發(fā)現(xiàn)的以光面擬丘阿爾藻(Parachuaria glabra Sun)為代表的同類的宏觀藻類, 因此本測年結(jié)果實際也同時標定了這一宏觀藻類群的生存時代。結(jié)合筆者等早先獲得的北京延慶地區(qū)高于莊組三段上部凝灰?guī)r的鋯石 U-Pb年齡((1560±5) Ma)可以確認, 整個燕山地區(qū)高于莊組三段主體的沉積時限應(yīng)為1580~1560 Ma, 同時可以更為精確地將高于莊組與下伏大紅峪組的界線年齡限定為1600 Ma左右, 相當(dāng)于目前通用的國際中元古界蓋層系(Calymmian System)的底界。

凝灰?guī)r; 高于莊組; LA-MC-ICPMS U-Pb測年; 蓋層系; 薊縣; 華北克拉通

自“呂梁運動”華北克拉通結(jié)晶基底形成之后(Wilde et al., 2002, 2005; Kusky and Li, 2003; Zhao et al., 2005), 作為哥倫比亞超大陸裂解事件在華北克拉通北緣的沉積響應(yīng), 沿燕山裂陷槽形成了巨厚的中—新元古代地層, 薊縣地區(qū)該套地層發(fā)育相對最為完好, 長期以來一直被選為我國中—新元古界的標準剖面(王曰倫等, 1980; 陳晉鑣等, 1980, 1999;邢裕盛等, 1996; 全國地層委員會, 2001, 2002)。“高于莊灰?guī)r”作為其中一個地層單位, 最早由高振西等(1934)命名, 命名地點位于天津薊縣下營鄉(xiāng)高于莊村。1959年第一次全國地層會議后改稱高于莊組(全國地層委員會, 1962)。高于莊組在燕遼地區(qū)廣為分布, 其厚度和巖性均較穩(wěn)定, 且均產(chǎn)出疊層石和微古植物, 被認為是一套中元古時期華北克拉通北緣第一次大規(guī)模海侵的產(chǎn)物(陳晉鑣等, 1980; 河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989)。

在整個燕山地區(qū), 關(guān)于高于莊組的歸屬, 學(xué)者們一直存在三種不同意見: (1)認為該組與下伏大紅峪組呈整合接觸, 與上覆楊莊組呈不整合接觸, 將其置于長城系頂部(Kao et al., 1934; 全國地層委員會, 1962, 2001); (2)認為高于莊組獨立于長城系和薊縣系之外, 應(yīng)單獨建系(南口系)(鐘富道, 1977;陳晉鑣等, 1980); (3)認為高于莊組與下伏大紅峪組為不整合接觸關(guān)系, 與上覆楊莊組為連續(xù)沉積, 將其置于薊縣系底部(申慶榮和廖大從, 1958; Zhu and Chen, 1992; Lu et al., 1996; 李懷坤等, 2010; Li et al., 2013)。

燕遼地區(qū)中元古界高于莊組微生物及宏觀藻類組合是目前所知前寒武紀古生物保存最好的區(qū)系之一。20世紀 80年代以來, 許多學(xué)者對該組開展了相關(guān)研究(邢裕盛和劉桂芝, 1973; 陳晉鑣等, 1980; 曹瑞驥和趙文杰, 1981; 徐兆良, 1984; 杜汝霖, 1992; 曹芳, 1992, 2005; Zhu and Chen, 1992; 孫淑芬等, 2004, 2006)。近年來, 一些學(xué)者對該地區(qū)高于莊組碳酸鹽巖的碳-氧同位素特征及元素地球化學(xué)特征進行了分析(彭楠等, 2009; 羅順社和汪凱明, 2010); 同時, 一些學(xué)者對高于莊組的沉積環(huán)境、層序地層以及臼齒碳酸鹽巖等開展了較為深入的研究(楊進輝等, 1995; 高林志等, 1996; 孟祥化等, 2006;梅冥相, 2005, 2007, 2008)。

對于高于莊組的地層年代學(xué)研究, 最早是由鐘富道(1977)在河北興隆高板河一帶的高于莊組桑樹鞍亞組(高于莊組二段)上部的黃鐵鉛鋅礦中得到了三個鉛模式年齡, 分別是 1485 Ma、1384 Ma和1434 Ma, 平均年齡為(1434±50) Ma, 由此推測高于莊組頂界年齡為 1400 Ma左右; 王松山等(1995)在薊縣剖面高于莊組頂部還獲得了(1380±24) Ma的40Ar-39Ar等時線年齡, 因此該組被認為是1400 Ma前后的沉積; 張巧大等(2002)曾在北京十三陵附近的高于莊組獲得了(1608±74) Ma碳酸鹽Pb-Pb年齡,但受限于碳酸鹽巖Pb-Pb定年方法的可靠性的爭議,該數(shù)據(jù)并未獲得廣泛認可。

20世紀 90年代以來, 由于陸松年和李惠民(1991)、Lu等(2008)在下伏于高于莊組的長城系大紅峪組火山巖中獲得1622~1625 Ma的鋯石U-Pb年齡, 因此人們進而將高于莊組的沉積時代界定在1600~1400 Ma。進入21世紀后, 隨著華北克拉通北緣青白口系下馬嶺組斑脫巖的發(fā)現(xiàn)(蘇文博等, 2006)及其高精度鋯石 U-Pb測年結(jié)果(~1380 Ma)的獲得(高林志等, 2007, 2008; Su et al., 2008; 蘇文博等, 2010), 以及薊縣系頂部鐵嶺組斑脫巖的發(fā)現(xiàn)與測年(~1440 Ma, 蘇文博等, 2010), 高于莊組的沉積時代得到了進一步的厘定。然而, 直到李懷坤等(2010)首次在北京延慶紅旗甸鄉(xiāng)下馬鹿溝村高于莊組三段(張家峪亞組)頂部發(fā)現(xiàn)了凝灰?guī)r, 并獲得了其鋯石U-Pb年齡(1559±12) Ma(SHRIMP)和(1560±5) Ma (LA-MC-ICPMS)后, 華北克拉通北緣高于莊組才第一次獲得了直接而精確的年齡約束。

最近, 筆者等(李懷坤等, 2014)在薊縣城西的霧迷山組和鐵嶺組發(fā)現(xiàn)斑脫巖并獲得高精度的SHRIMP鋯石U-Pb年齡(~1485 Ma, ~1440 Ma), 這是華北克拉通北緣傳統(tǒng)的中新元古界標準剖面——薊縣剖面年代學(xué)研究方面取得的突破性新進展, 這也啟示我們應(yīng)該對我國中—新元古界標準剖面(薊縣剖面)其他層位, 特別是同樣以碳酸鹽巖為主的高于莊組, 進行直接測年對象(如凝灰?guī)r夾層)的尋找, 并進行直接精確鋯石U-Pb定年。

經(jīng)過多次工作, 最近終于在薊縣穿芳峪鄉(xiāng)東水廠村附近的高于莊組三段發(fā)現(xiàn)了凝灰?guī)r夾層, 并對其開展了鋯石 U-Pb測年。本文將報道其激光燒蝕多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-MC-ICPMS)鋯石U-Pb同位素年齡, 并討論相關(guān)的地質(zhì)意義。

研究區(qū)位于天津市薊縣東北部(圖 1), 中元古代時期屬于燕山裂陷槽的一部分(陳晉鑣等, 1980)。區(qū)內(nèi)沉積了包括長城系常州溝組、串嶺溝組、團山子組、大紅峪組, 薊縣系高于莊組、楊莊組、霧迷山組、洪水莊組、鐵嶺組和待建系下馬嶺組在內(nèi)的中元古代地層, 青白口系駱駝嶺組和景兒峪組, 以及下寒武系府君山組等地層單元(王澤九等, 2014)。

