盆地内的碎屑锆石裂变径迹研究能够识别源区及其抬升剥露史和构造热事件，特别是那些未通过χ²检验的盆内碎屑锆石裂变径迹年龄(DZFTa)，代表了没有经过盆地埋藏增温热重置改造的径迹混合年龄，通过数学方法可得到混合年龄中不同的年龄组成，用以识别可能的源区及其构造演化(Bernet and Garver, 2005)。渤海湾盆地是华北板块东部太古宇-古生界之上的中、新生代断陷盆地，前中生界经历了长期的构造发展史，是华北板块东部区域构造研究的典型地区。与燕山裂陷槽不同，包括渤海湾盆地在内的华北板块东部中元古代没有任何地层记录(段吉业等，2002)。这种长达800Myr多年的沉积间断，是“缺”还是“失”？段吉业等(2002)基于燕山巨厚沉积的裂陷槽推断这里可能有厚度不等的中元古代沉积，芹峪运动使其剥蚀殆尽。已有的渤海湾盆地南部济阳坳陷碎屑锆石裂变径迹年龄沉积记录了晚古生代-古新世源区及其构造演化信息(刘士林等，2012)，但缺乏中元古代相关信息。此外，与坳陷以南鲁西隆起存在上元古界不同，济阳坳陷未见上元古界(宋明春和李洪奎，2001)。同属华北板块，仅在新生代始新世44Ma才开始分别隆-坳演化的两个伸展隆起-坳陷构造单元(李理和钟大赉，2006；Li et al., 2013)，为什么存在这种差异？本研究选择济阳坳陷作为研究对象，运用锆石裂变径迹测年方法，对西部和中部典型取心井的上白垩统-上新统碎屑岩进行系列岩心取样，通过碎屑锆石裂变径迹测试和年代学分析，揭示渤海湾盆地及邻区的构造抬升剥露史，为华北板块东部构造演化过程提供新的热年代学约束。

济阳坳陷位于渤海湾盆地的东南隅，四周被断层围限。南至齐河广饶断层与鲁西隆起相邻，北达埕宁隆起南断层，西以聊考断裂为界与东濮坳陷为邻，东抵郯庐断裂与苏鲁超高压变质带相隔(图 1)。

图 1

Fig. 1

图 1 济阳坳陷区域构造位置及新生代构造格局 Fig. 1 The tectonic location and the Cenozoic tectonic pattern of the Jiyang depression

坳陷基底为太古宇，其上为未变质的古生界-新生界盖层，分为三个构造单元(表 1)：下构造层、中构造层和上构造层。下构造层由太古宇泰山群组成，岩性以二长花岗岩类(二长花岗片麻岩类)为主，其次为石英闪长岩、花岗闪长岩类, 偶见黑云变粒岩和斜长角闪岩；中构造层由古生界和中生界组成。古生界包括下古生界寒武系-中奥陶统海相碳酸盐岩、碎屑岩和上古生界上石炭统-二叠系海陆交互相-陆相碎屑岩，异岩不整合于泰山群之上。中生界缺失三叠系，由下侏罗统坊子组(J_1-2f)、中-上侏罗统三台组(J_2-3s)及下白垩统蒙阴组(K₁m)、西洼组(K₁x)和上白垩统王氏组(K₂w)组成，角度不整合于下伏岩层之上。上构造层属于盖层，主要新生界湖相碎屑岩组成，包括古新统孔店组(E₁k)、始新统沙河街组(E₂s)、渐新统东营组(E₂s)、中新统馆陶组(N₁g)和上新统明化镇组(N₂m)及第四系，角度不整合于下伏岩层之上。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 济阳坳陷地层及构造特征 Table 1 Strata and tectonic characteristics of the Jiyang depression

表 1 济阳坳陷地层及构造特征 Table 1 Strata and tectonic characteristics of the Jiyang depression

