趙太平 鄧小芹 胡國(guó)輝 周艷艷 彭澎 翟明國(guó)1，

ZHAO TaiPing1，2，DENG XiaoQin2，3，HU GuoHui4，ZHOU YanYan5，PENG Peng5 and ZHAI MingGuo1，5

1. 西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710069

2. 中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640

3. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049

4. 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081

5. 中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029

1. State Key Laboratory of Continental Dynamics，Northwest University，Xi’an 710069，China

2. Key Laboratory of Mineralogy and Metallogeny，Guangzhou Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou 510640，China

3. University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China

4. Institute of Geomechanics，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100081，China

5. State Key Laboratory of Lithospheric Evolution，Institute of Geology and Geophysics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China

2015-03-30 收稿，2015-05-15 改回

1 華北克拉通長(zhǎng)城系的底界年齡

在地球演化發(fā)展史上，從18 到16 億年，全球構(gòu)造格局、古地理環(huán)境及生物演化發(fā)生重要變革。該時(shí)期，全球范圍內(nèi)的碰撞造山作用(如澳大利亞Kimban 造山事件)結(jié)束，哥倫比亞(Columbia)超大陸形成，并首次出現(xiàn)有核原生生物(Knoll et al.，2006)，隨之發(fā)生廣泛的蓋層沉積(如澳大利亞北部的McArthur 盆地)，以及哥倫比亞超大陸的裂解和有性繁殖的進(jìn)化等(Rogers and Santosh，2002;Zhao et al.，2002a)。

就全球地質(zhì)演化歷史而言，結(jié)晶基底的形成標(biāo)志著古元古代的結(jié)束，而穩(wěn)定蓋層的發(fā)育標(biāo)志著中元古代的開(kāi)始。在國(guó)際地層年表上，古元古代末期(18 ～16 億年)被稱之為“固結(jié)紀(jì)”(Statherian)。在華北克拉通，一般認(rèn)為“呂梁運(yùn)動(dòng)”是結(jié)晶基底最終形成的標(biāo)志性構(gòu)造-熱事件(趙宗溥，1993;白瑾等，1996)，此后開(kāi)始發(fā)育以長(zhǎng)城系為代表的地臺(tái)型沉積蓋層。其中，燕遼地區(qū)發(fā)育的中-新元古代地層剖面，基本未受變質(zhì)作用影響，頂、底界線非常清晰，被認(rèn)為是中國(guó)出露最好、最連續(xù)的沉積蓋層(陳晉鑣等，1980，1999)。正因此，天津薊縣中-新元古代地層剖面成為我國(guó)第一個(gè)國(guó)家級(jí)地質(zhì)類自然保護(hù)區(qū)(1984 年經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn))(圖1)，并一直被作為我國(guó)中-新元古界的標(biāo)準(zhǔn)剖面。

長(zhǎng)城系的沉積代表中元古代的開(kāi)始，這是我國(guó)地質(zhì)界長(zhǎng)期以來(lái)的共識(shí)。長(zhǎng)城系作為華北克拉通穩(wěn)定沉積蓋層的起點(diǎn)，但其底界年齡(18 億年，陳晉鑣等，1980，1999)與國(guó)際地層年表古/中元古界地層的界線(16 億年)相差達(dá)2 億年(圖1)，以至于在中外文獻(xiàn)中對(duì)中國(guó)18 ～16 億年間的地質(zhì)記錄長(zhǎng)期表述方式的混亂，分別是“中元古”、“Paleo-proterozoic”或“Late Paleo-proterozoic”。究其原因，主要有:①普遍認(rèn)為華北克拉通基底的形成或最終克拉通化是以“呂梁運(yùn)動(dòng)”的結(jié)束作為標(biāo)志，結(jié)晶基底中最晚期的變質(zhì)年齡不晚于18 億年;②長(zhǎng)城系的底界年齡(18 億年)一直缺乏可靠的數(shù)據(jù)，而對(duì)華北克拉通范圍內(nèi)穩(wěn)定蓋層發(fā)育的起始時(shí)間及相應(yīng)的代表性沉積記錄，尚無(wú)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí);③對(duì)華北克拉通“呂梁運(yùn)動(dòng)”之后由基底到蓋層的演化及構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折的動(dòng)力學(xué)過(guò)程等見(jiàn)解不一，對(duì)該時(shí)期所發(fā)生的地質(zhì)事件也缺少精細(xì)的年代學(xué)制約。

圖1 國(guó)際地層年表和我國(guó)華北南部熊耳群與天津薊縣長(zhǎng)城系-薊縣系剖面示意圖國(guó)際地層年表?yè)?jù)ICS(2014);我國(guó)華北南部熊耳群與天津薊縣長(zhǎng)城系-薊縣剖面據(jù)綜合資料匯總Fig.1 International Chronostratigraphic Chart and schematic stratigraphic column of the Xiong’er Group in the southern NCC and the Changcheng-Jixian Systems in the NCC

對(duì)于華北北部薊縣剖面長(zhǎng)城系的底界年齡，許多研究者做了大量工作(鐘富道，1977;陳晉鑣等，1980，1999;王松山等，1995)，但結(jié)果并不理想。21 世紀(jì)初鋯石微區(qū)原位定年技術(shù)的發(fā)展給這一問(wèn)題的解決提供了新的契機(jī)。萬(wàn)渝生等(2003)利用SHRIMP 測(cè)定了常州溝組砂礫巖碎屑鋯石U-Pb年齡，得到了最小峰值為1805 ±25 Ma，提出該組的初始沉積時(shí)代很可能在18 ～17.5 億年。彭澎等(2011)從密云水庫(kù)附近分布的巖墻群中分選出大量的斜鋯石，用同位素稀釋法獲得其207Pb/206Pb 年齡為1731 ±4Ma。根據(jù)該巖墻被長(zhǎng)城系底部常州溝組底礫巖不整合覆蓋，認(rèn)為這一年齡限定常州溝組沉積起始時(shí)代晚于1731Ma，建議將長(zhǎng)城系起始沉積時(shí)代定為17.3 億年或稍晚。和政軍等(2011a，b)在密云大城子鄉(xiāng)楊各莊北部發(fā)現(xiàn)環(huán)斑花崗巖的古風(fēng)化殼-碎屑巖，并利用SHRIMP 和LA-ICP-MS 對(duì)古風(fēng)化殼上部的粗碎屑巖進(jìn)行了碎屑鋯石U-Pb 年齡測(cè)定，分別獲得1682 ±20Ma 和1708 ±6Ma 的年齡數(shù)據(jù)。從形成時(shí)間來(lái)看，這套巖石應(yīng)屬于“前常州溝期(組)”，測(cè)年結(jié)果顯示長(zhǎng)城系常州溝組的底界年齡應(yīng)小于16.8 億年。同時(shí)，李懷坤等(2011)、Li et al. (2013)在北京密云大龍門村發(fā)現(xiàn)花崗斑巖巖脈，利用LA-ICPMS 鋯石U-Pb 法獲得～16.7 億年的年齡，稍晚于附近的沙廠環(huán)斑花崗巖主體就位時(shí)間(約16.8 億年)(郁建華等，1996;楊進(jìn)輝等，2005;高維等，2008);由于這條巖脈和周圍片麻巖共同被常州溝組沉積巖覆蓋，巖脈的侵位年齡被認(rèn)為能限定上覆的常州溝組含礫砂巖的初始沉積年齡。張艷斌等(待刊資料)最近從串嶺溝組中的磷釔礦獲得SIMS Pb-Pb 年齡1716Ma，認(rèn)為長(zhǎng)城系的沉積起始時(shí)限至少大于1716Ma。