研究區(qū)地層出露齊全、連續(xù)性好、厚度穩(wěn)定、各組間接觸關(guān)系清楚, 半個多世紀以來一直是華北地區(qū)中元古代研究的核心區(qū)域, 已具有良好的研究基礎(chǔ)(例如, 陳晉鑣等, 1980; 曹瑞驥和趙文杰, 1981;陸松年和李惠民, 1991; 杜汝霖等, 1992; 邢裕盛等, 1996; 張拴宏等, 2013; 李懷坤等, 2011; Li et al., 2013等)。

區(qū)內(nèi)高于莊組主要為一套碳酸鹽巖沉積序列,在標準剖面上, 其總厚度1596 m。傳統(tǒng)上, 該組自下而上分為四個亞組, 即官地亞組、桑樹鞍亞組、張家峪亞組和環(huán)秀寺亞組(陳晉鑣等, 1980), 分別相當(dāng)于現(xiàn)在的第一段至第四段(中國地層典中元古界, 1999)。現(xiàn)將其巖性特征概括如下:

第一段(官地亞組): 底部為厚3 m的石英巖狀砂巖, 向上為潮間至潮上帶含陸屑燧石白云巖、燧石云砂巖、泥質(zhì)白云巖夾白云質(zhì)粉砂巖等; 板層狀-中厚層-巨厚層狀, 層面起伏不平, 見沖刷構(gòu)造和交錯層理, 常見直徑為 30~40 cm的硅質(zhì)和鈣鎂質(zhì)結(jié)核。厚267 m。

第二段(桑樹鞍亞組): 下部開始為潮間帶-潮上帶含錳白云巖和含錳粉砂質(zhì)白云巖; 然后過渡為潮下帶細晶白云巖, 白云巖中含盆屑; 上部為潮下帶泥晶白云質(zhì)灰?guī)r, 呈粉紅色、黃色、蛋青色等, 厚層至中厚層狀。在其近頂部層位中含有錳方硼石礦。厚282 m。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)天津市地質(zhì)調(diào)查研究所基礎(chǔ)地質(zhì)室, 1990)Fig.1 Geological sketch map of the study area (modified after Tianjin Geoloical Surney Institute, 1990)

第三段(張家峪亞組): 為潮下帶-深濱帶深色含泥或泥質(zhì)白云巖、含云粉砂質(zhì)頁巖、黑色炭質(zhì)頁巖、白云質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)白云巖; 底部見少量瘤狀灰?guī)r。層理平直, 多為板層至中厚層狀, 紋理中見有機質(zhì)碎片。厚700 m。

第四段(環(huán)秀寺亞組): 底部為瀝青質(zhì)白云巖或瀝青質(zhì)角礫白云巖; 下部中層-厚層粗粒白云質(zhì)灰?guī)r;上部厚層含燧石的粗粒白云巖; 白云巖中含陸屑及盆屑。大型同心圓狀結(jié)核和連生結(jié)核多見。厚347 m。

1 測年樣品特征

本文所研究樣品(14JX03-2)為凝灰?guī)r, 取樣點位于薊縣穿芳峪鄉(xiāng)東水廠村南的鄉(xiāng)村公路邊, 其GPS坐標為40°8′21″N; 117°31′11″E(圖1)。該地點位于薊縣中—新元古界標準剖面東側(cè)約 5 km 處,沿公路由北向南出露了高于莊組三段及其上、下相鄰的地層, 露頭良好, 產(chǎn)狀穩(wěn)定, 地層層序與標準剖面(大紅峪溝桑樹庵村南)完全吻合。

所研究的凝灰?guī)r為高于莊組三段下部中-厚層灰質(zhì)白云巖中的夾層(圖 2, 圖 3e), 外觀呈灰綠色,厚度約15 cm。該凝灰?guī)r層位于高于莊組三段下部瘤狀灰?guī)r(圖3a, b)之上約55 m。

圖2 東水廠村高于莊組三段下部凝灰?guī)r采樣位置剖面圖Fig.2 Tuff sample-collecting cross-section of the lower part of the 3rdMember of Gaoyuzhuang Formation at Dongshuichang Village

雖然在原實測標準剖面上, 自瘤狀灰?guī)r往上,與本文所研究的凝灰?guī)r所在層位相當(dāng)?shù)牡貙又袥]有找到凝灰?guī)r(可能與風(fēng)化剝蝕或第四系覆蓋有關(guān)),但幸運的是, 筆者在凝灰?guī)r采樣點的直接上覆層位發(fā)現(xiàn)了碳質(zhì)宏觀生物化石Parachuaria glabra Sun(光面擬丘阿爾藻)富集層(圖 3c)。Parachuaria glabra Sun是由孫淑芬等(2004)在薊縣、興隆地區(qū)的長城系串嶺溝組二段首先發(fā)現(xiàn)并命名的新屬種, 迄今只在長城系串嶺溝組二段與薊縣系高于莊組三段下部發(fā)現(xiàn)其集中分布層位(孫淑芬等, 2004, 2006),加之上述穩(wěn)定分布瘤狀灰?guī)r的層位制約, 因此可以比較準確地確定樣品所在的層位應(yīng)位于高于莊組三段下部。

在東水廠剖面中所發(fā)現(xiàn)的含宏觀藻類化石灰質(zhì)白云巖總厚度約15 m, 化石形態(tài)呈圓盤形, 碳質(zhì)膜狀, 邊緣平整, 邊緣內(nèi)側(cè)盾面光滑, 橫切面為凸鏡狀, 直徑一般在3~5 mm, 大者可達10 mm。整體上它們與Chuaria circularis的形態(tài)很相似, 但是前者個體較大, 邊緣帶平整, 無同心圓狀環(huán)紋。這與孫淑芬等(2006)在薊縣大紅峪溝高于莊組三段下部發(fā)現(xiàn)的光面擬丘阿爾藻Parachuaria glabra Sun(圖3d)是完全一致的。

在顯微鏡下觀察, 凝灰?guī)r主要成分為玻屑(95%~97%)、晶屑及白云石(3%~5%); 塑性玻屑呈彎曲線紋狀; 晶屑可見石英, 呈棱角狀, 零星可見,一般＜0.2 mm, 少量晶屑被方解石交代呈假像; 巖石被白云石呈不均勻片狀交代, 白云石主要呈它形粒狀, 星散狀分布; 次生礦物主要為白云石、方解石、高嶺土等; 綜上可以判斷, 樣品應(yīng)為玻屑凝灰?guī)r(圖3f)。

自凝灰?guī)r中所選出的鋯石總體上呈短柱狀自形晶體(圖4), 長寬比為1.5/1~2/1, 長軸60~100 μm,未見明顯的搬運、磨蝕痕跡; 鋯石內(nèi)部具有明顯的巖漿振蕩生長環(huán)帶結(jié)構(gòu), Th/U主要在0.6~1之間(表1), 具有中酸性巖漿鋯石的基本特征。

