准噶尔盆地南缘头屯河地区砂岩型铀矿铀源区及其成矿构造背景分析——来自碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素的证据

准噶尔盆地是我国重要的多能源矿产产出盆地之一,而准噶尔盆地南缘头屯河地区也是我国砂岩型铀矿找矿的优选区段,为了厘定头屯河地区砂岩型铀矿赋矿层位沉积期的源区位置、母岩岩性及时代,本文在野外地质调查的基础上,对头屯河地区砂岩型铀矿赋矿层中的碎屑锆石进行了LA-ICP-MS U-Pb定年和Hf同位素分析,建立了碎屑锆石的U-Pb年龄及Hf模式年龄谱系。通过与周缘岩浆活动时代对比,并结合古流向数据进一步分析赋矿层位沉积期的源区位置及母岩岩性,讨论砂岩型铀矿的铀源条件。对采自侏罗系和下白垩统的4个砂岩样品进行碎屑锆石年龄分析表明:碎屑锆石U-Pb年龄存在140～180 Ma、240～320 Ma、340～420 Ma、440～480 Ma四个主峰值年龄段,年龄较平均的分布在210～480 Ma宽泛的区间内。研究表明头屯河地区早侏罗世物源来自北天山;中侏罗世物源来自中、南天山;中侏罗晚期开始转变为以北天山为主;早白垩世物源大部分来自中、北天山,少量来自博格达山地区。砂岩型铀矿化层铀源主要来自南侧天山地区的古生代中酸性火成岩,其成矿作用应该发生在盆地处于较稳定的构造环境中。     

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。     

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。     

二连盆地腾格尔坳陷都日木地区下白垩统赛汉组砂岩碎屑锆石U-Pb年代学、Hf同位素特征及其对铀源的制约

近年来在二连盆地中先后发现了哈达图、巴彦乌拉等大中型砂岩型铀矿床,这一地区因此成为国内铀矿勘查和开发的重要基地之一。腾格尔坳陷都日木地区的铀矿成矿背景相似,为限定含铀目的层下白垩统赛汉组铀源区位置及岩性,对其开展了岩相学、碎屑锆石U-Pb年代学和Hf同位素研究。结果显示,下白垩统赛汉组砂岩碎屑的锆石U-Pb年龄可分为2个主要区间：(1) 129～152 Ma(峰值141 Ma),ε_Hf(t)值为-13.07～7.21,对应的t_DM2为731～2018 Ma;(2) 243～281 Ma(峰值263 Ma),ε_Hf(t)值为-13.83～9.83,对应的t_DM2为668～2149 Ma。再结合古水流流向和源区地质背景的综合分析表明,都日木地区赛汉组物源主要来自温都尔庙-镶黄旗一带更靠近盆地一侧的二叠纪和早白垩世中酸性岩浆岩,而铀源主要来自该地区二叠纪花岗岩、火山岩和早白垩世火山岩,在砂岩型铀的矿化过程中盆地处于较为稳定的构造环境。     

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.     

二连盆地巴彦乌拉铀矿区花岗岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征及地质意义

二连盆地中部巴彦乌拉地区位于中亚造山带东段,发育有多个砂岩型铀矿床（点）。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素和Hf同位素分析对巴彦乌拉地区巴音宝力格隆起东部花岗岩开展了年代学研究。结果显示,2个样品的锆石U-Pb年龄在292±3~288±2 Ma之间,与巴彦乌拉地区巴音宝力格隆起中西部发育的早二叠世花岗岩及流纹岩的年龄范围基本一致。结合区域成岩年代学数据可知,巴彦乌拉地区巴音宝力格隆起发育一条主要由晚石炭世—早二叠世花岗岩及火山岩组成的岩浆岩带。锆石Hf同位素数据显示,2个花岗岩样品的εHf（t）值为+10.6~+18.2,表明其源区为新生下地壳物质。综合区域地质特征可知,中亚造山带东段显生宙的构造-岩浆活动与二连盆地中部及巴彦乌拉地区赛汉组上段砂岩型铀成矿作用关系密切,为砂岩型铀矿床的形成提供了一系列有利条件。     

