松潘-甘孜地体东南缘长枪穹隆核部里伍群碎屑锆石年代学和Hf同位素特征及其构造意义

长枪穹隆位于青藏高原北部松潘-甘孜地体之南端的木里地区,被东部的扬子板块和西部的羌塘地块所围绕。伏于三叠纪复理石地层之下的长枪穹隆由一套浅变质的沉积岩系组成,核部主要为里伍群二云石英片岩。为精确限定长枪穹隆核部里伍群的沉积时代和源区特征,本文运用LA-ICP-MS锆石U-Pb微区定年和原位Lu-Hf同位素分析技术,对里伍群变沉积岩系样品进行了锆石年代学、锆石微量元素和Lu-Hf同位素研究。结果显示,155颗碎屑年龄横跨早奥陶世-太古宙(476～3583Ma),碎屑锆石的Th/U比值均大于0. 1,大部分锆石具有明显的震荡环带,且锆石的稀土元素呈现明显的HREE富集、正Ce异常和负Eu异常的特点;上述特征指示该系列锆石为岩浆成因。碎屑锆石原位Hf同位素显示其εHf(t)值具有较宽泛的变化范围,介于-22～+14。锆石混合年龄谱能区分出四个明显的特征年龄峰值:～516Ma、～740Ma、～884Ma和～2. 5Ga。综合对比区域研究结果,我们认为476～560Ma的碎屑锆石可能来自于当时邻区冈瓦纳大陆北缘的泛非造山带,而715～1000Ma碎屑锆石可能来源于扬子板块西缘的新元古代的岩浆岩带和江南造山带。     

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.     

鲁西隆起侏罗系碎屑主物源来自华北北缘:锆石U-Pb和Hf同位素年代学证据

鲁西隆起保存并出露比较完整的晚中生代沉积记录,是研究华北东部晚中生代构造演化的重要窗口。本文采用碎屑锆石LA-MC-ICP-MS测年方法分析鲁西隆起北缘淄川地区坊子组和三台组中的两个砂岩样品,以此探讨华北东部侏罗纪的沉积物源并约束构造古地理格架。两个砂岩样品具有近似的U-Pb年龄谱。古元古代和新太古代两组U-Pb年龄及其Hf同位素组成与广泛出露于北部的华北克拉通基底一致,根据缺乏新元古代中期(850～700 Ma)岩浆年龄和三叠纪变质年龄的事实,以此可以排除扬子板块以及现今临近于鲁西隆起东南部的苏鲁造山带物源。坊子组和三台组碎屑锆石显生宙年龄(393～256 Ma)记录的晚古生代岩浆活动均未发现于鲁西隆起及其邻近地区,而可以与大量出露于华北北缘及其北部的兴-蒙造山带的岩浆活动进行对比。此外,相当部分的显生宙碎屑锆石(183 Ma、462 Ma和324～154 Ma)具有正的ε_Hf(t)值(0.9～12.7)同位素特征,也与兴-蒙造山带特征相似,且三台组砂岩中显生宙碎屑锆石及其中ε_Hf(t)值为正值的比例较坊子组均增多。研究认为,华北北缘及其北部的兴-蒙造山带在侏罗纪时从早到晚不断抬升、剥蚀,形成相对华北克拉通内部的高地势特点,由此大量的剥蚀产物向南输运而成为鲁西隆起侏罗系的主要碎屑物源。     

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。     

松潘-甘孜与龙门山碎屑沉积岩地球化学特征、锆石U-Pb年龄及构造意义

甘孜-松潘地块、龙门山由于其构造上的重要性,长期以来受到中、外地学界的高度关注.众多的研究集中到构造演化、变形、变质作用、沉积物源区等关键问题.     

