西宁黄土碎屑锆石年龄特征及其对黄土高原黄土物源的指示意义

物源研究是理解黄土高原风成沉积物中古环境记录的关键一环.众多证据表明,黄土高原西北部的阿拉善高原及其周边广袤干旱地区是黄土高原黄土的主要风尘源区.但是,基于锆石U-Pb同位素地质年代学的证据对此提出了质疑.黄土高原黄土与青藏高原北部物质中的锆石具有相似的年龄分布,预示黄土高原风尘主要以西风搬运的方式来自青藏高原北部,特别是柴达木盆地.本研究通过分析西宁黄土的锆石年龄特征验证此假说.西宁处于在从青藏高原北部到黄土高原的假想搬运路线上.西宁黄土主要来自青藏高原北部的干旱区.西宁黄土中锆石的主要年龄分布与黄土高原黄土相似,反映青藏高原北部确实为黄土高原黄土的主要物质来源.但是,与黄土高原黄土相比,西宁黄土缺少年龄在360Ma左右和年龄小于100Ma的锆石.这两组年龄的锆石可能来自其他地区,例如处于中亚造山带.由于阿拉善于旱区也通过河流搬运接收来自青藏高原北部的物质,锆石U-Pb年龄证据并不能排除阿拉善干旱区作为主要风尘物源的可能.相反,阿拉善干旱区还接受来自其北部中亚造山带和其本身华北克拉通的物质,来自阿拉善干旱区的风尘可能更好地解释黄土高原黄土中的锆石年龄特征.     

华北板块北缘东段柳河盆地早白垩世鹰嘴砬子组碎屑锆石U-Pb定年及其地质意义

华北板块北缘在晚中生代受到古太平洋板块西向俯冲作用的影响,发育强烈的构造变形及大规模的岩浆活动.研究区柳河盆地地处华北板块北缘,对其开展研究能够为约束华北板块北缘晚中生代构造演化阶段提供沉积方面的证据.依据对盆地早白垩世鹰嘴砬子组样品碎屑组分、岩性序列、沉积相演化特征的研究,结合碎屑锆石U-Pb年代学判断,盆地样品矿物组成具有石英含量较低,岩屑和长石含量较高的特点,显示沉积物物源主要来自岩浆弧物源区.两组碎屑锆石U-Pb年龄组成相似,以晚中生代为主,古元古代为辅.L1-B178样品（岩心）碎屑锆石存在约127Ma的主峰和约2553Ma的次峰;P303-B3样品（剖面）存在约126Ma的主峰和约2545Ma的次峰,中生代沉积物物源可能来自盆地东北侧丰富的岩浆岩.早白垩世鹰嘴砬子组最年轻碎屑锆石颗粒的U-Pb年龄限定岩层的最大沉积年龄为（125±4）Ma,介于早白垩世巴雷姆阶与阿普特阶,与层内流纹岩样品（124.3±0.7）Ma的锆石加权平均年龄吻合.通过对柳河盆地样品矿物组成特点、沉积相演化和碎屑锆石U-Pb年代学特征综合判断,盆地在（125±4）Ma已接收到古太平板块俯冲作用带来的物源...     

碎屑锆石U?Pb年代学定量物源分析的基本原理与影响因素

碎屑锆石U-Pb年代学数据获取快,物源对比精确度高,还可以估算源区剥蚀量,在定量物源分析方面具有显著优势,广受沉积学界青睐。但由于采样、实验过程中的不确定性,常常导致一些物源判别结果存在多解性,甚至产生了很多争议。从碎屑锆石U-Pb年代学定量物源分析的原理入手,综述了由于沉积水动力、母岩锆石产率、沉积再旋回、人类活动、以及数据获取与处理5方面因素对年龄谱可能产生的影响。结果表明,河流砂相比地层中的沉积岩,物源区母岩性质明确,运移路径非常清晰,可以进行锆石产率的准确测定,并能够同时开展混合模型正演和反演,是理想的定量物源分析研究对象。对开展基于现代河流砂的定量物源分析机理研究进行了展望,指出应用新技术、新方法开展小流域碎屑锆石U-Pb年代学研究是揭示锆石侵蚀、搬运和沉积过程行为机理的重要手段、也是构建定量物源分析方法的重要基础,将为规范开展沉积地层的物源研究提供重要的理论依据。     

