华北克拉通北缘燕辽裂陷槽中-新元古代地层年代学研究进展

作为国内中-新元古界的标准剖面,燕辽裂陷槽蓟县剖面的地层年代学研究历史悠久,一直是备受关注的基础地质问题。蓟县剖面第一个准确可靠的同位素年龄来自于陆松年和李惠民(1991)获得的大红峪组火山岩锆石U-Pb年龄(1 625±6 Ma,TIMS),之后很长一段时间,地层年代研究并未获得真正意义上的突破。直到2007年,随着可作为关键测年对象的碎屑岩-碳酸盐岩地层中凝灰岩(斑脱岩)夹层被逐渐识别出来,才开始迎来燕辽裂陷槽中-新元古代地层年代及相关古生物、古环境、古地理研究的新热潮,主要进展包括:(1)常州沟组作为长城群的第一个组,其底界年龄～1 650 Ma,比以往认识的1 800 Ma要年轻150 Ma;(2)精确标定蓟县群(自下而上包括高于庄组、杨庄组、雾迷山组、洪水庄组和铁岭组)的时限1 600～1 400 Ma,与国际地层表的盖层系相对应;(3)下马岭组时限为1 400～1 320 Ma,而不是原来划归的新元古代青白口纪早期(1 000～900 Ma)。与此同时,仍存在几个亟待解决的重要问题:(1)中元古代早期"长城系"(1 800～1 600 Ma)年代地层序列的厘定及其标准剖面的建立,包括"长城系""、长城群"术语的取舍问题,因为存在年代地层术语"长城系"和岩石地层术语"长城群"重名的问题;(2)中元古代中晚期(1 400～1 000 Ma)"待建系"地层的确定,其纪级年代地层单位的建立和标准剖面的建立;(3)青白口系地层的厘定和标准剖面的建立,迄今为止华北克拉通仍未获得可靠的同位素年龄约束青白口纪(1 000～800 Ma)地层。     

天津蓟州东水厂中元古代高于庄组凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄 ——对中元古代生物-环境事件的制约

对华北克拉通北缘中-新元古界标准剖面的高于庄组第三亚组(张家峪亚组)下部凝灰岩样品进行了锆石SHRIMP U-Pb定年,获得~(207)Pb/~(206)Pb加权平均年龄1 582±12 Ma。该凝灰岩层厚度约15 cm,层位介于高于庄组第三亚组下部"瘤状灰岩"层与含宏观藻类化石(Parachuaria glabra.)层之间,紧邻藻类化石层。该地层时代为高于庄组属于国际中元古界盖层系(Calymmian System)下部层位提供了新依据,为中元古代高于庄组全球生物-环境事件及全球对比提供了重要约束。     

胶南新元古代花岗片麻岩中淡色脉体的锆石年代学和稀土元素研究

苏鲁造山带中出露了大面积的新元古代花岗片麻岩,这些花岗片麻岩中赋存规模不等、形态各异的变质岩包体,已有资料表明它们均受到印支期高压─超高压变质作用的强烈影响。在花岗片麻岩及包体中经常可见以白色为主的长英质淡色脉体,脉体通常较窄,宽度多在1厘米以内,少数可达几个厘米,它们一般随片麻理方向延展,亦可见切穿片麻理的淡色脉,通常认为这类淡色脉体是母岩部分熔融的产物。作者等对出露于山东诸城市石河头乡新元古代花岗片麻岩中淡色脉体的锆石年代学及地球化学进行了探索性研究,取得了宝贵的地质信息。研究结果表明,淡色脉体中锆石SHRIMP法U Pb年龄为(147.6±2.5)Ma,同时锆石具有高铀、极低钍和重稀土富集等特征。文中在简略介绍地质背景的基础上,着重对淡色脉体中锆石的特征、锆石微区年龄和REE测定结果的地质意义进行了讨论。     

