Zircon and whole-rock Nd-Pb isotopic provenance of Middle and Upper Ordovician siliciclastic rocks, Argentine Precordillera

Graptolite‐bearing Middle and Upper Ordovician siliciclastic facies of the Argentine Precordillera fold‐thrust belt record the disintegration of a long‐lived Cambro‐Mid Ordovician carbonate platform into a series of tectonically partitioned basins. A combination of stratigraphic, petrographic, U‐Pb detrital zircon, and Nd‐Pb whole‐rock isotopic data provide evidence for a variety of clastic sediment sources. Four Upper Ordovician quartzo‐lithic sandstones collected in the eastern and central Precordillera yield complex U‐Pb zircon age spectra dominated by 1·05–1·10 Ga zircons, secondary populations of 1·22, 1·30, and 1·46 Ga, rare 2·2 and 1·8 Ga zircons, and a minor population (<2%) of concordant zircons in the 600–700 Ma range. Archaean‐age grains comprise <1% of all zircons analysed from these rocks. In contrast, a feldspathic arenite from the Middle Ordovician Estancia San Isidro Formation of the central Precordillera has two well‐defined peaks at 1·41 and 1·43 Ga, with no grains in the 600–1200 Ma range and none older than 1·70 Ga. The zircon age spectrum in this unit is similar to that of a Middle Cambrian quartz arenite from the La Laja Formation, suggesting that local basement rocks were a regional source of ca 1·4 Ga detrital zircons in the Precordillera Terrane from the Cambrian onwards. The lack of grains younger than 600 Ma in Upper Ordovician units reinforces petrographic data indicating that Ordovician volcanic arc sources did not supply significant material directly to these sedimentary basins. Nd isotopic data (n = 32) for Middle and Upper Ordovician graptolitic shales from six localities define a poorly mixed signal [ɛ_Nd(450 Ma) = −9·6 to −4·5] that becomes more regionally homogenized in Upper Ordovician rocks (−6·2 ± 1·0; T_DM = 1·51 ± 0·15 Ga; n = 17), a trend reinforced by the U‐Pb detrital zircon data. It is concluded that proximal, recycled orogenic sources dominated the siliciclastic sediment supply for these basins, consistent with rapid unroofing of the Precordillera Terrane platform succession and basement starting in Mid Ordovician time. Common Pb data for Middle and Upper Ordovician shales from the western and eastern Precordillera (n = 15) provide evidence for a minor (<30%) component that was likely derived from a high‐μ (U/Pb) terrane.     

Early Cretaceous sedimentary provenance and structural evolution of the central Sanandaj–Sirjan Zone,Iran: implications for palaeogeographic reconstructions of the northern Neo-Tethyan margin

ABSTRACT

The Early Cretaceous was an important epoch in the evolution of the Earth system in which major tectonic episodes occurred, especially along the Alpine–Himalayan belt. The paucity of reliable palaeogeographic data from the central segment of this geological puzzle, however, hampers the reconstruction of a panoramic view of its Early Cretaceous palaeogeography and geodynamic setting. Here we present multidisciplinary provenance data from Lower Cretaceous strata of the overriding plate of the Neo-Tethyan subduction zone (the Sanandaj–Sirjan Zone; SSZ, of central Iran), including structural, basin-fill evolution, petrographic and geochemical analyses. Sandstone provenance analysis of Lower Cretaceous red beds suggests the occurrence of sub-mature litho-quartzose sandstones attributed to an active continental arc margin in convergent setting predominantly derived from plutonic, quartzose sedimentary and metamorphic rocks exposed in the central SSZ. Weathering indices indicate moderate chemical weathering in the source area which may be related to close source-to-sink relationships or arid climate. Our palaeogeographic reconstructions and original geological mapping indicate that the erosion of uplifted basement rocks exposed in horst blocks provided the sediment sources for the syn-extensional deposition of uppermost Jurassic–lowermost Cretaceous conglomerates and Lower Cretaceous siliciclastic red beds within a continental retro-arc basin during initiation of the ‘Neo-Tethys 2?. The polyphase tectonic reactivation along the principal fault of the study area controlled the syn- and post-extensional tectonostratigraphic evolution that reflect the corresponding mechanical decoupling/coupling along the northern Neo-Tethyan plate margin.     