仲巴地体的板块亲缘性:来自碎屑锆石U-Pb年代学和Hf同位素的证据

仲巴地体位于青藏高原西南部,其南北两侧均为雅鲁藏布蛇绿岩或蛇绿混杂岩。仲巴地体主要由一套断续出露的前寒武系构造基底、古生代和三叠系地层组成,岩性主要包括石英砂岩、含白云母石英岩、泥质石英粉砂岩,白云母方解石片岩和大理岩等。岩相学揭示这套地层总体上为滨浅海-陆棚-外陆棚环境。碎屑锆石U-Pb年代学和Hf同位素分析表明,锆石年龄出现特征年龄峰值530Ma和950Ma,与西羌塘、特提斯喜马拉雅以及高喜马拉雅地体非常类似,并且950Ma左右的碎屑锆石群具有与上述地体上报道的同期碎屑锆石群相似的εHf(t)值和地壳模式年龄。这种碎屑锆石年龄和Hf同位素组成特征明显区别于拉萨地体,后者以出现约1170Ma的特殊年龄群为特征。基于碎屑锆石特征和沉积学研究,本文认为仲巴地体属于西羌塘-大印度-特提斯喜马拉雅构造体系,与拉萨地体具有不同的板块构造亲缘性。     

松潘-甘孜地区三叠系碎屑沉积岩地球化学特征及其锆石年龄研究

松潘—甘孜地块地处中国西南部,是中国大陆构造中重要的基本构造单元,三叠系碎屑沉积岩广泛分布,本文对松潘—甘孜地块的三叠系碎屑沉积岩4个样品的稀土元素及锆石U_Pb地球化学特征进行了系统研究。4个样品的稀土元素分布型式特征非常接近,这表明松潘—甘孜地区的三叠系碎屑沉积岩具有相同的来源。明显的轻、重元素分馏和铕异常则表明碎屑岩源区地壳内有较的深熔作用。锆石Th/U比和阴极发光表明它们基本上来自岩浆岩物源区。SHRI MP结果显示206Pb/238U年龄集中在200~1000Ma和1600~2400Ma,其中1600~2400Ma的锆石年龄记录了扬子克拉通基底的形成事件;200~1000Ma的锆石年龄反映了青白口纪及东吴运动期间扬子克拉通强烈的岩浆活动。此外,中三叠世末期秦岭造山带全面隆升成山,也阻断了华北克拉通为该区提供碎屑沉积岩的可能,因此,松潘—甘孜地区的三叠系碎屑沉积岩来源于杨子克拉通。     

松潘-甘孜盆地中、晚三叠世沉积物来源及演化的锆石U-Pb年代学制约

从松潘-甘孜构造带东北部若尔盖盆地的红参一井内分别采取中三叠世晚期和晚三叠世早期的砂岩样品,用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)方法对其中的碎屑锆石颗粒进行了U-Pb年龄分析,结果显示锆石形成年龄的范围在2432 741 Ma间,主要峰值集中在240～290,400～480,1 800～2 000,2 200～2 500 Ma.通过对碎屑锆石年龄分布特征的研究,并结合古水流条件的约束,认为松潘-甘孜盆地东部中、晚三叠世沉积盖层内形成于240～290 Ma和400～480 Ma的锆石分别来自东昆仑南部和北秦岭,形成于1 800～2 000 Ma和2 200～2 500 Ma的锆石来自华北板块.由不同时期沉积物中碎屑锆石年龄分布特征的变化表明:晚三叠世中期以后有更多扬子板块的物质进入了松潘-甘孜盆地,使盆地内沉积物的组合发生了明显的改变,这样的变化反映了晚三叠世中期以后扬子板块西缘存在一个快速抬升的过程.     

海南岛南部侏罗系的发现——来自碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素的证据

海南岛一直被认为缺失侏罗纪沉积记录,指示了海南岛与大陆内部不一样的中生代演化特征。对海南岛南部三亚地区尖岭剖面和海螺岭剖面紫红色碎屑岩,以及早白垩世鹿母湾组进行了详细的野外地质调查和碎屑锆石U-Pb同位素分析。结果表明,尖岭剖面和海螺岭剖面的紫红色碎屑岩具有高度一致的碎屑锆石年龄谱,限定的最大沉积年龄为172～174Ma,完全不同于下伏晚奥陶世榆红组和海南岛早白垩世鹿母湾组沉积岩的碎屑锆石年龄谱。综合区域构造-岩浆活动和中—新生代碎屑锆石年代学分析结果及尖岭剖面紫红色碎屑岩中锆石Hf同位素特征,认为海南岛三亚地区尖岭和海螺岭紫红色碎屑岩应沉积于172～158Ma之间,属于中—晚侏罗世沉积岩。其沉积物源和构造背景与广东东部和福建沿海同时代沉积岩相似,指示华南东南沿海地区在中—晚侏罗世具有统一的大地构造背景。     