2 實驗方法和結(jié)果

2.1 樣品預(yù)處理

野外采集10 kg左右凝灰?guī)r樣品, 將樣品粉碎至 80目, 經(jīng)過用水淘洗和電磁分選之后在實體顯微鏡下手工挑出待測鋯石; 鋯石分選工作在河北省廊坊宇能巖石礦物分選技術(shù)服務(wù)有限公司完成。在利用質(zhì)譜儀開展鋯石 U-Pb測年之前, 首先需要制作鋯石環(huán)氧樹脂靶。將待測鋯石澆鑄在環(huán)氧樹脂靶上, 待環(huán)氧樹脂固化以后將樣品靶打磨、拋光至鋯石的核部。對鋯石進行透、反射光顯微照相以及陰極發(fā)光圖像分析, 以分析鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并據(jù)以選擇適宜的測試點位(圖 4); 鋯石測年樣品制靶在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司制備, 陰極發(fā)光(CL)圖像照相在天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實驗室完成。

2.2 U-Pb同位素測試流程

利用天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所同位素實驗室的激光燒蝕多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-MC-ICPMS)進行鋯石微區(qū)原位U-Pb同位素測定, 詳細分析流程及原理參見李懷坤等(2009a, 2010)、侯可軍等(2009)和耿建珍等(2012)。

圖3 薊縣高于莊組三段典型巖石和古生物特征(錘柄長度約20 cm, 標尺長度5 cm, 硬幣直徑2 cm, 簽字筆長度15 cm)Fig.3 Typical rock and fossil features of 3rd Member of the Gaoyuzhuang Formation in the Jixian area (the length of hammer handle, scale ruler, coin and pen are 20 cm, 5 cm, 2 cm and 15 cm respectively)

圖4 薊縣東水廠村高于莊組凝灰?guī)r中鋯石陰極發(fā)光圖像及分析點位Fig.4 Cathodoluminescence (CL) images and laser ablated spots of zircons from tuff of the Gaoyuzhuang Formation, Dongshuichang Village, Jixian County

在具體測試過程中, 每測定八個樣品點進行一次外部標準鋯石(GJ-1)U-Pb同位素測定, 用以進行同位素分餾校正(Jackson et al., 2004), 以保證儀器的穩(wěn)定性及測定數(shù)據(jù)的有效性; 采用 Liu等(2009)ICPMSDataCal程序和Ludwig(2003)的Isoplot程序進行數(shù)據(jù)處理, 應(yīng)用208Pb法進行普通鉛校正(Anderson, 2002), 利用NIST610玻璃標樣計算鋯石樣品中的Pb、U、Th含量; 數(shù)據(jù)表中所列單個數(shù)據(jù)點的誤差為1σ, 加權(quán)平均年齡為95%的置信度。

表1 高于莊組凝灰?guī)r(14JX03-2)鋯石LA-MC-ICPMS U-Pb 同位素分析結(jié)果Table 1 LA-MC-ICPMS U-Pb isotopic data of zircons from the tuff in the Gaoyuzhuang Formation (14JX03-2)

圖5 薊縣東水廠村高于莊組凝灰?guī)r樣品(14JX03-2)鋯石LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素諧和圖Fig.5 Zircon LA-MC-ICP-MS U-Pb concodia diagram of the Gaoyuzhaung Formation tuff (14JX03-2) in Dongshuichang Village, Jixian County

2.3 測試結(jié)果

按照上述方法, 我們對高于莊組凝灰?guī)r(14JX03-2)鋯石測定了24個U-Pb同位素數(shù)據(jù)點(表1)。測定的數(shù)據(jù)點具有輕微的鉛丟失現(xiàn)象, 諧和度普遍在95%以上, 24個數(shù)據(jù)點構(gòu)成的不一致線與諧和線的上交點年齡為(1581±20) Ma, 24個數(shù)據(jù)點的207Pb/206Pb表面年齡加權(quán)平均值為(1577±12) Ma(圖5), 二者在誤差范圍內(nèi)完全一致。因此, 筆者認為1580 Ma可以代表薊縣高于莊組三段沉積早期的一次火山事件的年齡。

3 討論

3.1 薊縣剖面高于莊組獲得精確定年的意義

20世紀 60年代以來前人(河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1989; 陳晉鑣等, 1980, 1999)在燕山地區(qū)研究工作表明, 同屬于燕山裂陷槽中段的北京延慶、天津薊縣及河北興隆等地區(qū)的中元古代高于莊組巖石地層序列是完全可以進行對比的, 但其形成時代的準確界定一直存在疑問。曾經(jīng)被認為是1400 Ma前后的沉積(鐘富道, 1977; 王松山等, 1995); 后來根據(jù)下伏大紅峪組上部火山巖的鋯石 U-Pb年齡間接地將高于莊組的沉積時代限定為1600~1400 Ma(陸松年和李惠民, 1991; Lu et al., 2008); 曾有高于莊組碳酸鹽Pb-Pb法直接定年年齡(1608±74) Ma的報道(張巧大等, 2002), 但由于碳酸鹽巖定年方法的可靠性存在爭議, 該數(shù)據(jù)并未獲得廣泛認可。迄今, 燕山地區(qū)高于莊組的唯一精確可靠的定年是李懷坤等(2010)在北京延慶地區(qū)高于莊組三段上部凝灰?guī)r中獲得的(1559±12) Ma的鋯石SHRIMP U-Pb年齡和(1560±5) Ma的LA-MC-ICP-MS U-Pb年齡。

本研究在薊縣東水廠村高于莊組三段下部凝灰?guī)r中獲得的(1581±20) Ma和(1577±12) Ma的LA-MC-ICPMS U-Pb年齡數(shù)據(jù), 可以說是在我國中新元古界標準剖面上的高于莊組中獲得的第一個精確可靠的同位素年齡數(shù)據(jù)。結(jié)合前述北京延慶地區(qū)高于莊組三段頂部凝灰?guī)r鋯石 U-Pb年齡((1560± 5) Ma)可以推斷, 整個燕山地區(qū)高于莊組三段主體的沉積時限應(yīng)為 1580~1560 Ma, 而高于莊組與下伏大紅峪組的界線年齡, 可以更為精確地限定為1600 Ma左右, 相當(dāng)于目前通用的國際中元古界蓋層系(Calymmian System)的底界。同時根據(jù)現(xiàn)有資料綜合分析, 推測高于莊組頂界可以大致限定在1550 Ma左右, 則高于莊組的整體沉積時代大致在1600~1550 Ma范圍內(nèi)。

根據(jù)已有的古生物學(xué)研究資料(孫淑芬等, 2004, 2006), 本次測年結(jié)果可以對薊縣系高于莊組Parachuaria glabra Sun的生存時代進行標定, 結(jié)合李懷坤等(2011)、Li等(2013)對燕遼裂陷槽長城系做出的~1650 Ma底界年齡推斷, 以及高林志等(2009)、張拴宏等(2013)在長城系串嶺溝組所獲得的~1635 Ma頂界年齡約束, 筆者推測 Parachuaria glabra Sun的生存時代介于1640~1580 Ma。

總之, 本研究取得的測年資料使得我國中—新元古界標準剖面所在地——薊縣地區(qū)高于莊組沉積時代第一次獲得了精確可靠的年代學(xué)約束, 同時也為整個燕山地區(qū)及華北克拉通北緣中元古界的正確對比提供了新的標尺。