济阳坳陷构造演化经历了复杂的阶段。太古宙时期，花岗岩和绿片岩组成了早期济阳坳陷的地壳，后经过中、深变质作用而形成黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩、变粒岩、黑云片岩等。之后在古元古代经历了第二期混合岩化作用。同时，古元古代的挤压作用, 形成大量造山花岗岩(宋明春和李洪奎，2001)。芹峪运动之后基底抬升遭受风化剥蚀，整个元古宙地层缺失，至蓟县运动又一次抬升剥蚀后，寒武纪-中奥陶世盆地稳定下降。晚奥陶世-早石炭世，研究区受加里东运动(或秦皇岛运动，段吉业等，2002)影响整体抬升，遭受了140Myr的风化剥蚀。晚石炭世盆地再次下降至晚二叠世，二叠纪之后海西运动使研究区整体抬升。三叠纪，研究区可能有厚达2000~2800m的沉积(朱炎铭等，2001)，印支运动使研究区产生了近EW向宽缓的褶皱(宗国洪和王秉海，1998)和NW向逆断层，而三叠系被剥蚀殆尽。进入燕山期，研究区发生了多次伸展、挤压交替作用。中侏罗世济阳坳陷产生NW向正断层及其控制的半地堑，白垩纪的持续伸展使其规模变大。新生代约43Ma之前，研究区为NW向断层控制的半地堑，43Ma喜马拉雅运动Ⅰ幕(济阳运动)之后，产生NE向和近EW向断层控制的半地堑并随伸展作用扩大直至古近纪末期约23Ma。经喜马拉雅运动Ⅱ幕(东营运动)之后，新近纪的构造热沉降使济阳坳陷发生整体拗陷，形成了现今的中、新生代断陷-坳陷盆地。

选择渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷7口典型取心井进行取样，样品共14件(图 1)。岩心深度从768.61~3802.00m，地层为上白垩统王氏组-上新统明化镇组，岩性包括细砂岩、砂岩、粉砂岩、含砾粗砂岩及泥质粉砂岩，根据深度计算出相应沉积年龄为3.2~70Ma(表 2)。14件样品均不在晚白垩世之后岩浆活动范围，以避免热干扰对年龄的影响。

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 济阳坳陷及南侧鲁西隆起锆石裂变径迹数据 Table 2 Data of the ZFT of the Jiyang depression and its adjacent area Luxi rise 样品号 地层/年龄 (Ma) 岩性/深度 (m) 颗数 (N) ρs(Ns) (105t/cm2) ρi(Ni) (105t/cm2) ρd(Nd) (105t/cm2) P(χ2) (%) 年龄(Ma) (±1σ) 铀含量 (×10-6) GQ7 N2m/3.2 细砂岩/768.61 19 128.167(2167) 61.984(1048) 16.440(6895) 0 217±24 135.50±0.39 J16 N1g/15 细砂岩/775.00 16 129.261(1601) 54.336(673) 16.514(6895) 0 247±34 115.98±0.40 J31-1 E2s2/38 砂岩/1255.15 22 161.932(4266) 69.654(1835) 16.366(6895) 0 227±16 148.78±0.33 G63-1 E2s3/39 粉砂岩/1367.40 27 140.468(3093) 45.460(1001) 16.514(6895) 0 308±35 100.71±0.49 J31-2 E2s3/42 砂岩/1528.27 23 140.189(4837) 53.067(1831) 16.440(6895) 0 260±32 130.38±0.69 G63-2 E2k1-2/53 含砾粗砂岩/1607.70 20 148.561(5009) 49.352(1664) 16.583(6895) 0 289±23 106.14±0.31 B420-1 E2s3/38 砂岩/2290.70 20 74.812(1662) 55.186(1226) 15.700(6895) 0 145±19 176.35±1.49 G63-3 K2w/70 砂岩/2350.50 23 97.110(3637) 43.469(1628) 16.583(6895) 0 219±26 93.55±0.44 B420-3 E2s4/44 砂岩/2668.47 20 132.076(766) 56.899(330) 15.848(6895) 22.8 230±16 136.87±0.38 W46-1 E2k1-2/52 砂岩/2908.23 17 115.526(829) 47.241(339) 15.922(6895) 0 243±36 109.97±0.50 F1-2 E2s4/47 泥质粉砂岩/3317.11 17 180.191(1665) 62.336(576) 16.218(6895) 0 213±26 157.29±0.46 W46-2 E1k3/56 砂岩/3327.60 16 94.641(1442) 59.856(912) 15.996(6895) 0.2 159±11 146.82±0.37 F1-3 E2s4/48 砂岩/3359.13 18 150.774(1408) 51.614(482) 16.292(6895) 0.02 306±28 118.19±0.36 W46-3 E1k3/60 砂岩/3802.00 20 101.959(1333) 63.715(833) 16.070(6895) 0.1 161±12 145.59±0.37 LH-8* Pt1/2583 片麻岩/892 15 188.757(2709) 14.772(212) 6.035(4484) 99.6 321±28 89.89±0.19 注：当P(χ2)>5%为池年龄，P(χ2) < 5%为中值年龄；*为鲁西隆起样品

表 2 济阳坳陷及南侧鲁西隆起锆石裂变径迹数据 Table 2 Data of the ZFT of the Jiyang depression and its adjacent area Luxi rise