华北和扬子陆块及秦岭-大别造山带地表和深部太古宙基底的新信息

本文根据华北和扬子陆块及秦岭-大别造山带地表和深部出露的各种岩石中发现的继承性锆石的测年数据,报道了太古宙基底和岩浆事件的新信息,并简要地论述其地质意义。华北陆块东北缘、东南缘、北缘、西北缘共6个地区的深部都存在新太古代和中、古太古代岩浆事件的新信息;南缘深部也存在古太古代岩浆事件的新信息。在华北陆块早前寒武纪同位素年龄直方图(以太古宙岩浆事件为主)上,最高峰值位于2.45-2.6 Ga区间,而以2.5-2.55 Ga最为突出,显示该区间岩浆事件最为强烈,可能代表一次重要的碰撞事件。此外还见有2.7 Ga,2.8 -2.85 Ga,2.95-3.0 Ga,3.1-3.15 Ga,3.3-3.4 Ga,3.45-3.5 Ga,3.6 Ga和3.8 Ga等较高峰值,反映了岩浆事件不同活动阶段的演化趋势。扬子陆块北缘地表和深部有与华北陆块相似的太古宙古老基底信息。扬子陆块中部的长江中下游地区、东南缘相当于江南古陆的地区以及扬子陆块西南缘地区在地壳深部均保留有新太古代和/或古太古代岩浆锆石的年龄信息。秦岭-大别造山带从东到西,多处(主要是深部)也发现有新-中太古代残余岩浆锆石的年龄信息。     

山东沂水杂岩岩石化学及锆石Hf同位素研究

山东沂水杂岩主要由高角闪岩相至麻粒岩相变质的变基性岩和(紫苏)花岗岩岩体组成.本文主要研究了三个含紫苏辉石的黑云斜长角闪岩(YS06-19、YS06-41和YS06-29),三个含石榴子石的角闪二辉斜长麻粒岩(YS06-40、YS06-45、YS06-49),一个含尖晶石和石榴子石角闪二辉麻粒岩(YS06-31)和两个英灵山花岗片麻岩样品(YS06-30和YS06-48)的岩石化学和锆石Hf同位素特征.结果认为,(1)含紫苏辉石的黑云斜长角闪岩和含石榴子石的角闪二辉斜长麻粒岩对Sr、K、Rb、Ba、Ce、Th等大离子亲石元素和轻稀土元素的富集程度不同,指示了其原岩经历了不同程度的部分熔融;(2)认为英灵山花岗片麻岩是由来自于亏损地幔的基性岩部分熔融产生,这一观点同沈其韩等(2000)认识一致;(3)所研究的变基性岩的锆石Hf亏损地幔模式年龄均小于英灵山花岗片麻岩Hf亏损地幔模式年龄,指示了该变基性岩可能不是英灵山花岗片麻岩的母岩,沂水地区应该存在更古老的变基性岩石,也可能反映了这两类岩石对Hf同位素体系的保存能力不同;(4)该地区地壳生长在30亿年左右启动,大规模的地壳生长出现在2530～2740Ma.     

扬子板块北缘花山群沉积时代及其对Rodinia超大陆裂解的制约

出露于扬子板块北缘大洪山地区的花山群自下而上由一套以砾岩为主的粗碎屑沉积和一套以砂质板岩为主的细碎屑沉积组成,伴随有拉斑玄武质岩浆活动。花山群整体变质程度不高,形成构造环境复杂,对其构造属性及其与区内所谓的花山"蛇绿混杂岩"的时空关系一直存有争议,它们对新元古代Rodinia超大陆在扬子板块北缘的汇聚-裂解响应具有重要的制约意义。笔者在花山群六房咀组下部细砂岩中采集玄武质熔结凝灰岩夹层样品1件,碎屑岩样品2件,在上覆地层南华系莲沱组采集碎屑岩样品1件;对玄武质熔结凝灰岩进行了SHRIMP锆石U-Pb同位素测年,对碎屑岩样品进行了LA-MC-ICPMS锆石U-Pb同位素测年。获得玄武质熔结凝灰岩锆石U-Pb年龄814.7±7.3 Ma;花山群的碎屑锆石U-Pb年龄谱存在三个明显的峰值:~900 Ma、~2050Ma和~2650 Ma,最显著峰值为~2650 Ma,上覆莲沱组碎屑岩年龄谱的三个峰值为:~900 Ma、~2050 Ma和~2500 Ma,最显著峰值为~2050Ma,三件碎屑岩样品均与扬子板块的碎屑锆石U-Pb年龄统计峰值一致。花山群的碎屑源区可能包括下伏中元古代打鼓石群、太古宙鱼洞子杂岩以及崆岭杂岩。结合前人年代学研究资料和区域构造成果分析,花山群沉积时代应为820~815Ma,形成于伸展构造背景,与花山"蛇绿混杂岩"不是同期同构造背景的产物;花山"蛇绿混杂岩"与花山群沉积建造依次反映了扬子板块北缘由挤压构造背景向伸展构造背景的转换过程。花山群中的碎屑沉积物与基性火山岩、火山碎屑岩属于裂解背景下形成的同时代沉积-火山建造;结合前人在扬子板块周缘发现的大量约820 Ma酸性—基性岩浆活动记录以及同时代(820~800 Ma)的沉积地层,推测花山群形成于Rodinia超大陆裂解背景之下,与超级地幔柱活动有关。     