3.2 薊縣剖面中元古界研究展望

華北克拉通圍繞薊縣中—新元古界剖面開展的地質(zhì)年代學(xué)研究始于20世紀50年代末期。前人主要利用Rb-Sr、K-Ar、Pb-Pb等方法針對海綠石、燧石、伊利石、白云石等進行年代學(xué)測定(于榮炳和張學(xué)棋, 1984; 王松山等, 1995; 張巧大等, 2002),但由于測年方法的歷史局限性, 早期的年齡數(shù)據(jù)難以推廣應(yīng)用。隨著鋯石 U-Pb同位素定年技術(shù)的發(fā)展(ID-TIMS, LA-MC-ICP-MS和SIMS)以及火山巖、凝灰?guī)r和侵入巖脈(床)的探尋和識別, 燕遼地區(qū)中元古代地層獲得了一大批精確可靠的年齡數(shù)據(jù)(表2)(陸松年和李惠民, 1991; 高林志等, 2007a, 2008, 2009; Gao et al., 2007b; Su et al., 2008; Lu et al., 2008;蘇文博等, 2010; 張拴宏等, 2013; 孫會一等, 2013;李懷坤等, 2009b, 2010, 2011, 2014; Li et al., 2013)。所有這些以鋯石U-Pb年齡為主的精確測年數(shù)據(jù), 在重新精確厘定薊縣剖面這一中—新元古界標準剖面年代地層序列的同時, 也極大地推動了整個華北克拉通中元古代年代地層學(xué)格架的修訂, 為一系列重大地質(zhì)事件(古地磁、地球早期生命演化等)提供了精確的年代學(xué)約束(王澤九等, 2014), 也更進一步為18~14億年間Clumbia/Nuna超大陸時期全球地層對比、克拉通盆地性質(zhì)和演化研究(Zhang et al., 2012)提供了新證據(jù)。

表2 中國及全球中元古界劃分沿革及對比(主要據(jù)王鴻禎和李廣岑, 1990; Gradstein et al., 2004, 2012; 李懷坤等, 2014等)Table 2 Regional and global Mesoproterozoic subdivision and correlation (after WANG and LI, 1990; Gradstein et al., 2004, 2012; LI et al., 2014)

2012年國際地層委員會推出了新版全球地質(zhì)年代表(GTS2012)(Gradstein et al., 2012)(表2), 將中元古代整體劃為“羅迪尼亞紀(Rodinian Period)”,意指“哥倫比亞超大陸”的裂解到“羅迪尼亞超大陸”的聚合階段; 其底界年代選取為1780 Ma, 以硫化海洋沉積物首次出現(xiàn)為標記, 頂界為850 Ma, 以Bitter Springs碳同位素異常首次出現(xiàn)為標記。其主要依據(jù)就是, 在長達 9億多年的時間里, 全球一直屬于穩(wěn)定的還原性海洋環(huán)境。而根據(jù)我國學(xué)者(Zhu et al., 1992; 孫淑芬等, 2004, 2006)對于燕遼裂陷槽中元古代古生物的研究, 穩(wěn)定的還原性海洋環(huán)境難以解釋該時期的生物活躍性。顯然, 與1989—2004年(Gradstein et al., 2004)地層表相對比, 新的前寒武紀地層劃分方案雖然修正了長期以來以人為的整數(shù)值標定年代地層界線的武斷性, 卻也走向另一個極端, 即將1780 Ma至850 Ma的9億多年的地質(zhì)歷史整體劃為一個“紀”。

另一方面, 中國學(xué)者一直認為1800 Ma是陸殼生長、巖漿熱變質(zhì)事件以及殼幔分異的集中期, 對于劃分古元古界與中元古界具有重要意義(王鴻禎和李廣岑, 1990)。新建議的地質(zhì)年代表(GTS2012)對中元古界底界年齡的修改(從 1600 Ma改為1780 Ma)實際也驗證了我國學(xué)者的這一劃分方案的合理性。由此可見, 隨著我國中元古界重大地質(zhì)事件的地球化學(xué)、同位素年代學(xué)等的深入研究, 特別是包括本文在內(nèi)的圍繞薊縣剖面以及燕山其他地區(qū)中元古界所取得的年代學(xué)研究以及其他相關(guān)研究成果, 必將有力地推進國際地質(zhì)年代表關(guān)于中元古代內(nèi)部更為合理的進一步劃分。在這方面的工作勢在必行, 我國學(xué)者將大有作為。

4 結(jié)論

(1)在薊縣中—新元古界剖面高于莊組三段(即張家峪亞組)下部新發(fā)現(xiàn)了凝灰?guī)r, 測得了其鋯石LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素年齡(1577±12) Ma, 結(jié)合現(xiàn)有資料推斷高于莊組三段主體沉積起始于~1580 Ma, 沉積時限介于 1580~1560 Ma之間, 而整個高于莊組的沉積時限大致為1600~1550 Ma。

(2)在測年凝灰?guī)r上覆相鄰層位發(fā)現(xiàn)的大量化石為炭質(zhì)宏觀藻類Parachuaria glabra Sun, 與前人在薊縣中—新元古界標準剖面串嶺溝組—高于莊組中發(fā)現(xiàn)的此類宏觀藻類一致, 其生存時代應(yīng)該介于1640~1580 Ma。

致謝:薄片磨制、鋯石分選由河北省廊坊市宇能巖石礦物分選技術(shù)服務(wù)有限公司完成, 環(huán)氧樹脂鋯石樣品靶在北京鋯年領(lǐng)航科技有限公司制備, 巖礦鑒定由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室完成,中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所任紀舜院士、中國地質(zhì)科學(xué)院王澤九研究員和天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所陸松年研究員等對我們的研究工作給予了長期的指導(dǎo)和支持。兩位審稿專家提出了很好的修改意見。作者在此一并致以誠摯的謝意。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (Nos.12120113013900 and 1212011120142), National Natural Science Foundation of China (Nos.41430210 and 41272046) and Basic Research Project of Ministry of Science and Technology, China (Nos.2015FY310100).

曹芳.1992.北京平谷中元古界高于莊組藻類微化石[J].地質(zhì)論評, 38(4): 382-387.

曹芳.2005.薊縣高于莊組燧石中原位保存的單細胞微體化石新類型[J].地球?qū)W報, 26(6): 547-551.

曹瑞驥, 趙文杰.1981.華北區(qū)前寒武紀疊層石組合序列[J].古生物學(xué)報, 20(6): 508-517.

陳晉鑣, 張惠民, 朱士興, 趙震, 王振剛.1980.薊縣震旦亞界的研究[C]//中國地質(zhì)科學(xué)院天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所編: 前寒武地質(zhì)研究.中國震旦亞界.天津: 天津科學(xué)技術(shù)出版社, 56-114.

陳晉鑣, 張鵬遠, 高振家, 孫淑芬.1999.中國地層典中元古界[M].北京: 地質(zhì)出版社: 1-89.

杜汝霖.1992.前寒武紀古生物學(xué)與地史學(xué)[M].北京: 地質(zhì)出版社: 2-35.

高林志, 章雨旭, 王成述, 田樹剛, 彭陽, 劉友元, 董大中, 何懷香, 雷寶桐, 陳孟莪, 楊立公.1996.天津薊縣中新元古代層序地層初探[J].中國區(qū)域地質(zhì), 15(1): 64-741.

高林志, 張傳恒, 史曉穎, 周洪瑞, 王自強.2007.華北青白口系下馬嶺組凝灰?guī)r鋯石SHRIMP U-Pb定年[J]．地質(zhì)通報, 26(3): 249-255.

高林志, 張傳恒, 史曉穎, 宋彪, 王自強, 劉耀明.2008.華北古陸下馬嶺組歸屬中元古界的 SHRIMP鋯石新證據(jù)[J].科學(xué)通報, 53(11): 2617-2623.

高林志, 張傳恒, 劉鵬舉, 丁孝忠, 王自強, 張彥杰．2009.華北—江南地區(qū)中、新元古代地層格架的再認識[J].地球?qū)W報, 30(4): 433-446.

