蓟县中元古代高于庄组凝灰岩锆石LA-MC-ICPMS U-Pb定年及其地质意义

田 辉, 张 健, 李怀坤*, 苏文博, 周红英, 杨立公, 相振群,耿建珍, 刘 欢, 朱士兴, 许振清

1)中国地质调查局天津地质矿产研究所, 天津 300170; 2)中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083; 3)天津市蓟县中上元古界国家自然保护区管理中心, 天津 301900

蓟县中元古代高于庄组凝灰岩锆石LA-MC-ICPMS U-Pb定年及其地质意义

田 辉1), 张 健1), 李怀坤1)*, 苏文博2), 周红英1), 杨立公3), 相振群1),耿建珍1), 刘 欢1), 朱士兴1), 许振清3)

1)中国地质调查局天津地质矿产研究所, 天津 300170; 2)中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083; 3)天津市蓟县中上元古界国家自然保护区管理中心, 天津 301900

最近在天津蓟县东水厂村附近中元古代高于庄组三段(即张家峪亚组)下部白云岩中发现了一层15 cm厚的凝灰岩夹层, 测得其锆石LA-MC-ICPMS U-Pb年龄为(1577±12) Ma。这一进展不仅使得蓟县地区高于庄组沉积时代第一次获得了精确可靠的年代学约束, 也为华北克拉通北缘整个燕山地区中元古界的精确对比提供了新的标尺。与此同时, 由于在其紧邻的上覆层位还发现了与标准剖面早年所发现的以光面拟丘阿尔藻(Parachuaria glabra Sun)为代表的同类的宏观藻类, 因此本测年结果实际也同时标定了这一宏观藻类群的生存时代。结合笔者等早先获得的北京延庆地区高于庄组三段上部凝灰岩的锆石 U-Pb年龄((1560±5) Ma)可以确认, 整个燕山地区高于庄组三段主体的沉积时限应为1580~1560 Ma, 同时可以更为精确地将高于庄组与下伏大红峪组的界线年龄限定为1600 Ma左右, 相当于目前通用的国际中元古界盖层系(Calymmian System)的底界。

凝灰岩; 高于庄组; LA-MC-ICPMS U-Pb测年; 盖层系; 蓟县; 华北克拉通

自“吕梁运动”华北克拉通结晶基底形成之后(Wilde et al., 2002, 2005; Kusky and Li, 2003; Zhao et al., 2005), 作为哥伦比亚超大陆裂解事件在华北克拉通北缘的沉积响应, 沿燕山裂陷槽形成了巨厚的中—新元古代地层, 蓟县地区该套地层发育相对最为完好, 长期以来一直被选为我国中—新元古界的标准剖面(王曰伦等, 1980; 陈晋镳等, 1980, 1999;邢裕盛等, 1996; 全国地层委员会, 2001, 2002)。“高于庄灰岩”作为其中一个地层单位, 最早由高振西等(1934)命名, 命名地点位于天津蓟县下营乡高于庄村。1959年第一次全国地层会议后改称高于庄组(全国地层委员会, 1962)。高于庄组在燕辽地区广为分布, 其厚度和岩性均较稳定, 且均产出叠层石和微古植物, 被认为是一套中元古时期华北克拉通北缘第一次大规模海侵的产物(陈晋镳等, 1980; 河北省地质矿产局, 1989)。

在整个燕山地区, 关于高于庄组的归属, 学者们一直存在三种不同意见: (1)认为该组与下伏大红峪组呈整合接触, 与上覆杨庄组呈不整合接触, 将其置于长城系顶部(Kao et al., 1934; 全国地层委员会, 1962, 2001); (2)认为高于庄组独立于长城系和蓟县系之外, 应单独建系(南口系)(钟富道, 1977;陈晋镳等, 1980); (3)认为高于庄组与下伏大红峪组为不整合接触关系, 与上覆杨庄组为连续沉积, 将其置于蓟县系底部(申庆荣和廖大从, 1958; Zhu and Chen, 1992; Lu et al., 1996; 李怀坤等, 2010; Li et al., 2013)。

