嫩江河漫滩沉积物碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及其地质意义

利用LA-(MC)-ICP-MS技术,对嫩江河漫滩沉积物碎屑锆石进行了U-Pb定年和Hf同位素组成分析研究。结果显示,293颗碎屑锆石多为岩浆成因锆石,其U-Pb年龄主要分为4组：2300～1746 Ma、363～331 Ma、316～260 Ma和252～86 Ma。中生代碎屑锆石占到全部数量的80.9%,说明该时期源区岩浆活动强烈。嫩江流域不同时代地层的相对出露面积不同：侏罗系—白垩系约占72%,石炭系—二叠系约占13%,三叠系约占8%,前寒武系约占5%,寒武系—志留系约占1%。结合Lu-Hf同位素分析结果进一步分析嫩江流域大陆地壳的形成与演化历史。嫩江流域大陆地壳主要以新生地壳的产生为主,1200～400 Ma时期是嫩江流域地壳强烈增生阶段,构成了现今地壳的98.8%,可能与古亚洲洋的发展与关闭等过程有关;400～100 Ma时期嫩江流域发生了壳内再循环的岩浆作用。依据前人公式计算了嫩江河漫滩沉积物源区不同时期大陆地壳的重熔/增生比例。中生代锆石重熔比例较低,含有约70%的新生物质。该现象与蒙古—鄂霍次克洋和古太平洋俯冲引起地幔物质的部分熔融有关。     

澜沧江河流沉积物碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及其地质意义

为研究澜沧江沉积物的物质来源及相邻地块的地壳生长和演化规律,利用LA-MC-ICP-MS分析技术,对澜沧江河流沉积物碎屑锆石进行了U-Pb年龄和Hf同位素研究。结果表明：锆石U-Pb年龄主要有5个年龄段,分别是＜177 Ma、201~418 Ma、428~544 Ma、581~1189 Ma和1406~2533 Ma,主要峰值为260 Ma、788 Ma、1 827 Ma和2 474 Ma。其年龄分布特征与北羌塘地块的年龄分布非常一致,说明澜沧江沉积物主要来源于北羌塘地块;结合Hf同位素分析结果,能够反映源区北羌塘地块的形成与演化历史。新太古代-中元古代是北羌塘地块从亏损地幔物质增生的地壳持续生长阶段,它们构成现今北羌塘地块全部地壳物质的78%以上,此后直到0.64 Ga,北羌塘地块的地壳增生作用基本结束。     

新疆乌拉斯台河沉积物碎屑锆石U-Pb和Hf同位素研究及其地质意义

本文利用LA-MC-ICP技术,对乌拉斯台河沉积物碎屑锆石进行了U-Pb定年和Hf同位素组成分析研究。U-Pb测年结果显示,样品中碎屑锆石年龄主要分布在470~390 Ma、380~320 Ma和310~260 Ma。通过与南天山南部河流碎屑锆石U-Pb年龄对比分析,并结合其他相关证据,探讨了古生代中天山南缘的地质演化过程。本文样品中年龄为470~390 Ma的碎屑锆石及南天山南部河流中460~390 Ma的碎屑锆石,揭示了南天山洋在中奥陶—晚泥盆世期间发生的双向俯冲作用。380~320 Ma锆石记录了晚泥盆世—晚石炭世南天山洋北向俯冲到中天山—伊犁地块之下。310~260 Ma的碎屑锆石记录了石炭世晚期南天山洋的闭合和之后发生的同碰撞和碰撞后的岩浆作用。结合Lu-Hf同位素分析结果表明,巴伦台地区古生代期间有大量新生物质逐渐加入到岩浆生成过程中,这可能与南天山洋北向俯冲和该洋盆闭合等过程有关。

     

