我国北方前寒武岩石铅同位素年龄测定——兼论中国前寒武地质年表

近十年来,前寒武地质年代学取得了一些显著进展,如格陵兰最古老年龄的发现等,促进了对地壳演化研究的兴趣。我们曾经在研究燕山地区震旦地层的基础上,建立了中国震旦地层同位素地质年表和测定了某些地层的Rb-Sr年龄;迁西36亿年年龄并未得到证实;寻找中国最古老地壳仍是需要解决的重大课题之一。 本文就我们测定的鞍山及其他地区一些前寒武岩石铅同位素数据,结合其他资料初步讨论中国前寒武地层同位素地质年表以及探索我国可能的最古老地壳年龄(图1)。     

北祁连山西段吊大坂花岗片麻岩的锆石U-Pb年龄及地质意义

对北祁连山西段北大河岩群中发现的吊大坂花岗片麻岩进行了颗粒级锆石U-Pb同位素年龄的测定,获得岩体的形成年龄为(751±14)Ma,结合区域地质背景分析,认为该年龄反映了晋宁期北祁连山地区的第一次造山事件.岩石化学和地球化学特征表明花岗片麻岩是古老地壳物质重熔形成的钙碱性石英闪长岩,该年龄的确定为北祁连山早期地壳演化史分析提供了直接的重要的地质信息.     

太行山含夕线石石英球花岗岩的地质学、地球化学和岩石成因

太行山含夕线石石英球花岗岩是南营片麻岩的重要组成部分,其地质特征、地球化学和Rb-Sr 同位素特征表明它们是中下地壳副变质岩深熔熔浆和残留体混合的粥状体沿着伸展变形带运移、侵位和结晶形成的。其Rb-Sr等时线年龄为t= 1.933±0.08Ga,形成的时代为吕梁期。     

西藏谢通门县雄村铜金矿主要地质体的40Ar/39Ar年龄及地质意义

雄村铜金矿Ⅱ号矿体在2007-2008年取得了重大的找矿突破,详细的地质编录成果表明,矿体同样受含眼球状石英斑晶的角闪石英闪长玢岩和角闪石英闪长玢岩控制.含眼球状石英斑晶的角闪石英闪长玢岩和角闪石英闪长玢岩的锆石U-Pb年龄已经确定(164～177 Ma),因此,雄村铜金矿不同地质体的云母类、长石类矿物Ar-Ar同位素年龄的测定显得尤为关键.文章通过对穿切I号矿体的黑云母花岗闪长岩、云煌岩脉的黑云母Ar-Ar同位素测年,结合其他研究者的成果,得到一组十分重要的年龄数据.穿插矿体的黑云母花岗闪长岩中的黑云母(样号6187-335)坪年龄(46.96±0.42)Ma,穿插矿体的无矿化的云煌岩(5053-324.4)(Cu含量0.0551%,Au含量0.034 g/t,Ag0.6 g/t)中的黑云母给出了一个较好的似坪年龄,加权平均年龄为(49.59±0.58)Ma.结合其他研究者测定的中侏罗世侵位的角闪石英闪长玢岩(不含矿)[锆石U-Pb年龄为(177.1±2.0)Ma]中黑云母的At-At同位素年龄为(48.57±0.31)Ma;含矿凝灰岩围岩[锆石U-Pb年龄为(176±5)Ma,MS3VD=0.63}的蚀变绢云母Ar-Ar年龄为(47.07±0.30)Ma;似伟晶岩中长石的At-At年龄为(47.62±0.7)Ma,认为不同形成时代、不同产出空间、不同矿化程度的地质体的云母类、长石类矿物的Ar-Ar同位素年龄的一致性,反映了后期岩浆热事件对中侏罗世早期形成的地质体和矿体的黑云母氩同位素体系产生了较强的扰动或置换.谢通门大岩基黑云母花岗闪长岩的侵位致使各地质体发生显著的退变质,形成典型的角岩化带,这种退变质的时限在46-48 Ma之间的始新世lutetian期,进而认为各地质体中云母类矿物的~(40)Ar/~(39)Ar同位素年龄不能作为成矿年龄.     