就華北克拉通而言，對(duì)于長(zhǎng)城系下伏的結(jié)晶基底的變質(zhì)年齡，普遍認(rèn)為在18 億年左右，如王松山等(1995)測(cè)定長(zhǎng)城系下伏變質(zhì)巖系中角閃石、斜長(zhǎng)石、黑云母的形成年齡分別為1794 ±1.7Ma、1798 ±2Ma、1782 ±3Ma。目前雖然還沒(méi)有獲得精確且被一致認(rèn)可的長(zhǎng)城系起始沉積年齡，但大體在17億年左右。另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是，天津薊縣剖面長(zhǎng)城系的底界年齡能否作為華北克拉通中元古界的底界年齡?考慮到華北克拉通不同地區(qū)蓋層沉積開(kāi)始發(fā)育的時(shí)間可能存在區(qū)域性的差異，除薊縣剖面及其附近地區(qū)以外，華北克拉通其它地區(qū)有無(wú)連續(xù)的18 ～17 億年的火山-沉積記錄?

圖2 “傳統(tǒng)的”華北南部中-新元古代地層分區(qū)和劃分對(duì)比(據(jù)關(guān)保德等，1988;河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989)Fig.2 The“traditional”stratigraphic division and correlation scheme of the Meso-Neoproterozoic strata in the southern NCC (after Guan et al.，1988;BGMRH，1989)

2 華北克拉通18 ～16 億年期間的火山-沉積記錄在南部地區(qū)最廣泛、最完整

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，華北克拉通的最終穩(wěn)定固結(jié)主要與古元古代末期的“呂梁運(yùn)動(dòng)”有關(guān)(趙宗溥，1993)，表現(xiàn)為太古宙基底上沉積的古元古代沉積地層發(fā)生了廣泛的變質(zhì)變形。在華北南部，這套地層在不同地區(qū)分別被命名為中條群-擔(dān)山石群、銀魚(yú)溝群、嵩山群、鐵銅溝組等，還有一些近年來(lái)從太古宙雜巖體中解體出來(lái)的古元古代的沉積巖系——“上太華群”。不整合覆蓋于這套古元古代變質(zhì)地層和太古宙結(jié)晶基底上的是一套厚達(dá)3 ～7km、野外露頭面積約7000km2、分布范圍至少60000km2的熊耳群火山巖系(趙太平和金成偉，1999;Zhao et al.，2002b)。

我國(guó)地質(zhì)界一直認(rèn)為長(zhǎng)城系是華北克拉通結(jié)晶基底之上第一套穩(wěn)定的蓋層型沉積。20 世紀(jì)90 年代以前，由于缺少可靠的年齡數(shù)據(jù)，都把熊耳群火山巖和長(zhǎng)城系的大紅峪組火山巖相對(duì)比(圖2)。趙太平等(2004)應(yīng)用SHRIMP 方法對(duì)熊耳群中的英安-流紋斑巖和同期的次火山-侵入巖多個(gè)樣品進(jìn)行了鋯石U-Pb 定年，認(rèn)為熊耳群形成于18 ～17.5 億年。其后，又有許多學(xué)者對(duì)熊耳群火山巖以及可能同期的巖墻群或次火山巖、侵入體等的年齡進(jìn)行了測(cè)試(Peng et al.，2005，2008;Peng，2015;He et al.，2009，2010;Cui et al.，2011，2013;Wang et al.，2010)，所獲得的鋯石U-Pb 年齡基本都在17.8 或17.6 億年左右。對(duì)山西呂梁地區(qū)漢高山群下部的小兩嶺組火山巖，也被認(rèn)為是與熊耳群火山巖在形成時(shí)代和成因上相當(dāng)(徐勇航等，2008);喬秀夫和王彥斌(2014)分別以SHRIMP 和LA-ICP-MS 方法獲得鋯石U-Pb 年齡，均為17.8億年。因此，關(guān)于熊耳群火山巖系的形成時(shí)代，可以確定為18 ～17.5 億年。

不整合在熊耳群之上的中-新元古代的地層非常發(fā)育(關(guān)保德等，1988;河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989)，但不同地區(qū)的巖石組合特征差異明顯，前人劃分出三個(gè)不同的地層小區(qū):嵩箕地層小區(qū)、澠池-確山地層小區(qū)和熊耳山地層小區(qū)。豫陜交界的小秦嶺地區(qū)中-新元古代沉積建造和熊耳山地區(qū)的非常相似(關(guān)保德等，1988;河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989)(圖2)，1987 年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)在陜西洛南縣建立了小秦嶺元古界標(biāo)準(zhǔn)剖面，是繼1985 年在天津市薊縣建立的元古界標(biāo)準(zhǔn)地層剖面后的第二個(gè)國(guó)家級(jí)地質(zhì)自然保護(hù)區(qū)。

圖3 華北克拉通18 ～16 億年巖漿巖的分布及其鋯石年齡(底圖據(jù)Peng et al.，2011)Fig.3 Distribution of major igneous rocks (1.8 ～1.6Ga)in the NCC and their zircon U-Pb ages (after Peng et al.，2011)