燕辽地区中元古界高于庄组微生物及宏观藻类组合是目前所知前寒武纪古生物保存最好的区系之一。20世纪 80年代以来, 许多学者对该组开展了相关研究(邢裕盛和刘桂芝, 1973; 陈晋镳等, 1980; 曹瑞骥和赵文杰, 1981; 徐兆良, 1984; 杜汝霖, 1992; 曹芳, 1992, 2005; Zhu and Chen, 1992; 孙淑芬等, 2004, 2006)。近年来, 一些学者对该地区高于庄组碳酸盐岩的碳-氧同位素特征及元素地球化学特征进行了分析(彭楠等, 2009; 罗顺社和汪凯明, 2010); 同时, 一些学者对高于庄组的沉积环境、层序地层以及臼齿碳酸盐岩等开展了较为深入的研究(杨进辉等, 1995; 高林志等, 1996; 孟祥化等, 2006;梅冥相, 2005, 2007, 2008)。

对于高于庄组的地层年代学研究, 最早是由钟富道(1977)在河北兴隆高板河一带的高于庄组桑树鞍亚组(高于庄组二段)上部的黄铁铅锌矿中得到了三个铅模式年龄, 分别是 1485 Ma、1384 Ma和1434 Ma, 平均年龄为(1434±50) Ma, 由此推测高于庄组顶界年龄为 1400 Ma左右; 王松山等(1995)在蓟县剖面高于庄组顶部还获得了(1380±24) Ma的40Ar-39Ar等时线年龄, 因此该组被认为是1400 Ma前后的沉积; 张巧大等(2002)曾在北京十三陵附近的高于庄组获得了(1608±74) Ma碳酸盐Pb-Pb年龄,但受限于碳酸盐岩Pb-Pb定年方法的可靠性的争议,该数据并未获得广泛认可。

20世纪 90年代以来, 由于陆松年和李惠民(1991)、Lu等(2008)在下伏于高于庄组的长城系大红峪组火山岩中获得1622~1625 Ma的锆石U-Pb年龄, 因此人们进而将高于庄组的沉积时代界定在1600~1400 Ma。进入21世纪后, 随着华北克拉通北缘青白口系下马岭组斑脱岩的发现(苏文博等, 2006)及其高精度锆石 U-Pb测年结果(~1380 Ma)的获得(高林志等, 2007, 2008; Su et al., 2008; 苏文博等, 2010), 以及蓟县系顶部铁岭组斑脱岩的发现与测年(~1440 Ma, 苏文博等, 2010), 高于庄组的沉积时代得到了进一步的厘定。然而, 直到李怀坤等(2010)首次在北京延庆红旗甸乡下马鹿沟村高于庄组三段(张家峪亚组)顶部发现了凝灰岩, 并获得了其锆石U-Pb年龄(1559±12) Ma(SHRIMP)和(1560±5) Ma (LA-MC-ICPMS)后, 华北克拉通北缘高于庄组才第一次获得了直接而精确的年龄约束。

最近, 笔者等(李怀坤等, 2014)在蓟县城西的雾迷山组和铁岭组发现斑脱岩并获得高精度的SHRIMP锆石U-Pb年龄(~1485 Ma, ~1440 Ma), 这是华北克拉通北缘传统的中新元古界标准剖面——蓟县剖面年代学研究方面取得的突破性新进展, 这也启示我们应该对我国中—新元古界标准剖面(蓟县剖面)其他层位, 特别是同样以碳酸盐岩为主的高于庄组, 进行直接测年对象(如凝灰岩夹层)的寻找, 并进行直接精确锆石U-Pb定年。

经过多次工作, 最近终于在蓟县穿芳峪乡东水厂村附近的高于庄组三段发现了凝灰岩夹层, 并对其开展了锆石 U-Pb测年。本文将报道其激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICPMS)锆石U-Pb同位素年龄, 并讨论相关的地质意义。

研究区位于天津市蓟县东北部(图 1), 中元古代时期属于燕山裂陷槽的一部分(陈晋镳等, 1980)。区内沉积了包括长城系常州沟组、串岭沟组、团山子组、大红峪组, 蓟县系高于庄组、杨庄组、雾迷山组、洪水庄组、铁岭组和待建系下马岭组在内的中元古代地层, 青白口系骆驼岭组和景儿峪组, 以及下寒武系府君山组等地层单元(王泽九等, 2014)。

