Provenance of Holocene beach sand in the Western Iberian margin: the use of the Kolmogorov–Smirnov test for the deciphering of sediment recycling in a modern coastal system

Detrital zircons from Holocene beach sand and igneous zircons from the Cretaceous syenite forming Cape Sines (Western Iberian margin) were dated using laser ablation – inductively coupled plasma – mass spectrometry. The U–Pb ages obtained were used for comparison with previous radiometric data from Carboniferous greywacke, Pliocene–Pleistocene sand and Cretaceous syenite forming the sea cliff at Cape Sines and the contiguous coast. New U–Pb dating of igneous morphologically simple and complex zircons from the syenite of the Sines pluton suggests that the history of zircon crystallization was more extensive (ca 87 to 74 Ma), in contrast to the findings of previous geochronology studies (ca 76 to 74 Ma). The U–Pb ages obtained in Holocene sand revealed a wide interval, ranging from the Cretaceous to the Archean, with predominance of Cretaceous (37%), Palaeozoic (35%) and Neoproterozoic (19%) detrital‐zircon ages. The paucity of round to sub‐rounded grains seems to indicate a short transportation history for most of the Cretaceous zircons (ca 95 to 73 Ma) which are more abundant in the beach sand that was sampled south of Cape Sines. Comparative analysis using the Kolmogorov–Smirnov statistical method, analysing sub‐populations separately, suggests that the zircon populations of the Carboniferous and Cretaceous rocks forming the sea cliff were reproduced faithfully in Quaternary sand, indicating sediment recycling. The similarity of the pre‐Cretaceous ages (>ca 280 Ma) of detrital zircons found in Holocene sand, as compared with Carboniferous greywacke and Pliocene–Pleistocene sand, provides support for the hypothesis that detritus was reworked into the beach from older sedimentary rocks exposed along the sea cliff. The largest percentage of Cretaceous zircons (<ca 95 Ma) found in Holocene sand, as compared with Pliocene–Pleistocene sand (secondary recycled source), suggests that the Sines pluton was the one of the primary sources that became progressively more exposed to erosion during Quaternary uplift. This work highlights the application of the Kolmogorov–Smirnov method in comparison of zircon age populations used to identify provenance and sediment recycling in modern and ancient detrital sedimentary sequences.     

新疆西天山松湖铁矿床火山岩年代学和岩石地球化学

新疆西天山阿吾拉勒铁成矿带内众多铁矿床的围岩火山岩时代、岩石成因和构造背景迄今尚未得到很好地约束。文章对该铁成矿带内的松湖铁矿床围岩粗面英安岩和流纹岩进行了锆石LA_ICP_MS U_Pb测年和地球化学研究。粗面英安岩和流纹岩的锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为(326.8±2.7)Ma和(327.3±1.7)Ma。粗面英安岩和流纹岩准铝质,均富集轻稀土元素、Rb、K、Zr、Hf,显示中等Eu负异常,亏损Ba、Sr、P、Ta、Nb和Ti。锆石饱和温度计算结果显示,粗面英安岩的母岩浆温度较高(774~812℃,平均792℃),流纹岩母岩浆的温度较低(713~790℃,平均750℃)。粗面英安岩具有非常低Sr高Yb的特征,Nb/Ta比值为10.8~11.4,具有较高的w(Th)(≥8.1×10-6)和高的Th/Ce比值(≥0.31);流纹岩具有低Sr低Yb特征,Nb/Ta比值为8.5~9.7,w(Th)(≥5.3×10-6)较高,Th/Ce比值为0.14~0.75,据此推测粗面英安岩母岩浆可能是上地壳部分熔融的产物,流纹岩母岩浆可能源于比粗面英安岩母岩浆更深的地壳的部分熔融。松湖铁矿区粗面英安岩和流纹岩具有弧火山岩的地球化学特征,结合构造环境判别图解和区域地质情况,推断其形成于大陆弧环境。     