秦昆结合部塔秀地区隆务河组碎屑锆石LA-ICP-MSU-Pb年代学及其地质意义

秦昆结合部独特的地质组成与复杂的造山带结构受到广泛关注。前人对该地区沉积物质来源进行了初步分析,但存在较大争议。选取隆务河组碎屑岩为研究对象,运用碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素年代学方法,探讨隆务河组物源特征。U-Pb测年结果表明,隆务河组碎屑锆石年龄谱明显分为4组:2 746~2 084 Ma,1 094~775 Ma,492~411 Ma,372~237 Ma。其中,372~237 Ma年龄组约占总体的56.79%,所占比例最大,年龄相对集中,且呈现出强烈的峰值,代表了阿尼玛卿洋向北俯冲碰撞产生的一系列构造岩浆事件,其余年龄段所占比例则较少。综合分析显示,隆务河组碎屑沉积物质来源较为复杂,具有明显的多元性,存在祁连造山带、柴北缘构造带和东昆仑造山带3个物源区,其中东昆仑造山带提供了大部分物源,为隆务河组贡献最大的物源区。     

西藏拉萨地块过铝质花岗岩中继承锆石的物源区示踪及其古地理意义

富含继承锆石的过铝质花岗岩一般来源于富铝质岩石(如变泥质岩)的部分熔融,因而分析这些继承锆石的U-Pb年龄可以像分析沉积岩碎屑锆石的U-Pb年龄一样,提供过铝质花岗岩源区物质中碎屑沉积物物源区的丰富信息。本文报道了中部拉萨地块早侏罗世过铝质花岗岩的全岩地球化学和锆石U-Pb年代学数据,结合拉萨地块已有二叠纪和晚三叠世过铝质花岗岩的继承锆石年代学数据,总结了目前已有的拉萨地块过铝质花岗岩的继承锆石U-Pb年龄特征(共199个谐和测点)。这些过铝质花岗岩属强过铝质S型花岗岩,其中的继承锆石定义了1250~1100Ma(峰值1181±14Ma)和550~450Ma(峰值494±7Ma)2个最突出的年龄群,分别可比于拉萨地块古生代沉积岩的碎屑锆石年龄峰值(约1170Ma)和寒武纪火山岩的侵位时代,明显不同于西羌塘、安多和特提斯喜马拉雅新元古代-古生代沉积岩中的碎屑锆石年龄频谱。拉萨地块过铝质花岗岩中约1181Ma的继承锆石,可能与拉萨地块古生代沉积岩中的同期碎屑锆石一样,都来自澳大利亚南西部Albany-Fraser造山带和东南极Wilkes等地,而约494的继承锆石,既可能来自澳大利亚西部,也可能来自拉萨地块本地。本文提供了拉萨地块与澳大利亚大陆北缘具有古地理联系的过铝质花岗岩继承锆石U-Pb年龄证据。拉萨地块的研究实践表明,采用过铝质花岗岩继承锆石和古生代沉积岩碎屑锆石相结合的锆石U-Pb年代学方法,可为重建冈瓦纳大陆北缘其它微陆块的古地理和构造岩浆演化提供重要约束。     

江西九江中更新世红土物质来源研究

华南地区广泛分布中更新世红土。目前, 对其物质来源尚有争议。九江红土剖面的沉积时代已得到很好限定, 同时由于其沉积连续、地层出露较好, 是开展中更新世红土物质来源研究的理想剖面。通过对九江中更新世红土2件碎屑锆石样品的分析, 共获得177颗谐和锆石U-Pb年龄, 主要峰值集中在新元古代(816 Ma、801 Ma和991 Ma)、古元古代(2019 Ma、2022 Ma和2481 Ma)和新太古代(2502 Ma), 并具有不显著的中生代峰值(135 Ma)。将其与潜在远源和近源物源区的锆石U-Pb年龄组成进行对比, 结果发现中国北方戈壁、沙漠和黄土高原、塔里木盆地、华北平原并不是九江中更新世红土的主要源区。庐山北麓早更新世发育的洪积扇为九江中更新世红土发育提供了充足物质。九江中更新世红土和九江晚更新世黄土的碎屑锆石U-Pb年龄组成存在明显差别, 后者主要来自长江河漫滩的碎屑物质。不同的气候条件主导了九江地区红土和黄土的发育, 二者都受控于青藏高原构造隆升产生的环境变化。     