由于缺少古生物化石和同位素年齡資料，對(duì)華北南部不同地層小區(qū)中-新元古代地層的對(duì)比和劃分，以及如何與華北中-北部地區(qū)的進(jìn)行對(duì)比，一直有不同認(rèn)識(shí)和看法(關(guān)保德等，1988;河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1989;周洪瑞等，1998;高林志等，2008，2009，2011;蘇文博，2014)。如，李欽仲等(1985)根據(jù)官道口群下部高山河組的巖性組合及其所含的疊層石特征，認(rèn)為它可能與長(zhǎng)城系相當(dāng);不少學(xué)者和區(qū)調(diào)資料建議將高山河組石英砂巖和上覆的碳酸鹽巖地層分開(kāi)，單獨(dú)命名為高山河群。王同和(1995)從地震資料分析，認(rèn)為長(zhǎng)城系大紅峪組與西陽(yáng)河群(在山西省中條山地區(qū)，熊耳群被稱為西陽(yáng)河群)并不相當(dāng)，因?yàn)樵谏轿骰羯揭詵|的永樂(lè)附近，長(zhǎng)城系明顯超覆于熊耳群之上，且沉積范圍有所擴(kuò)大。趙澄林等(1997)認(rèn)為汝陽(yáng)群與長(zhǎng)城系具有相同的巖石組合和沉積旋回，汝陽(yáng)群上部北大尖組與長(zhǎng)城系上部的碳酸鹽巖中的疊層石組合相似。此外，山西省地調(diào)院新的1∶25 萬(wàn)區(qū)調(diào)工作將河南林州豫晉交界一帶出露的一套碎屑巖厘定為長(zhǎng)城系，分別稱為常州溝組、趙家莊組和大河組，而這三套巖石組合可以很好地與汝陽(yáng)地區(qū)汝陽(yáng)群的云夢(mèng)山、白草坪、北大尖3 個(gè)組對(duì)應(yīng)。此外，作者和河南省地質(zhì)調(diào)查院的新近研究資料都表明:①兵馬溝組與小溝背組相當(dāng)，均為山間盆地相礫巖-砂礫巖-砂巖;②在嵩山地區(qū)發(fā)現(xiàn)有熊耳群火山巖及同期的次火山-侵入巖。因此直接覆蓋在熊耳群之上的是三套具有不同巖性組合特征的中-新元古代的地層(圖2)。

上述三套地層的起始年齡，目前還沒(méi)有可靠資料。Zhu et al.(2011)曾經(jīng)報(bào)道豫西官道口群高山河組下部砂巖的碎屑鋯石LA-ICP-MS U-Pb 年齡，最小年齡峰值約18.5 億年，但這并不能限定該套碎屑巖的起始沉積時(shí)代。在高山河組和云夢(mèng)山組底部都發(fā)育一套和大紅峪組類似的粗玄巖。作者與高林志(私人通訊)曾多次嘗試，但均未能獲得可靠的年齡數(shù)據(jù);也有學(xué)者獲得新元古甚至古生代、中生代的鋯石UPb 年齡資料，但均未被廣泛認(rèn)可。蘇文博等(2012)運(yùn)用LAICP-MS 方法，對(duì)河南汝州陽(yáng)坡村附近洛峪口組中部凝灰?guī)r夾層開(kāi)展了鋯石U-Pb 定年，獲得了1611 ±8Ma 的年齡，認(rèn)為汝陽(yáng)群-洛峪群的形成年代限定為17.5 ～16 億年之間。然而，1611 ±8Ma 的鋯石是否可能是繼承性鋯石，洛峪口組是否形成于16 億年前，還需要進(jìn)一步證實(shí)。許多研究者從遺跡化石、沉積作用等方面開(kāi)展了研究，并和薊縣中-新元古界對(duì)比，多認(rèn)為汝陽(yáng)群相當(dāng)于薊縣系(周洪瑞等，1998;黃秀等，2010)。作者近期獲得一批汝陽(yáng)群云夢(mèng)山組底部(分別在山西垣曲、河南濟(jì)源和魯山)和嵩山地區(qū)五佛山群底部碎屑鋯石U-Pb 年齡，所有樣品的最年輕的鋯石年齡都是介于17.1～16.8 億年之間，表明華北南部覆蓋于熊耳群之上的中-新元古代沉積建造的起始年齡也是在17 億年左右或更晚，在時(shí)間上與薊縣剖面的長(zhǎng)城系相當(dāng)(胡國(guó)輝等，2012;Hu et al.，2014;以及作者的未刊資料)。

值得指出的是，在華北南部熊耳群火山巖系發(fā)育前后都有陸源碎屑巖的沉積。熊耳群底部大古石組在局部地區(qū)發(fā)育，由一套河湖相砂巖-泥巖組成(徐勇航等，2008);不整合覆蓋于熊耳群之上的高山河組底部和小溝背組、兵馬溝組都有一套礫巖和雜砂巖沉積，表明在熊耳群火山噴發(fā)前后，華北南部地區(qū)發(fā)生了區(qū)域性的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，處于隆升并接受剝蝕物沉積的古地理環(huán)境。

另外，18 ～16 億年期間，在華北南部發(fā)育多期次、多種類的侵入巖，如A-型花崗巖、正長(zhǎng)巖和基性巖墻等(圖3)。它們的形成時(shí)代和成因研究，是探討該時(shí)期殼-幔作用過(guò)程及地球動(dòng)力學(xué)演化的重要切入點(diǎn)。

上述資料表明，華北南部發(fā)育早于天津薊縣剖面長(zhǎng)城系的地層——熊耳群，填補(bǔ)了從結(jié)晶基底形成到穩(wěn)定薊縣剖面長(zhǎng)城系開(kāi)始發(fā)育期間的地質(zhì)記錄空白，記錄了這一段時(shí)間內(nèi)的地質(zhì)演化過(guò)程。華北南部地區(qū)也完整發(fā)育與天津薊縣的長(zhǎng)城系-薊縣系-青白口系相當(dāng)?shù)牡貙?。所有這些地質(zhì)記錄，相較于華北其它地區(qū)，更為豐富、完整。因此，精細(xì)研究華北南部地區(qū)18 ～16 億年期間的巖漿-沉積作用，是解決華北克拉通該時(shí)期地質(zhì)演化過(guò)程的關(guān)鍵，也是最理想的研究地區(qū)。

3 古/中元古代地質(zhì)界線及相關(guān)問(wèn)題

18 ～16 億年是全球范圍內(nèi)克拉通結(jié)晶基底形成并接受穩(wěn)定蓋層沉積的轉(zhuǎn)折期。在華北克拉通前寒武紀(jì)演化歷史中，“呂梁運(yùn)動(dòng)”是一次具有“分水嶺”意義的構(gòu)造-熱事件，之前形成的結(jié)晶基底普遍發(fā)生變質(zhì)作用并具強(qiáng)烈的褶皺，而之后形成的蓋層則基本未發(fā)生變質(zhì)，且變形輕微。因此，長(zhǎng)期以來(lái)一直認(rèn)為長(zhǎng)城系是華北克拉通結(jié)晶基底上的第一蓋層，并以長(zhǎng)城系的發(fā)育作為中元古代的開(kāi)始。