采用磁悬浮和重液等常规方法分离出锆石单矿物。锆石颗粒经抛光后贴在载玻片上，加热并盖上PFA，之后磨平、抛光，在210℃的NaOH/KOH溶液中蚀刻25h。采用外探测器法定年，样品均置于北京492清水反应堆内辐照。裂变径迹测试实验按照Green的步骤(Green et al., 1986)，云母外探测器置于25℃的HF中蚀刻35s，利用CN2中子剂量计确定中子量。利用澳大利亚的AUTOSCAN自动测量装置，选择平行C轴的柱面测量自发径迹密度和诱发径迹密度。根据IUGS推荐的ξ常数法和标准裂变径迹年龄方程计算年龄值(Hurford and Green, 1983; Hurford, 1990)，获得的Zeta常数为127±2。结果见表 2。

锆石裂变径迹年龄(ZFTa)分布在308±35Ma~145±19Ma之间，所有单颗粒年龄均大于其地层沉积年龄，表明其为碎屑锆石。所选样品自沉积后未经受过高于230℃埋藏温度的影响，样品没有退火(Brandon et al., 1998)。它们包含有物源信息，适合作物源探讨及盆地构造抬升剥露史分析。测量的锆石颗粒数较少(16~27颗)，统计意义的可靠性受到一定影响。除B420-3外，其余样品均未通过χ²检验，即样品来自不同的物源区或经历了不同退火(Galbraith, 1981)，可以用来探讨不同的热史源区。

利用Binomfit程序(Brandon, 1996)将未通过χ²检验的样品采用二项式进行了混合颗粒年龄分解，得到最佳拟合峰值年龄(图 2，实线所示)，代表冷却事件(Galbraith，1981)。

图 2

Fig. 2

图 2 锆石单颗粒年龄分布曲线和二项式最佳拟合峰值年龄曲线 Fig. 2 Curve of observed zircon grain-age distribution and curves of binomial best-fit peaks

济阳坳陷上白垩统王氏组-上新统明化镇组碎屑锆石裂变径迹揭示的上述9组锆石年龄，隐含着源区的构造抬升事件，包含有盆地周边和盆地内剥蚀区在内的源区构造剥露史和构造热事件的信息。

在地质时间尺度上，由于风化搬运至沉积的这段时间较短，可以忽略不计。相应的时滞年龄Lg(Myr)为锆石封闭年龄(t_c)与沉积年龄(t_d)之差，反映锆石从经过封闭温度、剥露至地表再到盆地中沉积的时间(Garver et al., 1999)。济阳坳陷碎屑锆石时滞跨度很大，最小为55My，最大为1140Myr，分为91~55Myr、176~110Myr、304~206Myr和650~469Myr和1140Myr五个时滞区间(表 3)。

表 3

Table 3

表 3(Table 3)

表 3 济阳坳陷上白垩统-上新统碎屑锆石时滞年龄 Table 3 The lag time of the detrital zircon of Upper Cretaceous to Pliocene in Jiyang depression tc(Ma) 115 94 115 102 107 106 162 182 178 186 134 178 191 195 201 td(Ma) 60 38 56 42 38 15 52 70 56 60 3.2 47 53 39 38 Lg(Myr) 55 56 59 60 69 91 110 112 122 126 131 131 138 156 163 tc(Ma) 213 230 256 274 293 280 330 319 517 526 548 575 691 720 1187 td(Ma) 42 44 48 38 38 3.2 53 15 48 39 52 42 53 70 47 Lg(Myr) 171 206 208 236 255 277 277 304 469 487 496 523 638 650 1140

表 3 济阳坳陷上白垩统-上新统碎屑锆石时滞年龄 Table 3 The lag time of the detrital zircon of Upper Cretaceous to Pliocene in Jiyang depression

较短的时滞反映构造活跃和快速抬升剥露的特点，较长的时滞表明源区缓慢的抬升剥露作用(焦若鸿等，2011)。由此得出：(1)时滞区间91~55Myr反映的锆石封闭年龄为115Ma，即115Ma以来锆石从230℃抬升剥露至地表、再到60~15Ma沉积到济阳坳陷中，反映此阶段济阳坳陷为构造活跃期。(2)时滞区间176~110Myr(对应锆石封闭年龄为213~162Ma)，反映了印支运动到中侏罗世期间源区的抬升剥露，或样品为盆地沉积物再循环。该组有最新的沉积年龄N₂m的3.2Ma，其锆石封闭年龄为134Ma，反映盆地最新的沉积来自早白垩世晚期的抬升。(3)时滞区间304~206Myr(对应封闭年龄为319~230Ma)，反映样品为晚石炭世到中三叠世期间盆地沉积物再循环。沉积年龄3.2Ma的最新地层N₂m也出现在本区间，样品锆石封闭年龄为280Ma，说明新近纪上新世最年轻沉积中包含晚古生代的碎屑沉积物。(4)其余两个时滞区间较大，其样品封闭年龄反映中元古代到中寒武世源区的构造活动，说明样品为盆地中沉积物的再循环，特别是1140Myr如此长的时滞，表明源区缓慢的抬升剥露作用。