北秦岭构造带与华北板块关系探讨:来自宽坪杂岩变碎屑岩锆石U-Pb年代学与变质作用证据

宽坪杂岩是连接北秦岭构造带和华北板块的重要岩石-构造单元之一,其物质组成和变质变形特征可为探讨北秦岭构造带与华北板块构造关系及演化提供重要证据。本文在已有研究基础上,对宝鸡-眉县-洛南一带宽坪变碎屑岩进行了系统的岩石学、矿物学和碎屑锆石U-Pb年代学研究。结果表明,宽坪碎屑岩最年轻碎屑锆石年龄峰值为～550Ma,最主要碎屑锆石年龄集中区为～2.5Ga和1.0～0.9Ga,次要年龄集中区为1.3～1.0Ga和850～750Ma。通过与周缘可能物源区的年代学特征对比揭示,宽坪碎屑岩物源主要来自北秦岭新元古代花岗岩与秦岭岩群副片麻岩,部分来自南秦岭和扬子板块北缘新元古代花岗岩以及太古宙基底岩系,缺乏华北板块物质;宽坪碎屑岩的碎屑锆石年龄谱特征与南侧的二郎坪碎屑岩近乎一致,暗示两者可能形成于同一沉积盆地。相平衡模拟结果显示,洛南红土岭宽坪杂岩含石榴子石石英片岩记录了顺时针P-T演化轨迹,峰期变质条件为P=7.17～7.92kbar,T=557～563℃,形成于大陆碰撞过程。结合前人报道宽坪杂岩～440Ma的变质年龄,我们认为在早志留世时期宽坪和二郎坪沉积盆地闭合,北秦岭构造带与华北板块碰撞形成现今的构造格局,在此之前北秦岭构造带与华北板块不具有亲缘性。     

柴达木盆地北缘乌兰县牦牛山组碎屑锆石U-Pb定年及其地质意义

应用LA-ICP-MS单颗粒锆石U-Pb定年方法, 对柴达木盆地北缘乌兰县上泥盆统牦牛山组两组砂岩样品开展了碎屑锆石U-Pb年代学研究。测年结果显示年龄值分布较宽, 可以划分为5个峰值年龄区间。在这些碎屑锆石中, 最小的年龄为407.9 Ma, 属于岩浆成因, 限定了该套地层的沉积下限, 为不早于早泥盆世末期, 结合区域地质与古生物资料, 该套地层为晚泥盆世。碎屑锆石的年龄分布表明本区可能存在五期区域性地质构造事件, 其中早古生代最为突出, 其次为新元古代和古元古代早期-新太古代晚期, 暗示这三期岩浆活动和变质作用较为活跃, 并为本套地层提供了主要的锆石来源, 具有多时代混合物源特征。样品中少量太古代碎屑锆石的谐和度较好, 为研究区附近可能存在太古宙古老地层提供了一定证据, 但仍需进一步研究。     

基于U Pb定年和单颗粒锆石粒径分析示踪 中国黄土高原黄土和红粘土物源

中国黄土高原的风成沉积蕴含着丰富的大陆古气候和大气环流变化信息,但关于黄土和红粘土物源是否有变化目前仍存在着争论。近些年,锆石的LA-ICP-MS定年被广泛用于追踪沉积物来源,本文把碎屑锆石的UPb定年运用到红粘土中,并结合前人的数据和碎屑锆石粒径分析对黄土和红粘土物源进行了重新的讨论,认为黄土高原黄土碎屑锆石主要来源于黄土高原北部戈壁沙漠和附近的沙漠,极少量锆石来源于青藏高原北部,而不是主要来源于青藏高原北部和柴达木盆地,红粘土的锆石物源受近缘的基岩影响较大,朝那6.2~3.6Ma红粘土锆石碎屑部分来源于附近的六盘山。而且在0.12 Ma、0.86 Ma、1.25 Ma之间,黄土碎屑锆石物源较稳定,存在少量变化,在2.6 Ma和3.6 Ma前后,黄土、红粘土碎屑锆石物源存在明显变化,这可能和全球变冷导致近地面冬季风增强有关。     

