华北克拉通是东亚重要的古老陆块,其在中生代晚期发生的大规模破坏(岩石圈减薄、大规模岩浆活动和构造变形),被认为与西太平洋板块俯冲作用密切相关。这一深部动力学过程不仅导致了广泛的岩浆活动和裂谷作用,也深刻影响了陆地生态系统演化。
近日,中国科学院南京地质古生物研究所副研究员王亚琼和中国科学院广州地球化学研究所副研究员钟玉婷联合六盘水师范大学和南京大学相关研究人员,通过对吉林柳河盆地下白垩统凝灰岩开展锆石SIMS U-Pb定年,获得砬门子组、大沙滩组和包大桥组的高精度年龄数据,分别为127.1 ± 0.9 Ma、124.6 ± 1.2 Ma和122.1 ± 1.4 Ma。该成果系统建立了柳河盆地下白垩统可靠的年代地层框架,为广义热河生物群化石层位的时代厘定以及东亚早白垩世裂谷盆地演化研究提供了新的时间依据。相关成果已发表于国际地质学期刊《白垩纪研究》(Cretaceous Research)。
柳河盆地位于华北克拉通东北部,是一个典型的白垩纪裂谷盆地,其早白垩世地层中保存有丰富的广义热河生物群化石,包括腹足类、双壳类、鱼类及龟类等。然而,由于长期缺乏高精度年代学数据,盆地内地层沉积及所含化石的时代一直存在较大争议,也制约了区域构造-地表过程-生物演化关系的深入研究。
本研究选取砬门子组、大沙滩组和包大桥组中沉积岩夹层中的凝灰岩层进行锆石SIMS U-Pb定年。结果表明,砬门子组沉积于晚欧特里夫期(late Hauterivian);大沙滩组沉积于早巴雷姆期(early Barremian);包大桥组沉积时代为晚巴雷姆期-早阿普特期(late Barremian–early Aptian)。结合已发表的介形类生物地层年龄,本次研究还明确下桦皮甸子组和亨通山组的时代为阿普特期(Aptian),而黑崴子组的时代可能延续至早阿尔布期(early Albian)。
研究揭示柳河盆地沉积充填重要转折期约为122 Ma,盆地由以火山活动为主的火山岩体系,转变为以碎屑沉积为主的稳定河湖相沉积。这一变化标志着盆地由裂谷火山活动阶段向后裂谷沉积阶段过渡。与华北克拉通北缘其他裂谷盆地对比发现,该“火山岩-碎屑岩沉积”转换时间整体呈现由西向东逐渐变新的趋势,反映了古太平洋板块后撤背景下伸展构造和岩石圈减薄作用的东向迁移过程。因此本研究认为,柳河盆地记录了华北克拉通东北部较晚阶段的裂谷演化历史,其沉积充填过程与华北克拉通破坏具有密切耦合关系。新的年代学数据不仅完善了东亚地区下白垩统地层年代框架,也为探讨深部地球动力学过程如何影响地表盆地演化及陆地生态系统演化等研究提供了重要时间约束。
研究进一步支持了华北克拉通上广义热河生物群的时空演化与华北克拉通破坏过程之间可能存在紧密联系;为理解早白垩世东亚地区构造活动、沉积环境变化与生物演化之间的耦合关系提供了新的研究基础。
本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金基础中心及面上项目联合资助。
论文相关信息:Yu-Ting Zhong, Ya-Qiong Wang*, Jia-Jun Mo, Huazheng Zhu, 2026. Chronostratigraphic constraints on the Lower Cretaceous volcano-sedimentary succession of the Liuhe Basin: implications for the Jehol Biota sensu lato and destruction of the North China Craton. Cretaceous Research, 186: 106429. https://doi.org/10.1016/j.cretres.2026.106429.

图1 A. 亚洲东北部白垩纪盆地及华北克拉通北部活动裂谷盆地分布图;B. 柳河盆地地质简图。

图2 A–C. 采样剖面照片;D–F. 分别为样品2025TF-5、2025TF-6和2025TF-7的野外照片;G–H. 样品2025TF-5在正交偏光和消光偏光下的显微照片;I. 样品2025TF-7在正交偏光下的显微照片;J. 柳河盆地下白垩统岩性综合柱状图及凝灰岩采样位置。

图3 华北克拉通(NCC)北部下白垩统岩石地层划分与对比:下部以火山岩和火山碎屑岩为主,上部以沉积碎屑岩为主;早白垩世古太平洋板块的俯冲过程及其对华北克拉通破坏作用的控制。
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