华北克拉通（中国东北部）北部边缘在二叠纪中晚期从海洋俯冲作用向大陆碰撞作用的转变

《Journal of Asian Earth Sciences》：A mid-late permian transition from oceanic subduction to continental collision in the northern margin of the North China Craton (NE China)

华北克拉通北缘古亚洲洋俯冲开始时间与地壳厚度演化：基于吉林中部长春组火山岩和碎屑岩的锆石U-Pb定年、地球化学及同位素分析，揭示中晚二叠世火山岩形成于活动大陆边缘，涉及俯冲洋壳部分熔融与地幔楔相互作用，碎屑岩锆石年龄显示华北克拉通为主要源区。通过火山岩地球化学参数（Sr/Y, La/Yb）和碎屑锆石Eu/Eu*比值估算，古亚洲洋俯冲始于约330 Ma，华北克拉通与周边弧系约270 Ma开始碰撞。

　　在东北地区，特别是吉林省中部的雾轱辘组中，研究人员通过分析火山岩和泥质粉砂岩中的锆石U-Pb年龄、地球化学特征以及锶钕同位素数据，揭示了华北克拉通（NCC）北缘的构造演化历史。这项研究不仅有助于理解该地区的岩浆活动和沉积物来源，还为重建华北克拉通北缘从洋壳俯冲到板块碰撞的过渡过程提供了重要线索。

雾轱辘组的火山岩，包括安山岩和英安岩，显示出特定的地球化学特征。安山岩具有较高的锶含量（635–746 ppm）和较低的钇（14.5–15.9 ppm）和镱（1.41–1.51 ppm）含量，这些特征与阿达克岩（adakites）相似。阿达克岩通常与俯冲带相关的岩浆活动有关，其形成往往涉及俯冲洋壳的部分熔融过程。研究人员推测，这些安山岩可能是在洋壳俯冲过程中，岩浆在上升穿过地幔楔时与橄榄岩发生相互作用而形成的。这种相互作用可能改变了岩浆的成分，使其表现出与阿达克岩相似的地球化学特征。

另一方面，英安岩显示出相对较低的锶含量（123–273 ppm）和较高的钇（14.7–29.4 ppm）和镱（1.57–3.09 ppm）含量，这表明它们可能与弧岩浆活动有关。英安岩的形成通常与地壳部分熔融有关，而这一过程可能受到流体、沉积熔融物和地幔成分的共同影响。通过对英安岩的锶钕同位素分析，研究人员发现其初始的87Sr/86Sr比值在0.7029–0.7044之间，εNd(t)值在2.22–3.02之间，这些数据支持了英安岩的形成机制。这表明，英安岩可能是在地壳受到流体交代、沉积物熔融和地幔物质输入的综合作用下形成的。

雾轱辘组的火山岩形成于中晚二叠世，这一时期与古亚洲洋（PAO）向南俯冲密切相关。古亚洲洋的俯冲过程是形成东亚造山带的重要地质事件，而华北克拉通北缘的构造演化则直接反映了这一过程。研究发现，雾轱辘组的火山岩在地质时间上主要集中在271至256百万年之间，这一时期对应着古亚洲洋俯冲活动的高峰期。通过分析火山岩的年龄数据，研究人员能够确定其形成时间，并进一步探讨其与古亚洲洋俯冲活动的关系。

在沉积物来源方面，研究团队对雾轱辘组泥质粉砂岩中的碎屑锆石进行了分析。这些碎屑锆石的年龄主要集中在华北克拉通范围内，表明雾轱辘组的沉积物主要来源于华北克拉通及其周边地区。碎屑锆石的年龄分布为研究提供了关于沉积物来源和搬运路径的重要信息，同时也反映了当时地壳活动的特征。通过分析碎屑锆石的Eu/Eu*比值，研究人员估计了地壳厚度的变化，这一比值被认为可以作为地壳厚度的可靠指标。研究结果表明，古亚洲洋的俯冲可能始于约330百万年前，而华北克拉通与邻近弧的碰撞则发生在约270百万年前。