皖南志留系唐家坞组物源分析:来自碎屑锆石年代学和岩石地球化学的制约

分布于皖南泾县地区的唐家坞组为志留系顶部最晚沉积,其沉积时代和物质来源仍存在争议。对其进行了岩相学、岩石地球化学以及锆石U-Pb年代学等综合研究。岩相学特征表明:研究砂岩以波状消光的石英和变质岩屑为主,磨圆度和分选程度较好;岩石地球化学特征显示砂岩的成分成熟度较高,物源区主要以长英质组分为主,并发生了强烈的化学风化或沉积循环;LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得最年轻的单颗粒锆石年龄为424 Ma,可作为唐家坞组沉积时代的下限。结合地层接触关系,限定唐家坞组沉积时代应为志留纪晚期,可能接近华南早古生代造山事件的结束时间。79颗碎屑锆石U-Pb年龄获得主要年龄峰值为981 Ma和756 Ma,次级年龄峰值为2 476 Ma、517 Ma和453 Ma,结合区域上年代学信息,暗示了唐家坞组砂岩的主要物源区为早-中新元古代岩浆岩、新元古代裂谷层序以及震旦纪-奥陶纪沉积岩,同造山期岩浆岩或变质岩也为唐家坞组提供了物源。华南早古生代陆内造山作用导致中奥陶世之前的盆地沉积物、部分盆地基底以及造山期侵入其中的岩浆岩发生强烈的隆升,从而为陆内前陆盆地沉积提供了主要物源,表明华南早古生代造山带与扬子地块东南缘前陆盆地两个构造单元存在盆山物质耦合关系。     

西藏许如错地区古近纪盆地碎屑锆石U-Pb年代学充填记录分析

西藏许如错地区在国内鲜有学者研究,仅在少有的区域地质报告中出现。研究区内发育一套古近系碎屑岩沉积——日贡拉组,该地层在研究区局部具有一套火山岩夹层。文章通过对许如错地区古近系日贡拉组碎屑锆石的LA-ICP-MS U-Pb测年分析,结合周边盆地年龄结构及研究区沉积现象,进而追寻盆地沉积物物源和盆地充填记录。研究表明,日贡拉组为一套由粗变细最终又变粗的碎屑岩沉积夹少量火山岩,根据沉积原生构造和宏观剖面判断其主要是扇三角洲-浅湖相-扇三角洲的沉积环境;岩浆成因的碎屑锆石年龄峰值集中在127～134 Ma年龄段内,结合周缘年龄推断日贡拉组物源来自北—北西中部拉萨地块的早白垩世花岗岩。通过对研究区日贡拉组岩石组合、岩石地层序列、物源分析、沉积演化过程以及年代证据等方面的研究,发现日贡拉组的发育处于青藏高原俯冲碰撞隆升阶段和汇聚挤压隆升阶段。     