坦桑尼亚乌本迪带内花岗岩类的LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄及地质意义

乌本迪带位于坦桑尼亚西南部,由8个地质单元构成,早期被认为是一条古元古代活动带,而后期研究发现该带经历了多阶段的构造岩浆活动,为一条复杂的活动带。本次通过对地质调查期间在乌本迪带采集的花岗岩类进行LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年,得到不同地质体内花岗岩类的年龄分别为2 549±20 Ma、2 662±33 Ma及2 744±11 Ma,为新太古宙时期的岩浆作用。所有岩体年龄都位于太古宙坦桑尼亚克拉通地壳生长的主要阶段范围内,暗示乌本迪带早期可能为坦桑尼亚克拉通的一部分。根据上述研究成果,综合区域地质背景,认为乌本迪带自古元古代以来的构造演化是在太古宙地壳基础上进行的,为坦桑尼亚克拉通大陆边缘遭受不同阶段的俯冲作用和伸展作用的结果。     

内蒙古莲花山铜银矿斜长花岗斑岩LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb测年、Hf同位素研究及其地质意义

内蒙古莲花山铜银矿是大兴安岭南段成矿带上的一个重要矿床,成矿与斜长花岗斑岩密切相关。对矿区内斜长花岗斑岩体进行LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,其形成年龄为(236.8±0.77)Ma(MSWD=0.85)和(237.9±0.71)Ma(MSWD=1.02),为中三叠世岩浆活动产物,而不是前人认为的中侏罗世。莲花山斜长花岗斑岩的εHf(t)=+5.6-+11.5,具有较高的176Hf/177Hf比值(0.282 762-0.282 954)和年轻的二阶段Hf同位素模式年龄(477-810 Ma),综合研究表明其主要源自从亏损地幔中新增生的年轻地壳物质的部分熔融,也暗示兴安地块新元古代—早古生代曾发生一次重要的地壳增生事件。对兴蒙造山带及邻区近1 100个岩浆岩中锆石Hf同位素数据整理研究后发现,兴安地块、松嫩地块和佳木斯地块属性相似,其与额尔古纳地块和华北板块北缘各自具有不同的地壳增生历史,揭示它们具有不同的早期地壳演化过程。     

九嶷山花岗杂岩体的Rb-Sr年代学及其成因

通过九嶷山花岗杂岩钵全岩及单矿物组合的Rb-Sr等时线年龄测定,获得了良好的成岩年龄值,其中雪花顶岩体为490±22m.y.,金鸡岭岩体为154±2m.y.,砂子岭岩体为170±4m.y.,天鹅寨岩体为150±8m.y.。其与地质时限完全吻合,表明岩体基本上未经后期重大的地质改造。根据岩体初始锶同位素比值高(0.715—0.718)稀土元素配分属铕亏损型和δ_(Eu)为0.16—0.49、全岩的δ~(1(?))O均大于10‰(10.08—11.87‰)及氧同位素测温,(其中两岩体的成岩温度为571℃及612℃)等信息认为,四个岩体均具有岩浆分异成因特点,但在形成时有大量地壳硅铝物质的加入。它们很可能是由地壳硅铝层重熔的花岗岩浆经结晶分异作用而形成的。     

藏北羌塘果干加年山花岗闪长岩的锆石U-Pb定年和Hf同位素特征

报道了藏北羌塘中部果干加年山地区花岗闪长岩的锆石U-Pb定年结果和Hf同位素成分。花岗闪长岩的锆石U-Pb定年结果为(225.1±2.4)Ma,与该地区的高压变质带的形成时代一致。样品中锆石的εHf(t)值为-9.8~-17.6,地壳Hf模式年龄为1 874~2 372Ma,表明花岗闪长岩为古元古代地壳物质部分熔融的产物。结合区域地质资料,该花岗岩体可能形成于板块消减的火山弧构造环境,与羌塘地区古特提斯洋的晚三叠世俯冲消减有关。     

同位素地质年龄的几个问题讨论

同位素地质年龄是利用天然放射性同位素的衰变规律,测定矿物和岩石结晶后冷却到一定温度以下,才能保存衰变形成的子体温度的时间,而不是指矿物和岩石形成的结晶温度的时间。 我国目前已积累了8.000多个同位素年龄数据,这对我国地质学发展提供了宝贵资料。但不同矿物的同位素年龄数据本身就敏感地反映了各种地质体所涉及的后期地质作用,尤其是热作用。因此,有些年龄数据与野外观察结果不相符合,给同位素年龄数据的应用造成了一定的困难。 为了提高同位素年龄数据的可靠性,更有效的利用年龄数据,结合已有的国内外一些资料和我们     