将锆石样品的封闭年龄和样品地层年龄投点作图(图 3)，结合时滞变化，可以反映沉积物源变化和源区抬升、剥露作用的特点(Ruiz et al., 2004)。图中大致有两种趋势，一是新元古代-早二叠世691~280Ma期间锆石封闭年龄随地层变新而逐渐变小，时滞也逐渐变小(表 3)，代表冷却速率逐渐变大。274~195Ma之间也有相同的变化；二是早侏罗世-早白垩世191~102Ma期间年龄轨迹趋于垂直，时滞年龄基本不变，又分早-中侏罗世191~162Ma和早白垩世134~102Ma两个区间，但源区不同深度的ZFT年龄相同。前者被认为是造山带处于构造活跃或生长阶段(Garver et al., 1999)，由于华北克拉通古生代构造活动平稳，该趋势反映华北克拉通造山带新元古代为构造活跃期(后述)。后者可能为巨厚的短期快速喷发或侵入的火成岩，但结束也快，华北克拉通东部早白垩世峰期为120Ma的大量岩浆活动(吴福元等，2008)符合这种规律。此外，源自克拉通非常老的碎屑颗粒组份，由于剥露速率非常小导致误差较大，也可能出现这种情况(Ruiz et al., 2004)，如191~162Ma时期，说明源区剥露速率较小。

图 3

Fig. 3

图 3 济阳坳陷碎屑锆石年龄-地层年龄图 从图中可以看出，样品包含了2~3个峰值大小不同的年龄组，且具有不同的置信度。通常置信度大的年龄组对物源的指示优于置信度小的年龄组，但后者也有一定的源区意义；峰值的个数则与源区的数目相同。将这些最佳拟合峰值年龄数据，加上通过χ2检验的B420-3样品的锆石年龄数据(230Ma)，得到9组年龄：P1 (1187Ma)、P2(720~548Ma)、P3(526Ma)、P4(330~319Ma)、P5(293~274Ma)、P6(230Ma、213~201Ma)、P7(195~178Ma、162Ma)、P8(134~102Ma)和P9(94Ma)。 Fig. 3 Detrital fission track age-data from Mesoproterozic to Cretaceous of the Jiyang depression

当封闭温度、地温梯度可以较准确地估计时，可以计算剥蚀速率=[(Tc-Ts)/G]/Lg，其中Tc为封闭温度，Ts为地表温度，G为地温梯度，Lg为时滞(焦若鸿等，2011)。查阅已有的研究资料，华北地区下古生界地温梯度为22℃/km、上古生界与三叠系为31℃/km(唐军，1998)，中生代侏罗-白垩系地温梯度为40.4℃/km(杨绪充，1988)。锆石裂变径迹封闭温度为230℃，地表温度统一按14℃计，得出古生代-中生代各时期剥蚀速率(表 4)。从表 4中可以看出，源区剥蚀速率(Ve)总体呈增大趋势，古生代剥蚀速率最小(0.020~0.033mm/y), 三叠纪(0.033~0.042mm/y)、早-中侏罗世(0.034~0.049mm/y)稍有增加，白垩纪最大(0.041~0.097mm/y)。这些结果与上述分析(图 3)相同，反映源区古生代构造活动较弱，三叠纪开始略有增加，经过早中-侏罗世后，到白垩纪构造活动最强烈，特别是早白垩世，对应华北克拉通大规模的岩浆活动。

表 4

Table 4

表 4(Table 4)

表 4 古生代寒武纪-中生代晚白垩世源区剥蚀速率 Table 4 The provenance exhumation rate in Cambrian to Late Cretaceous 时期 K2 K1 J2 J1 J1 T3 P C tc(Ma) 94 102 106 107 115 115 134 162 178 178 182 186 191 195 201 213 230 256 274 280 293 319 330 517 526 Lg(Myr) 56 60 91 69 55 59 131 110 122 131 112 126 138 156 163 171 206 208 236 277 255 304 277 469 487 Ve(mm/y) 0.095 0.089 0.059 0.077 0.097 0.091 0.041 0.049 0.044 0.041 0.048 0.042 0.039 0.034 0.042 0.031 0.033 0.033 0.029 0.025 0.027 0.022 0.025 0.020 0.020