第四纪黄土物源的时空差异研究现状及展望*

黄土物源研究对揭示第四纪以来东亚大气环流格局的演化和构造—气候之间的相互作用具有重要意义。目前已应用多种物源示踪方法对黄土物源开展了大量研究,但对黄土物源时空差异规律及其动力学机制尚未取得较为一致的认识。在综合分析黄土物源研究现状的基础上,重点从影响⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值和 ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd 值组成及单颗粒碎屑锆石U-Pb年龄谱构成的因素角度,分析了第四纪黄土的物源及可能变化,获得以下认识: (1)第四纪黄土沉积物的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值变化幅度可达0.002 580~0.004 949,远远超出实验室分析测试误差(<0.000 018)或由Sr同位素衰变带来的影响(2.6 Ma时段小于0.000 026,1个冰期旋回小于0.000 001); ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd 值亦发生了较显著变化(0.000 095~0.000 240),其变化幅度远大于实验室的分析测试误差(<0.000 010)及衰变导致的 ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd 值(<0.000 013)变化。因此,在黄土中检测到的Sr-Nd同位素组成的变化应具有较明确的地质意义。(2)第四纪黄土沉积物中无论全岩还是主要粒径组分的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值和 ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd 值的变化都与气候代用指标变化不同步,难以从气候变化角度进行解释,可能更多地反映了源区的变化。(3)与Sr-Nd同位素示踪体系相比,单矿物或单颗粒的物源示踪体系对物源区变化的响应更为敏感,在追踪第四纪黄土沉积物源区时空差异方面具有较明显的优势。(4)基于碎屑锆石U-Pb年龄谱对黄土物源的有限研究揭示黄土高原的黄土在地质历史时期可能发生了原始物源区显著的时空分异,特别是不同剖面都反映出了1.2 Ma前后黄土主要源区的变化,表明通过锆石U-Pb年龄谱研究黄土物源时空差异规律具有揭示岩石圈、大气圈、水圈耦合作用过程及历史的巨大潜力。     

基于碎屑锆石的黄土高原—毛乌素交界区石峁黄土粉尘物源估算*

对于黄土高原粉尘物质的来源以及沙漠和河流对粉尘的贡献,仍未达成一致的认识。本研究以毛乌素东神木市石峁剖面为研究对象,利用碎屑锆石年龄谱,对末次冰消期以来的风成粉尘堆积和河流沉积物展开源区分析,并使用逆蒙特卡罗模型进行物源的定量计算。结果显示,粒径分布和阴极发光(CL)图像显示石峁黄土为典型风成沉积。其粗颗粒碎屑锆石(>40 μm)年龄峰值集中在190~300 Ma、300~600 Ma、1700~1900 Ma和2300~2600 Ma,年龄谱显示近源(局地基岩碎屑)、中源(黄河河沙)和远源(阿拉善地区沙漠)均有贡献; 定量计算表明,三者分别贡献71%、21%和8%的风成粗颗粒。中、近源中,黄河及其支流侵蚀基岩后搬运沉积的漫滩物质成为粉尘输移的中转站,为黄土的形成提供了主要的物源。光释光测年结果表明,石峁剖面河流沉积物及其上覆的黄土物质分别形成于倒数第2次冰消期和末次冰消期,两者之间的沉积间断可能指示了末次冰期至冰消期的侵蚀事件,导致了河滩物质暴露,从而形成了潜在的局地尘源。这些结果表明,包括黄河干支流在内的河流系统对黄土粉尘有重要的物源贡献。     

基于碎屑锆石的黄土高原—毛乌素交界区石峁黄土粉尘物源估算*

对于黄土高原粉尘物质的来源以及沙漠和河流对粉尘的贡献,仍未达成一致的认识。本研究以毛乌素东神木市石峁剖面为研究对象,利用碎屑锆石年龄谱,对末次冰消期以来的风成粉尘堆积和河流沉积物展开源区分析,并使用逆蒙特卡罗模型进行物源的定量计算。结果显示,粒径分布和阴极发光(CL)图像显示石峁黄土为典型风成沉积。其粗颗粒碎屑锆石(>40 μm)年龄峰值集中在190~300 Ma、300~600 Ma、1700~1900 Ma和2300~2600 Ma,年龄谱显示近源(局地基岩碎屑)、中源(黄河河沙)和远源(阿拉善地区沙漠)均有贡献; 定量计算表明,三者分别贡献71%、21%和8%的风成粗颗粒。中、近源中,黄河及其支流侵蚀基岩后搬运沉积的漫滩物质成为粉尘输移的中转站,为黄土的形成提供了主要的物源。光释光测年结果表明,石峁剖面河流沉积物及其上覆的黄土物质分别形成于倒数第2次冰消期和末次冰消期,两者之间的沉积间断可能指示了末次冰期至冰消期的侵蚀事件,导致了河滩物质暴露,从而形成了潜在的局地尘源。这些结果表明,包括黄河干支流在内的河流系统对黄土粉尘有重要的物源贡献。     