离子交换树脂在地质样品Sr-Nd同位素测定中的应用

Rb-Sr和Sm-Nd同位素测年及同位素示踪方法在同位素地质年代学和同位素地球化学中有非常广泛的应用。目前,Rb-Sr和Sm-Nd同位素质谱测试方法通常需要对Rb、Sr和Sm、Nd进行分离纯化,因此,如何对地质样品中的Rb、Sr、Sm和Nd进行分离富集对测试结果准确与否起到至关重要的作用。离子交换分离法是SrNd同位素化学前处理阶段应用最广泛的分离方法,本文结合笔者近几年的研究工作,系统介绍离子交换树脂在Sr-Nd同位素测试中应用的发展过程和现状,重点介绍几类使用率较高的离子交换树脂(Dowex50W树脂、AG50W树脂、锶特效树脂、LN树脂、P507树脂等)的优缺点,以及各自的萃取反应机理,探索和讨论未来离子交换树脂在Sr-Nd同位素测试中应用的发展趋势。     

氟碳铈矿U-Pb定年技术研究

本文以稀土矿床中的常见副矿物氟碳铈矿为研究对象,通过优化实验条件和仪器参数,分别采用激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱法(LA-MC-ICP-MS)和同位素稀释热电离质谱法(ID-TIMS)对氟碳铈矿样品SAM进行U-Pb定年技术研究,并将此两种方法得到的结果进行对比。LA-MC-ICP-MS得到的U-Pb年龄为(409±18)Ma(N=27,MSWD=4.5),ID-TIMS得到的206Pb/238U U-Pb年龄为(407.8±3.3)Ma(N=3,MSWD=0.029),两种方法得到的U-Pb年龄结果在误差范围内一致。通过比较两种方法的实验流程和结果,总结了各自的优缺点,为氟碳铈矿U-Pb定年方法选择提供了参考依据。     

用激光烧蚀多接收器等离子体质谱仪(LA-MC-ICPMS)测定锆石U-Pb同位素年龄的研究

天津地质矿产研究所同位素实验室新近安装了一套激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱仪(LA.MC.ICPMS)系统.该套系统的多接收器电感耦合等离子体质谱仪为Thenno Fisher公司制造的Neptune,其离子光学通路采用能量聚焦和质量聚焦的双聚焦设计,并采用动态变焦(ZOOM)使质量色散达到17%;仪器配有9个法拉第杯接收器和4个离子计数器接收器,除了中心杯和离子计数器外,其余8个法拉第杯配置在中心杯的两侧,并以马达驱动进行精确的位置调节,4个离子计数器捆绑在L4法拉第杯上.     

华北克拉通对罗迪尼亚超大陆事件的响应——GOSEN连接假设

中元古代晚期—新元古代早期的华北克拉通与塔里木、扬子克拉通存在明显差异,那里没有十分强烈的与罗迪尼亚超大陆汇聚及裂解有关的热-构造事件的地质记录,因此对华北克拉通与罗迪尼亚超大陆的关联存在不同的推测。近年来,在郯庐断裂带两侧新元古代碎屑岩地层中,从辽宁的榆树砬子群,经山东烟台蓬莱群至土门群,陆续测得众多具经典格林威尔期的碎屑锆石年龄。这一信息与西伯利亚东南缘上里菲碎屑岩中的碎屑锆石年龄谱十分相似。这些碎屑锆石的时代均不是华北或西伯利亚本土所具有的特点,说明华北东缘、西伯利亚东南缘与劳伦大陆东南缘格林威尔造山带存在某种亲缘关系。根据这种推测,笔者等提出了劳伦大陆格林威尔造山带、西伯利亚东南缘和华北东部(GOSEN)连接的假设。