表 4 古生代寒武纪-中生代晚白垩世源区剥蚀速率 Table 4 The provenance exhumation rate in Cambrian to Late Cretaceous

碎屑锆石的峰值年龄与可能的基岩年龄比较可以用来寻找物源区。峰值年龄的数目与物源区的数目相同(Bemet et al. 2005)，前述锆石样品一般有2~3个峰值，说明有2~3个物源区。在沉积剖面上，每出现一次新的最年轻年龄组，则预示出现了一个更年轻的蚀源区，代表源区一次快速的剥露/冷却或抬升事件；最年轻年龄组年龄突然变大代表盆地中有再循环物质加入或蚀源区的变更(王亚东等，2015)。济阳坳陷上白垩统-上新统组成的沉积剖面中，最小峰值年龄变化见表 5。表 5中古新统-始新统最多出现3个最小峰值年龄，说明有3个物源区，最小年龄变更时间点其剥露速率也相应增大(表 4)。如，E₂s⁴最小年龄组有两次突然变大，反映盆地中有再旋回物质或源区有3次改变。

表 5

Table 5

表 5(Table 5)

表 5 济阳坳陷上白垩统-上新统同层位锆石最小峰值年龄 Table 5 The youngest zircon peak ages of Upper Cretaceous to Pliocene in the same strata of Jiyang depression 地层 N2m N1g E2s2 E2s3 E2s4 E1-2k K2w 最小峰值1(Ma) 134 106 107 94 178 115 182 最小峰值2(Ma) 102 230 162 最小峰值3(Ma) 195 256 191

表 5 济阳坳陷上白垩统-上新统同层位锆石最小峰值年龄 Table 5 The youngest zircon peak ages of Upper Cretaceous to Pliocene in the same strata of Jiyang depression

P1年龄(1187Ma)记录了中元古代末期锆石颗粒的封闭年龄，对应样品F1-2其沉积年龄为47Ma、长达1140Myr的时滞年龄，锆石无疑是沉积再循环形成的。这可能是渤海湾盆地首次记录到芹峪运动的构造抬升，并与济阳坳陷缺少中元古界一致。芹峪运动是华北板块西部和东部的构造转换，此后东部由长期隆起转为大规模沉降，且东部可能有厚度不等的中元古界(段吉业等，2002)。如果这一推论成立，那么新生界的这些碎屑锆石可能是中元古代厚度不等的沉积岩中的矿屑，后因芹峪运动被剥露。采自渤海湾盆地以南鲁西隆起泰山新太古界样品其锆石单颗粒年龄为1012Ma BFP age (χ²检验为54.2%)记录了同一事件(李理和钟大赉，2006)，隐示芹峪运动将中元古界剥蚀完后，其下伏新太古界也开始抬升剥露。因此P1年龄也可能记录的是渤海湾盆地新太古界在芹峪运动中的抬升剥露。无论哪种推论，对于芹峪运动这一构造事件，渤海湾盆地东南部尚无记载(宋明春，2008)。这些碎屑锆石从哪里来？现今鲁西隆起侏罗系的碎屑锆石U-Pb年龄为1137Ma，且为岩浆锆石(徐建强等，2012)，鲁西隆起同期(锆石U-Pb谐和年龄为1139±25Ma和1157±18Ma)小规模、大量出露基性岩墙群(侯贵廷等，2005)，这些说明隆起区侏罗系锆石来自华北克拉通北缘或板内(徐建强等，2012)。P1年龄锆石的地层年龄为47Ma，由于侏罗纪-新生代约44Ma前鲁西隆起与济阳坳陷经历了相同的构造运动(李理和钟大赉，2006)、且侏罗纪之后研究区没有受到明显的变质作用，说明这些出现在新生界的锆石亦来自华北克拉通北缘或板内。它们记录了中元古代华北克拉通燕辽裂陷槽的裂解作用及对应的岩浆活动。从全球构造看，发生在1.3~1.0Ga的事件对应全球性的Rodinia超大陆聚合对应的格林威尔造山期事件(Hoffman，1991)。由于缺乏相应的大量岩浆记录、变质作用，尚不能确定华北克拉通是否参与了超大陆的形成与裂解(陆松年等，2004)。