北祁连北大河沉积物碎屑组成及物源正演分析

开展现代河流沉积物的物源分析正演研究,对厘清河流搬运分选过程对不同碎屑成分的影响、不同源区对汇区沉积物的贡献机制以及物源定量分析具有重要意义。对北祁连北大河与洪水坝河现代河流沉积物的物源开展了正演研究,结合砾石成分统计、重矿物分析和碎屑锆石U-Pb测年方法,分析了流域内不同物源对现代河流不同碎屑成分贡献的差异性。结果表明,两条河流沉积物的特征显示汇区不同碎屑成分对物源区岩性的反映各有侧重。其中砾石岩性能够反映整个流域的主要岩性;砂粒中的重矿物组合也可以反映源区主要岩性,且对重矿物含量较高的岩体或地层（如铁矿）十分敏感;碎屑锆石年龄谱反映了整个流域物源端元锆石的综合贡献,各年龄峰锆石占比与源区各年龄峰锆石贡献呈较好的正相关关系,其中源区沉积岩碎屑锆石的贡献比较显著。通过河流物源正演分析进一步建立现代河流源汇模式是实现物源量化分析的一个可行方向。     

扬子陆块三峡地区莲沱组砂岩中碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及其地质意义

对扬子陆块三峡地区黄牛岩剖面莲沱组顶部砂岩中的120颗碎屑锆石进行了U-Pb定年和Lu-Hf同位素分析.结果显示,黄牛岩剖面莲沱组中碎屑锆石的年龄谱具有~880~800 Ma、~2 000 Ma、~2 500 Ma及~2 700 Ma的峰值,其中最年轻的碎屑锆石年龄为724±8 Ma.结合前人对该地区莲沱组顶部凝灰岩开展的年代学工作,将莲沱组顶部砂岩沉积时代限定为724~714 Ma.莲沱组砂岩沉积时间与其中最年轻的碎屑锆石U-Pb年龄接近,反映了其源区地壳物质的快速再循环.碎屑锆石Hf同位素两阶段模式年龄(T_DM2)集中在~3.7~3.1 Ga、~2.5~2.0 Ga和~1.3~1.0 Ga,反映其物源区存在古-中太古代、古元古代以及中元古代末期的初生地壳生长.对比近年来三峡地区不同剖面莲沱组砂岩中已报道的碎屑锆石年龄和Hf同位素数据,黄牛岩剖面的莲沱组碎屑锆石年龄和Hf同位素组成与之以北的王丰岗剖面均存在明显差异,说明莲沱组沉积期两者的陆源物质供给区有较大差别.      

青藏高原东北缘祁连山三叠系砂岩碎屑锆石U-Pb定年及其物源分析

三叠系沉积物广泛覆盖青藏高原东北缘,其中松潘—甘孜地区三叠系的沉积物得到了较系统的研究,但是青藏高原北缘的祁连山三叠系盆地的研究却较为缺乏。为了丰富相关研究和揭示区域构造演化的特点,通过古水流方向统计、砂岩中碎屑矿物统计和碎屑锆石U-Pb测年等方法对祁连山三叠纪盆地物源进行系统研究。结果表明,祁连山三叠系盆地的古流向主要有南东向、正南向、南西向,物源来自岩浆弧和大规模褶皱造山作用的混合区。祁连山三叠系砂岩中的碎屑锆石的年龄谱主要峰值集中在250~290 Ma、360~460 Ma、1 600~2 000 Ma和2 200~2 600 Ma这4个年龄段。通过对比分析华北板块、华南板块中和秦祁昆中央造山带中岩浆锆石年龄谱特征可知:1 600~2 000 Ma和2 200~2 600 Ma年龄段的锆石来自华北板块,360~460 Ma年龄段的锆石来自北祁连造山带,250~290 Ma年龄段的锆石来自东昆仑的火山岛弧。此外,600~1 000 Ma年龄段锆石很少,这些锆石来自扬子板块,表明在三叠纪扬子克拉通和华北克拉通发生碰撞形成了秦岭造山带,阻断了来自扬子克拉通的物源。     