琼东南盆地深水区中央峡谷黄流组物源特征

物源分析作为岩相-古地理研究的前提和基础,物源体系决定了砂体的展布和储集性能。为明确中央峡谷体系黄流组储集体展布规律及下一步勘探方向,本文应用中央峡谷最新钻井资料,采用重矿物组合、锆石U-Pb测年等分析方法,结合地震反射特征,对中央峡谷黄流组物源体系特征进行分析。地震反射特征表明来自海南隆起和昆嵩隆起物源的三角洲体系,通过二次搬运沉积了陆架斜坡区和盆底的低位海底扇,为中央峡谷的沉积充填提供了充足的粗碎屑沉积物;新钻井黄流组样品中重矿物组合以白钛矿、石榴石、磁铁矿含量较高为主要特征,与莺歌海盆地受蓝江物源影响和琼东南盆地受丽水-秋滨河物源影响的地层重矿物组合相似;锆石U-Pb测年分析表明,中央峡谷黄流组地层中样品年龄图谱具有30~2 000Ma变化范围,与莺歌海盆地受昆嵩隆起物源影响的钻井以及越南现代河流采集的沙样具有非常一致的年龄段和丰度。综上所述,中央峡谷受多物源的影响,越南昆嵩隆起为主的琼东南盆地西部物源体系,是琼东南盆地乐东凹陷晚中新世深水扇以及中央峡谷粗碎屑物质的主要沉积物供给来源区。     

黄河沉积物向渤海湾扩散的沉积地球化学示踪

使用ICP-AES和ICP-MS对渤海中部118°54′E左右南北向断面的表层沉积物中53种常、微量及稀土元素进行了测试,研究了其含量变化和分布特征,并进行了物质组成分析。研究表明:该区沉积物以B94站为界,南北差异明显,南部区域沉积物以黏土质粉砂为主,富集Al2O3,CaO,Fe2O3,MgO,MnO,P2O5和TiO等常量元素以及绝大多数的微量元素和稀土元素等与细颗粒黏土矿物相关的元素;北部区域沉积物以粉砂-砂为主,富集SiO2,K2O和Na2O等常量元素以及Zr,Ba,Sr,Sb和Hf等微量元素,稀土元素相对亏损。物源对比表明南部沉积物具有黄河来源沉积物特点,北部沉积物具有滦河来源特点,两者的分界大致在38°42′N附近。河口动力过程、渤海环流是影响该区沉积物扩散的主要因素。     

班公湖- 怒江缝合带同碰撞海沟盆地砂岩物源分析及其大地构造意义

同碰撞海沟沉积可为重建板块缝合带大地构造演化、约束陆块初始碰撞时间提供重要信息。本文对班公湖-怒江缝合带西段的改则县亚多组和日土县多仁组进行了沉积学、岩相学、碎屑锆石年代学、重矿物研究。沉积学分析表明,多仁组、亚多组沉积于海底扇环境。最年轻的碎屑锆石年龄限制了最早沉积时代为晚侏罗世。多仁组、亚多组砂岩Q：F：L分别为52：4：44、32：8：60,均以丰富的沉积岩和酸性火成岩岩屑及少量的变质岩屑为特征;重矿物以磷灰石、锆石、电气石等稳定重矿物为主。多仁组和亚多组具有相似的碎屑锆石年龄分布模式,主峰分布在350～200 Ma、550～450 Ma、900～750 Ma、1900～1800 Ma、2550～2450 Ma范围内。这些数据表明,亚多组、多仁组碎屑物质来源于沉积区北侧的班公湖-怒江缝合带增生杂岩及南羌塘岩浆岩。多仁组、亚多组出现的大量沉积岩岩屑,表明物源区经历了广泛的构造缩短作用,导致沉积岩和同期岩浆岩被剥蚀,因此多仁组、亚多组是拉萨-羌塘同碰撞的产物。据此推断,沿班公湖-怒江缝合带改则-日土区域拉萨-羌塘初始碰撞发生在晚侏罗世多仁组、亚多组沉积之前。     

中新世黄河水系演化重建：来自钾长石Pb同位素的约束

自剥蚀地貌中形成的剥蚀产物搬运到沉积区或汇水盆地沉积下来的过程,称为“源-汇”系统。从这些“汇”中识别“源”的信息,结合地层的沉积时代,约束黄河的形成时代、水系格局演化、流域内构造运动以及环境变迁成为黄河水系演化研究的重要内容。然而,时至今日学者们对黄河何时出现的认识并不一致,存在“中新世内流黄河和中新世外流黄河”之争。为了解决这些争议,我们运用大河物源示踪研究中新兴的碎屑钾长石Pb同位素方法,对黄河中下游沉积物开展碎屑钾长石Pb同位素分析(n=378),将其与长江中下游和华夏板块已报道的碎屑和基岩钾长石Pb同位素结果进行对比,结果表明三者之间的钾长石Pb同位素组成明显不同。台湾岛是中国东部陆架海中新世地层出露最齐全的地区。因而,我们将黄河中下游与台湾岛中新统的钾长石Pb同位素比值进行对比,结果表明二者之间不存在物源联系。结合中国东部渤海湾盆地、南黄海盆地和东海盆地中新统的物源示踪研究结果,说明黄河物质在中新世未流入上述盆地。总体而言,中国北方中新世的构造活动控制了黄河的演化过程,导致其此时处于分段演化阶段。     

