Abstract The amalgamation of the North China Craton along the Trans-North China Orogen at ~1.85 Ga has been widely discussed, but its thermal evolution after amalgamation is relatively poorly constrained. This study presents U-Pb ages, trace element compositions, and Hf isotopes of rutile xenocrysts carried by the Yangyuan Cenozoic carbonatites, revealing an episodic cooling history of the Trans-North China Orogen. The Zr-in-rutile thermometer records formation of the rutiles under granulite facies at 743–932 °C. Cr and Nb concentrations in rutiles support a pelitic protolith, which is consistent with 176Hf/177Hf ratios that are close to zircons from pelitic granulites in the orogen. U-Pb ages of the rutiles are cooling ages, for which three populations can be clearly delineated. In combination with dating results from other systems, three episodes of cooling can be identified: [1] active cooling after the ~1.85 Ga peak metamorphism, with a cooling rate increasing from 7.9 °C/Ma in the period 1850–1810 Ma to 15.3 °C/Ma at 1810–1792 Ma; [2] active cooling after mantle upwelling at ~1.78 Ga, with cooling rate increasing from 8.7 °C/Ma at 1780–1735 Ma to 17.2 °C/Ma between 1735 and 1719 Ma; [3] passive cooling after a rifting event at ~1.68 Ga, with cooling rate decreasing from 20.6 °C/Ma at 1680–1673 Ma to 6.9 °C/Ma in the period 1673–1633 Ma. The first two episodes correspond to exhumation-related cooling, while the last episode resulted from the rift-to-drift transition of the North China Craton due to increasing distance from the heat source during break-up of the Columbia supercontinent.

中文翻译：

---

横贯华北造山带从哥伦比亚超大陆的组装到分裂的冷却历史的金红石记录

摘要 华北克拉通在~1.85 Ga 沿横贯华北造山带的并合已被广泛讨论，但其在并合后的热演化受到的约束相对较差。本研究展示了阳原新生代碳酸盐岩携带的金红石异种晶的 U-Pb 年龄、微量元素组成和 Hf 同位素，揭示了横贯华北造山带的间歇性冷却历史。金红石中锆温度计记录了 743-932 °C 下麻粒岩相下金红石的形成。金红石中的 Cr 和 Nb 浓度支持泥质岩原岩，这与 176Hf/177Hf 比值一致，接近造山带中泥质麻粒岩的锆石。金红石的 U-Pb 年龄是冷却年龄，可以清楚地划分出三个种群。结合其他系统的测年结果，可以确定三个冷却阶段：[1]~1.85 Ga 峰值变质作用后的主动冷却，冷却速率从 1850-1810 Ma 期间的 7.9 °C/Ma 增加到 1810-1792 Ma 期间的 15.3 °C/Ma ; [2] 在~1.78 Ga 地幔上涌后的主动冷却，冷却速率从 1780-1735 Ma 的 8.7 °C/Ma 增加到 1735-1719 Ma 之间的 17.2 °C/Ma；[3] 在~1.68 Ga 裂谷事件后的被动冷却，冷却速率从 1680-1673 Ma 的 20.6 °C/Ma 下降到 1673-1633 Ma 期间的 6.9 °C/Ma。前两集对应于与剥脱相关的冷却，而最后一集是由于哥伦比亚超大陆破裂期间与热源的距离增加而导致华北克拉通从裂谷到漂移的转变。冷却速率从 1850-1810 Ma 期间的 7.9 °C/Ma 增加到 1810-1792 Ma 期间的 15.3 °C/Ma；[2] 在~1.78 Ga 地幔上涌后的主动冷却，冷却速率从 1780-1735 Ma 的 8.7 °C/Ma 增加到 1735-1719 Ma 之间的 17.2 °C/Ma；[3] 在~1.68 Ga 裂谷事件后的被动冷却，冷却速率从 1680-1673 Ma 的 20.6 °C/Ma 下降到 1673-1633 Ma 期间的 6.9 °C/Ma。前两集对应于与剥脱相关的冷却，而最后一集是由于哥伦比亚超大陆破裂期间与热源的距离增加而导致华北克拉通从裂谷到漂移的转变。冷却速率从 1850-1810 Ma 期间的 7.9 °C/Ma 增加到 1810-1792 Ma 期间的 15.3 °C/Ma；[2] 在~1.78 Ga 地幔上涌后的主动冷却，冷却速率从 1780-1735 Ma 的 8.7 °C/Ma 增加到 1735-1719 Ma 之间的 17.2 °C/Ma；[3] 在~1.68 Ga 裂谷事件后的被动冷却，冷却速率从 1680-1673 Ma 的 20.6 °C/Ma 下降到 1673-1633 Ma 期间的 6.9 °C/Ma。前两集对应于与剥脱相关的冷却，而最后一集是由于哥伦比亚超大陆破裂期间与热源的距离增加而导致华北克拉通从裂谷到漂移的转变。冷却速率从 1780-1735 Ma 的 8.7 °C/Ma 增加到 1735-1719 Ma 的 17.2 °C/Ma；[3] 在~1.68 Ga 裂谷事件后的被动冷却，冷却速率从 1680-1673 Ma 的 20.6 °C/Ma 下降到 1673-1633 Ma 期间的 6.9 °C/Ma。前两集对应于与剥脱相关的冷却，而最后一集是由于哥伦比亚超大陆破裂期间与热源的距离增加而导致华北克拉通从裂谷到漂移的转变。冷却速率从 1780-1735 Ma 的 8.7 °C/Ma 增加到 1735-1719 Ma 的 17.2 °C/Ma；[3] 在~1.68 Ga 裂谷事件后的被动冷却，冷却速率从 1680-1673 Ma 的 20.6 °C/Ma 下降到 1673-1633 Ma 期间的 6.9 °C/Ma。前两集对应于与剥脱相关的冷却，而最后一集是由于哥伦比亚超大陆破裂期间与热源的距离增加而导致华北克拉通从裂谷到漂移的转变。