鄂尔多斯盆地长城系碎屑锆石SHRIMP U-Pb定年和Hf同位素研究

沉积盖层的碎屑锆石内部结构和年龄谱是了解碎屑沉积岩形成环境和物源区的重要研究对象。本文报道了鄂尔多斯盆地3口钻井中的4个长城系(变质)沉积岩样品的碎屑锆石SHRIMP U-Pb定年和Hf同位素分析结果。结果表明,主年龄峰值为～1. 8Ga,另外,在～2. 5Ga存在一个次年龄峰值,最年轻碎屑锆石年龄为～1. 6Ga,但存在大的误差。锆石的Hf同位素组成存在很大变化,εHf(t)值变化范围为-10. 5～+6. 7。结合前人研究,可得出如下结论:(1)鄂尔多斯盆地长城系底界沉积时代小于1. 7Ga,与华北克拉通东部的类似;(2)鄂尔多斯盆地长城系碎屑沉积物来自其北部古元古代孔兹岩系和/或鄂尔多斯变质基底本身;(3)鄂尔多斯盆地长城系与华北克拉通东部地区长城系形成于类似的构造环境,如大陆裂谷或坳拉槽。     

鄂尔多斯盆地西南部上古生界碎屑锆石U-Pb年龄及其构造意义

通过对鄂尔多斯盆地西南部晚古生代山西组1段和下石盒子组8段碎屑锆石进行LA-ICP-MS U-Pb测年分析,结合周缘地层年龄结构和地质历史事件,进而追寻盆地沉积物物源,推断盆地与造山带的盆山耦合过程。研究表明105个岩浆成因的碎屑锆石可分为4个年龄组段:(1)260~340 Ma,占总数的21.9%,推断物源主要来自北秦岭和西秦岭构造带;(2)370~470 Ma,占总数的24.8%,反映物源主要来自北秦岭、西秦岭构造带和北祁连造山带;(3)1600~2000 Ma,占总数的32.4%,指示物源来自北秦岭造山带、北祁造山带和华北板块;(4)2300~2600 Ma,占总数的15.2%,物源分别来自华北板块基底结晶岩系、北祁连构造带、北秦岭构造带和西秦岭构造带。研究区总体上具有来自北秦岭造山带、西秦岭造山带、北祁连造山带、兴蒙造山带及华北板块基底五个物源区,其中兴蒙造山带、北秦岭造山带和北祁连造山带为主要物源区。古生代碎屑锆石年龄证实了鄂尔多斯盆地西南部奥陶纪被动大陆边缘形成,志留纪—泥盆纪转化为陆-陆碰撞造山带,石炭纪—二叠纪逐渐由造山带转化为沉积盆地。     

桂北地区丹洲群碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄和Hf同位素特征及其地质意义

桂北丹洲群顶部拱洞组粉砂岩的碎屑锆石的阴极发光图像和Th/U(0.2~2.4)值显示,它们均为岩浆成因的锆石。锆石~(206)Pb/~(238)Pb年龄分布在730~769Ma和771~850Ma之间,这些锆石的Hf同位素成分范围较大,ε_(Hf)(t)值和二阶段Hf模式年龄(T_(DM2))分别为-18.4~11.4和1020~2812Ma。此外,样品中还有一些年龄较老的锆石颗粒,~(207)Pb/~(206)Pb年龄为1910~3140Ma,ε_(Hf)(t)值和二阶段Hf模式年龄(T_(DM2))分别为-13.6~3.4和2740~3635Ma。结合前人的研究推测,桂北丹洲群拱洞组沉积年龄小于等于706±10Ma,物源主要由扬子板块新元古代岩浆岩组成,也有少量太古宙岩浆岩的加入。推测中国华南地区存在对应于Rodinia超大陆聚合相关的格林威尔运动的响应。根据已测锆石的ε_(Hf)(t)值和Hf二阶段模式年龄推断,研究区地壳生长主要经历3个阶段:(1)3.64~3.25Ga,初生地壳出现在3.64Ga;(2)2.98~2.37Ga;(3)2.19~1.28Ga,地壳生长的主要时期。     

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。     

阿尔金喀腊大湾地区卓阿布拉克组沉积岩系年代及其地质意义——来自碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄的证据