华北克拉通北缘的构造演化是一个复杂的过程，涉及多个地质事件的相互作用。古亚洲洋的俯冲不仅影响了该地区的岩浆活动，还对地壳厚度和岩石组成产生了深远的影响。研究团队通过综合分析火山岩和碎屑锆石的数据，提出了华北克拉通北缘从洋壳俯冲到板块碰撞的过渡时间线。这一时间线对于理解东亚造山带的形成和演化具有重要意义，也为进一步研究华北克拉通的构造历史提供了基础。

在地球化学特征方面，安山岩和英安岩表现出不同的演化路径。安山岩的高锶和低钇、镱含量可能与其形成过程中的地幔楔相互作用有关，而英安岩的低锶和高钇、镱含量则可能反映了地壳部分熔融的特征。这些地球化学差异为识别不同岩浆源区提供了依据，同时也揭示了华北克拉通北缘在中晚二叠世期间复杂的构造环境。

研究团队还对雾轱辘组的沉积年龄进行了探讨。尽管有研究认为该组的沉积时间可能在晚石炭纪到二叠纪之间，但目前的年龄数据主要集中在中晚二叠世。通过对碎屑锆石的分析，研究人员发现该组的沉积物可能主要来源于华北克拉通，这进一步支持了古亚洲洋俯冲过程中沉积物的搬运和沉积过程。此外，研究团队还指出，尽管存在一些关于雾轱辘组沉积年龄的争议，但现有的年龄数据表明其沉积活动主要集中在中晚二叠世。

在方法上，研究人员采用了多种技术手段，包括激光烧蚀多接收电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）和阴极发光（CL）图像分析，以获得准确的锆石U-Pb年龄和地球化学数据。这些技术的结合使得研究人员能够更全面地了解雾轱辘组火山岩和碎屑锆石的年龄分布及其地球化学特征。通过对这些数据的综合分析，研究人员不仅能够确定雾轱辘组的形成时间和沉积环境，还能够重建华北克拉通北缘的构造演化历史。

研究的结论表明，雾轱辘组的火山岩和碎屑锆石的分析结果为理解华北克拉通北缘的构造演化提供了重要依据。安山岩的形成与洋壳俯冲过程中岩浆与地幔楔的相互作用有关，而英安岩的形成则可能涉及地壳部分熔融的复杂过程。这些发现有助于进一步探讨华北克拉通北缘在中晚二叠世期间的构造活动，同时也为研究东亚造山带的形成和演化提供了新的视角。

此外，研究团队还指出了古亚洲洋俯冲开始的时间可能在约330百万年前，这一时间点与华北克拉通北缘的构造活动密切相关。通过对地壳厚度的估算，研究人员发现华北克拉通与邻近弧的碰撞可能发生在约270百万年前。这些时间点的确定为理解华北克拉通北缘从洋壳俯冲到板块碰撞的过渡过程提供了关键的地质时间框架。

在地质背景方面，东北地区被认为是东亚造山带的重要组成部分，特别是中央亚洲造山带（CAOB）的东部段落。这一区域经历了多次构造事件，包括多个地块的碰撞和合并。雾轱辘组的形成与这些构造事件密切相关，其沉积和火山活动反映了当时复杂的构造环境。通过对雾轱辘组的研究，研究人员能够更好地理解东北地区在中晚二叠世期间的构造演化，以及其与古亚洲洋俯冲活动的关系。

总体而言，这项研究通过综合分析雾轱辘组的火山岩和碎屑锆石数据，揭示了华北克拉通北缘在中晚二叠世期间的构造演化历史。研究结果不仅有助于理解该地区的岩浆活动和沉积物来源，还为重建古亚洲洋俯冲到板块碰撞的过渡过程提供了新的证据。这些发现对于进一步研究东亚造山带的形成和演化，以及华北克拉通的构造历史具有重要意义。