研究区地层出露齐全、连续性好、厚度稳定、各组间接触关系清楚, 半个多世纪以来一直是华北地区中元古代研究的核心区域, 已具有良好的研究基础(例如, 陈晋镳等, 1980; 曹瑞骥和赵文杰, 1981;陆松年和李惠民, 1991; 杜汝霖等, 1992; 邢裕盛等, 1996; 张拴宏等, 2013; 李怀坤等, 2011; Li et al., 2013等)。

区内高于庄组主要为一套碳酸盐岩沉积序列,在标准剖面上, 其总厚度1596 m。传统上, 该组自下而上分为四个亚组, 即官地亚组、桑树鞍亚组、张家峪亚组和环秀寺亚组(陈晋镳等, 1980), 分别相当于现在的第一段至第四段(中国地层典中元古界, 1999)。现将其岩性特征概括如下:

第一段(官地亚组): 底部为厚3 m的石英岩状砂岩, 向上为潮间至潮上带含陆屑燧石白云岩、燧石云砂岩、泥质白云岩夹白云质粉砂岩等; 板层状-中厚层-巨厚层状, 层面起伏不平, 见冲刷构造和交错层理, 常见直径为 30~40 cm的硅质和钙镁质结核。厚267 m。

第二段(桑树鞍亚组): 下部开始为潮间带-潮上带含锰白云岩和含锰粉砂质白云岩; 然后过渡为潮下带细晶白云岩, 白云岩中含盆屑; 上部为潮下带泥晶白云质灰岩, 呈粉红色、黄色、蛋青色等, 厚层至中厚层状。在其近顶部层位中含有锰方硼石矿。厚282 m。

图1 研究区地质简图(据天津市地质调查研究所基础地质室, 1990)Fig.1 Geological sketch map of the study area (modified after Tianjin Geoloical Surney Institute, 1990)

第三段(张家峪亚组): 为潮下带-深滨带深色含泥或泥质白云岩、含云粉砂质页岩、黑色炭质页岩、白云质灰岩和灰质白云岩; 底部见少量瘤状灰岩。层理平直, 多为板层至中厚层状, 纹理中见有机质碎片。厚700 m。

第四段(环秀寺亚组): 底部为沥青质白云岩或沥青质角砾白云岩; 下部中层-厚层粗粒白云质灰岩;上部厚层含燧石的粗粒白云岩; 白云岩中含陆屑及盆屑。大型同心圆状结核和连生结核多见。厚347 m。

1 测年样品特征

本文所研究样品(14JX03-2)为凝灰岩, 取样点位于蓟县穿芳峪乡东水厂村南的乡村公路边, 其GPS坐标为40°8′21″N; 117°31′11″E(图1)。该地点位于蓟县中—新元古界标准剖面东侧约 5 km 处,沿公路由北向南出露了高于庄组三段及其上、下相邻的地层, 露头良好, 产状稳定, 地层层序与标准剖面(大红峪沟桑树庵村南)完全吻合。

所研究的凝灰岩为高于庄组三段下部中-厚层灰质白云岩中的夹层(图 2, 图 3e), 外观呈灰绿色,厚度约15 cm。该凝灰岩层位于高于庄组三段下部瘤状灰岩(图3a, b)之上约55 m。

图2 东水厂村高于庄组三段下部凝灰岩采样位置剖面图Fig.2 Tuff sample-collecting cross-section of the lower part of the 3rdMember of Gaoyuzhuang Formation at Dongshuichang Village

虽然在原实测标准剖面上, 自瘤状灰岩往上,与本文所研究的凝灰岩所在层位相当的地层中没有找到凝灰岩(可能与风化剥蚀或第四系覆盖有关),但幸运的是, 笔者在凝灰岩采样点的直接上覆层位发现了碳质宏观生物化石Parachuaria glabra Sun(光面拟丘阿尔藻)富集层(图 3c)。Parachuaria glabra Sun是由孙淑芬等(2004)在蓟县、兴隆地区的长城系串岭沟组二段首先发现并命名的新属种, 迄今只在长城系串岭沟组二段与蓟县系高于庄组三段下部发现其集中分布层位(孙淑芬等, 2004, 2006),加之上述稳定分布瘤状灰岩的层位制约, 因此可以比较准确地确定样品所在的层位应位于高于庄组三段下部。