松潘甘孜长沙贡玛盆地古近纪地层碎屑锆石U-Pb年龄与Hf同位素组成及碎屑磷灰石(U-Th)/He年龄的地质意义

青藏高原隆升和剥蚀是从大陆岩石圈变形到全球变冷等新生代众多地质事件诱发的关键因素.目前针对这一问题的研究主要集中在高原中部的拉萨和羌塘地区,高原东部的松潘甘孜地体关注甚少.本文报道了在松潘甘孜地体中西部的长沙贡玛盆地获得的碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成以及磷灰石(U-Th)/He年龄的结果.长沙贡玛盆地古近纪沉积物以分选极差的砾岩、岩屑砂岩和块状泥岩为主,表明其为近源快速堆积环境下形成的.砂岩碎屑锆石年龄谱图出现四组峰值,分别为200 ～ 500Ma,760 ～ 1040Ma,1800 ～ 2000Ma,2300 ～ 2600Ma,与松潘甘孜三叠系地层的U-Pb年龄峰值极为相似,表明长沙贡玛盆地古近纪沉积物主要来自其周围的三叠纪地层.考虑到盆地沉积与源区地表隆升与剥蚀存在一定的时滞,由这些古近纪的沉积物可以推断其源区的松潘甘孜地体在晚白垩世-古近纪发生一次强烈的隆升.该期隆升与高原中部发生的早期隆升在时间上相吻合,暗示了原西藏高原可能包括了部分松潘甘孜地体.磷灰石(U-Th)/He年龄表明长沙贡玛盆地可能在渐新世晚期-中新世早期发生了新一期的隆升和剥蚀.松潘甘孜大部分地区可能同样经历了该期隆升,从而奠定了其现今地貌格局.碎屑锆石Hf模式年龄主要分布在0.77 ～2.5Ga范围内,推断其初始源区最强烈的地壳增生发生在元古代.     

桐柏-大别造山带南缘中侏罗世基性岩的发现及其构造意义——来自锆石U-Pb年代学和Hf同位素证据

桐柏-大别造山带南缘大洪山地区出露一套变质辉长辉绿岩脉,该岩脉沿襄樊-广济断裂带侵入到大洪山造山带增生杂岩之中,本文采用锆石U-Pb LA-ICP-MS定年方法,获得了该变质辉长辉绿岩脉的岩浆锆石年龄为163±3 Ma,代表岩脉的侵位结晶年龄,是目前桐柏-大别造山带已知最早的造山后晚中生代岩浆活动记录之一,表明桐柏-大别造山带南缘晚中生代岩浆活动开始于中侏罗世晚期,与北大别地区初始深融作用时间相当,比早白垩世大规模岩浆活动的峰期(~130 Ma)早约30 Ma。锆石Hf同位素分析结果显示eHf(t)值为+5.8~+10.8(平均值为+9.7±0.7),对应的单阶段Hf模式年龄t_(DM1)为387~595Ma(平均值为434±29Ma),明显大于岩脉成岩年龄,表明岩浆源区主要来自于亏损地幔,亏损地幔为早古生代伸展过程的产物。结合区域研究资料,163±3 Ma是桐柏-大别碰撞造山带南缘中生代陆-陆碰撞后最古老的岩浆岩年龄之一,与大别造山带山根软化的时代一致,可能代表桐柏-大别造山带由挤压环境向伸展环境的初始转换时间,据此认为桐柏-大别造山带从山根软化到大规模伸展垮塌间隔-30Ma,地幔经历了亏损-富集的转化过程。     

河西走廊带与澳大利亚的亲缘性——来自牛首山中寒武统碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素的证据