以阿尔金喀腊大湾地区卓阿布拉克组沉积岩系砾岩为研究对象,应用LA-ICP-MS方法对碎屑锆石进行U-Pb同位素年龄测定,探讨其形成时代、物源组成和构造背景。研究结果表明:(1)碎屑锆石年龄谱明显分为2组:522~427Ma和638~1766Ma,另有2个古老的同位素年龄数据分别为2450Ma、3394Ma;(2)最年轻的碎屑锆石年龄为427±4Ma,说明该砾岩的形成时代晚于427Ma,沉积岩系可能形成于晚志留世—早泥盆世(427~410Ma);卓阿布拉克组存在晚寒武世—早泥盆世的物质组成,应将其解体重新划分;(3)碎屑锆石峰值年龄为456Ma,表明喀腊大湾地区存在该时期的岩浆活动;522~427Ma的年龄数据约占总体的81%,构成了砾岩中最主要的碎屑锆石群体,说明在早古生代,尤其是晚寒武世—奥陶纪形成的岩浆岩是砾岩最重要的物源,该沉积岩系是敦煌地块向南俯冲、碰撞产生的一系列火成岩在造山剥蚀后的沉积响应;(4)结合目前北祁连造山带的研究进展和研究区碎屑锆石的研究结果,初步认为喀腊大湾地区卓阿布拉克组沉积岩系和北祁连天祝组、鹿角沟组具有相似的沉积年龄和物质来源,可能同为北祁连-北阿尔金局限洋盆闭合后,陆-陆或弧-陆碰撞造山的产物。     

帕米尔地区穆尔尕布辉长岩-闪长岩的成因:锆石U-Pb年龄、Hf同位素及岩石地球化学证据

穆尔尕布岩体位于塔吉克斯坦帕米尔地区中部,中帕米尔和南帕米尔之间的Rushan-Pshart缝合带中,岩石类型主要由辉长岩和少量闪长岩组成,呈岩株状侵入于新元古代(?)萨雷吉尔加组浅变质碎屑岩中。根据LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果,穆尔尕布岩体中辉长岩的年龄为(232.0±1.5)Ma,闪长岩的年龄为(231.5±1.9)Ma,两者在误差范围内一致,代表了该岩体的形成时代。辉长岩和闪长岩中锆石的εHf(t)值变化范围分别为4.8~12.1、6.4~10,加权平均值为8.1±1.5(MSWD=6.5)和7.9±0.8(MSWD=2.4),显示其原岩来源于地幔物质,其单阶段Hf模式年龄TDM1分别为477~621 Ma,391~672 Ma,指示其原岩为寒武纪—前寒武纪基底。岩石地球化学研究表明,辉长岩类具有贫碱、低Al、富Mg特征,属于低钾(拉斑)系列,闪长岩类则显示富Si、Al,贫Mg、低Ti的特征,属于钙碱性-高钾钙碱性系列;两者的稀土和微量元素特征相似,稀土总量高,呈轻稀土富集的右倾型配分型式,无Eu异常或轻微正Eu异常,微量元素富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,指示穆尔尕布岩体可能形成于岛弧环境。综合区域地质资料,认为在晚三叠世Rushan洋陆俯冲尚未结束,表明洋盆闭合时限晚于232 Ma。     

滇西梁河地区闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及其地质意义

对滇西梁河地区早白垩世闪长岩岩株中的花岗闪长岩和闪长岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄测试,获得206Pb/238U年龄分别为118.7Ma±1.5Ma和119.8Ma±1.0Ma,表明它们与早白垩世花岗岩体基本同时形成。其中在闪长岩中发现1颗约140Ma的岩浆锆石,可能指示梁河地区早白垩世初期的岩浆事件,2颗晚三叠世锆石继承核的年龄分别为208.2Ma±6.7Ma和221.9Ma±2.4Ma,记录了印支期的岩浆活动。花岗闪长岩和闪长岩具有相似的全岩εNd(t)值(-8.03、-7.70),但却表现出不均一的锆石εHf(t)值(118.7Ma:-5.60~-3.28;119.8Ma:-6.73~-3.09),表明它们来自于结晶基底重熔的长英质岩浆与幔源岩浆的混合。不同锆石的Hf同位素组成显示,与北冈底斯带相比,滇西梁河地区早白垩世幔源组分参与花岗质岩石形成的程度较低。滇西梁河地区花岗闪长岩和闪长岩的形成,可能与地壳加厚的构造背景有关。     