在东水厂剖面中所发现的含宏观藻类化石灰质白云岩总厚度约15 m, 化石形态呈圆盘形, 碳质膜状, 边缘平整, 边缘内侧盾面光滑, 横切面为凸镜状, 直径一般在3~5 mm, 大者可达10 mm。整体上它们与Chuaria circularis的形态很相似, 但是前者个体较大, 边缘带平整, 无同心圆状环纹。这与孙淑芬等(2006)在蓟县大红峪沟高于庄组三段下部发现的光面拟丘阿尔藻Parachuaria glabra Sun(图3d)是完全一致的。

在显微镜下观察, 凝灰岩主要成分为玻屑(95%~97%)、晶屑及白云石(3%~5%); 塑性玻屑呈弯曲线纹状; 晶屑可见石英, 呈棱角状, 零星可见,一般＜0.2 mm, 少量晶屑被方解石交代呈假像; 岩石被白云石呈不均匀片状交代, 白云石主要呈它形粒状, 星散状分布; 次生矿物主要为白云石、方解石、高岭土等; 综上可以判断, 样品应为玻屑凝灰岩(图3f)。

自凝灰岩中所选出的锆石总体上呈短柱状自形晶体(图4), 长宽比为1.5/1~2/1, 长轴60~100 μm,未见明显的搬运、磨蚀痕迹; 锆石内部具有明显的岩浆振荡生长环带结构, Th/U主要在0.6~1之间(表1), 具有中酸性岩浆锆石的基本特征。

2 实验方法和结果

2.1 样品预处理

野外采集10 kg左右凝灰岩样品, 将样品粉碎至 80目, 经过用水淘洗和电磁分选之后在实体显微镜下手工挑出待测锆石; 锆石分选工作在河北省廊坊宇能岩石矿物分选技术服务有限公司完成。在利用质谱仪开展锆石 U-Pb测年之前, 首先需要制作锆石环氧树脂靶。将待测锆石浇铸在环氧树脂靶上, 待环氧树脂固化以后将样品靶打磨、抛光至锆石的核部。对锆石进行透、反射光显微照相以及阴极发光图像分析, 以分析锆石的内部结构并据以选择适宜的测试点位(图 4); 锆石测年样品制靶在北京锆年领航科技有限公司制备, 阴极发光(CL)图像照相在天津地质矿产研究所同位素实验室完成。

2.2 U-Pb同位素测试流程

利用天津地质矿产研究所同位素实验室的激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICPMS)进行锆石微区原位U-Pb同位素测定, 详细分析流程及原理参见李怀坤等(2009a, 2010)、侯可军等(2009)和耿建珍等(2012)。

图3 蓟县高于庄组三段典型岩石和古生物特征(锤柄长度约20 cm, 标尺长度5 cm, 硬币直径2 cm, 签字笔长度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)

图4 蓟县东水厂村高于庄组凝灰岩中锆石阴极发光图像及分析点位Fig.4 Cathodoluminescence (CL) images and laser ablated spots of zircons from tuff of the Gaoyuzhuang Formation, Dongshuichang Village, Jixian County

在具体测试过程中, 每测定八个样品点进行一次外部标准锆石(GJ-1)U-Pb同位素测定, 用以进行同位素分馏校正(Jackson et al., 2004), 以保证仪器的稳定性及测定数据的有效性; 采用 Liu等(2009)ICPMSDataCal程序和Ludwig(2003)的Isoplot程序进行数据处理, 应用208Pb法进行普通铅校正(Anderson, 2002), 利用NIST610玻璃标样计算锆石样品中的Pb、U、Th含量; 数据表中所列单个数据点的误差为1σ, 加权平均年龄为95%的置信度。

表1 高于庄组凝灰岩(14JX03-2)锆石LA-MC-ICPMS U-Pb 同位素分析结果Table 1 LA-MC-ICPMS U-Pb isotopic data of zircons from the tuff in the Gaoyuzhuang Formation (14JX03-2)

图5 蓟县东水厂村高于庄组凝灰岩样品(14JX03-2)锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素谐和图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 测试结果

按照上述方法, 我们对高于庄组凝灰岩(14JX03-2)锆石测定了24个U-Pb同位素数据点(表1)。测定的数据点具有轻微的铅丢失现象, 谐和度普遍在95%以上, 24个数据点构成的不一致线与谐和线的上交点年龄为(1581±20) Ma, 24个数据点的207Pb/206Pb表面年龄加权平均值为(1577±12) Ma(图5), 二者在误差范围内完全一致。因此, 笔者认为1580 Ma可以代表蓟县高于庄组三段沉积早期的一次火山事件的年龄。