西秦岭两当地区太阳寺岩组碎屑锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄：形成时代与源区特征

选取西秦岭两当地区太阳寺岩组的变质碎屑岩为研究对象,依据CL图像,采用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年方法,探讨两当地区太阳寺岩组的形成时代与物源。两当地区太阳寺岩组的锆石U-Pb年龄及与邻近地层的变质变形关系和时代对比表明,太阳寺岩组的沉积时代为426～420Ma,为晚志留世—末志留世。太阳寺岩组的碎屑锆石年龄谱可分为4组：500～420Ma、955～550Ma、1866～1227Ma和3039～2132Ma。早古生代年龄组呈现最强的烈峰值特征,峰值为438Ma,该组锆石物源以西秦岭北缘构造带为主;新元古代年龄组的碎屑锆石物源为西秦岭北缘构造带和北祁连造山带;中元古代和古元古代—新太古代年龄组的碎屑锆石物源主要来自于北祁连造山带和西秦岭北缘构造带基底岩系。综合分析认为,西秦岭北缘构造带为天水两当地区太阳寺岩组碎屑沉积物的主要源区。     

西秦岭两当地区太阳寺岩组碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄：形成时代与源区特征

选取西秦岭两当地区太阳寺岩组的变质碎屑岩为研究对象,依据CL图像,采用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年方法,探讨两当地区太阳寺岩组的形成时代与物源。两当地区太阳寺岩组的锆石U-Pb年龄及与邻近地层的变质变形关系和时代对比表明,太阳寺岩组的沉积时代为426~420Ma,为晚志留世—末志留世。太阳寺岩组的碎屑锆石年龄谱可分为4组：500~420Ma、955~550Ma、1866~1227Ma和3039~2132Ma。早古生代年龄组呈现最强的烈峰值特征,峰值为438Ma,该组锆石物源以西秦岭北缘构造带为主;新元古代年龄组的碎屑锆石物源为西秦岭北缘构造带和北祁连造山带;中元古代和古元古代—新太古代年龄组的碎屑锆石物源主要来自于北祁连造山带和西秦岭北缘构造带基底岩系。综合分析认为,西秦岭北缘构造带为天水两当地区太阳寺岩组碎屑沉积物的主要源区。     

Unravelling the protracted U-Pb zircon geochronological record of high to ultrahigh temperature metamorphic rocks: Implications for provenance investigations

The assessment of detrital zircon age records is a key method in basin analysis, but it is prone to several biases that may compromise accurate sedimentary provenance investigations. High to ultrahigh temperature (HT-UHT) metamorphism (especially if T > 850 °C) is herein presented as a natural cause of bias in provenance studies based on U-Pb detrital zircon ages, since zircon from rocks submitted to these extreme and often prolonged conditions frequently yield protracted, apparently concordant, geochronological records. Such age spreading can result from disturbance of the primary U-Pb zircon system, likewise from (re)crystallization processes during multiple and/or prolonged metamorphic events. In this contribution, available geochronological data on Archean, Neoproterozoic and Palaeozoic HT-UHT metamorphic rocks, acquired by different techniques (SIMS and LA-ICP-MS) and showing distinct compositions, are reassessed to demonstrate HT-UHT metamorphism may result in modes and age distributions of unclear geological meaning. As a consequence, it may induce misinterpretations on U-Pb detrital zircon provenance analyses, particularly in sedimentary rocks metamorphosed under such extreme temperature conditions. To evaluate the presence of HT-UHT metamorphism-related bias in the detrital zircon record, we suggest a workflow for data acquisition and interpretation, combining a multi-proxy approach with: (i) in situ U-Pb dating coupled with Hf analyses to retrieve the isotopic composition of the sources, and (ii) the integration of a petrochronological investigation to typify fingerprints of the HT-UHT metamorphic event. The proposed workflow is validated in the investigation of one theoretical and one natural example allowing a better characterization of the sedimentary sources, maximum depositional ages, and the tectonic setting of the basin. Our workflow allows to the appraisal of biases imposed by HT-UHT metamorphism and resulting disturbances in the U-Pb detrital zircon record, particularly for sedimentary rocks that underwent HT-UHT metamorphism and, finally, suggests ways to overcome these issues.