耿建珍, 張健, 李懷坤, 李惠民, 張永清, 郝爽.2012.10 μm尺度鋯石 U-Pb年齡的 LA-MC-ICP-MS測定[J].地球?qū)W報, 33(6): 877-884.

河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局.1989.河北省北京市天津市區(qū)域地質(zhì)志[M].北京: 地質(zhì)出版社: 1-741.

侯可軍, 李延河, 田有榮.2009.LA-MC-ICP-MS鋯石微區(qū)原位U-Pb定年技術(shù)[J].礦床地質(zhì), 28(4): 481-492.

李懷坤, 耿建珍, 郝爽, 張永清, 李惠民.2009a.用激光燒蝕多接收器等離子體質(zhì)譜儀(LA-MC-ICPMS)測定鋯石 U-Pb同位素年齡的研究[J].礦物學(xué)報, 28(增刊): 77.

李懷坤, 陸松年, 李惠民, 孫立新, 相振群, 耿建珍, 周紅英.2009b.侵入下馬嶺組的基性巖床的鋯石和斜鋯石 U-Pb精確定年—對華北中元古界地層劃分方案的制約[J].地質(zhì)通報, 28(10): 1396-1404.

李懷坤, 朱士興, 相振群, 蘇文博, 陸松年, 周紅英, 耿建珍,李生, 楊鋒杰.2010.北京延慶高于莊組凝灰?guī)r的鋯石U-Pb定年研究及其對華北北部中元古界劃分新方案的進一步約束[J].巖石學(xué)報, 26(7): 2131-2141.

李懷坤, 蘇文博, 周紅英, 耿建珍, 相振群, 崔玉榮, 劉文燦,陸松年.2011.華北克拉通北部長城系底界年齡小于1670 Ma— 來 自 北 京 密 云 花 崗 斑 巖 巖 脈 鋯 石LA-MC-ICP-MS U-Pb年齡的約束[J].地學(xué)前緣, 18(3): 112-124.

李懷坤, 蘇文博, 周紅英, 相振群, 田輝, 楊立功, WARREN D H, FRANK R E.2014.中-新元古界標準剖面薊縣系首獲高精度年齡制約—薊縣剖面霧迷山組和鐵嶺組斑脫巖鋯石SHRIMP U-Pb同位素定年研究[J].巖石學(xué)報, 30(10): 2999-3012.

陸松年, 李惠民.1991.薊縣長城系大紅峪組火山巖的單顆粒鋯石U-Pb法準確定年[J].中國地質(zhì)科學(xué)院院報, 22: 137-145.

羅順社, 汪凱明.2010.河北寬城地區(qū)中元古代高于莊組碳酸鹽巖碳氧同位素特征[J].地質(zhì)學(xué)報, 84(4): 492-499.

梅冥相.2005.天津薊縣剖面中元古界高于莊組臼齒狀構(gòu)造的層序地層位置及其成因的初步研究[J].古地理學(xué)報, 7(4): 437-447.

梅冥相.2007.天津薊縣中元古界高于莊組“球形臼齒狀構(gòu)造”新解——1400 Ma以前球形或似球形實體宏觀藻類化石的細胞顯微結(jié)構(gòu)[J].現(xiàn)代地質(zhì), 21(4): 738-747.

梅冥相.2008.北京延慶千溝中元古代高于莊組第三段: 一個典型的前寒武紀非疊層石碳酸鹽巖沉積序列[J].沉積學(xué)報, 26(4): 565-573.

孟祥化, 葛銘, 曠紅偉, NIELSEN J K.2006.微亮晶(臼齒)碳酸鹽成因及其在元古宙地球演化中的意義[J].巖石學(xué)報, 22(8): 2133-2143.

彭楠, 李家華, 陳明培.2009.河北寬城崖門子中元古界高于莊組地球化學(xué)特征及其沉積環(huán)境意義[J].地質(zhì)與資源, 18(4): 298-303.

全國地層委員會.1962.中國的前寒武系[M].北京: 科學(xué)出版社: 1-80.

全國地層委員會.2001.中國地層指南及中國地層指南說明書(修訂版)[M].北京: 地質(zhì)出版社: 1-59.

全國地層委員會.2002.中國區(qū)域年代地層(地質(zhì)年代)表說明書[M].北京: 地質(zhì)出版社: 1-72.

申慶榮, 廖大從.1958.燕山山脈震旦紀地層及其震旦紀沉積礦產(chǎn)[J].地質(zhì)學(xué)報, 38(2): 263-278.

蘇文博, 李志明, 史曉穎, 周洪瑞, 黃思驥, 劉曉茗, 陳曉雨,張繼恩, 楊紅梅, 賈柳靜, HUFF W D, ETTENSOHN F R.2006.華南五峰組-龍馬溪組與華北下馬嶺組的鉀質(zhì)斑脫巖及黑色巖系——兩個地史轉(zhuǎn)折期板塊構(gòu)造運動的沉積響應(yīng)[J].地學(xué)前緣, 13(6): 82-95.

蘇文博, 李懷坤, HUFF W D, ETTENSOHN F R, 張世紅, 周紅英, 萬渝生.2010.鐵嶺組鉀質(zhì)斑脫巖鋯石 SHRIMP U-Pb年代學(xué)研究及其地質(zhì)意義[J].科學(xué)通報, 55(22): 2197-2206.

孫會一, 高林志, 包創(chuàng), 陳岳龍, 劉敦一.2013.河北寬城中元古代串嶺溝組凝灰?guī)rSHRIMP鋯石U-Pb年齡及其地質(zhì)意義[J].地質(zhì)學(xué)報, 87(4): 591-596.

孫淑芬, 朱士興, 黃學(xué)光, 曹芳, 辛后田.2004.燕山長城系串嶺溝組 Parachuaria化石的發(fā)現(xiàn)及其意義[J].地質(zhì)學(xué)報, 78(6): 721-725.

孫淑芬, 朱士興, 黃學(xué)光.2006.天津薊縣中元古界高于莊組宏觀化石的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義[J].古生物學(xué)報, 45(2): 207-220.

天津市地質(zhì)調(diào)查研究所基礎(chǔ)地質(zhì)室.1990.馬申橋幅1:5萬地質(zhì)圖[R].天津: 天津市地質(zhì)調(diào)查研究所基礎(chǔ)地質(zhì)室.

王鴻禎, 李光岑.1990.國際地層時代對比表[R].北京: 地質(zhì)出版社.

王松山, 桑海清, 裘冀, 陳孟莪, 李明榮.1995.薊縣剖面楊莊組和霧迷山組形成年齡的研究[J].地質(zhì)科學(xué), 30(2): 166-172.

王曰倫, 陸宗斌, 邢裕盛, 高振家, 林蔚興, 馬國干, 張錄易,陸松年.1980.中國上前寒武系的劃分和對比.中國地質(zhì)科學(xué)院天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所主編: 前寒武紀地質(zhì)研究: 中國震旦亞界[M].天津: 天津科學(xué)技術(shù)出版社: 1-30.

王澤九, 黃枝高, 姚建新, 馬秀蘭.2014.中國地層表及說明書的特點與主要進展[J].地球?qū)W報, 35(3): 271-276.

邢裕盛, 劉桂芝.1973.燕遼地區(qū)震旦紀微古植物群及其地質(zhì)意義[J].地質(zhì)學(xué)報, 47(1): 1-64.

邢裕盛, 高振家, 王自強, 高林志, 尹崇玉.1996.中國地層典-新元古界[M].北京: 地質(zhì)出版社: 1-117.

徐兆良.1984.華北薊縣高于莊組原核生物化石的研究[J].植物學(xué)報, 26(3): 312-319.