鄂尔多斯盆地东北部直罗组内碎屑锆石和铀矿物赋存形式简析及其对铀源的指示

鄂尔多斯盆地作为中国重要的多种能源共生的大型盆地,发育了大量的砂岩型铀矿床。本次工作选择盆地东北部纳岭沟铀矿床作为研究对象,在直罗组含矿段附近采取5个砂岩样品进行碎屑锆石U-Pb定年,并针对含矿样品进行电子探针分析。该地区直罗组含矿段碎屑锆石U-Pb年龄集中分布于5个阶段:(2479±11)Ma~(2460±19)Ma、(2300~1950)Ma、(1896±21)Ma~(1820±32)Ma、(316~266)Ma及165 Ma。同时,本文整理了鄂尔多斯盆地北部造山带内古老变质基底、孔兹岩带和晚古生代侵入岩时代,并发现在直罗组内获得的碎屑锆石年龄与北部造山带内地质体所记录的年龄相一致。结合前人地球化学及古地理研究,本次工作推断纳岭沟地区直罗组砂岩沉积物最终来自于鄂尔多斯盆地北部造山带。纳岭沟铀矿床内铀矿赋存形式主要为存在于碎屑颗粒内部、黏土矿物周边、黄铁矿周边和炭屑裂隙内部。结合野外地质体放射性异常测量,本次工作认为铀源主要来自于沉积成岩阶段含铀碎屑颗粒的预富集和后期高放射性异常地质体通过含铀含氧水向盆地内部的迁移。     

重庆南川铝土矿物源分析：碎屑锆石U-Pb定年、Hf同位素和锆石微量元素示踪

重庆南川沉积型铝土矿主产于中下志留统韩家店组与中二叠统梁山组的侵蚀面上,即赋矿层位为梁山组中下部(大竹园组),是黔北-渝南铝土成矿带的重要组成部分。铝土矿中碎屑锆石丰富,具有典型振荡环带特征,应用LA-(MC)-ICP-MS方法分别对碎屑状和土状铝土矿样品进行了全岩地球化学、锆石U-Pb定年、Hf同位素和锆石微量元素分析。结果显示两件样品为陆壳的、与造山/弧作用相关的花岗岩类锆石,其U-Pb年龄分布从晚泥盆世到太古宙(406～3054Ma)均有出现,主要显示出4个年龄区间:410～630Ma、732～1251Ma、1405～1757Ma和2409～2553Ma,但高峰在732～1251 Ma,峰值年龄出现在800 Ma和1000 Ma,且锆石εHf(t)值主要分布在-15～10间。铝土矿和韩家店组、黄龙组一致的碎屑锆石年龄分布和沉积古地理环境暗示后两者是铝土矿最直接的母岩。通过对比华南板块不同地层的地质特征、锆石U-Pb年龄和Hf同位素,发现来自江南造山带西段和华夏陆块南岭-云开地块的中新元古代长英质岩石是碎屑锆石最主要的初始物源区,而扬子西缘和北缘贡献较少。     

北秦岭柳叶河盆地上三叠统物源区及其与鄂尔多斯盆地的关系——来自碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb 年龄的证据

对陕西省周至地区北秦岭晚古生代—中生代柳叶河盆地上三叠统石英砂岩进行单颗粒锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析。以岩浆锆石为主的77个测试点给出的年龄值形成7个年龄组：256~475Ma、1500~1680Ma、1750~2190Ma、2190~2310Ma、2400~2650Ma、2700~2800Ma和2850~2960Ma。其中最年轻的锆石年龄为256±4Ma,最老的锆石年龄是2954±25Ma。峰值年龄以1750~2190Ma古元古代年龄组为代表 （占总测点的64%）。将柳叶河盆地上三叠统与石炭系碎屑锆石年龄结构进行对比,前者新元古代年龄结构缺失,表明晚古生代介于柳叶河与鄂尔多斯盆地间的北秦岭北部具新元古代年龄结构的古陆,晚三叠世相对沉降,成为盆地次要物源区。结合与周缘地体年龄结构对比,北秦岭南部二郎坪群、秦岭群、丹凤群、南缘的沉积楔形体刘岭群及北秦岭与加里东期活动陆缘沟-弧-盆体系相关的岩浆作用产物此时则成为盆地主要物源区。北秦岭内部北降南升。柳叶河盆地上三叠统碎屑锆石与鄂尔多斯盆地西南缘上三叠统延长组砂岩碎屑锆石较好的可对比性,以及柳叶河盆地北侧源区（北秦岭北部）的构造变动、化石等证据表明,柳叶河盆地与鄂尔多斯盆地在晚三叠世很有可能连通,柳叶河盆地可能代表鄂尔多斯盆地的南部边缘。     