P2年龄组(720~548Ma)记录了新元古代锆石颗粒的封闭年龄，J31-1、G63-2、G63-3和W46-1四件样品具此峰值年龄，这也是渤海湾盆地济阳坳陷首次记录到新元古代中、后期的成冰纪(南华纪)和艾迪卡拉纪的构造运动，大致分别对应于世界范围700Ma前(澳大利亚发生于750Ma的斯图尔特运动、中国的澄江运动)和600Ma左右(发生在650~550Ma西伯利亚的贝加尔运动)两次显著的造山运动(魏仕俊，1988)。由于新元古代华北克拉通无岩浆作用及变质作用(宋明春，2008)，上述四件地层年龄为70~37Ma的上白垩统、始新统的砂岩，其碎屑锆石颗粒年龄具有496~650Ma的长时滞年龄(表 3)，无疑也是沉积再循环形成的。该年龄组记录的事件可能伴随800~500Ma Rodinia超大陆的裂解(Meert and Torsvik, 2003)。新近研究(韩吉龙等，2015)得出辽东半岛侵位于青白口系中的辉绿岩墙SHRIMP U-Pb定年加权平均年龄、即其结晶年龄为832.3±8.1Ma，且锆石源自富集型地幔的基性岩浆活动，证明华北克拉通在新元古代早期经历了挤压汇聚后的伸展裂解，该事件与Rodinia超大陆聚合和裂解事件一致。

P3年龄为526Ma，样品F1-3出现该峰值年龄，大致对应寒武纪Terrenunvian和Series 2之间的STAGE2/STAGE3界限，也是渤海湾盆地首次记录到寒武纪的构造抬升。说明这些保留在始新统39Ma粉砂岩中的碎屑锆石，~526Ma已经抬升至约230℃的深度。本次构造运动使新元古代形成的中国大陆-古中国板块于中寒武世初发生大规模裂解，形成华北、扬子、塔里木三个小克拉通，和一系列更小的陆块以及昆仑-祁连-秦岭-大别、天山-北山等洋盆，从而使古亚洲洋向古中国地台扩展(任纪舜和肖藜薇，2001)。从时间上该事件对应Rodinia超大陆裂解的末期(Meert and Torsvik, 2003)。现今渤海湾盆地在寒武纪没有岩浆活动和变质作用(宋明春，2008)，隐示G63-1样品(图 2)中的这些锆石(F1-3地层年龄为39Ma)源自再旋回碎屑物质。华北克拉通寒武纪存在鄂尔多斯中央南北向隆起，与整个中部中央东西向隆起相接形成“丁”字形古陆，并控制了沉积分布(刘波等，1999)，推断上述再旋回锆石来自克拉通内部古陆，并在始新世进入沙三段成为其部分物源组份。

P4和P5年龄组记录了石炭纪(330Ma、319Ma)和二叠纪(293Ma、280Ma、274Ma)海西期的构造事件，G63-2和J16以及J31-1、B420-1和GQ7对应上述峰值年龄。早石炭世330Ma和319Ma对应于Mississippian纪末期，大致记录了海西早期的构造抬升，与华北板块缺少下石炭统相吻合。二叠纪293Ma、280Ma和274Ma则与早二叠世ASSELIAN末期297Ma、SAKMARIAN末期284Ma和ARTINSKIAN末期276Ma对应得比较好，是海西晚期构造抬升的证据。济阳坳陷以南鲁西地块下元古界片麻岩(LH-8)得出了321±28Ma的ZFT年龄(表 3)，同样记录了海西期的构造抬升。现今渤海湾盆地石炭纪-二叠纪缺少岩浆活动和变质作用，因此这组来自56~38Ma砂岩、15Ma和3.2Ma的细砂岩中的碎屑锆石年龄(表 1、表 3)，说明发生在海西期构造抬升、剥蚀形成的再旋回碎屑物质已经进入古新统、新近系，成为其部分物源。稀土元素配分模式及其稀土元素组合特征研究得出渤海湾盆地济阳坳陷石炭系-二叠系物源主要来自盆地北缘的阴山古陆(李军等，2007)，说明这些再旋回碎屑锆石同样来自华北克拉通北缘。

P6年龄组(230Ma、213~201Ma)中230Ma锆石单颗粒年龄记录了三叠纪研究区的构造运动，对应B420-3样品。该年龄通过了χ²检验，颗粒属于同组年龄，来自相同源区(Green, 1981)。由于远大于其沉积年龄44Ma(表 1)，因此为锆石未退火的年龄(Tagami et al., 1998)，说明此时研究区埋深未超过180℃。济阳坳陷44Ma期间地温梯度为50~40℃/km(邱楠生等, 2006)，地表温度按14℃计(宋明水，2004)，样品埋深2668.47m，按照最大地温梯度算，得出古地温~147℃，远低于锆石退火带180℃，同样说明锆石没有退火，它们代表源区的构造热事件或冷却年龄。该年龄加上同组213Ma、201Ma两个峰值年龄，对应晚三叠世印支运动的构造抬升剥露。刘士林等(2012)的研究也记录了同一构造事件。抬升将研究区2000~2800m厚的下-中三叠系统(朱炎铭等，2001)剥蚀殆尽，还使古生界甚至太古宇开始剥露，如鲁西隆起坊子地区中-下侏罗统与泰山群直接接触。因三叠纪没有岩浆活动和变质作用，该年龄组表明再旋回物质成为始新统物源，与稀土元素特征(陈庆春等，2003)反映的源区性质基本相符。印支运动使济阳坳陷产生了近EW向宽缓褶皱(宗国洪和王秉海，1998)，李三忠等(2009)研究认为，近东西向变形与华北板块与扬子板块近南北向最终汇聚挤压有关，其作用波及华北板块内部。因此，这些碎屑锆石源自板内。