吉林百草沟金矿闪长玢岩锆石U-Pb年代学、地球化学及其地质意义

文章对延边地区百草沟金矿床与成矿有关的闪长玢岩脉进行了锆石LA_ICP_MS U_Pb年代学和地球化学研究。闪长玢岩中的锆石U_Pb定年结果显示,闪长玢岩形成时代为早白垩世((128±3)Ma,MSWD=0.29)。岩石元素地球化学研究表明岩石属于高钾钙碱性系列,明显富集大离子亲石元素(如K、Ba、Rb)、LREE和强不相容元素(如Th、U),相对亏损高场强元素(如Ta、Nb、Ti、P),Mg#值为42~54,其地球化学特征与活动大陆边缘背景下形成的火成岩相似。岩石中w(Cr)为20.0×10-6~33.4×10-6,Nb/Ta比值为9.7~16.5,La/Nb比值为2.54~3.67,Th/La比值为0.19~0.43,Rb/Sr值比为0.10~0.33,闪长玢岩岩浆是由地壳物质和地幔物质混合形成的。结合野外地质特征及年代学,认为与矿床近同时形成的闪长玢岩,其形成的构造背景应为古太平洋板块斜向亚洲大陆俯冲的活动大陆边缘。     

广西油麻坡钨钼矿床成岩成矿年代学研究及其地质意义

广西博白_岑溪断裂带位于钦杭成矿带南段,既是一条长期活动的地体边界断裂带,也是一条岩浆活动频繁的W_Mo_Sn_Pb_Zn_Sb_Au_Ag多金属成矿带。文章以该带中的广西博白县油麻坡矽卡岩型钨钼矿床为研究对象,在详细的岩性鉴别和划分的基础上,对矿区内花岗岩类进行了单颗粒锆石LA_ICP_MS锆石U_Pb测年,获得深灰色花岗斑岩的等时线年龄为(479.7±3.9)Ma,灰色黑云母花岗闪长岩为(109.7±1.1)Ma,浅灰色细粒白云母花岗岩为(103.3±1.2)Ma。辉钼矿Re_Os测年获得加权平均年龄为(97.4±1.9)Ma。由此可见,油麻坡岩体为一个复式岩体,由早奥陶世(加里东期)的花岗斑岩和早白垩世(燕山晚期)的黑云母花岗闪长岩和细粒白云母花岗岩组成,其中,黑云母花岗闪长岩构成油麻坡岩体的主体。钨钼矿形成于早白垩世晚期(即燕山晚期),与黑云母花岗闪长岩和白云母花岗岩密切相关。这些高精度测年数据的获得,进一步表明博白断裂带是一条长期活动的断裂,其在加里东期已经活动,并伴有岩浆岩的侵位。燕山晚期,该断裂重新复活,并导致大量的岩浆活动和一定强度的W_Mo_Sn_Pb_Zn_Sb_Au_Ag成矿作用,形成由多个大_中型矿床组成的多金属成矿带。博白_岑溪成矿带属于华南100~80 Ma大规模成矿的一部分,成矿背景与华南地区白垩纪的地壳伸展、钦杭成矿带的再次裂陷有关。     

内蒙古火龙沟铅锌矿床成矿岩体年代学、地球化学及其地质意义

内蒙古火龙沟铅锌矿床是近期勘查发现、预期可达中型规模以上的铅锌矿床之一,笔者对该矿区的侵入岩——正长花岗岩进行了LA-MC-ICP-MS锆石U_Pb定年和主量、微量元素分析,锆石U_Pb定年结果为(224.0±2.5)Ma,表明,该岩体侵位于晚三叠世。岩石地球化学研究结果显示火龙沟正长花岗岩体具有明显富Si O2和ALK、贫Mg O和TFe的特点,A/NK-A/CNK图解显示正长花岗岩属于准铝质花岗岩。微量元素蛛网图显示富集大离子亲石元素Rb、Th、U、K,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti。稀土元素配分模式表现出富集LREE,亏损HREE的右倾型,LREE/HREE=8.04~10.40,具有明显Eu的负异常。花岗岩锆饱和温度计算结果表明该花岗岩岩浆形成温度为820℃,属于高温花岗岩,以上地球化学特征和高温的特点表明该花岗岩为A型花岗岩。结合区域构造演化历史,笔者认为该花岗岩体形成于古亚洲洋闭合后的造山后垮塌岩石圈伸展构造环境。     

阿尔泰小土尔根铜矿区岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及地质意义

小土尔根是近年来阿尔泰诺尔特盆地发现的首例斑岩铜矿床,其成岩成矿年代学的研究可以对矿床模型构建、区域成矿规律的总结提供制约。矿区侵入岩发育,矿化受花岗闪长斑岩控制,少部分赋存在地层中。文章利用LA-ICP-MS锆石U-Pb测年法对矿区岩体进行了成岩年代学研究。含矿花岗闪长斑岩、黑云二长花岗岩和花岗斑岩中锆石的206Pb/238U年龄的加权平均值分别为(401.0±2.9)Ma、(398.1±2.2)Ma和(400.5±2.0)Ma,为早泥盆世同一岩浆侵入活动形成的不同侵入岩。侵入岩年龄结合凝灰岩年龄,将矿区地层划归早泥盆世诺尔特组。含矿花岗闪长斑岩锆石U-Pb年龄限定小土尔根斑岩铜矿床成矿时代略晚于401 Ma,即矿床形成于早泥盆世。     