北大港潜山在沙三段沉积期的隆升状态及其对沉积物源的供给

北大港潜山构造带的高点区无沙三段沉积,依照地层终止方式无法厘定出北大港潜山的高点区是在沙三段沉积期一直暴露地表没有接受沉积,还是在沙三段沉积期接受了沉积,后被晚期构造抬升剥蚀殆尽。确定北大港潜山高点区在沙三段沉积期的演化状态对于分析本区沉积体系及储层分布至关重要。本文以构造与沉积的响应关系为分析的思路和依据,通过地层厚度图的框架约束,基于砾岩分布和泥岩颜色所指示的古环境、古地貌、古物源的特征,分析出北大港潜山高点区在沙三段沉积期一直是一个稳定的物源区,其剥蚀下来的物源通过构造转换带的控制,沉积在板桥凹陷和岐口凹陷。     

鄂尔多斯盆地东南缘三叠系延长组物源及沉积体系特征

通过采用区域地层对比、古流向测量、轻矿物、重矿物组合分布及沉积相分析等方法,分析鄂尔多斯盆地东南缘延长组物源及其沉积体系特征,研究表明:吕梁隆起并非鄂尔多斯盆地东南缘延长组物源,该区接受了晚三叠世沉积,是在延长期以后才隆起的,东南缘宜川-富县延长组古水流为东北至西南方向,轻重矿物组合特征与北部三角洲类似,总体从志靖—川口—富县地区沉积岩屑含量逐渐降低,不稳定矿物绿泥石等含量则从富县东北部—中部—西南部依次增多,证实鄂尔多斯盆地东南缘延长组物源方向为东北方向,富县三角洲实为延安三角洲东北方向分支朵体,其为既发育台型前缘,又有坡型前缘的曲流河三角洲;台型三角洲前缘主要发育截削式、完整式水下分流河道砂体,坡型前缘主要发育复合式、叠加式河口坝砂体,优质储层主要有截削型分流河道、复合式河口坝。     

丹凤地区秦岭岩群片麻岩锆石U-Pb年龄:北秦岭地体中-新元古代岩浆作用和早古生代变质作用的记录

秦岭岩群被认为是出露于北秦岭地体内最古老的前寒武纪基底岩石,记录了北秦岭造山带的地壳形成和演化历史。本文报道丹凤-西峡地区五件秦岭岩群片麻岩锆石U-Pb年龄结果,限定其形成和变质时代,探讨北秦岭地体的构造归属。定年结果表明,岩浆成因锆石颗粒的年龄集中在1400～1600Ma左右和850～950Ma左右,记录两期主要岩浆活动。6粒锆石具有变质成因特征,低Th/U比值(0.03),206Pb/238U年龄变化在510～465Ma之间,加权平均值477±18Ma。这一古生代变质叠加时代与北秦岭地体南北缘高压变质作用时代基本一致,说明秦岭岩群遭受到北秦岭造山带俯冲-碰撞造山过程的变质作用。秦岭岩群主要形成于中元古代晚期至新元古代早期,基底岩石缺乏早元古代和太古代岩浆活动的记录。在岩浆作用时代上,北秦岭地体与广泛发育新元古代中-晚期岩浆作用的扬子陆块北缘有差别,也不同于晚太古代-早元古代的华北陆块南缘,可能是中-新元古代形成的独立微陆块。     

晚更新世以来南黄海陆架沉积物源分析

南黄海陆架地区物源研究备受关注, 到底是长江还是黄河源至今尚未有定论。通过对长江和黄河流域锆石 U-Pb 测 年数据集混合模拟分析以及结合 YZ08 孔沉积相和锆石 U-Pb 的年龄图谱分析, 结果表明： 晚更新世以来, 南黄海陆架地区 存在长江古河道, MIs5 时期长江可能在苏北弶港入海; 在物源方面, MIs5 时期弶港地区主要受长江物源影响, MIs1λMIs2 时期则为长江主导的混合源, 随着黄河夺淮入海带来泥沙物质, 近代以来转为黄河主导的混合源。基于 Bootstrap 随机抽样 方法抓取了长江和黄河的锆石 U-Pb 测年数据集, 并结合统计学原理模拟出长江和黄河不同比例混合物源的锆石年龄图谱, 对锆石物源判别方法做出了改进, 弥补了传统锆石 U-Pb 年龄图谱在混合源判别分析上的不足, 对南黄海物源研究具有一定 的意义。