楊進輝, 吳福元, 馬力, 周美玲.1995.河北平泉地區(qū)高于莊組風(fēng)暴沉積序列及沉積環(huán)境演變[J].巖相古地理, 15(4): 28-35.

于榮炳, 張學(xué)祺.1984.燕山地區(qū)晚前寒武紀同位素地質(zhì)年代學(xué)的研究[J].中國地質(zhì)科學(xué)院天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所所刊, 11: 1-23.

張巧大, 宋天銳, 和政軍, 丁孝忠.2002.北京十三陵地區(qū)中-新元古界碳酸鹽巖 Pb-Pb年齡研究[J].地質(zhì)論評, 48(4): 416-423.

張拴宏, 趙越, 葉浩, 胡健民, 吳飛.2013.燕遼地區(qū)長城系串嶺溝組及團山子組沉積時代的新制約[J].巖石學(xué)報, 29(7): 2481-2490.

鐘富道.1977.從燕山地區(qū)震旦地層同位素年齡論中國震旦地質(zhì)年表[J].中國科學(xué)(D輯), 20(2): 151-161.

References:

ANDERSON T.2002.Correction of common lead in U-Pb analyses that do not report204Pb[J].Chemical Geology, 192(1/2): 59-79.

Bureau of Geology and Mineral Resources of Hebei Province.1989.Regional Geology of Hebei Province, Beijing Municipality and Tianjin Municipality[R].Beijing: Geological Publishing House: 1-741(in Chinese).

CAO Fang.1992.Algal microfossils of the middle Proterozoic Gaoyuzhuang Formation in Pinggu county, Beijing[J].Geological Review, 38(4): 382-387(in Chinese with English abstract).

CAO Fang.2005.Anew type of Primary Unicellular microfossils from the chert of the Gyuzhuang Formation in Jixian county, Tianjin[J].Acta Geoscientica Sinica, 26(6): 547-551(in Chinese with English abstract).

CAO Ji-rui, ZHAO Wen-jie.1981.Sequence of Precambrian stromatolite assemblages in North China[J].Acta Palaeontologica Sinica, 20(6): 508-517(in Chinese with English abstract).

CHEN Jin-biao, ZHANG Hui-min, ZHU Shi-xing, ZHAO Zhen, WANG Zhen-gang.1980.Research on Sinian Suberathem of Jixian, Tianjin[C]//Tianjin Institute of Geology and Mineral Resources, CAGS (ed.).Research on Precambrian Geology –Sinian Suberathem in China.Tianjin: Tianjin Science and Technology Press: 56-114(in Chinese).

CHEN Jin-biao, ZHANG Peng-yuan, GAO Zhen-jia, SUN Shu-fen.1999.Stratigraphic Dictionary of China (Meso- Proterozoic)[M].Beijing: Geological Publishing House: 1-89(in Chinese).

China Commission on Stratigraphy.1962.Precambrian of China[M].Beijing: Geological Publishing House: 1-80(in Chinese).

China Commission on Stratigraphy.2001.Guide to Stratigraphy in China and the Introduction to the Guide (reivsed edition)[M].Beijing: Geological Publishing House: 1-59(in Chinese).

China Commission on Stratigraphy.2002.Explanation of China Regional Stratigraphic Chart[M].Beijing: Geological Publishing House: 1-72(in Chinese).

DU Ru-lin.1992.Precambrian Palaeontology and Historical geology[M].Beijing: Geological Publishing House: 2-35(in Chinese).

GAO Lin-zhi, ZHANG Yu-xu, WANG Cheng-shu, TIAN Shu-gang, PENG Yang, LIU You-yuan, DONG Da-zhong, HE Huai-xiang, LEI Bao-tong, CHEN Meng-wo, YANG Li-gong.1996.An attempt of studying Neoproterozoic stratigraphic sequence in Jixian county[J].1996.Regional Geology of China, 15(1): 64-741(in Chinese).

GAO Lin-zhi, ZHANG Chuan-heng, SHI Xiao-ying, ZHOU Hong-rui, WANG Zi-qiang.2007a.Zircon SHRIMP U-Pb dating of the tuff bed in the Xiamaling Formation of the Qingbaikouan System in North China[J].Geological Bulletin of China, 26(3): 249-255(in Chinese with English abstract).

GAO Lin-zhi, ZHANG Chuan-heng, SHI Xiao-ying, ZHOU Hong-rui, WANG Zi-qiang, SONG Biao.2007b.A new SHRIMP age of the Xiamaling Formation in the North China Plate and its geological significance[J].Acta Geologica Sinica, 81(6): 1103-1109.

GAO Lin-zhi, ZHANG Chuan-heng, SHI Xiao-ying, SONG Biao, WANG Zi-qiang, LIU Yao-ming.2008.Mesoproterozoic age for Xiamaling Formation in North China Plate indicated by zircon SHRIMP dating[J].Chinese Science Bulletin, 53(17): 2665-2671.

GAO Lin-zhi, ZHANG Chuan-heng, LIU Peng-ju, DING Xiao-zhong, WANG Zi-qiang, ZHANG Yan-jie.2009.Recognition of Meso-and Neoproterozoic stratigraphic framework in North and South China[J].Acta Geologica Sinica, 30(4): 433-446(in Chinese with English abstract).

GENG Jian-zhen, ZHANG Jian, LI Huai-kun, LI Hui-min, ZHANG Yong-qing, HAO Shuang.2012.Ten-micron-sized Zircon U-Pb Dating Using LA-MC-ICP-MS[J].Acta Geosicientica Sinica, 33(6): 877-884(in Chinese with English abstract).

GRADSTEIN F M, OGG J G, SMITH A G, BLEEKER W, LOURENS L J.2004.A new Geological Scale with special reference to Precambrian and Neogene[J].Episodes, 27(2): 83-100.

GRADSTEIN F M, OGG J G, SCHMITZ M D.2012.The Geological Time Scale Amsterdam[M].Elsevier Science Limited, 1-1144.

HOU Ke-jun, LI Yan-he, TIAN You-rong.2009.In situ U-Pb zircon dating using laser ablation-multion counting ICP-MS[J].Mineral Deposits, 28(4): 481-492(in Chinese with English abstract).

JACKSON S E, PEARSON N J, GRIFFIN W L.2004.The application of laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry to in situ U-Pb zircon geochronology[J].Chemical Geology, 211: 47-69.

KAO C S, H SUNG Y H, KAO P.1934.Preliminary notes on Sinian stratigraphy of North China[J].Bulletin of the Geological Society of China, 13: 243-276.

KUSKY T M, LI Jiang-hai.2003.Paleoproterozoic tectonic evolution of the North China Craton[J].Journal of Asian Earth Sciences, 22(4): 383-397.

LI Huai-kun, GENG Jian-zhen, HAO Shuang, ZHANG Yong-qing, LI Hui-min.2009a.Study of Zircon U-Pb isotopic dating using LA-MC-ICPMS[J].Acta Minalogica Sinica, 28: 77(in Chinese).LI Huai-kun, LU Song-nian, LI Hui-min, SUN Li-xin, XIANG Zhen-qun, GENG Jian-zhen, ZHOU Hong-ying.2009b.Zircon and baddeleyite U-Pb precision dating of basic rock sills intruding Xiamialing Formation, North China[J].Geological Bulletin of China, 28(10): 1396-1404(in Chinese with English abstract).