目前對(duì)長(zhǎng)城系的底界年齡還沒(méi)有取得共識(shí)，也存在沉積起始年齡有穿時(shí)的可能(Li et al.，2013)。已有成果的取樣位置多局限于天津薊縣長(zhǎng)城系-薊縣系標(biāo)準(zhǔn)剖面或附近，未必代表最早沉積的“長(zhǎng)城系底部”，缺少華北其它地區(qū)同時(shí)期地層的資料。然而，華北克拉通18 ～16 億年的火山-沉積記錄在其南部地區(qū)最廣泛、最完整，熊耳群火山巖系填補(bǔ)了地層記錄從結(jié)晶基底形成到薊縣剖面長(zhǎng)城系發(fā)育期間的地質(zhì)記錄空白。如果說(shuō)以覆蓋于變質(zhì)結(jié)晶基底上的未變質(zhì)的沉積巖的發(fā)育作為古/中元古代的分界，那么熊耳群火山巖系底部發(fā)育的穩(wěn)定的河湖相砂巖-泥巖沉積(大古石組)(18 ～17.6 億年，作者的未刊資料)起始年齡作為華北克拉通古/中元古代的分界年齡要比薊縣剖面的長(zhǎng)城系的起始沉積年齡(＜17.3 億年)更為合適。因此，如果以18 億年作為古/中元古代的分界年齡，它對(duì)華北克拉通而言的地質(zhì)含義不是薊縣剖面長(zhǎng)城系的底界年齡而是熊耳群火山巖系的底界年齡，熊耳群火山巖系底部的大古石組代表華北克拉通結(jié)晶基底上最早期的、沒(méi)有變質(zhì)的穩(wěn)定沉積。

國(guó)際地層年表中古/中元古代分界年齡為16 億年，在華北克拉通的地質(zhì)記錄中，目前有可靠年齡資料的是薊縣剖面高于莊組和大紅峪組的分界。李懷坤等(2010)從北京延慶高于莊組張家峪亞組上部凝灰?guī)r中獲得的鋯石1559 ±12 Ma的SHRIMP U-Pb 年齡和1560 ±5Ma 的LA-MC-ICPMS U-Pb年齡，結(jié)合早先大紅峪組火山巖的鋯石U-Pb 年齡(1622 ～1625Ma)，將高于莊組的底界年齡限定在1600Ma 左右，建議將華北中元古界薊縣系的底界下拉到高于莊組底界，并對(duì)應(yīng)于國(guó)際中元古界的蓋層系，認(rèn)為高于莊組與大紅峪組之間的界線可作為薊縣系與長(zhǎng)城系的分界標(biāo)志。新近的資料也證實(shí)，高于莊組以下地層中獲得的鋯石年齡資料也都表明它們是大于16 億年的。如，張拴宏等(2013)獲得平谷熊耳寨團(tuán)山子組上部鉀質(zhì)火山巖的鋯石年齡為1641 ±4Ma，薊縣青山嶺侵位于串嶺溝組地層內(nèi)的閃長(zhǎng)玢巖脈的鋯石年齡為1634±9Ma，因而認(rèn)為燕遼拗拉槽(裂谷)鉀質(zhì)火山巖的噴發(fā)開(kāi)始于～1640Ma，并在大紅峪期(～1625Ma)達(dá)到高潮。李懷坤等(2010)認(rèn)為，高于莊組與下伏地層既有連續(xù)沉積，又存在平行不整合接觸，一些地區(qū)還出現(xiàn)高于莊組超覆在下伏不同地層之上的現(xiàn)象，據(jù)此將高于莊組劃歸到薊縣群。從包括高于莊組在內(nèi)的薊縣系及以上地層和全球中-新元古代地層是可以對(duì)比的。

但是，將長(zhǎng)城系和薊縣系分別歸為古元古代和中元古代，目前并沒(méi)有被多數(shù)人所接受，主要因?yàn)閭鹘y(tǒng)認(rèn)識(shí)上它們不是兩個(gè)明顯不同的地質(zhì)事件或區(qū)域地質(zhì)演化不同階段的產(chǎn)物。所以，高于莊組和大紅峪組的接觸關(guān)系及其地質(zhì)意義，以及它們?cè)谌A北克拉通其它地區(qū)相對(duì)應(yīng)的地質(zhì)記錄、表現(xiàn)形式及其全球?qū)Ρ纫饬x，是非常必要繼續(xù)做深入研究的。而從華北南部的情況看，汝陽(yáng)群底部云夢(mèng)山組和五佛山群底部馬鞍山組最年輕的的碎屑鋯石年齡分別為17.1 億年(Hu et al.，2014)和16.5 億年(胡國(guó)輝等，2012)。最近作者獲得濟(jì)源汝陽(yáng)群底部小溝背組最年輕的碎屑鋯石年齡也是16.4～16.8 億年。這些資料只能說(shuō)明華北南部地區(qū)不整合覆蓋于熊耳群之上的汝陽(yáng)群等地層的起始沉積時(shí)代晚于16.5 億年，目前還沒(méi)有充分的證據(jù)證明它們形成于16 億年之后，也沒(méi)有厘定出16 億年左右的地質(zhì)界線。

我們認(rèn)為，18 ～16 億年是全球范圍內(nèi)克拉通結(jié)晶基底形成并接受穩(wěn)定蓋層沉積的轉(zhuǎn)折期，應(yīng)該將結(jié)晶基底的形成到穩(wěn)定蓋層發(fā)育理解為一個(gè)演變過(guò)程，這一克拉通最終“穩(wěn)定化的過(guò)程”歸為古元古代末期(18 ～16 億年)，即“固結(jié)紀(jì)”(Statherian)(ICS，2014)(圖1)，可能更合適些。世界不同克拉通的結(jié)晶基底形成和穩(wěn)定蓋層發(fā)育的時(shí)間也不盡一致，中元古代的開(kāi)始應(yīng)以穩(wěn)定蓋層的大規(guī)模發(fā)育為標(biāo)志，而不是以大規(guī)模變質(zhì)事件的結(jié)束或以局部地區(qū)的底礫巖等有限分布且不具有地層對(duì)比意義的沉積為標(biāo)志。如果僅僅從華北克拉通的地質(zhì)演化特點(diǎn)考慮，可以將18 億年作為古/中元古代的分界年齡，因?yàn)樽冑|(zhì)事件的結(jié)束沒(méi)有晚于18 億年，以及最早的沉積——熊耳群底部的大古石組起始沉積年齡18 ～17.6 億年(作者未刊資料)。然而，考慮到方便全球?qū)Ρ?，將?中元古代的分界年齡厘定為16 億年也許更為合適;雖然在16 億年前，華北克拉通就有蓋層沉積的發(fā)育，但它們是局部分布的，并不具有全球?qū)Ρ纫饬x。而且，在18 ～16 億年間，華北克拉通發(fā)生大規(guī)模巖漿活動(dòng)，形成熊耳群火山巖、A-型花崗巖(包括環(huán)斑花崗巖)、斜長(zhǎng)巖和基性巖墻等，只有到16 億年后巖漿活動(dòng)規(guī)模才急劇減弱。因此，將18 ～16 億年歸為古元古代固結(jié)紀(jì)，在目前看來(lái)更合適些。同時(shí)我們也認(rèn)為，將長(zhǎng)城系涵蓋18 ～16 億年間的全部火山-沉積記錄是不合適的;華北克拉通古元古代末期(18 ～16 億年)固結(jié)紀(jì)的地質(zhì)記錄包括早期的熊耳群和后期的長(zhǎng)城群或與長(zhǎng)城群相當(dāng)?shù)牡貙印?/p>

