重磅丨我們的發(fā)現(xiàn)改動了華北板塊的北部邊界與碰撞時間
上周在科學(xué)網(wǎng)發(fā)布了《中文發(fā)表重要發(fā)現(xiàn)，深度體驗學(xué)術(shù)生態(tài)》的博文，獲得廣大同仁們熱情關(guān)注。本周我們的論文終于上線了：現(xiàn)將主要野外證據(jù)以照片和圖片形式展示出來，以接受大小同行的質(zhì)疑和檢驗
大陸上有兩種構(gòu)造單元：古板塊及其邊界的造山帶。
中國大陸是歐亞板塊的重要組成部分，中部和東部的板塊格局是：華南有揚子板塊，華北有華北板塊（這里基本上等同于“華北克拉通”，NCC = North China Craton），二者以秦嶺—大別—蘇魯造山帶為界，而華北板塊北邊是中亞造山帶（CAOB = Central Asian Orogenic Belt），再北則是俄羅斯的西伯利亞板塊了。下面兩張示意圖基本上反映了地學(xué)界主流觀點對中國東部兩大板塊邊界的劃分方案：
中國劃分華北古板塊邊界的開山之作都是用中文發(fā)表的，后面的人只是引用而已。我們在論文中嚴(yán)格遵從引用“原創(chuàng)”的原則?？次覀冋撐闹械暮唵谓榻B：
自從板塊構(gòu)造概念引入中國以來，華北古板塊的北部邊界就被地質(zhì)學(xué)家們認(rèn)定位于白云鄂博北側(cè)到西拉木倫河一線，北側(cè)的中亞造山帶早期曾稱為天山興安地槽褶皺區(qū)及額爾古納褶皺系（黃汲清等，1977；李春昱，1980；王鴻禎，1981；李春昱，湯耀慶，1983；李春昱等，1984；王荃，1986）。后來根據(jù)賀根山發(fā)現(xiàn)的蛇綠巖將該碰撞邊界擴(kuò)大為一個近東西向延伸的帶（李春昱等，1984），再后來則有更多的蛇綠巖帶發(fā)現(xiàn)而進(jìn)一步加寬（王荃等，1991）。從那以后，華北板塊北部邊界的輪廓基本上都延續(xù)著類似的版本（王鴻禎等，2006；董樹文等，2007；王樹慶等，2008；Darby and Ritts, 2007；Wang et al, 2016），成為中國北方大地構(gòu)造劃分的理論支柱。
與這條經(jīng)典的華北古板塊邊界形成鮮明對比的是，位于其南部一百余千米的陰山山脈，卻形成非常明顯的東西向延伸的地貌分界線：北側(cè)是海拔1300—1600m的內(nèi)蒙古高原，而南側(cè)是東部海拔不足百米的華北平原和西部海拔千米的鄂爾多斯地塊北緣，南北地貌高差至少在300m，局部上千米。陰山山脈向東延伸與燕山山脈相接，然后是向東北延伸的大興安嶺，將內(nèi)蒙古高原與華北平原和東北平原分割開來（圖1）。
因為陰山造山帶內(nèi)一直沒有發(fā)現(xiàn)碰撞造山的典型標(biāo)志—蛇綠巖套，前人沒有將其看作碰撞造山帶，更未將其當(dāng)作華北克拉通的北部邊界。然而，該造山帶以北的內(nèi)蒙古高原與造山帶南邊典型的華北克拉通之間卻有著明顯的差別：第一是地貌上北高南低，第二是中生代及以前的地層也存在著明顯的差異，從巖性組合到沉積環(huán)境都屬于不同的分區(qū)（內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1991）。人們將陰山南北地層和構(gòu)造都明顯不同的兩個帶看作同一個構(gòu)造單元，然而卻無法說明二者明顯差別的根本原因，這就是陰山造山帶給地質(zhì)學(xué)家出的難題。