LI Huai-kun, ZHU Shi-xing, XIANG Zhen-qun, SU Wen-bo, LU Song-nian, ZHOU Hong-ying, GENG Jian-zhen, LI Sheng, YANG Feng-jie.2010.Zircon U-Pb dating on tuff bed from Gaoyuzhuang Formation in Yanqing: Beijing Further constraint on the new subdivision of the Mesoproterozoic stratigraphy in the north China Craton[J].Acta Petrologica Sinica, 26(7): 2131-2141(in Chinese with English abstract).

LI Huai-kun, SU Wen-bo, ZHOU Hong-ying, GENG Jian-zhen, XIANG Zhen-qun, CUI Yu-rong, LIU Wen-can, LU Song-nian.2011.The Base Age of the Changchengian System at the Northern North China Craton Should Be Younger than 1670 Ma: Constraints from Zircon U-Pb LA-MC-ICPMS Dating of a Granite-Porphyry Dike in Miyun County, Beijing[J].Earth Science Frontiers, 18(3): 108-120(in Chinese with English abstract).

LI Huai-kun, LU Song-nian, SU Wen-bo, XIANG zhen-qun, ZHOU Hong-ying, ZHANG Yong-qing.2013.Recent advances in the study of the Mesoproterozoic geochronology in the North China Craton[J].Journal of Asian Earth Sciences, 72: 216-227.

LI Huai-kun, SU Wen-bo, ZHOU Hong-ying, XIANG Zhen-qun, TIAN Hui, ZHANG Jian, GENG Jian-zhen, YANG Li-gong, WARREN D H, FRANK R E.2014.The first precise age constraint on the Jixian System of the Meso- to Neoproterozoic Standard Section of China, SHRIMP zircon U-Pb dating of bentonites from the Wumishan and Tieling formations in the Jixian Section, North China[J].Acta Petrologica Sinica, 30(10): 2999-3012(in Chinese with English abstract).

LIU Yong-Sheng, HU Zhao-chu, ZONG Ke-qing, GAO Chang-gui, GAO Shan, XU Juan, CHEN Hai-hong.2010.Reappraisement and refinement of zircon U-Pb isotope and trace element analyses by LA-ICP-MS[J].Chinese Science Bulletin, 55(15): 1535-1546.

LU Song-nian, LI Hui-min.1991.A precise U-Pb single zircon age determination for the volcanics of Dahongyu Formation Changcheng System in Jixian[J].Bulletin of the Chinese Academy of Geological Sciences, 22: 137-145(in Chinese with English abstract).

LU Song-nian, YANG Chun-liang, ZHU Shi-xing.1996.Precambrian Continental Crust Profile from Eastern Hebei to Jixian, Tianjin[M].Beijing: Geological Publishing House: 1-42.

LU Song-nian, ZHAO Guo-chun, WANG Hui-chu, HAO Guo-jie.2008.Precambrian metamorphic basement and sedimentary cover of the North China Craton[J].Precambrian Research, 160(1-2): 77-93.

LUDWIG K R.2003.User’s manual for Isoplot/Ex, version 3.70.A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel[M].Berkeley Geochronology Center Special Publication, 4: 1-76.

LUO Shun-she, WANG Kai-ming.2010.Carbon and oxygen isotope composition of carbonatic rock from the Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation in the Kuancheng area, Hebei Province[J].Acta Geologica Sinica, 84(4): 492-499(in Chinese with English abstract).

MEI Ming-xiang.2005.Preliminary study on sequence -stratigraphic position and origin for Molar-tooth structure of the Gaoyuzhuang Formation of Mesoproterozoic at Jixian section in Tianjin[J].Journal of Palaeogeography, 7(4): 437-447(in Chinese with English abstract).

MEI Ming-xiang.2007.New interpretation of Spheroidal Molar-tooth structures from Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation at the Jixian section in Tianjin: Possibly Cellular microstructure of the Spheroical or the Sub-spheroidal three-dimensional fossils of Megascopic Algae before1400Ma[J].Geoscience, 21(4): 738-747(in Chinese with English abstract).

MEI Ming-xiang.2008.Third member of Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation at Qiangou section in Yanqing County of Beijing: a tupically non-stromatolitic carbonate succession of the Precambrian[J].Acta Sedimentologica Sinica, 26(4): 565-573(in Chinese with English abstract).

MENG Xiang-hua, GE Ming, KUANg Hong-wei, NIELSEN J K.2006.Origin of Microparite carbonates and the significance in the evolution of the Earth in Proterozoic[J].Acta Petrologica Sinica, 22(8): 2133-2143(in Chinese with English abstract).

PENG Nan, LI Jia-hua, CHEN Ming-pei.2009.Geochemical characters and depositional environment of the Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation in Kuancheng county, Hebei Province[J].Geology and Resources, 18(4): 298-303(in Chinese with English abstract).

SHEN Qing-rong, LIAO Da-cong.1958.The Sinian strata and their sedimentary mineral deposits along the Yanshan Ranges[J].Acta Geologica Sinica, 38(2): 263-278(in Chinese with English abstract).

SU Wen-bo, LI Zhi-ming, SHI Xiao-ying, ZHOU Hong-rui, HUANG Si-ji, LIU Xiao-ming, CHEN Xiao-yu, ZHANG Ji-en, YANG Hong-mei, JIA Liu-jing, HUFF W D, FRETTENSOHN F R.2006.K-bentonites and black shales from the Wufeng-Longmaxi Formations (Early Palcozoic, South China) and Xiamaling Formation (Early Neoproterozoic, North China)-implications for tectonic processes during two important transitions[J].Earth Science Frontiers, 13(6): 82-95(in Chinese with English abstract).

SU Wen-bo, ZHANG Shi-hong, HUFF H K, ETTENSOHN F R, CHEN Xiao-yu, YANG Hong-mei, HAN Yi-gui, SONG Biao, SANTOSH M.2008.SHRIMP U-Pb ages of K-bentonite beds in the Xiamaling Formation: Implications for revised subdivision of the Meso- to Neoproterozoic history of the North China Craton[J].Gondwana Research, 14(3): 543-553.

SU Wen-bo, LI Huai-kun, HUFF W D, ETTENSOHN F R, ZHANG Shi-hong, ZHOU Hong-ying, WAN Yu-sheng.2010.SHRIMP U-Pb dating for a K-bentonite bed in the Tieling Formation, North China[J].Chinese Science Bulletin, 55: 3312-3323.

SUN Hui-yi, GAO Lin-zhi, BAO Chuang, CHEN Yue-long, LIU Dun-yi.2013.SHRIMP zircon U-Pb of Mesoproterozoic Chuanlinggou Formation from Kuangcheng county in Hebei Province and its geological implications[J].Acta Geoscientica Sinica, 87(4): 591-596(in Chinese with English abstract).

SUN Shu-fen, ZHU Shi-xing, HUANG Xue-guang, CAO Fang, XIN Hou-tian.2004.Discovery of Parachuaria from the Chuanlinggou Formation of the Changcheng System in the Yanshan Region and its significance[J].Acta Geologica Sinica, 78(6): 721-725(in Chinese with English abstract).

SUN Shu-fen, ZHU Shi-xing, HUANG Xue-guang.2006.Discovery of Megafossils from the Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation in the Jixian section, Tianjin and its stratigraphic significance[J].Acta Palaeontologica Sinica, 45(2): 207-220 (in Chinese with English abstract).

Tianjin Geoloical Surney Institute.1990.Geological map of Mashenqiao(1:50000)[R].Tianjin: Tianjin Geoloical Surney Institute(in Chinese).

WANG Hong-zhen, LI Guang-cen.1990.Correlation Table of Stratigraphical subdivision[R].Beijing: Geological Publishing House(in Chinese).