P7年龄组(195Ma、191Ma、186Ma、182Ma、178Ma及162Ma)记录了早、中侏罗世的构造抬升，其中195Ma、191Ma、182Ma和162Ma四个颗粒年龄分别是G63-1、G63-2、G63-3和W46-1四件样品峰值年龄组的最小年龄组，能够代表源区晚、近时期的抬升、剥露事件(郑德文等，2000)。早侏罗世195~178Ma构造抬升是印支运动晚期的表现，北与燕山-阴山造山带向南逆冲推覆、南与扬子陆块向秦岭-大别山俯冲有关(Davis et al., 2001；董树文等，2007)，受阴山-燕山造山带开始强烈挤压和收缩造成的南北向挤压影响，渤海湾盆地可能为弱挤压环境成盆(李三忠等，2005)，此时物源来自华北板块北缘(徐建强等，2012)，沉积了坊子组(J_1-2f)。济阳坳陷~162Ma的构造抬升则是燕山运动主幕强挤压陆内造山期(165±5Ma~136Ma)的反映(董树文等，2007)。渤海湾盆地早、中侏罗世没有明显的岩浆活动，而稀土元素特征说明济阳坳陷中生代接受沉的部分洼陷区至古近纪已成为物源供给的凸起区(陈庆春等，2003)，即早、中侏罗世的抬升使再旋回物质成为盆地K₂w、E_1-2k和E₂s³的物源组份。

P8(134Ma、115Ma、107Ma和106Ma、102Ma)年龄组，这是除G63-1、G63-2、G63-3以及W46-1和B420-1、F1-2和F1-3外，其余6件样品峰值年龄组中的最小年龄，记录了济阳坳陷早白垩世的构造运动和相应的岩浆活动，该时期与燕山运动主伸展垮塌和岩石圈减薄时期(董树文等，2007)一致。早白垩世，渤海湾盆地为活动大陆边缘火山弧后被动裂陷盆地，经历了强烈断陷作用，沉积了下白垩统，并伴随有强烈的钙碱性系列玄武岩、安山岩等喷发(孔凡仙，2000；李理等，2015)。济阳坳陷中生代强烈的火山活动主要集中在南部，如，在121.6±2.5Ma~116.8±2.4Ma(K-Ar年龄)沿济阳坳陷高青断层(GQ7井东南侧)(孔凡仙，2000)，岩心观察发现E_1-2k砾岩砾石成分中含中生代安山岩。地层年龄从E_1-2k到N₂m样品中都出现了早白垩世抬升至约230℃的锆石，其时滞年龄分布在约131Myr、91~69Myr和65~55Myr，说明它们分别在这三个时期抬升至地表，隐示早白垩世这些玄武岩、安山岩喷出后先成为白垩纪沉积物组份，新生代以来抬升、剥露至地表成为新生代物源组份。

P9年龄组94Ma是B420-1样品最佳拟合峰值年龄组的最小年龄，记录了济阳坳陷晚白垩世的构造抬升。这次构造抬升对应燕山运动的弱挤压变形期(100~83Ma)(董树文等，2007)，如，燕山造山带在95~85Ma出现一次快速抬升(吴中海等，2003)。济阳坳陷在晚白垩世没有岩浆活动，说明锆石来源于再旋回物质。该样品的时滞年龄为56Myr，即古新世已抬升至地表。古新世鲁西隆起抬升幅度不大，还未能作为济阳坳陷的物源区(李理和钟大赉，2006；韩登林等，2007)。B420-1样品采自E₂s³，离凸起较近(图 1)，凸起上的中生界可以作为物源区(陈庆春等，2003)，因此推断始新世沙三期因边界断层的强烈活动使得作为凸起的上升盘遭受剥蚀，从而成为盆地的物源组份。由于中生代洼陷区的沉积主要来自凸起晚古生界(陈庆春等，2003)，而后者则源自华北克拉通北缘的再循环物质(徐建强等，2012)。因此，物源来自华北克拉通北缘。此外，位于大别-苏鲁造山带的鲁东隆起也是济阳坳陷的物源区(石永红等，2009)。