中国东南大陆中生代火成岩的Nd模式年龄与区域地壳的形成、演化史

Nd模式年龄及其含义地壳中岩石的Nd同位素模式年龄又称地壳保留年龄(Crustal residence age)是由DePaolo等人于1976年首先提出来的。它所依据的是Nd同位素的两阶段演化模式,即分别在地幔储库和地壳环境中。由于地壳岩石的Sm/Nd值(平均约0.12)远比地幔的(约0.32)低,因而可以认为壳、幔分异作用是使Sm/Nd值发生变化的主要因素。由于在地壳演化过程中(包括风化、沉积、变质甚至重熔),岩石中的Sm/Nd比值几乎不发     

大兴安岭东北部早古生代花岗岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及地质意义

大兴安岭东北部早古生代花岗岩属于Ⅰ型花岗岩。锆石的LA-ICPMS U-Pb年代学研究表明,十八站岩体、内河岩体、白银纳岩体的形成年龄分别为499±1、500±1和460±1Ma,而查拉班河岩体为一多次侵入的杂岩体,其形成年龄在465～481Ma。结合本区和邻区其它早古生代花岗岩体的锆石U-Pb年龄,限定了大兴安岭东北部地区早古生代花岗岩浆活动的时限为460～500Ma。锆石的LA-MC-ICPMS Hf同位素研究显示,本区早古生代花岗岩的锆石ε_(Hf)(t)多数介于 1.5～ 3.8之间,二阶段模式年龄介于1.1～1.4Ga,表明其主要起源于中-新元古代增生的地壳物质。结合兴安地块其它花岗岩的锆石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,与兴安地块主要为显生宙地壳的特点明显不同。     

煤中黄铁矿的铼-锇同位素含量及其地质意义

采用Carius管溶样方法,通过热电离质谱对淮北煤田煤中黄铁矿样品的Re、Os含量及其同位素进行了测定,得出黄铁矿样品中Re和Os含量分别为1·22~1·29ng/g和0·0046~0·0054ng/g。对两个样品同位素定年测定得出,其年龄值分别为(73·9±3·2)Ma和(33±9)Ma,两个样品的年龄相差约258~286Ma。含量和同位素年龄差值表明两个样品是不同时代形成的黄铁矿。Re-Os同位素体系比值揭示黄铁矿所赋存的地质体受到来自地壳物质的显著混染。另外,γOTs参数也证实了这一点。该参数分别为+17和+18,表明了有富含Re母体的地壳物质的加入,这为煤中Re-Os含量及地质理论研究提供了参考资料。     

测定同位素地质年龄应注意的一些问题

在金属矿床的普查找矿工作中,同位素地质年龄(以下简称年龄)测定方法日益得到广泛应用.目前我国已积累了5000多个年龄数据,这对阐明地质运动史、岩浆活动旋回、成矿时代及成矿规律等提供了地质年代学方面的宝贵资料.同时也获得一些与传统地质概念或野外观察结果不相符合的实验资料,例如野外观察为较老的地质体,测得的年龄却很年青;同     

胶北~2.5Ga岩浆热事件的锆石Hf同位素特征及其对地壳演化的指示意义

位于华北克拉通东缘的胶北地体,被普遍认为是胶-辽-吉带的西南组成部分,经历了多期岩浆-变质热事件,而晚太古宙末期约2.5Ga的岩浆事件是该区最强的岩浆事件;为了确定该期岩浆热事件的性质,本文选取2件形成于约2.5Ga的英云闪长质片麻岩及花岗质片麻岩开展锆石Hf同位素测试分析;总计69个锆石Hf同位素分析点的结果显示,它们均具有正的εHf(t)值,在10.71到3.0之间,平均为6.02,两阶段锆石Hf模式年龄主要分布于2.6～2.9Ga之间,平均为2747Ma,明显大于锆石的207Pb/206Pb年龄,表明约2.5Ga的TTG及花岗质片麻岩主要源于2.6～2.9Ga新生地壳的重熔或再造;另外,一些锆石具有极正的εHf(t)值,它们的锆石Hf模式年龄与U-Pb年龄相近,这暗示在约2.5Ga有亏损地幔物质加入地壳,并发生了即时重熔;根据本次研究获得的锆石Hf同位素数据,结合前人的Nd同位素结果,我们认为胶北地体内约2.5Ga的岩浆活动可能主要表现为与地幔岩浆低侵作用有关的新生地壳的重熔或再造,约2.9Ga和2.7～2.8Ga是胶北地体地壳生长的两个时期,并且与华北克拉通大部分地区一样,2.7～2.8Ga是胶北地体新生地壳形成最重要的时期。     