在河西走廊带东端牛首山地区中寒武统的沉积岩中开展碎屑锆石原位LA-ICP-MS U-Pb定年和Hf同位素研究。结果表明,所采样品U-Pb年龄谱存在3个峰值：0.6~0.8Ga（峰值为669Ma）、1.0~1.3Ga（峰值为1173Ma）、1.6~1.8Ga（峰值为1710Ma）,明显区别于河西走廊带寒武系之上地层中的碎屑锆石U-Pb年龄谱。碎屑锆石U-Pb年龄谱和Hf同位素特征表明,典型的格林威尔期的物质和峰值为1710Ma的碎屑物质可能源于澳大利亚西南部,与现有的古生物学和古地磁学研究结果相吻合;中奥陶世随着北祁连洋的进一步扩张及其古地理位置的变化,碎屑物质的源区也随之变化,河西走廊带开始出现0.8~1.0Ga晋宁期的碎屑物质;晚奥陶世后由于祁连山的造山隆起、剥蚀、风化,河西走廊带记录了该地区0.4~0.5Ga的碎屑物质。     

Geochemistry,detrital zircon geochronology and Hf isotope of the clastic rocks in southern Tibet: Implications for the Jurassic-Cretaceous tectonic evolution of the Lhasa terrane

In order to reconstruct tectonic evolution history of the southern margin of Asia (i.e., Lhasa terrane) before the India-Asia collision, here we present a comprehensive study on the clastic rocks in the southern Lhasa terrane with new perspectives from sedimentary geochemistry, detrital zircon geochronology and Hf isotope. Clasts from the Jurassic-Early Cretaceous sedimentary sequences (i.e., Yeba and Chumulong Formations) display high compositional maturity and experienced moderate to high degree of chemical weathering, whereas those from the late Early-Late Cretaceous sequences (Ngamring and Shexing Formations) are characterized by low compositional maturity with insignificant chemical weathering. Our results lead to a coherent scenario for the evolution history of the Lhasa terrane. During the Early-Middle Jurassic (∼192-168Ma), the Lhasa terrane was speculated to be an isolated geological block. The Yeba Formation is best understood as being deposited in a back-arc basin induced by northward subduction of the Neo-Tethys ocean with sediments coming from the interiors of the Lhasa terrane. The Middle Jurassic-Early Cretaceous Lhasa-Qiangtang collision resulted in the formation of a composite foreland basin with southward-flowing rivers carrying clastic materials from the uplifted northern Lhasa and/or Qiangtang terranes. During the late Early-Late Cretaceous (∼104-72Ma), the Gangdese magmatic arc was uplifted rapidly above the sea level, forming turbidites (Ngamring Formation) in the Xigaze forearc basin and fluvial red beds (Shexing Formation) on the retro-arc side. At the end of Late Cretaceous, the Lhasa terrane was likely to have been uplifted to high elevation forming an Andean-type margin resembling the modern South America before the India-Asia collision.     

Geochemistry and detrital zircon records of the Ruyang-Luoyu groups,southern North China Craton:Provenance,crustal evolution and Paleo-Mesoproterozoic tectonic implications

Paleo-to Mesoproterozoic sedimentary rocks in the southern margin of the North China Craton(NCC)are represented by the Ruyang and Luoyu groups.We studied the sedimentary rocks from the Yunmengshan and Beidajian formations of the Ruyang Group and the Cuizhuang and Sanjiaotang formations of the Luoyu Group.Detrital zircon grains from these formations have U–Pb age populations of 3.64–3.31 Ga,2.96–2.86 Ga,2.72–2.59 Ga,2.56–2.47 Ga,2.45–2.0 Ga,1.99–1.85 Ga and 1.84–1.65 Ga.The geochemical features of the sedimentary rocks suggest that some of the sediments were sourced from intermediate to felsic magmatic rocks.The age groups of the detrital zircon are roughly consistent with the tectono-thermal events in the southern margin of the NCC.The Hf isotopic compositions of detrital zircon from the sedimentary rocks in Ruyang and Luoyu groups suggest that significant crustal growth and reworking of the NCC took place during the Neoarchean and early-to mid-Paleoproterozoic,while crustal reworking at the Paleoarchean and late-Paleoproterozoic,and crustal growth at the Mesoarchean.We suggest the depositional times of the Ruyang Group and Luoyu Group are constrained to no older than 1.75–1.7 Ga and 1.7–1.65 Ga,respectively.Formation of late-Paleoproterozoic basins related to the strike slip and extrusion tectonics that cross-cut the NCC during the late Paleoproterozoic(<1.75 Ga),and the late Paleoproterozoic sedimentation once isochronous developed in the southern margin of the NCC through the Taihang region of the interior NCC and linked the Yanshan–Liaoxi regions of the northern NCC.     