内蒙古西拉木伦河两岸志留-泥盆系碎屑锆石年龄及其构造意义

为了通过碎屑岩的物源对比讨论古亚洲洋的闭合过程,笔者选择西拉木伦河北侧林西双井子地区和南侧奈曼旗下石碑地区的志留纪地层进行碎屑岩锆石U-Pb年代学研究。北侧样品LX0831-11为粉砂质板岩,采于西拉木伦河北岸上志留统杏树洼组。碎屑锆石年龄分为三组:385~531Ma(N=52)、872~1097Ma(N=11)、1344~1901Ma(N=11),碎屑锆石的最小年龄限定地层沉积下限为中-晚泥盆世。南侧样品130417-06为石英岩屑砂岩,采于奈曼旗下石碑组顶部砂岩中。碎屑锆石年龄分为四组:370~523Ma(N=34)、884~1481Ma(N=21)、1573~1900Ma(N=6)、2369~2588Ma(N=8),碎屑锆石的最小年龄限定地层沉积下限为晚泥盆世。这两个分别来自西拉木伦河南、北两侧原志留纪样品,显示一致的志留-泥盆纪及晚元古代碎屑锆石年龄谱,表明两者从泥盆纪开始即具有相同的沉积物源;而代表兴蒙造山带的元古代碎屑锆石在奈曼旗地区的出现,说明泥盆纪以来兴蒙造山带的剥蚀物已到达华北板块北缘。因此,本次碎屑锆石年代学研究暗示华北板块与其北部松辽地块在中-晚泥盆世之前已经完成拼合过程,即此时两者间已不存在古亚洲洋。     

云南怒江河流沉积物碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄和Hf同位素组成及其地质意义

采用LA-MC-ICP-MS测定技术,对怒江河流沉积物中的碎屑锆石进行了U-Pb和Lu-Hf同位素测定。结果显示,碎屑锆石U-Pb年龄可分为6个组段:50~74Ma、84~235Ma、275~413Ma、451~569Ma、657~1429Ma和1602~3436Ma,其中最主要的年龄组段为50~74Ma和84~235Ma。50~74Ma的年龄段为新特提斯洋从俯冲到碰撞闭合的阶段,约65Ma的年龄峰值可能是印度大陆与欧亚大陆主体碰撞的远程地质记录。84~235Ma年龄段代表了中特提斯洋演化阶段,年龄峰值约为110Ma,可能指示羌塘地块与拉萨地块的碰撞拼接此时已经完成,通过U-Pb年龄分布对比,羌塘地块几乎没有给怒江河流沉积物提供物质。怒江河流沉积物中碎屑锆石的εHf(t)值介于-18.7~+11.7之间,模式年龄分布于0.65~4.05Ga之间,其中中生代碎屑锆石的εHf(t)值分布于-16.4~+2.9之间,与中拉萨地块有密切的亲缘性,同时含有少量北拉萨地块的特征。因此,怒江河流沉积物代表了中拉萨地块与北拉萨地块的特征。     

云南怒江河流沉积物碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄和Hf同位素组成及其地质意义

采用LA-MC-ICP-MS测定技术,对怒江河流沉积物中的碎屑锆石进行了U-Pb和Lu-Hf同位素测定。结果显示,碎屑锆石U-Pb年龄可分为6个组段：50~74Ma、84~235Ma、275~413Ma、451~569Ma、657~1429Ma和1602~3436Ma,其中最主要的年龄组段为50~74Ma 和84~235Ma。50~74Ma的年龄段为新特提斯洋从俯冲到碰撞闭合的阶段,约65Ma的年龄峰值可能是印度大陆与欧亚大陆主体碰撞的远程地质记录。84~235Ma年龄段代表了中特提斯洋演化阶段,年龄峰值约为110Ma,可能指示羌塘地块与拉萨地块的碰撞拼接此时已经完成,通过U-Pb年龄分布对比,羌塘地块几乎没有给怒江河流沉积物提供物质。怒江河流沉积物中碎屑锆石的εHf(t)值介于-18.7~+11.7之间,模式年龄分布于0.65~4.05Ga之间,其中中生代碎屑锆石的εHf(t)值分布于-16.4~+2.9之间,与中拉萨地块有密切的亲缘性,同时含有少量北拉萨地块的特征。因此,怒江河流沉积物代表了中拉萨地块与北拉萨地块的特征。     

碎屑沉积岩/沉积物Sm-Nd、U-Pb与Hf同位素的化学地球动力学意义

碎屑沉积岩能有效记录它们的源区。碎屑沉积岩的Nd同位素组成及其中锆石U-Pb年龄与Hf同位素组成是解析碎屑物质源区、源区壳-幔相互作用及不同块体间相互作用的关键方法。全岩/全样的Nd模式年龄可以指示其源区地壳从亏损地幔分离的平均时间,而锆石Hf同位素模式年龄能够揭示出所测锆石颗粒其形成时的源区特征。细粒碎屑沉积岩/沉积物化学组成代表了其源区上地壳在风化、搬运、沉积过程中不溶于水的Nb、Ta、Zr、Hf、Sc、Ti、Th、REE等的平均组成。实践表明,华北板块、扬子板块、以大兴安岭为代表的中亚造山带东部具有明显不同的形成与演化历史。大兴安岭的地壳增生主要发生于新元古代—古生代期间。由碎屑沉积岩进行化学动力学分析时,应充分系统考虑地质过程的复杂性,将宏观与微观相结合、局部与整体相结合。     