目前全國(guó)地層委員會(huì)前寒武紀(jì)分委員會(huì)仍把長(zhǎng)城系作為中元古代最下部的一個(gè)系級(jí)年代地層單位，對(duì)應(yīng)于國(guó)際的固結(jié)系，但是國(guó)際上的固結(jié)系是古元古代最晚的一個(gè)系級(jí)年代地層單位，而我們的長(zhǎng)城系則作為中元古代最下部的年代地層單位，兩者仍存在矛盾(耿元生和陸松年，2014)。2012年國(guó)際地層委員會(huì)推出了新一版的全球地質(zhì)年代表(The Geological Time Scale 2012，簡(jiǎn)稱GTS2012;Van Kranendonk et al.，2012)，最為系統(tǒng)權(quán)威地反映了國(guó)際地層學(xué)界對(duì)地球演化歷史的認(rèn)識(shí)(蘇文博，2014)。在該地質(zhì)年表中，古元古代包括三個(gè)“紀(jì)”，從早到晚依次是“成氧紀(jì)”(Oxygenian)2420～2250Ma、“真核紀(jì)”(Eucaryian)(2250 ～2060Ma)以及“哥倫比亞紀(jì)”(Columbian)(2060 ～1780Ma)。這三個(gè)紀(jì)分別對(duì)應(yīng)全球大氣增氧事件、Lomagundi-Jatuli 碳同位素漂移事件及真核生物廣泛出現(xiàn)、哥倫比亞/努娜(Columbia/Nuna)超大陸聚合等重大地質(zhì)歷史事件和過(guò)程;中元古代的起始年齡確定在1780Ma，新方案僅劃分一個(gè)“紀(jì)”——“羅迪尼亞紀(jì)”(Rodinian)，用以代表從哥倫比亞超大陸裂解到羅迪尼亞超大陸聚合的漫長(zhǎng)歷史階段(1780 ～850Ma)，這個(gè)“紀(jì)”的時(shí)限長(zhǎng)達(dá)930Myr;而如果將其上的新元古界“成冰系”底界確定在750Ma 左右的話，則當(dāng)前的“羅迪尼亞紀(jì)”時(shí)限將超過(guò)10億年(蘇文博，2014)。很顯然，目前國(guó)際上對(duì)中元古代階段的年代地層學(xué)研究也不成熟。

討論華北克拉通古/中元古界線究竟置于18 億年還是16 億年，難點(diǎn)在于:1)華北從“呂梁運(yùn)動(dòng)”到長(zhǎng)城系-薊縣系沉積期間所發(fā)生的重要地質(zhì)事件的年代-構(gòu)造格架還不清楚，缺少相關(guān)地質(zhì)記錄的高精度年齡資料;2)如何理解華北克拉通18 ～16 億年間一系列地質(zhì)事件的性質(zhì)以及它們發(fā)生的地球動(dòng)力學(xué)條件或背景;3)如何理解“結(jié)晶基底的形成與穩(wěn)定”，以及“穩(wěn)定蓋層的發(fā)育”。而目前的研究大多集中在華北中-北部地區(qū)，有關(guān)華北南部地區(qū)的研究相對(duì)薄弱，有必要開(kāi)展深入細(xì)致的年代學(xué)和地層學(xué)工作，以期為全球古-中元古代地層學(xué)工作做出中國(guó)學(xué)者的獨(dú)特貢獻(xiàn)。

4 華北克拉通南部18 ～16 億年地質(zhì)演化研究中亟待解決的一些問(wèn)題

華北南部像華北克拉通其它地區(qū)一樣，記錄了～27 億年的陸殼生長(zhǎng)和～25 億年的強(qiáng)烈構(gòu)造-巖漿事件，及至18 億年華北克拉通基底的最終形成(Zhao et al.，2005;Zhai and Santosh，2011)。18 億年以后，華北克拉通陸續(xù)出現(xiàn)沉積記錄和各類巖漿巖，并且總體是沿南部的熊耳三叉裂谷(孫樞等，1981，1985)、北部的燕遼三叉裂谷以及西北部可能的渣爾泰-狼山裂谷系的侵入巖和火山-沉積記錄最為發(fā)育，它們的起始時(shí)間是有差異的(圖3)，南部的熊耳三叉裂谷早于燕遼三叉裂谷(趙太平等，2001;翟明國(guó)等，2014)。

與華北克拉通其它地區(qū)以及世界其它克拉通相比，華北南部最為特色的是發(fā)育18 ～17.5 億年的熊耳群。如北美、南美、歐洲等地，雖然17 ～16 億年前后的造山后-非造山侵入巖比較發(fā)育，也有少量火山巖出露，但都沒(méi)有與熊耳群時(shí)代相近并且如熊耳群火山巖系這般分布廣、厚度大的未變質(zhì)的火山巖系。尤其是，熊耳群底部的大古石組，是華北克拉通變質(zhì)基底上目前已知的最古老的未變質(zhì)的穩(wěn)定沉積巖層。因此，華北南部是解析華北克拉通由結(jié)晶基底形成到穩(wěn)定蓋層發(fā)育地質(zhì)演變過(guò)程和古/中元古代地質(zhì)界線問(wèn)題的理想場(chǎng)所，對(duì)于揭示華北克拉通乃至全球前寒武紀(jì)地質(zhì)演化具有重要研究?jī)r(jià)值。

以下幾個(gè)重要問(wèn)題值得在今后的研究工作中予以高度重視:

(1)熊耳群底部大古石組和不整合于熊耳群之上的汝陽(yáng)群底部小溝背組、兵馬溝組的沉積時(shí)限、沉積環(huán)境及其區(qū)域大地構(gòu)造演化意義

熊耳群底部的大古石組是“呂梁運(yùn)動(dòng)”后最早的、未變質(zhì)的沉積記錄，解決熊耳群火山巖及其底部的大古石組沉積巖的形成時(shí)代和大地構(gòu)造內(nèi)涵，是極具重要科學(xué)研究?jī)r(jià)值的。作者最近對(duì)豫北大古石組上、中、下三個(gè)部位獲取的鋯石樣品用LA-ICP-MS 方法各測(cè)試了100 粒鋯石，只有1 粒鋯石年齡為1762Ma。顯然，還需要進(jìn)一步的工作來(lái)確定大古石組的沉積年齡以及熊耳群火山活動(dòng)的時(shí)限。