根據(jù)東西向延伸的一系列逆沖斷裂，葛肖虹（1989）首次將陰山、燕山山脈的巨型構(gòu)造帶稱為華北古板塊（North China Paleoplate）北緣的板內(nèi)造山帶（intraplate orogenic belts）。趙越（1990）也將燕山地區(qū)看作是燕山期陸內(nèi)造山的結(jié)果。此后中外地學(xué)界就將陰山—燕山一帶看作經(jīng)典的板內(nèi)造山帶，并用相似的遠(yuǎn)距離效應(yīng)模型解釋其形成機(jī)制（Davis et al., 1998; Darby et al., 2001；Davis et al., 2002; Darby and Ritts, 2007; Yan et al., 2006; 趙重遠(yuǎn)和靳久強(qiáng)，2007；杜菊民等，2009；Zhang Jin et al., 2014; Zhang et al., 2014; Gong et al., 2015；Wang et al., 2015; Wang et al., 2016）。在討論蒙古高原南部邊緣逆沖回返機(jī)制的最新論文中，也仍沿用前人觀點將狼山南緣、大青山南緣斷裂帶統(tǒng)統(tǒng)當(dāng)作板內(nèi)變形的結(jié)果，而且都用遠(yuǎn)距離效應(yīng)解釋其動力機(jī)制（Darby and Ritts, 2007; Feng et al., 2017）。
今天地貌上明顯隆起的陰山造山帶到底是什么時候形成的什么性質(zhì)的造山帶？有什么關(guān)鍵證據(jù)？這是需要地質(zhì)學(xué)家回答的重要問題。為了探討狼山的隆起時代，2014年開始筆者等對狼山的重要露頭進(jìn)行了較為系統(tǒng)的野外地質(zhì)考察，并于2015年9月在狼山中段的穿山公路（獲各琦—青山線）南坡峽谷旁發(fā)現(xiàn)典型的構(gòu)造混雜巖，其主要組合具有蛇綠巖套的特征。據(jù)此初步判斷：狼山乃至整個陰山山脈才是華北克拉通與內(nèi)蒙古—蒙古造山帶（即中亞造山帶）之間最后一期碰撞的造山帶，也是華北克拉通北部的最終邊界，而狼山的碰撞隆起時間應(yīng)該在晚白堊世晚期。
結(jié)論：
本文作者于2015年9月在內(nèi)蒙古西部、陰山山脈西段的狼山南坡（獲青線公路進(jìn)山口附近）發(fā)現(xiàn)白堊紀(jì)蛇綠混雜巖。經(jīng)過兩年多的持續(xù)研究獲得如下認(rèn)識：
第一、狼山中段南坡由一系列北傾的疊瓦狀構(gòu)造逆沖片組成，而蛇綠混雜巖本身就是其中的一個逆沖片，其露頭南北寬近500米、東西長超過3千米。
第二、該蛇綠混雜巖基質(zhì)以灰綠色的綠泥石片巖為主，而構(gòu)造巖塊包括：紫紅色硅質(zhì)巖、石英角斑巖、蝕變輝綠巖、玄武巖、變質(zhì)輝長巖等。
第三、全巖地球化學(xué)分析顯示：混雜巖基質(zhì)（綠泥石片巖）、玄武巖、蝕變輝綠巖三種巖石都屬于高鋁玄武巖類，是在與俯沖帶相關(guān)的巖漿弧背景下噴發(fā)的。其巖漿噴發(fā)時代為早白堊世晚期到晚白堊世早期（大約120—80Ma之間）。
第四、狼山蛇綠混雜巖為華北克拉通西北部的鄂爾多斯地塊在晚白堊世向北俯沖造山所捕獲的洋殼碎片，代表著華北克拉通與其北側(cè)的中亞造山帶之間最后一次碰撞的板塊邊界。
第五、根據(jù)構(gòu)造地貌相似性原理，本文作者推測：華北克拉通與其北部的中亞造山帶之間最后的俯沖碰撞邊界應(yīng)該從白云鄂博到西拉木倫河一線南移到陰山—燕山一線，中亞造山帶的寬度也相應(yīng)地向南擴(kuò)張到陰山—燕山造山帶一線。
第六、陰山—燕山造山帶不再是前人所認(rèn)為的板內(nèi)造山帶，而是華北克拉通北部邊界的碰撞造山帶，其造山隆起時間應(yīng)為晚白堊世末期。
第七、狼山蛇綠混雜巖的發(fā)現(xiàn)也為狼山造山帶內(nèi)銅—鉛—鋅（鐵）多金屬硫化物礦床的成礦機(jī)制和來源探討奠定了大地構(gòu)造基礎(chǔ)。
第八、狼山蛇綠混雜巖的發(fā)現(xiàn)也為促進(jìn)華北克拉通中生代破壞理論的改進(jìn)提供了新的信息和思路。
來源：呂洪波科學(xué)網(wǎng)博客
編輯：地質(zhì)論壇網(wǎng)
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