北秦岭柳叶河盆地上三叠统物源区及其与鄂尔多斯盆地的关系——来自碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄的证据

对陕西省周至地区北秦岭晚古生代—中生代柳叶河盆地上三叠统石英砂岩进行单颗粒锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素分析。以岩浆锆石为主的77个测试点给出的年龄值形成7个年龄组:256~475Ma、1500~1680Ma、1750~2190Ma、2190~2310Ma、2400~2650Ma、2700~2800Ma和2850~2960Ma。其中最年轻的锆石年龄为256±4Ma,最老的锆石年龄是2954±25Ma。峰值年龄以1750~2190Ma古元古代年龄组为代表(占总测点的64%)。将柳叶河盆地上三叠统与石炭系碎屑锆石年龄结构进行对比,前者新元古代年龄结构缺失,表明晚古生代介于柳叶河与鄂尔多斯盆地间的北秦岭北部具新元古代年龄结构的古陆,晚三叠世相对沉降,成为盆地次要物源区。结合与周缘地体年龄结构对比,北秦岭南部二郎坪群、秦岭群、丹凤群、南缘的沉积楔形体刘岭群及北秦岭与加里东期活动陆缘沟-弧-盆体系相关的岩浆作用产物此时则成为盆地主要物源区。北秦岭内部北降南升。柳叶河盆地上三叠统碎屑锆石与鄂尔多斯盆地西南缘上三叠统延长组砂岩碎屑锆石较好的可对比性,以及柳叶河盆地北侧源区(北秦岭北部)的构造变动、化石等证据表明,柳叶河盆地与鄂尔多斯盆地在晚三叠世很有可能连通,柳叶河盆地可能代表鄂尔多斯盆地的南部边缘。     

Ages and Hf isotopes of detrital zircons from the Permian strata in the Bengbatu area (Inner Mongolia) and tectonic implications

The Central Asian Orogenic Belt (CAOB) was built up through protracted accretion and collision of a variety of terranes/micro-continents during Neoproterozoic–Mesozoic time. To understand potential links among Paleozoic subduction and accretionary processes that were operative during the development of the southeastern CAOB, we conducted a combined U-Pb and Hf-isotope analysis of detrital zircons from previously defined Devonian, Carboniferous and Early Permian strata in the Bengbatu area, Inner Mongolia. Detrital zircons from (meta-) sandstones in these strata commonly yield major Paleozoic age populations at ca. 300–261 Ma, 351–300 Ma and 517–419 Ma, and also give several Precambrian ages that range from 2687 Ma to 544 Ma. The youngest ages redefine the deposition of all these strata to be in the Middle Permian (Wordian–Capitanian) or later, much younger than previously considered. These ages, coupled with regional magmatic records, support an interpretation of most surrounding areas as possible detritus sources, including the Mongolian arcs to the north, the Northern Accretionary Orogen to the south, and the intervening Erenhot–Hegenshan Ophiolite Belt. Zircons with magmatic ages of ca. 500–350 Ma and ca. 300–261 Ma display a large range of ε_Hf(t) values (?13.97 to +15.31), whereas ca. 350–300 Ma zircons are dominated by positive ε_Hf(t) values (+0.14 to +16.00). These results support the occurrence of two significant shifts of the zircon ε_Hf(t) values, which has tectonic implications for the understanding of the Carboniferous–Permian evolution of the southeastern CAOB. A marked shift from mixed to positive zircon ε_Hf(t) values at 350–330 Ma likely manifests the incipient opening of the Hegenshan Ocean, due to the slab rollback of the subducting Paleo-Asian Oceanic lithosphere. Another shift from positive to mixed zircon ε_Hf(t) values at ca. 300 Ma likely corresponds to a tectonic switch from syn-orogenic subduction-related to post-orogenic extensional setting, genetically related to the tectonic collapse of a formerly overthickened crust.