華北南部熊耳群之上發(fā)育的三套可能近于同期的中-新元古代沉積建造，它們和下伏的熊耳群火山巖系共同保存了華北克拉通南部地區(qū)從基底到蓋層演化的豐富信息。但目前缺少可靠的年齡資料，相關(guān)的沉積古地理環(huán)境、大地構(gòu)造背景、基底控制因素和深部動(dòng)力學(xué)條件等，還沒(méi)有合理的解釋。另外，如何將它們和天津薊縣及國(guó)際中-新元古界相關(guān)地層進(jìn)行對(duì)比，尤其是16 億年的地質(zhì)界線在哪里，目前都不清楚，需要進(jìn)一步的研究。

(2)熊耳群火山巖的形成時(shí)代、源區(qū)特征、巖漿演化

熊耳群火山巖噴發(fā)的大致時(shí)限為18 ～17.5 億年(圖3)(趙太平等，2001，2004;Peng et al.，2008;He et al.，2009，2010;Cui et al.，2011，2013;Wang et al.，2010)，但并沒(méi)有精準(zhǔn)限定火山噴發(fā)的起止時(shí)間以及不同地區(qū)火山噴發(fā)時(shí)限的空間變化規(guī)律(趙太平等，2007)。目前幾乎所有的鋯石年齡都是基于英安-流紋斑巖或輝長(zhǎng)-閃長(zhǎng)巖中的鋯石。而據(jù)作者的長(zhǎng)期研究積累，認(rèn)為多數(shù)年齡資料所涉及的英安-流紋斑巖是侵入相，作為熔巖地層的證據(jù)不夠充分;其次，迄今為止沒(méi)有獲得熊耳群火山巖最主要的巖石類型——中基性熔巖中的鋯石年齡。我們?cè)謩e運(yùn)用SHRIMP、LA-ICP-MS 分析了能代表熊耳群頂?shù)捉缇€的玄武安山質(zhì)熔巖中的鋯石，發(fā)現(xiàn)這些鋯石幾乎都是繼承性的鋯石，而熊耳群火山巖形成期的鋯石很少且粒度很小，將來(lái)的工作可以利用S?derlund and Johansson (2002)提出的改進(jìn)方案分選出斜鋯石，以ID-TIMS或者離子探針(SIMS)等測(cè)試方法獲取熊耳群頂?shù)啄挲g。

圖4 華北克拉通1.80 ～1.60Ga 巖漿巖的年齡-全巖εNd(t)、鋯石εHf(t)圖解Fig.4 εNd(t)-age and εHf(t)-age diagrams for the igneous rocks (1.8 ～1.6Ga)in the NCC

已有資料顯示，熊耳群火山巖幾乎都具有“島弧地球化學(xué)特征”，如Nb、Ta 等高場(chǎng)強(qiáng)元素的虧損和大離子親石元素的富集，全巖εNd(t)和鋯石εHf(t)值都表現(xiàn)出富集地幔的特征(Zhao et al.，2002b;He et al.，2009，2010;Wang et al.，2010)，或是其地幔源區(qū)經(jīng)受古俯沖組分的改造，或表明有大量的地殼物質(zhì)的加入(圖4)。其中的鋯石絕大多數(shù)是繼承性的，表明地殼物質(zhì)的貢獻(xiàn)很大，尤其是長(zhǎng)英質(zhì)巖石很可能源于地殼物質(zhì)的部分熔融，而中基性巖石不只是巖漿在上升到地表的過(guò)程中混染了地殼物質(zhì)，其富集的陸下巖石圈地幔曾遭受古俯沖組分的改造(Zhao et al.，2002b;趙太平等，2007;Wang et al.，2010)。此外，熊耳群火山巖普遍富鉀，目前也沒(méi)有得到很好的解釋。已有的研究，多認(rèn)為它們主要是地幔源區(qū)特征的反映，說(shuō)明這期巖漿活動(dòng)可能是一次重要的陸殼生長(zhǎng)事件，通過(guò)相關(guān)研究可以反演或制約華北克拉通結(jié)晶基底的形成過(guò)程和古構(gòu)造格局。

此外，熊耳群中基性熔巖普遍含鐵在10%左右(FeO +Fe2O3或全鐵作為Fe2O3，質(zhì)量百分含量，下同)，少數(shù)達(dá)到15%;巖石都顯示高度分異和拉斑質(zhì)巖漿的演化趨勢(shì)和礦物學(xué)特征。其SiO2含量大多高于52%，鐵鎂礦物主要是單斜輝石，很少有橄欖石和斜方輝石，普遍缺少含水礦物如角閃石，地球化學(xué)上具低Al、Ca 和Mg、富Fe 的特征，具有板內(nèi)富鐵拉斑質(zhì)火山巖特征(Brooks et al.，1991)。這些特征是由于地幔源區(qū)性質(zhì)的不同，還是因?yàn)椴糠秩廴跅l件以及巖漿在上升侵位過(guò)程中的演化過(guò)程或/和溫壓條件不同等造成的，目前的認(rèn)識(shí)分歧很大。華北克拉通在此期間的基性巖墻也有不少是具有類似的巖石學(xué)和地球化學(xué)特征(彭澎等，2004;Peng et al.，2007，2008;胡國(guó)輝等，2010)。

(3)官道口群和汝陽(yáng)群底部火山巖的形成時(shí)代與成因

官道口群和汝陽(yáng)群底部的高山河組和云夢(mèng)山組中均有巖相學(xué)和地球化學(xué)特征完全一致的鉀玄質(zhì)熔巖夾層。這套火山巖夾層在華北南緣多處產(chǎn)出，在地層層序上比較穩(wěn)定。作者近期在豫-陜交界地區(qū)的高山河組底部發(fā)現(xiàn)數(shù)十米厚的鉀玄質(zhì)的火山巖夾層。關(guān)保德等(1996)和我們的初步工作顯示，高山河組和云夢(mèng)山組中的玄武安山質(zhì)熔巖的巖石學(xué)、地球化學(xué)特征和熊耳群的中基性熔巖非常相似，但更為富鉀，Nb、Ta 虧損程度略低。其形成時(shí)代至今也沒(méi)有可靠資料。作者經(jīng)多次嘗試只獲得3 個(gè)顆粒的鋯石U-Pb 年齡，約16.5 億年，原因是其中的鋯石幾乎都是捕獲的繼承性的鋯石(幾乎都是18 億年前的)，火山活動(dòng)期的鋯石很少而且很細(xì)小(很難用LA-ICP-MS 或SHRIMP 方法測(cè)試);無(wú)論從其產(chǎn)出的地層層位，還是其巖石學(xué)和地球化學(xué)特征，都與長(zhǎng)城系大紅峪組火山巖相當(dāng)。比較它們和熊耳群火山巖在成因演化上的異同點(diǎn)，探討它們?cè)诖蟮貥?gòu)造環(huán)境上的關(guān)系，有助于從巖漿作用方面揭示18 ～16 億年華北南部地區(qū)構(gòu)造體制的演變過(guò)程。