3 讨论

3.1 蓟县剖面高于庄组获得精确定年的意义

20世纪 60年代以来前人(河北省地质矿产局, 1989; 陈晋镳等, 1980, 1999)在燕山地区研究工作表明, 同属于燕山裂陷槽中段的北京延庆、天津蓟县及河北兴隆等地区的中元古代高于庄组岩石地层序列是完全可以进行对比的, 但其形成时代的准确界定一直存在疑问。曾经被认为是1400 Ma前后的沉积(钟富道, 1977; 王松山等, 1995); 后来根据下伏大红峪组上部火山岩的锆石 U-Pb年龄间接地将高于庄组的沉积时代限定为1600~1400 Ma(陆松年和李惠民, 1991; Lu et al., 2008); 曾有高于庄组碳酸盐Pb-Pb法直接定年年龄(1608±74) Ma的报道(张巧大等, 2002), 但由于碳酸盐岩定年方法的可靠性存在争议, 该数据并未获得广泛认可。迄今, 燕山地区高于庄组的唯一精确可靠的定年是李怀坤等(2010)在北京延庆地区高于庄组三段上部凝灰岩中获得的(1559±12) Ma的锆石SHRIMP U-Pb年龄和(1560±5) Ma的LA-MC-ICP-MS U-Pb年龄。

本研究在蓟县东水厂村高于庄组三段下部凝灰岩中获得的(1581±20) Ma和(1577±12) Ma的LA-MC-ICPMS U-Pb年龄数据, 可以说是在我国中新元古界标准剖面上的高于庄组中获得的第一个精确可靠的同位素年龄数据。结合前述北京延庆地区高于庄组三段顶部凝灰岩锆石 U-Pb年龄((1560± 5) Ma)可以推断, 整个燕山地区高于庄组三段主体的沉积时限应为 1580~1560 Ma, 而高于庄组与下伏大红峪组的界线年龄, 可以更为精确地限定为1600 Ma左右, 相当于目前通用的国际中元古界盖层系(Calymmian System)的底界。同时根据现有资料综合分析, 推测高于庄组顶界可以大致限定在1550 Ma左右, 则高于庄组的整体沉积时代大致在1600~1550 Ma范围内。

根据已有的古生物学研究资料(孙淑芬等, 2004, 2006), 本次测年结果可以对蓟县系高于庄组Parachuaria glabra Sun的生存时代进行标定, 结合李怀坤等(2011)、Li等(2013)对燕辽裂陷槽长城系做出的~1650 Ma底界年龄推断, 以及高林志等(2009)、张拴宏等(2013)在长城系串岭沟组所获得的~1635 Ma顶界年龄约束, 笔者推测 Parachuaria glabra Sun的生存时代介于1640~1580 Ma。

总之, 本研究取得的测年资料使得我国中—新元古界标准剖面所在地——蓟县地区高于庄组沉积时代第一次获得了精确可靠的年代学约束, 同时也为整个燕山地区及华北克拉通北缘中元古界的正确对比提供了新的标尺。

3.2 蓟县剖面中元古界研究展望

华北克拉通围绕蓟县中—新元古界剖面开展的地质年代学研究始于20世纪50年代末期。前人主要利用Rb-Sr、K-Ar、Pb-Pb等方法针对海绿石、燧石、伊利石、白云石等进行年代学测定(于荣炳和张学棋, 1984; 王松山等, 1995; 张巧大等, 2002),但由于测年方法的历史局限性, 早期的年龄数据难以推广应用。随着锆石 U-Pb同位素定年技术的发展(ID-TIMS, LA-MC-ICP-MS和SIMS)以及火山岩、凝灰岩和侵入岩脉(床)的探寻和识别, 燕辽地区中元古代地层获得了一大批精确可靠的年龄数据(表2)(陆松年和李惠民, 1991; 高林志等, 2007a, 2008, 2009; Gao et al., 2007b; Su et al., 2008; Lu et al., 2008;苏文博等, 2010; 张拴宏等, 2013; 孙会一等, 2013;李怀坤等, 2009b, 2010, 2011, 2014; Li et al., 2013)。所有这些以锆石U-Pb年龄为主的精确测年数据, 在重新精确厘定蓟县剖面这一中—新元古界标准剖面年代地层序列的同时, 也极大地推动了整个华北克拉通中元古代年代地层学格架的修订, 为一系列重大地质事件(古地磁、地球早期生命演化等)提供了精确的年代学约束(王泽九等, 2014), 也更进一步为18~14亿年间Clumbia/Nuna超大陆时期全球地层对比、克拉通盆地性质和演化研究(Zhang et al., 2012)提供了新证据。