幕阜山南缘似斑状黑云母花岗岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及其地质意义

幕阜山复式花岗岩基南缘的长庆黑云母花岗岩与其内部Be伟晶岩呈渐变接触关系,为Be伟晶岩的母岩,其成岩时代及同位素特征可指示幕阜山地区黑云母花岗岩阶段的Be成矿时代及成矿物质来源。本次研究对长庆地区的似斑状黑云母二长花岗岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和Hf同位素组成测试,结果显示,该岩体成岩年龄为(142.9±0.9)Ma,代表了幕阜山复式花岗岩体黑云母花岗岩演化阶段的稀有金属成矿时代,此次成矿为华南地区中生代大规模成岩成矿作用的组成部分;继承锆石核的存在表明区域可能存在古老基底。长庆地区似斑状黑云母二长花岗岩的εHf(t)值主要变化于-9.2～-5.5,二阶段模式年龄主要为1.6～1.8 Ga,与幕阜山岩体不同类型花岗岩的εHf(t)和Hf同位素TDM2相近,暗示它们的源岩具有相似源区特征,为同源岩浆不同演化阶段的产物。此外,长庆似斑状黑云母二长花岗岩的源区物质中还有少量古元古代壳源物质(εHf(t)=-16)和新元古代地层物质加入,反映源区物质的复杂性。结合区域内其他年代学与同位素研究资料,表明幕阜山地区伟晶岩稀有金属成矿作用发生于早白垩世,岩浆连续分异演化过程中伴随着多阶段稀有金属成矿作用,最早在黑云母花岗岩阶段开始出现Be矿化,之后随着岩浆的分异演化程度不断增高,矿化规模越来越大,矿种由单一元素(Be)向综合演化(Be-Nb-Ta-Li)。成矿物质来源方面,幕阜山岩体锆石的TDM2与冷家溪群的锆石Hf同位素二阶段模式年龄的一个峰值(1.7～2.0 Ga)接近,表明二者的源岩在此时同时脱离地幔形成,为幕阜山岩体形成于冷家溪群部分熔融提供了支持,冷家溪群可能为稀有金属成矿提供了主要的物质来源。     

浑善达克沙地的碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成及其源区意义

通过对浑善达克沙地末次冰盛期（LGM）以来沙样的碎屑锆石原位U-Pb年龄和Hf同位素组成的分析,并与周围可能源区的岩石年龄和Hf同位素组成进行对比,发现浑善达克沙样的U-Pb年龄主要可以分为3组（2.6～2.3 Ga,2.2～1.6 Ga和显生宙100～500 Ma）.其中较老的两组和具有负εHf（T）值的显生宙锆石可能来源于华北克拉通北部的燕山褶皱带,而具有正εHf（T）值的显生宙锆石可能来源于中亚造山带东部.现代沙和LGM沙具有相同的锆石U-Pb年龄谱和εHf（T）组成特征.同时,与蒙古中南部和塔里木中部沙样进行对比,发现蒙古中南部沙样主要来源于中亚造山带的显生宙高山,而塔克拉玛干沙漠在锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成上与浑善达克沙地存在较大的差异,表明西部的大沙漠对东部沙地的贡献很小.     

长江现代沉积物碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素组成与物源示踪研究

为研究长江沉积物物质来源,对长江流域24个现代沉积物样品进行碎屑锆石U-Pb年龄测试,并对10个样品做Hf同位素分析,结果表明:长江河流沉积物的碎屑锆石多为岩浆成因。碎屑锆石U-Pb年龄主要有6组峰:2.4~2.6Ga,1.8~2.0Ga,700~1000Ma,400~550Ma,200~300Ma 和<65Ma,其中200~300Ma和700~1000Ma为主要的两组峰。锆石U-Pb年龄谱系可区分出长江4个区段,即金沙江段、川江段、长江中游段和下游段,与地理分段相吻合。结合Hf同位素研究,可认为长江流域沉积物中生代-新生代的锆石主要来自松潘-甘孜褶皱带和秦岭造山带; 古生代的锆石多来自秦岭造山带; 元古代-太古代的锆石则多来自扬子克拉通、华夏地块和大别造山带。     