(4)侵入巖的時(shí)空格架、成因及其形成的構(gòu)造環(huán)境

華北南部在18 ～16 億年，不僅有廣泛的火山活動(dòng)，還發(fā)育多期次A-型花崗巖、正長(zhǎng)巖和基性巖墻等(圖3)。如分布有兩期A-型花崗巖，即18 ～17.5 億年的石秤巖體、摩天寨巖體以及桂家峪巖體(Zhao and Zhou，2009;鄧小芹等，未刊資料)和16 億年的龍王 巖體(陸松年等，2003;包志偉等，2009;Wang et al.，2013c)、麻坪巖體(鄧小芹等，2015)，還有一些古元古代末至中元古代早期的正長(zhǎng)巖-堿性正長(zhǎng)巖體(柳曉艷，2011)，以及大規(guī)模～17.8 億年的基性巖墻群(Peng et al.，2008;Peng，2015;胡國(guó)輝等，2010;侯貴廷，2012)。

目前資料顯示，該時(shí)期的A-型花崗巖全巖的εNd(t)及鋯石εHf(t)值均較低(圖4)，且二階段模式年齡遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其結(jié)晶年齡，表明它們主要來(lái)源于古老地殼物質(zhì)的脫水部分熔融(Zhao and Zhou，2009;鄧小芹等，2015)。同時(shí)，基性巖漿的底侵作用可能為A-型花崗巖的形成提供了相應(yīng)的熱源。A型花崗巖的產(chǎn)生通常與伸展的構(gòu)造背景有關(guān)，如造山后或者非造山環(huán)境(Frost et al.，2007;Zhao and Zhou，2009)。因此，A 型花崗巖的研究對(duì)于區(qū)域地殼的演化和殼幔相互作用以及大地構(gòu)造演化具有非常重要的指示意義。

該時(shí)期的鎂鐵質(zhì)巖墻，和華北其它地區(qū)的一樣(Peng et al.，2008;侯貴廷，2012)，鐵含量普遍在10%以上，多數(shù)在15%左右，有的甚至高達(dá)20%左右;而TiO2含量普遍在1%左右，只有少數(shù)樣品大于2%。如此特征的巖石在地質(zhì)歷史上非常少見(jiàn)，它們與正常的巖漿演化(鮑文演化序列產(chǎn)生的富硅貧鐵的趨勢(shì)—‘Bowen’trend)形成的基性巖明顯不同，顯示出相反的富鐵演化趨勢(shì)(‘Fenner’trend)。對(duì)于它們產(chǎn)出的構(gòu)造背景，除了最早發(fā)現(xiàn)于典型的洋中脊擴(kuò)張中心之外，后來(lái)在弧后盆地以及大陸裂谷環(huán)境(如埃塞俄比亞的Afar 裂谷和紅海裂谷)也相繼識(shí)別出。因此，它們的成因研究(特別富鐵問(wèn)題)，對(duì)于巖漿源區(qū)識(shí)別、成巖過(guò)程及地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制解析都具有重要意義。

目前對(duì)于華北南部18 ～16 億年的各類侵入巖的形成時(shí)代、源區(qū)屬性和成巖過(guò)程研究還很匱乏，數(shù)據(jù)資料零散，需要綜合所有巖漿活動(dòng)的空間分布規(guī)律以及隨時(shí)間演變的特點(diǎn)，來(lái)剖析其深部動(dòng)力學(xué)機(jī)制，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)華北18 ～16 億年的地殼增生與改造、構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換和殼-幔作用過(guò)程。

(5)巖漿作用與沉積響應(yīng)的耦合關(guān)系需要厘清

巖漿作用的時(shí)空分布規(guī)律及其成因特征，尤其是它們記錄的殼-幔作用過(guò)程是探討深部動(dòng)力學(xué)過(guò)程的重要途徑;而沉積建造的區(qū)域分布特征和古地理環(huán)境是追索地球深部過(guò)程的淺表地質(zhì)響應(yīng)的線索。因此，總結(jié)沉積巖的時(shí)空分布規(guī)律和相關(guān)沉積建造/盆地的演化過(guò)程，研究具有一定序列性和階段性的沉積記錄與巖漿作用的耦合關(guān)系，解析淺表沉積-構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)、深部動(dòng)力學(xué)機(jī)制的演變關(guān)系，構(gòu)建研究區(qū)巖漿-沉積的構(gòu)造演化格架，對(duì)于澄清從結(jié)晶基底到穩(wěn)定蓋層發(fā)育的過(guò)程是非常必要的。

例如，華北南部在熊耳群火山巖噴發(fā)前，有明顯的地殼隆升運(yùn)動(dòng)記錄。不少地方零星分布礫巖、砂礫巖等。豫北濟(jì)源熊耳群火山巖系的底部有一套穩(wěn)定的河湖相的泥質(zhì)沉積巖——大古石組。在熊耳群火山巖內(nèi)部，也有約5%厚度的沉積巖。巖石學(xué)證據(jù)充分表明熊耳群主要形成于海相環(huán)境(中基性熔巖普遍發(fā)育中空骸晶結(jié)構(gòu)、其中的斜長(zhǎng)石無(wú)例外地是鈉長(zhǎng)石、枕狀構(gòu)造、淬碎熔巖比較發(fā)育等;趙太平等，1995)，表明伴隨著熊耳群的火山噴發(fā)地殼是逐步沉降的。但是，熊耳群頂部發(fā)育柱狀節(jié)理玄武安山巖(其斑晶和基質(zhì)相的斜長(zhǎng)石為中-拉長(zhǎng)石)，熊耳群火山巖噴發(fā)以后，在局部地區(qū)形成指示山間盆地-河流相的礫巖、砂礫巖等。如，覆蓋于熊耳群之上有一套從山間盆地-河流相的地層——“小溝背組”(相同的地層，在嵩山地區(qū)稱為“兵馬溝組”)，接著才是代表海進(jìn)層序的官道口群和汝陽(yáng)群底部的底礫巖-砂礫巖，往上過(guò)渡為砂巖-泥巖-碳酸鹽巖沉積。這些地層層序上的特征表明，火山噴發(fā)經(jīng)歷了陸相到海相再到海-陸過(guò)渡相的古地理環(huán)境變遷。另外，熊耳群之上不整合覆蓋有三套時(shí)代相近、巖性組合特征有異的中-新元古代地層，即:汝陽(yáng)群→洛峪群、官道口群→欒川群→陶灣群和嵩山地區(qū)的五佛山群等(圖2)(關(guān)保德等，1988;周洪瑞，1998)，和薊縣剖面中-新元古代地層相比，更顯復(fù)雜多樣化。對(duì)這些沉積建造進(jìn)行精細(xì)的時(shí)空分布、物源特征和區(qū)域綜合對(duì)比研究，無(wú)疑有助于建立可以進(jìn)行國(guó)際對(duì)比的華北地區(qū)新的古-中元古界地層劃分方案。