综上，济阳坳陷碎屑锆石记录了源区中元古代-晚白垩世的构造抬升；其主要源区有华北克拉通北缘、华北克拉通古陆和克拉通内部(济阳坳陷)，与文前分析的3个物源区相符。

F1-2样品中锆石年龄分布曲线(图 2l)得到锆石单颗粒最老年龄为1547Ma。尽管是单颗粒年龄，不足以反映源区构造抬升事件，但济阳坳陷内保留的这个碎屑锆石裂变径迹年龄记录，对应华北克拉通在约18亿年前通过东、西部块体沿着中部造山带的陆—陆碰撞而成为统一的大陆克拉通(翟明国，2011)后古元古代末-新元古代约1.6Ga的裂谷事件(胡波等，2013)，鲁西地块也出现了济宁裂谷和一期基性岩墙群的形成(宋明春，2008)。

鲁西地块中元古代1139±25Ma和1157±18Ma基性岩墙属亚碱性玄武岩和玄武安山岩系列，具弧火山和MORB双重地球化学属性，是古元古代弧-陆碰撞后伸展作用的结果(宋明春，2008)。受此影响，推测中元古代华北克拉通东部现今济阳坳陷可能有厚度不等的裂谷沉积，芹峪运动将其剥蚀殆尽(段吉业等，2002)，F1-2样品1187Ma的峰值年龄记录了这次构造抬升。新元古代，华北克拉通可能伴随800~500Ma的Rodinia超大陆的裂解，鲁西地块发育仅分布在南部和郯庐断裂带的新元古代裂谷沉积，推测济阳坳陷也可能存在上元古界，并可能沿坳陷东部郯庐断裂带分布，蓟县运动将其剥蚀殆尽，P2(720~548Ma)记录了这次抬升剥露。当然，关于济阳坳陷是否存在中-上元古界，尚需进一步研究。

华北克拉通是否参与了Rodinia超大陆的形成与裂解尚存在争议。导致超大陆拉张裂解的深部地质过程地球动力学问题，一般认为与超级热地幔柱活动有关(Hoffman, 1989)，在地表有多种地质现象，如巨量的溢流玄武岩，成群的裂谷系，放射状基性岩墙群，大面积的隆起等(郑永飞等，2003)。前述碎屑锆石裂变径迹记录的中、新元古代构造抬升，是否是Rodinia超大陆的形成与裂解的响应？北京西山寒武系和侏罗系碎屑锆石以及华北北缘及东缘新元古代沉积岩中显著的1.3~1.0Ga年龄峰也指示在华北克拉通可能存在该时期的岩石为这些碎屑锆石提供来源(胡波等，2013)。在新元古代，或许因为较厚的岩石圈和距离超大陆裂解中心的位置较远阻碍了大规模的岩浆活动(郑建平等，2013)使岩浆活动仅发生在下地壳和岩石圈地幔而表现为隐性岩浆活动(郑永飞等，2003)？相关问题尚需进一步研究。

(1) 渤海湾盆地济阳坳陷下白垩统-上新统砂岩/粉砂岩的锆石裂变径迹年龄分布在308±35Ma~145±19Ma之间，且所有单颗粒锆石径迹年龄均大于其沉积年龄，表明这些锆石为碎屑锆石。除一个样品外，其余13个样品的单颗粒年龄的P(χ²)＜5%，可以用来识别源区及其构造演化。

(2) 渤海湾盆地济阳坳陷的DZFT峰值年龄主要集中在~319Ma、~280Ma、230Ma、~186Ma和~115Ma。此外，还有~1187Ma、~720Ma、~691Ma、~575Ma、~548Ma、~526Ma和~94Ma年龄组。它们记录了华北克拉通中元古代芹峪运动、新元古代的蓟县运动，寒武纪~526Ma的构造抬升，以及海西运动、印支运动、燕山运动等重要的构造抬升和/或岩浆活动。

(3) 华北克拉通北缘、克拉通内部及华北克拉通古陆是渤海湾盆地的三个主要物源区。古生代以来源区剥蚀速率总体呈增大趋势，古生代剥蚀速率最小(0.020~0.033mm/y), 三叠纪(0.033~0.042mm/y)、早-中侏罗世(0.034~0.049mm/y)稍有增加，白垩纪剥蚀速率最大(0.041~0.097mm/y)。反映源区古生代构造活动较弱，三叠纪开始略有增加，经过早中-侏罗世增加后，早白垩世构造/岩浆活动最强烈。