上扬子会泽地区早三叠世飞仙关组砂岩物源特征:来自重矿物铬尖晶石和碎屑锆石的限定

上扬子会泽地区早三叠世飞仙关组主要为河流相的紫红色砂岩,物源主要来自于西部和西北部。碎屑重矿物组合表明物源主要来自于岩浆岩,且重矿物中发现大量碎屑铬尖晶石和锆石。本文运用电子探针微区成分分析和碎屑锆石U-Pb测年方法,对上扬子早三叠世飞仙关组砂岩中铬尖晶石和碎屑锆石进行分析。铬尖晶石电子探针化学成分分析显示,其具有高铬、低Fe~(3+)和高TiO_2含量的特征,源岩分析指示这些铬尖晶石来源于与洋岛/板内、岛弧以及大火成岩省相关的火成岩。同时,碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测定表明,飞仙关组的物源主要来自于248~272Ma和715~997Ma的岩浆岩。铬尖晶石和碎屑锆石综合分析表明,248~272Ma的物源岩石具有大火成岩省玄武岩特征,主要为峨眉山玄武岩及同期基性侵入岩;715~997M的物源为洋岛/板内玄武岩类,主要为研究区周缘与新元古代苏雄组及其同期的岩浆岩;铬尖晶石指示的岛弧性质物源则可能源自1000~1100Ma的岩浆岩。同时,碎屑锆石还指示古元古代和早寒武世发育岩浆作用,且存在古老的新太古代结晶基底。这些资料为上扬子地区构造演化提供了沉积学的证据。     

全球冥古宙的研究进展和存在问题

冥古宙是地球上最老的一个地质历史时期,由于缺少可靠的岩石记录一直没有得到国际地学界的重视和承认,到2004年才在建议的国际地层表中使用了冥古宙这一术语,定义从地球形成到出现地球最老岩石这段地球历史。但冥古宙与太古宙没有明确的地质界线,一些研究者提出了不同的年代界线(3.85Ga,4.0Ga,4.03Ga),目前还存在较大分歧。目前已知残存的冥古宙岩石只有两处,一处是加拿大的阿卡斯塔片麻岩(Acasta gneiss)中两个英云闪长岩和一个变质花岗闪长岩。前者锆石U-Pb年龄为4002±4Ma和4012±6Ma,后者为4031±1Ma。另一处是东南极索尼山(Mount Sones)的麻粒岩相英云闪长质片麻岩,已获得U-Pb年龄为3927±10Ma。世界上最老的表壳岩(≥3870Ma)出露在格陵兰。冥古宙年代久远,地球形成最初的600~700Ma的初始岩石经历了陨石撞击、地壳再循环、重熔等改造,甚至再循环到地幔,几乎已经消失殆尽。目前主要以年轻岩石中的碎屑锆石或继承锆石作为桥梁,来追索这些古老锆石原来母岩的类型、特征及成因。3800Ma的碎屑锆石已在全球十多个地区发现,而以西澳伊尔岗克拉通的杰克山最多最全,从3800Ma到4404Ma都有,在3840Ma,3900~3920Ma,4000~4200Ma,4260~4300Ma和4404Ma显示峰值,其中以3900~4200Ma最为发育,4404Ma是目前世界公认的最老碎屑锆石。此外在北美克拉通、南非克拉通、华北克拉通等古老克拉通以及一些年轻造山带中都发现有冥古宙的碎屑锆石,这些锆石是追索冥古宙地质事件的重要桥梁。通过对冥古宙碎屑锆石的研究提出了很多值得重视和进一步研究的课题和内容。包括早期地壳的性质,一些锆石具有与太古宙之后岩浆锆石特征相似的环带结构,因此这些碎屑锆石的母岩大部分被认为相当花岗质,来自老地壳的重熔。冥古宙碎屑锆石的Hf同位素等综合分析表明这些碎屑锆石来源于中性熔岩的结晶,或许表明早期地壳具有中性成分特征。冥古宙锆石的成因也是一个重要的课题,根据锆石中钛的含量、锆石Ti饱和温度计计算的温度以及锆石的一些结构特征,有的研究者提出冥古宙相当一部分碎屑锆石是陨石撞击导致的岩石熔融结晶产生的,是追溯地球早期撞击事件的重要手段。在4300Ma的碎屑锆石中包裹有金刚石和石墨晶体,前者表明锆石的母岩曾处于高压条件,而后者石墨的碳同位素接近有机碳,有人认为可能为生命起源的迹象。多个地区的碎屑锆石的边部Th/U比值低,U-Pb年龄为4000Ma左右,属于变质作用的产物,表明当时地壳已具有一定厚度。冥古宙碎屑锆石的研究提出了很多重要的问题,但是由于资料有限,有些认识还存在矛盾,还需要获得更多实际资料,才能对冥古宙的地质事件过程取得更可靠的科学认识。因此今后应加强可能赋存古老碎屑锆石地区的寻找,并发现更多古老碎屑锆石。对现有的古老碎屑锆石加强综合研究以及各地区的对比研究。     