WANG Song-shan, SANG Hai-qing, QIU Ji, CHEN Meng-e, LI Ming-rong.1995.The metamorphic age of Pre-Changcheng System in Beijing-Tianjin area and a discussion about the lower limit age of Changcheng System[J].Chinese Journal of Geology, 30(4): 348-354(in Chinese with English abstract).

WANG Yue-lun, LU Zong-bin, XING Yu-sheng, GAO Zhen-jia, LIN Wei-xing, MA Guo-gan, ZHANG Lu-yi, LU Song-nian.1980.Subdivision and correlation of the Upper Precambrian in China[C]//Tianjin Institute of Geology and Mineral Resources, CAGS (ed.).Research on Precambrian Geology–Sinian Suberathem in China.Tianjin: Tianjin Science and Technology Press: 1-30(in Chinese).

WANG Ze-jiu, HUANG Zhi-gao, YAO Jian-xin, MA Xiu-lan.2014.Characteristics and main progress of The Stragraphic Chart of Chian and Directions[J].Acta Geoscientica Sinica, 35(3): 271-276(in Chinese with English abstract).

WILDE S A, ZHAO Guo-chun, SUN Min.2002.Development of the North China Craton during the Late Archaean and its final amalgamation at 1.8 Ga: Some speculations on its position within a global Palaeoproterozoic supercontinent[J].Gondwana Research, 5(1): 85-94.

WILDE S A, ZHAO Guo-chun.2005.Archean to Paleoproterozoic evolution of the North China Craton[J].Journal of Asian Earth Sciences, 24(5): 519-522.

XING Yu-sheng, LIU Gui-zhi.1973.Sinian microfossil flora and its geological significance in Yanliao area[J].Acta Geologica Sinica, 47(1): 1-64(in Chinese).

XING Yu-sheng, GAO Zhen-jia, WANG Zi-qiang, GAO Lin-zhi, YIN Chong-yu.1996.Stratigraphic Dictionary of China (Neo-Proterozoic)[M].Beijing: Geological Publishing House: 1-117 (in Chinese).

XU Zhao-liang.1984.Investigation on the Procaryotic Microfossils from the Gaoyuzhuang Formation, Jixian, North China[J].Acta Botanica Sinica, 26(3): 312-319(in Chinese with English abstract).

YANG Jin-hui, WU Fu-yuan, MA Li, ZHOU Mei-ling.1995.The tempestite sequences and sedimentary environmental evolution of the Gaoyuzhuang Formation in Pingquan, Hebei[J].Lithofacies and Palaeogeography, 15(4): 28-35(in Chinese with English abstract).

ZHANG Qiao-da, SONG Tian-rui, HE Zheng-jun, DING Xiao-zhong.2002.Pb-Pb age determination of Meso- to Neoproterozoic carbonates in the Ming Tombs district, Beijing[J].Geological Review, 48(4): 416-423(in Chinese with English abstract).

ZHANG Shi-hong, LI Zheng-xiang, DAVID A D EVANS, WU Huai-chuan, LI Hai-yan, DONG Jin.2012.Pre-Rodinia super continent Nuna shaping up: A global synthesis with new paleomagnetic results from North Chian[J].Earth and Planetary Science Letters, 343-354: 145-155.

ZHANG Shuan-hong, ZHAO Yue, YE Hao, HU Jian-min, WU Fei.2013.New constraint on ages of the Chuanlinggou and Tuanshanzi formations of the Changcheng system in the Yan Liao area in the northern North China Craton[J].Acta Petrologica Sinica, 29(7): 2481-2490(in Chinese with English abstract).

ZHANG Shuan-hong, ZHAO Yue, YANG Zhen-yu, HE Zhe-feng, WU Hai.2009.The 1135Ga diabase sills from the northern North China Craton: Implications for breakup of the Columbia(Nuna) supercontinent[J].Earth and Planetary Science Letters, 288: 588-600.

ZHAO Guo-chun, SUN Min, WILDE S A, LI San-zhong.2005.Late Archean to Paleoproterozoic evolution of the North China Craton: Key issues revisited[J].Precambrian Research, 136(2): 177-202.

ZHONG Fu-dao.1977.On Sinian geological time scale based on isotopic ages of the Sinian strata in the Yanshan region[J].Science in China (Series D), 20(2): 151-161(in Chinese).

ZHU Shi-xing, CHEN Hui-neng.1992.Characteristics of Paleoproterozoic stromatolites in China[J].Precambrian Research, 57(1-2): 135-163.

Zircon LA-MC-ICPMS U-Pb Dating of Tuff from Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation in Jixian County of North China and Its Geological Significance

TIAN Hui1), ZHANG Jian1), LI Huai-kun1)*, SU Wen-bo2), ZHOU Hong-ying1), YANG Li-gong3), XIANG Zhen-qun1), GENG Jian-zhen1), LIU Huan1), ZHU Shi-xing1), XU Zhen-qing3)
1) Tianjin Institute of Geology and Mineral Resources, China Geological Servey, Tianjin 300170; 2) School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083; 3) Management Centre of National Nature Reserve for the Middle-Upper Proterozoic Jixian County,Tianjin 301900

A 15 cm thick tuff intercalation in dolomite was recently discovered in the lower horizon of the third member (the Zhangjiayu Subformaiton) of the Gaoyuzhuang Formation in the Mesoproterozoic Jixian System at the Dongshuichang Village, Jixian County.A zircon U-Pb age of (1577±12) Ma for the tuff was obtained by means of LA-MC-ICPMS method, consequently for the first time providing precise and reliable chronological constraint on the depositional age of the Gaoyuzhuang Formation in the Jixian area and a new correlation marker for Mesoproterozoic strata in the whole Yanshan area of the northern North China Craton.At the same time, abundant macro-alga fossils represented by Parachuaria glabra Sun, the same as those discovered previously in the Mesoproterozoic Standard Section in the Dahongyu Valley, were also found in the dolomite beds directly

overlying the newly-discovered tuff beds.Therefore, the newly-obtained tuff age can further provide constraint on the living time of the macro-alga Parachuaria glabra Sun in the Gaoyuzhuang Formation.Combined with the zircon U-Pb age (1560±5) Ma obtained previously for the tuff bed in the top horizon of the third member of the Gaoyuzhuang Formation in Yanqing County, northwestern Beijing, it can be concluded that the depositional age of the third member of the Gaoyuzhuang Formation is in the time span of 1580~1560 Ma, and the boundary between the Gaoyuzhuang Formation and the underlying Dahongyu Formation can be quite confidently placed at 1600 Ma that is equivalent to the lower boundary of the International Mesoproterozoic Calymmian System.

tuff bed; Gaoyuzhuang Formation; LA-MC-ICPMS U-Pb dating; Calymmian System; Jixian; North China Craton

P534.3; P597.1

A

10.3975/cagsb.2015.05.12

本文由中國地質(zhì)調(diào)查局項目(編號: 12120113013900; 1212011120142)、國家自然科學(xué)基金項目(編號: 41430210; 41272046)和科技部科技基礎(chǔ)性工作專項(編號: 2015FY310100)聯(lián)合資助。

2015-06-02; 改回日期: 2015-07-01。責(zé)任編輯: 閆立娟。

田輝, 男, 1985年生。碩士, 工程師。地層學(xué)專業(yè), 主要從事前寒武紀地質(zhì)調(diào)查與研究。E-mail: 309702629@qq.com。

*通訊作者: 李懷坤, 男, 1963年生。博士, 研究員。地層學(xué)專業(yè), 主要從事前寒武紀年代學(xué)研究。E-mail: huaikunli@sina.com。