西藏冈底斯西部江巴、邦巴和雄巴岩体的锆石U-Pb年代学与Hf同位素地球化学

对青藏高原冈底斯带西部中生代花岗岩的研究依然十分有限。本文选择青藏高原冈底斯带西部狮泉河-革吉-雄巴地区的三个花岗岩基进行了锆石SHRIMP U-Pb定年和锆石Hf同位素分析,并探讨了中冈底斯带中侏罗世-早白垩世花岗岩的分布特征及其揭示的地壳基底的属性。定年结果表明,江巴岩体花岗闪长岩年龄为170±3Ma,雄巴岩体碱长花岗岩年龄为149±3Ma,它们形成于中晚侏罗世;邦巴岩体寄主岩石正长花岗岩和其中的石英二长闪长岩包体年龄分别为144±3Ma和133±3Ma,形成于早白垩世。锆石Hf同位素和地壳模式年龄结果表明,中晚侏罗世的江巴岩体(εHf(t)为-16.8～-13.4,Hf同位素地壳模式年龄为2.1～2.3Ga)与雄巴碱长花岗岩(-11.3～-6.2和1.6～2.0Ga)具有富集的Hf同位素特征,显示了新元古界的地壳基底年龄。邦巴正长花岗岩(-4～-0.8和1.2～1.5Ga)与其中的闪长质包体(-2.8～+0.6和1.2～1.4Ga)具有一致的Hf同位素特征,显示了岩浆混合作用。本文花岗岩定年与Hf同位素结果进一步揭示出中冈底斯带存在未出露地表的古元古代地壳基底。     

新疆哈尔里克山后碰撞期构造-岩浆活动特征及年代学证据

新疆地区后碰撞期构造-岩浆活动非常活跃,其同位素年龄集中在290～270Ma。天山东段的后碰撞期构造-岩浆活动研究相对薄弱,高质量的定年数据较少。在野外地质调查的基础上,笔者选择东天山哈尔里克地区的小堡花岗岩体进行了锆石的LA-ICP-MSU-Pb定年,获得两组谐和年龄,分别为297±2Ma和295±2Ma,代表哈尔里克地区后碰撞早期岩浆作用的形成时代。小堡岩体矿物组合以斜长石、石英、钾长石、角闪石和黑云母为主,副矿物有锆石、磷灰石和磁铁矿,与I型高钾钙碱性花岗岩矿物组合基本一致。与小堡花岗岩体同时发育、空间并存的还有基性岩墙群和碱性花岗岩,构成后碰撞初始阶段三组合地质标志。结合区域地质资料,认为小堡早二叠世花岗岩体是后碰撞初期碰撞造山、地壳增厚引发下地壳物质部分熔融的产物,其构造属性为板内岩浆活动。     

东天山梅岭铜矿床黄铁矿Re-Os等时线年龄:Os同位素不均一的结果

金属硫化物Re-Os等时线年龄的合理解释是揭示金属矿床成矿时代的关键.通过对新疆东天山梅岭铜矿床开展Re-Os同位素定年研究,结果表明浸染状和脉状矿石中黄铁矿样品在Os浓度和Os同位素比值方面都有很大的变化,这两类样品定义了很好的Re-Os等时线年龄,分别为523±59 Ma和707±99 Ma.由于得到的等时线年龄明显老于它们的实际地质成矿年龄,且187Os/188Os与普通Os的倒数（以1/192Os为例）之间存在着很好的相关性（R2分别为0.997 3和0.994 5）,因此这些样品存在着初始Os同位素组成不均一的现象,这些Re-Os等时线是混合等时线,没有地质意义.理论和数学公式推导显示观测到的Re-Os等时相关性是在形成时期没有达到完全的同位素平衡的二元混合的结果,这种同位素扩散不平衡产生的原因主要是在矿床形成时期Os同位素在金属硫化物与硅酸盐矿物之间的同位素扩散存在限制性.回归得到的Os的初始值更偏向于地壳值,表明矿床形成时期的地壳混染可能造成金属硫化物体系中的这种初始Os同位素不均一.因此,将Re-Os同位素体系应用于金属硫化物样品定年时,187Os/188Os与1/192Os之间是否存在相关关系可以作为Re-Os等时线年龄是否具有地质意义的判断标准.      