库鲁克塔格地区新元古代沉积物源分析:来自碎屑锆石年代学的证据

库鲁克塔格位于南天山和塔里木盆地接合部,保留相对较完整的地层记录。新元古代贝义西组主要为一套火山-沉积组合序列,育肯沟组为浊流成因的砂岩和粉砂岩组合。对取自两个地层的沉积岩样品,分别进行了碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb测年,并分别获得了93组和71组U-Pb有效年龄。其中贝义西组锆石U-Pb年龄主峰值为821Ma、次峰值为861Ma的碎屑锆石(761~847Ma)具有显著优势,育肯沟组年龄值为768Ma(次峰值为800Ma和741Ma)的碎屑锆石比较集中,说明库鲁克塔格地区在741Ma、768Ma、800Ma、821Ma和861Ma有大规模的岩浆活动。10个太古代碎屑锆石年龄以及综合已有的研究成果,确认库鲁克塔格存在中-新太古代基底。贝义西组砂岩主要源自761~847Ma、851~972Ma和1808~2498Ma岩石。育肯沟组主要来自734~845Ma、858~963Ma和1708~2486Ma的岩石。     

南澜沧江带曼兵岛弧花岗岩成因与构造启示:元素地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素约束

昌宁-孟连缝合带是中国西南三江特提斯重要的古特提斯洋残余,但其消减过程仍然存在争议。南澜沧江构造带曼兵岛弧花岗岩体为探究古特提斯洋俯冲过程提供了新的线索。本文对曼兵花岗岩体内的片麻状黑云花岗闪长岩和斜长角闪岩进行了锆石U-Pb年代学、Hf同位素和全岩元素地球化学研究。二者的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为251.5±2.7Ma、253.8±1.1Ma和241.8±0.8Ma、259.5±1.9Ma,指示其为晚二叠世-早三叠世的岩浆活动产物。曼兵花岗闪长岩属于钙碱性到高钾钙碱性系列I型花岗岩,富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ba、Sr和高场强元素,具有Eu的负异常（δEu=0.45~0.69）。花岗闪长岩和斜长角闪岩¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf平均值分别为0.2829035和0.2829762,锆石ε_Hf（t）平均值为11.0和12.5;地壳模式年龄t_DM^C加权平均值分别为578.4Ma和469.3Ma,类似俯冲相关的新生下地壳演化的岛弧花岗岩。曼兵花岗岩具有低的Ce/Pb（3.89~6.57）、Th/La（0.32~0.58）和Sm/La（0.11~0.15）指示了新生下地壳被上部围岩的混染。综合区域古特提斯洋演化历史,认为曼兵岛弧花岗岩体形成于洋陆俯冲向地块增生转换的构造环境,提出三江地区古特提斯主洋盆的闭合延续至早三叠世才完成。

     

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。

     

河西走廊晚泥盆世地层中冥古宙碎屑锆石的发现

河西走廊地区晚泥盆统中宁组地层中,利用LA-ICP-MS法测年获得了3.9Ga和4.0Ga两颗碎屑锆石,其Th/U依次为1.01和0.58,均为岩浆锆石。两颗锆石稀土元素呈轻稀土(LREE)亏损、重稀土(HREE)富集,均具有Ce正异常,其中4.0Ga锆石具有Eu负异常,3.9Ga锆石无Eu负异常。利用锆石中⁴⁹Ti的含量计算原岩岩浆温度分别为792±36℃(3.9Ga)和967±45℃(4.0Ga)。3.9Ga锆石获得原位Hf同位素结果,¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf_i=0.280169,ε_Hf(t)=-3.6,t_DM=4139Ma, t_DM^C=4319Ma。这两颗>3.9Ga碎屑锆石为西北地区首次发现,其微量元素特征说明在冥古宙时地球上可能存在地壳;结合前人古生物和古地磁研究结果,说明河西走廊在晚泥盆世时同澳大利亚西北部可能具有亲缘性。