Petrogenesis of a late-Variscan rhyodacite at the Ossa Morena-Central Iberian zones boundary,Iberian Massif,Central Portugal: Evidence for the involvement of lithospheric mantle and meta-igneous lower crust

A late-Variscan rhyodacite is exposed at the contact between the Ossa Morena Zone and the Central Iberian Zone of the Iberian Massif, Central Portugal. Dykes of rhyodacite intruded the Série Negra Unit and the Sardoal Complex that are part of the Cadomian basement. The igneous crystallization age of the rhyodacite (308 ± 1 Ma) was obtained on igneous monazite by the ID-TIMS U-Pb method. It is broadly coeval with the emplacement of late-Variscan granitoids during the last deformation phase of the Variscan Orogeny (ca. 304–314 Ma) and with the development of the large late-Variscan strike-slip shear zones (ca. 307 Ma). The rhyodacite samples are calc-alkaline, show identical composition and belong to the same magmatic sequence. The rhyodacite isotopic signatures (Sm-Nd and δ¹⁸O) are consistent with depleted-mantle juvenile sources and the contribution of the meta-igneous lower crust. The input of mantle juvenile sources is related to Variscan reactivation of lithospheric fractures. The inherited Neoproterozoic (ca. 619 Ma) and Mesoproterozoic (ca. 1054 Ma) zircon ages, are similar to those of the Central Iberian Zone. This suggests that lower crust of the Central Iberian Zone was involved in the magma generation of the rhyodacite. Coeval late-Variscan magmatic rocks display a larger contribution from ancient crustal components, which may be attributed to the smaller volume and faster cooling rate of the rhyodacite and consequent lower melting of the crust. Mixing of juvenile mantle-derived melts with melts from the lower continental crust was followed by fractional crystallization of garnet and amphibole that remained in the source. Fractional crystallization of plagioclase, biotite, quartz and zircon occurred in shallower magma chambers. Fractional crystallization of zircon was not significant.     

郯庐断裂带张八岭隆起段晚中生代岩浆岩继承锆石U-Pb年代学:源区属性及构造意义

大别与苏鲁造山带之间的郯庐断裂带张八岭隆起段,构成了华北与扬子板块之间的断裂边界。该边界带的深部结构状态长期以来存在着不同的认识。本文利用张八岭隆起带沿线出露的晚中生代岩浆岩中继承锆石U-Pb年代学信息,结合地球物理资料及Nd、Pb、Hf同位素资料,分析了其深部的岩浆源区属性及结构状态。张八岭隆起带北段晚中生代岩浆岩继承锆石年龄以1.9~2.7Ga为主,最大峰值年龄为2.5Ga;南段继承锆石年龄以2.2~2.6Ga为主,峰值年龄也为2.5Ga;郯庐断裂带庐江段则以含大量新元古代锆石为特征,在0.7Ga形成显著的分布峰值,并有早元古和少量太古代年龄信息。分析结果表明,张八岭隆起带北段的晚中生代岩浆岩源区为华北下地壳,南段的源区兼有华北和扬子陆壳的信息,而更南部庐江段则以扬子地壳源区为特征。电法剖面揭示,郯庐断裂主边界在张八岭隆起带下向南东倾斜,从而深部存在华北地壳;而南部庐江段转变为向北西陡倾,从而深部皆为扬子地壳。郯庐断裂深部产状特征支持其印支期应为斜向汇聚边界。而其中三叠纪继承锆石的缺失指示隆起带上变质岩应为原地岩石,而非来自大别造山带。