北祁连边麻沟粉砂岩碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素特征

北祁连走廊南山边麻沟-大岔大坂一带保存了记录新元古代-晚古生代地质演化的众多构造-岩石单元。在边麻沟柴达诺岛弧花岗岩体之上, 不整合覆盖了一套由硅泥质岩、粉砂岩、杂砂岩、砾岩共同组成的浊流沉积组合, 其沉积时代缺乏可靠证据, 沉积物源区和构造属性也缺乏研究。粉砂岩中碎屑锆石具有典型岩浆锆石结构特征, 主要集中于529~484 Ma和466~442 Ma两个年龄群, 最年轻碎屑锆石为425 Ma。结合锆石Hf同位素特征和区域已有同位素年代学资料, 认为这些粉砂岩中的碎屑锆石主要来自柴达诺花岗岩体(516~505 Ma), 其次来自北祁连奥陶-志留纪岛弧中酸性岩浆岩, 少数来自寒武纪蛇绿岩及中元古代基底岩石。综合研究分析认为, 边麻沟浊积岩可能形成于志留纪弧前残余海盆环境。     

内蒙古巴林左旗九井子蛇绿岩锆石U-Pb定年:对西拉木伦河缝合带形成演化的约束

本文对位于西拉木伦河蛇绿岩带东段的九井子蛇绿岩中辉长岩脉以及蛇绿岩的围岩开展了锆石U-Pb定年。结果表明辉长岩的形成时代为(274.7±1.7)Ma,MSWD=0.079,属于早二叠世晚期;结合前人地层、古生物、岩浆岩等方面的资料,表明内蒙古东南部早二叠世晚期还可能存在大洋盆地。与九井子蛇绿岩呈断层接触的粉砂岩碎屑锆石年龄大致构成4个峰值:2350~2700 Ma、1700~2100 Ma、370~470 Ma和250~290 Ma,通过与区域构造热事件的对比分析,表明其物源主要来自中朝古板块的北缘。粉砂岩中最小的锆石年龄为晚二叠世末—早三叠世初((249±4.7)Ma),该年龄与内蒙古东南部海相地层消失的时代、安加拉植物群和华夏植物群出现混生的时代、西伯利亚和中朝古板块古纬度曲线收敛的时代以及区域上与碰撞相关的岩浆岩形成时代大致相同,据此本文认为九井子蛇绿岩的构造侵位时代应为晚二叠世末—早三叠世初,同时也可能代表古亚洲洋的最终闭合时代。     

满洲里南部中生代花岗岩的锆石U--Pb年龄及Hf同位素特征

满洲里南部地区花岗岩主要由碱长花岗岩、正长花岗岩、二长花岗岩及花岗斑岩组成。采用LA--ICP--MS技术,对满洲里南部花岗岩进行的锆石U--Pb年龄测定表明,该区中生代花岗岩浆活动分为3期:中—晚三叠世(208~239 Ma)、早侏罗世(179~185 Ma)和晚侏罗世—早白垩世(137~151 Ma),与整个大兴安岭中生代花岗岩的年代学格架基本一致,与东部的张广才岭—小兴安岭地区中生代岩浆活动时代也可以对比。锆石LA--MC--ICP--MS Hf同位素研究显示,本区中生代花岗岩的锆石εHf(t)多数为+0.7~+9.5,二阶段模式年龄为0.6~1.2 Ga,表明花岗岩浆主要源于中—新元古代增生的地壳物质。结合额尔古纳地块其他花岗岩的锆石Hf同位素资料,认为额尔古纳地块在中—新元古代时期曾发生一次重要的地壳增生事件,与兴安地块的地壳增生时间为新元古代—显生宙的特点不同。     

新疆东准乌须克劳格岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及其地质意义

新疆东准噶尔琼河坝地区近年来找矿获得重大突破,发现了一系列重要的矿产,这些矿产基本上围绕该地区出露面积最大的乌须克劳格岩体分布。该岩体组成比较复杂,主要岩性为二长花岗岩和花岗闪长岩。采用LA-ICP-MS技术测得花岗闪长岩和二长花岗岩锆石~(206)Pb/~(238)U年龄分别为428.9±1.9Ma和427.2±1.7Ma,被解释为岩石的结晶年龄。2类岩石都属于过铝质-钙碱性系列花岗岩,具有较高的铝、钙含量,K_2O/Na_2O值普遍偏低,介于0.15~0.40之间;稀土元素配分曲线呈现右倾特征,稀土元素总量较低,轻稀土元素相对富集,负Eu异常不明显;在微量元素原始地幔标准化蛛网图上,高场强元素Th、Nb、Ta、P、Ti等相对亏损,大离子亲石元素Rb、Ba、U、K、Sr等相对富集,具有高Ba、Sr含量和高(La/Yb)_N、Sr/Y值,显示出高Ba-Sr花岗岩的特征;同时岩体具有高正ε_(Hf)(t)值和年轻的模式年龄。这些地球化学和同位素特征表明,晚志留世乌须克劳格岩体是大陆边缘弧环境下大洋板片熔融的产物。     