(6)華北克拉通18 ～16 億年期間的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折和動(dòng)力學(xué)機(jī)制

全球超大陸的形成及其裂解和重建，是近年來(lái)國(guó)際上前寒武紀(jì)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。已有的古地磁和古地理研究認(rèn)為，華北克拉通與Columbia(或Nuna)超大陸有非常緊密的聯(lián)系，參與了其形成和裂解的演化過(guò)程(Zhao et al.，2002a，2004，2011;Wilde et al.，2002;Luet al.，2002;Li et al.，2007;Hou et al.，2008a，b;Zhang et al.，2012a，b)。這也得到了地質(zhì)學(xué)資料的支持。Li et al.(2013)認(rèn)為華北克拉通與西伯利亞有相似的中元古代沉積序列;而Condie (2002)和Wilde et al. (2002)分別對(duì)比華北中部造山帶與西伯利亞Akitkan 造山帶、Kola-Karelian 造山帶，認(rèn)為它們?cè)诠旁糯l(fā)生同期碰撞。此外，通過(guò)對(duì)華北克拉通與印度板塊同期的基性巖墻群研究，二者被認(rèn)為在中元古代有所聯(lián)系(Peng et al.，2005;Peng，2015;Hou et al.，2008a)。雖然以上資料為解析華北克拉通與超大陸的關(guān)系提供了證據(jù)，但是對(duì)其在超大陸中的位置以及裂解的響應(yīng)時(shí)間存在爭(zhēng)議，原因主要是對(duì)華北18 ～16 億年所發(fā)生的地質(zhì)事件性質(zhì)或構(gòu)造背景的認(rèn)識(shí)不同。

就該時(shí)期華北克拉通發(fā)育的巖漿巖而言(圖4)，大部分學(xué)者認(rèn)為華北克拉通南部廣泛發(fā)育1.80 ～1.75Ga 的熊耳群火山巖形成于裂谷的環(huán)境(孫樞等，1981，1985)。有的學(xué)者認(rèn)為，熊耳群火山巖與鎂鐵質(zhì)巖墻和1.75 ～1.68Ga 的斜長(zhǎng)巖-紋長(zhǎng)二長(zhǎng)巖-堿性花崗巖-環(huán)斑花崗巖系列一起，代表了地幔柱或哥倫比亞超大陸的裂解(Peng et al.，2005，2007;Hou et al.，2008a;侯貴廷，2012;Zhang et al.，2012a)。Wang et al.(2004)和Wang et al. (2013a，2013b)認(rèn)為18.5 億年之后的地質(zhì)事件是克拉通化過(guò)程中板塊碰撞后伸展的結(jié)果。還有學(xué)者認(rèn)為，熊耳群形成于安第斯型板塊邊緣弧環(huán)境(胡受奚和林潛龍等，1988;陳衍景等，1992;He et al.，2009;Zhao et al.，2009a)，只有在熊耳群之后，華北克拉通才作為一個(gè)穩(wěn)定的克拉通陸塊經(jīng)歷了一個(gè)長(zhǎng)期的沉積作用。

值得關(guān)注的是，雖然普遍認(rèn)為華北克拉通在結(jié)晶基底形成后經(jīng)歷多期裂解事件，但并沒(méi)有大陸裂解開(kāi)來(lái)或洋盆發(fā)育的記錄(翟明國(guó)，2012)。華北18 ～16 億年的中-基性巖類被認(rèn)為源于地幔，但大多是分異演化程度較高的，迄今沒(méi)有發(fā)現(xiàn)苦橄巖、OIB 型玄武巖或直接來(lái)自于軟流圈虧損地幔的巖漿巖;而且?guī)r漿活動(dòng)并不是短時(shí)期巨量發(fā)育，而是“持續(xù)的、脈動(dòng)的”，其地球化學(xué)特征也是逐步變化的，從18 億年到16億年，全巖的εNd(t)及鋯石εHf(t)值有逐漸增加而模式年齡變小的趨勢(shì)(圖4)，這些特點(diǎn)明顯不同于與地幔柱相關(guān)的巖漿活動(dòng)特征。另一方面，與現(xiàn)代島弧/活動(dòng)大陸邊緣弧或板塊構(gòu)造體制巖漿巖組合不同的是，這些巖漿巖不是“線型”分布的，缺乏類似現(xiàn)代板塊體制的巖漿巖組合。盡管不同地區(qū)的巖漿巖在巖石類型和地球化學(xué)特征上存在某些差異，但它們?cè)诔梢蚝蜆?gòu)造環(huán)境上很可能是一致或有聯(lián)系的，而且它們?cè)谌A北克拉通整體是呈“面狀”分布的(圖3)，現(xiàn)有的構(gòu)造環(huán)境解釋依然缺乏足夠的依據(jù)。

綜上所述，以目前的研究積累和測(cè)試技術(shù)，有條件精細(xì)構(gòu)建華北克拉通18 ～16 億年間所發(fā)生的巖漿-沉積作用的時(shí)序，深入探討巖漿巖的巖石學(xué)和地球化學(xué)特征和巖漿演化、空間分布以及隨時(shí)間而演變的規(guī)律性，解析巖漿作用的深部動(dòng)力學(xué)過(guò)程及其和淺表沉積作用的耦合關(guān)系，并與全球典型克拉通進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而刻畫華北克拉通由結(jié)晶基底形成到穩(wěn)定蓋層發(fā)育的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折和動(dòng)力學(xué)過(guò)程，為重新或準(zhǔn)確厘定古/中元古代界線和相關(guān)地層劃分方案提供依據(jù)。這些是我國(guó)前寒武紀(jì)地質(zhì)研究迫切需要解決的重要課題。

致謝 本論文在成文過(guò)程中得到趙振華、孫勇、郭敬輝、包志偉、彭頭平等的指導(dǎo)和幫助;審稿人耿元生、王世炎、李懷坤提出寶貴意見(jiàn)。在此對(duì)他們表示衷心感謝!

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