塔里木地块东南缘新太古代安南坝石英闪长片麻岩的成因及其对地壳演化的启示

目前塔里木地块东南缘早前寒武纪岩石形成时代和成因机制研究较为薄弱,制约了人们对塔里木大陆地壳形成和早期演化的认识.岩石地球化学及锆石Hf同位素组成表明塔里木地块东南缘安南坝石英闪长片麻岩原岩岩浆为下地壳变玄武岩部分熔融形成,并有少量幔源物质的加入.LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示石英闪长片麻岩成岩年龄为2 662±12 Ma、2 676±15 Ma,结合已有资料综合说明塔里木东南缘太古宙岩石形成时代主要集中在2.55~2.70 Ga,变质年龄分别为1 980±30 Ma、1 828±20 Ma~2 087±29 Ma,是古元古代中晚期与造山作用有关的岩浆-变质事件的地质记录.石英闪长片麻岩中锆石两阶段模式年龄T_DM2为2 954~3 742 Ma,峰值为~3.24 Ga,据此认为~3.2 Ga是塔里木东南缘大陆地壳生长的主要时期,并于2.55~2.70 Ga发生地壳再造,古老地壳再循环可能是该地区新太古代中晚期大陆地壳演化的重要方式.      

锆石(U-Th)/He定年技术研究

锆石(U-Th)/He定年是同位素热年代学体系中重要的定年手段,是记录地质体完整热历史重要的实验方法之一,在火山岩定年、造山带演化、地貌演化、沉积盆地热演化及限定矿床热液活动时代等应用方面发挥着重要的作用。中国地质科学院地质研究所同位素热年代学实验室成功建立了锆石(U-Th)/He定年的实验方法,实验主要包括三个独立的过程:样品前处理、He含量分析和U、Th含量分析。氦同位素质谱仪对锆石样品的氦同位素比值分析精度约为0.1%左右;ICP-MS对锆石的U、Th同位素比值分析精度通常情况下优于1%。对国际上普遍使用的FCT锆石和斯里兰卡锆石标样进行(U-Th)/He年龄测定。测试结果显示27粒FCT锆石(U-Th)/He年龄分布在25.81~30.72Ma之间,加权平均年龄为28.18±0.51Ma(1σ)(参考值为28.3±2.6Ma);20粒斯里兰卡锆石碎片(U-Th)/He年龄分布在445.5~489.5Ma之间,排除异常值后加权平均值为479.0±8.0Ma(1σ)(参考值为470±11Ma)。所测两个标准物质的年龄均与参考值一致,表明本实验室的实验流程准确可靠。本实验方法的建立填补了我国锆石(U-Th)/He定年实验方法的空白,为我国热年代学的发展提供了新的技术支撑。     

云南保山核桃坪铅锌矿成矿年龄及动力学背景分析

保山地块成矿作用主要形成了铁铜铅锌银汞锡稀有金属的热液矿床,核桃坪铅锌矿为保山地块中一个重要的典型矿床,矿床赋存在寒武系碳酸盐岩地层中,矿化类型包括矽卡岩型富铜矿体、矽卡岩型磁铁矿体和矽卡岩型-热液脉型铜铅锌多金属矿体,估计铅锌储量大于100万吨、潜在铜资源量大于100万吨。矿区有矽卡岩及大量辉绿岩脉出露,外围有多期花岗岩岩体、岩株产出。经人工分选出核桃坪铅锌矿矿石中的闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿及与矿石矿物密切共生的纯净石英共10件单矿物样品,采用Rb-Sr同位素定年分析,获得等时线年龄116.1±3.9Ma、矿石硫化物锶同位素组成初值0.71185。同时,我们对保山地块内部出露的志本山花岗岩体和柯街岩体进行了锆石U-Pb年龄及Hf同位素组成分析。志本山花岗岩、柯街花岗岩均为高钾过铝质花岗岩,锆石U-Pb年龄分析获得成岩年龄分别为126.7±1.6Ma和93±13Ma。同位素年龄测定的结果揭示成矿作用与地块内燕山晚期岩浆活动时期一致,并与中特提斯班公湖-怒江洋的闭合时代大致相当。志本山、柯街花岗岩锆石的εHf(i)值变化范围分别为-3～-8和-0.7～-4,亏损地幔模式年龄值分别在1.5Ga和1.3Ga左右,指示岩浆来源于中元古代地壳物质的深熔作用,与俯冲作用无关。花岗岩的地球化学组成表明其与变质杂砂岩熔出的熔体相当,分析认为岩浆源区为中、下地壳变质杂砂岩,岩浆活动形成于碰撞造山带后造山的拉张构造背景,地壳缩短加厚基础上的剪切拉张导致地壳发生深熔作用。地壳深熔成因的过铝质花岗岩、岩石圈伸展有关的辉绿岩、矽卡岩型-岩浆热液型矿床构成了保山地块早白垩世成矿作用中相关联的地质体组合、是中特提斯怒江洋闭合过程中碰撞造山作用的响应,核桃坪铅锌矿为三江特提斯复合造山成矿系统中一种重要的成矿作用类型。