赣东北贵溪地区片岩中碎屑锆石的U-Pb年龄、Hf同位素及其地质意义

应用LA-ICP-MS U-Pb同位素原位微区定年方法及Hf同位素和微量元素分析方法,对华夏地块北部赣东北地区1个云母石英片岩中48个碎屑锆石进行了系统研究。这些锆石大部分具特征的振荡环带,Th/U比值较高(>0.4),稀土元素配分型式左倾(富集HREE),具明显正Ce和负Eu异常,属于特征的岩浆锆石。年代学研究显示,华夏北部新元古代变沉积岩主要在-775 Ma出现峰值并在-840 Ma出现次高峰,说明在此时期有两期大规模的岩浆活动。-840 Ma的峰值锆石对应的εHf(t)值明显分为两个区间,既有正值,也有负值,而在-775 Ma的峰值锆石对应测定的εHf(t)值均为负值。结合前人的Hf同位素测试结果,说明华夏地块新元古代中期岩浆活动主要表现为古老陆壳物质的再循环。形成于古元古代-1770 Ma的一个次高峰的年龄数据非常一致,单一的Hf同位素成分和较好的锆石晶形表明它们最可能捕获于深部的一个古元古代基底岩石。     

内蒙古北山造山带变辉绿岩和片麻状花岗岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及地质意义

北山造山带位于西伯利亚、哈萨克斯坦和塔里木三大板块交汇部位。通过对内蒙古北山造山带变辉绿岩和片麻状花岗岩的岩石学、岩石地球化学、锆石阴极发光结构、锆石SHRIMP U-Pb年龄、LA-MC-ICPMS锆石Lu-Hf同位素的多方面系统研究,并结合前人的研究成果,取得了如下主要认识:变辉绿岩具有略向右倾的稀土元素分布型式,Eu异常不明显,并亏损Ta、Nb等高场强元素;片麻状花岗岩稀土元素分布型式明显右倾,具Eu负异常与Nb、Ta、Zr、Hf、HREE亏损。变辉绿岩中的锆石主体结晶于114.8Ma±3.3Ma,为燕山期岩脉;片麻状花岗岩中锆石主体的结晶年龄为423Ma±4Ma,为加里东晚期的岩体,从而更正了过去对其年龄为古元古代或石炭纪的认识。变辉绿岩在岩浆侵位过程中同化混染了地壳组分,捕获了地壳中从中太古代到早白垩世的继承锆石。研究区从中太古代晚期至古元古代晚期,至少曾发生过5期壳幔分异事件,导致了地壳增生,并形成了该区古老的地壳基底。     

内蒙古北山造山带变辉绿岩和片麻状花岗岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及地质意义

北山造山带位于西伯利亚、哈萨克斯坦和塔里木三大板块交汇部位。通过对内蒙古北山造山带变辉绿岩和片麻状花岗岩的岩石学、岩石地球化学、锆石阴极发光结构、锆石SHRIMP U-Pb年龄、LA-MC-ICP MS锆石Lu-Hf同位素的多方面系统研究,并结合前人的研究成果,取得了如下主要认识：变辉绿岩具有略向右倾的稀土元素分布型式,Eu异常不明显,并亏损Ta、Nb等高场强元素;片麻状花岗岩稀土元素分布型式明显右倾,具Eu负异常与Nb、Ta、Zr、Hf、HREE亏损。变辉绿岩中的锆石主体结晶于114.8Ma±3.3Ma,为燕山期岩脉;片麻状花岗岩中锆石主体的结晶年龄为423Ma±4Ma,为加里东晚期的岩体,从而更正了过去对其年龄为古元古代或石炭纪的认识。变辉绿岩在岩浆侵位过程中同化混染了地壳组分,捕获了地壳中从中太古代到早白垩世的继承锆石。研究区从中太古代晚期至古元古代晚期,至少曾发生过5期壳幔分异事件,导致了地壳增生,并形成了该区古老的地壳基底。