表2 中国及全球中元古界划分沿革及对比(主要据王鸿祯和李广岑, 1990; Gradstein et al., 2004, 2012; 李怀坤等, 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年国际地层委员会推出了新版全球地质年代表(GTS2012)(Gradstein et al., 2012)(表2), 将中元古代整体划为“罗迪尼亚纪(Rodinian Period)”,意指“哥伦比亚超大陆”的裂解到“罗迪尼亚超大陆”的聚合阶段; 其底界年代选取为1780 Ma, 以硫化海洋沉积物首次出现为标记, 顶界为850 Ma, 以Bitter Springs碳同位素异常首次出现为标记。其主要依据就是, 在长达 9亿多年的时间里, 全球一直属于稳定的还原性海洋环境。而根据我国学者(Zhu et al., 1992; 孙淑芬等, 2004, 2006)对于燕辽裂陷槽中元古代古生物的研究, 稳定的还原性海洋环境难以解释该时期的生物活跃性。显然, 与1989—2004年(Gradstein et al., 2004)地层表相对比, 新的前寒武纪地层划分方案虽然修正了长期以来以人为的整数值标定年代地层界线的武断性, 却也走向另一个极端, 即将1780 Ma至850 Ma的9亿多年的地质历史整体划为一个“纪”。

另一方面, 中国学者一直认为1800 Ma是陆壳生长、岩浆热变质事件以及壳幔分异的集中期, 对于划分古元古界与中元古界具有重要意义(王鸿祯和李广岑, 1990)。新建议的地质年代表(GTS2012)对中元古界底界年龄的修改(从 1600 Ma改为1780 Ma)实际也验证了我国学者的这一划分方案的合理性。由此可见, 随着我国中元古界重大地质事件的地球化学、同位素年代学等的深入研究, 特别是包括本文在内的围绕蓟县剖面以及燕山其他地区中元古界所取得的年代学研究以及其他相关研究成果, 必将有力地推进国际地质年代表关于中元古代内部更为合理的进一步划分。在这方面的工作势在必行, 我国学者将大有作为。

4 结论

(1)在蓟县中—新元古界剖面高于庄组三段(即张家峪亚组)下部新发现了凝灰岩, 测得了其锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素年龄(1577±12) Ma, 结合现有资料推断高于庄组三段主体沉积起始于~1580 Ma, 沉积时限介于 1580~1560 Ma之间, 而整个高于庄组的沉积时限大致为1600~1550 Ma。

(2)在测年凝灰岩上覆相邻层位发现的大量化石为炭质宏观藻类Parachuaria glabra Sun, 与前人在蓟县中—新元古界标准剖面串岭沟组—高于庄组中发现的此类宏观藻类一致, 其生存时代应该介于1640~1580 Ma。

致谢:薄片磨制、锆石分选由河北省廊坊市宇能岩石矿物分选技术服务有限公司完成, 环氧树脂锆石样品靶在北京锆年领航科技有限公司制备, 岩矿鉴定由河北省区域地质矿产调查研究所实验室完成,中国地质科学院地质研究所任纪舜院士、中国地质科学院王泽九研究员和天津地质矿产研究所陆松年研究员等对我们的研究工作给予了长期的指导和支持。两位审稿专家提出了很好的修改意见。作者在此一并致以诚挚的谢意。

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).

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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

本文由中国地质调查局项目(编号: 12120113013900; 1212011120142)、国家自然科学基金项目(编号: 41430210; 41272046)和科技部科技基础性工作专项(编号: 2015FY310100)联合资助。

2015-06-02; 改回日期: 2015-07-01。责任编辑: 闫立娟。

田辉, 男, 1985年生。硕士, 工程师。地层学专业, 主要从事前寒武纪地质调查与研究。E-mail: 309702629@qq.com。

*通讯作者: 李怀坤, 男, 1963年生。博士, 研究员。地层学专业, 主要从事前寒武纪年代学研究。E-mail: huaikunli@sina.com。