碎屑锆石U-Pb年龄有效性初探

碎屑锆石U-Pb 年代学是限定沉积地层年龄、追踪沉积物源、揭示区域构造演化历史等重要的手段,在地质学和地理学领域应用广泛。近年来,单颗粒碎屑锆石数据获取技术日渐成熟,数据量激增,然而,部分邻近甚至相同地区不同研究组获得的原始数据存在差异甚至相互矛盾。如何高效严谨地获取及处理数据,并挖掘其中所蕴涵的丰富的地质信息,越来越受到研究者的重视,但目前相关方面的研究较少。以青藏高原东北缘酒西盆地新生代疏勒河组砂岩碎屑锆石为例,采用标准实验流程,通过试验数据之间的横向和纵向对比,确定合理的碎屑锆石颗粒测试数量,利用碎屑锆石颗粒外部形态与内部结构特征相结合的方法,选择有效的测试点,发现单颗粒锆石阴极发光（CL）图像在数据测试、分析和应用方面极具前景。具体取得如下认识:1）碎屑锆石U-Pb测年前处理时需采用标准的重矿物分选流程,以保持所采集的碎屑样品中单颗粒锆石分布的全貌,避免引起年龄组分丢失或偏差;制作样品靶及选择测年颗粒时,需将全部锆石单颗粒在体视显微镜及扫描电镜下的特征紧密结合,得到最优有效数量的单颗粒年龄,提高效率及数据的准确性、完整性;2）数据处理、分析及应用中,必须结合单颗粒锆石CL图像,修正或剔除异常数据,避免由于激光剥蚀点或离子束跨越特征不同的生长环带产生无意义的“混合年龄”。该研究为碎屑锆石U-Pb年代学大数据处理及应用提供了基础技术支撑,且为有效甄别U-Pb测年数据质量进而合理、准确地应用于地学研究提供了新的视角。     

四川攀西红格矿区辉长岩和正长岩的SHRIMP U-Pb和Sm-Nd定年及其地质意义

用SHRIMP U-Pb和Sm-Nd定年技术,对攀西红格矿区含矿层状辉长岩、碱性正长岩进行了年龄测定。获得红格辉长岩中3种不同晶形锆石的U-Pb年龄分别为258.4±4.1Ma、1841±34Ma、2487±12Ma,由辉长岩、辉石和磷灰石所构成的Sm-Nd等时线年龄为253±14Ma;碱性正长岩中锆石的U-Pb年龄为257.2±1.5Ma。结果表明,红格辉长岩中具有典型基性岩锆石特征的锆石U-Pb年龄(258Ma)与同一地质样品的Sm-Nd年龄(全岩+矿物内部等时线年龄),以及同一矿区的正长岩锆石U-Pb年龄在测定误差范围内一致。鉴于层状辉长岩和碱性正长岩在空间上密切共生,在形成时间上一致,可以认为它们都属于晚二叠世末岩浆活动的产物;而1841Ma和2487Ma的锆石,可能是在基性-超基性岩浆的上侵过程中,从基底所捕获的岩浆锆石和继承锆石,其年龄信息,揭示了康滇地轴岩浆岩带的下部或结晶基底存在元古代甚至新太古代末期的岩石或物质。     

青海格尔木地区驼路沟钴(金)矿床石英钠长石岩锆石SHRIMP U-Pb定年--对"纳赤台群"时代的制约

青海格尔木驼路沟矿区赋矿火山一沉积岩系中的石英钠长石岩样品锆石SHRIMP U-Pb精细测年结果表明，该岩石具有一组8个测点构成的455-483Ma的^206Pb／^238U年龄数据，加权平均年龄为468Ma 9Ma，应代表本区海底火山喷流作用的时间，因此重新厘定了矿区内含矿岩系的时代为奥陶纪，向时，这一年龄指示区域上纳赤台群主体的时代应为早古生代。其他较老年龄锆石是由强烈的海底火山喷发作用从深部基底物质中带出的，并与热水流体一起沉积下来，赋存在石英钠长石岩中。锆石年龄多组性表明了本区基底演化和源区物质的复杂性。     

湘南宜章地区辉绿岩、花岗斑岩、安山岩的形成时代和成因——锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成

湘南宜章县长城岭地区广泛出露以辉绿岩、花岗斑岩为主的燕山早期岩体,而宜章平和地区主要分布安山岩体,其年龄和成因有待进一步研究。分别用SHRIMP和LA-ICP-MS法测试了它们的年龄和Hf同位素组成,长城岭辉绿岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为153.7Ma±3.1Ma、227.0Ma±4.2Ma;长城岭花岗斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果为153Ma±14Ma和231.58Ma±0.67Ma;平和安山岩的SHRIMP锆石U-Pb测年结果为159Ma±14Ma和229.3Ma±7.6Ma,LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果为161Ma±1Ma,显示为燕山早期岩浆侵位和印支期基性岩浆底侵。锆石Lu-Hf同位素原位分析结果表明,εHf(t)值在正值和负值范围内变化,指示岩浆为壳幔混合来源。结合长城岭花岗岩体中继承锆石的年龄信息,认为花岗质岩石可能来源于中元古代基底的重熔。岩体岩浆很可能是由元古宙火成岩石部分熔融形成的,并伴有年轻或新生幔源物质的加入,岩浆上升侵位的过程中发生了混合作用。     

吉林果松盆地早白垩世果松组火山岩年代学及其地质意义

以果松盆地果松组火山岩为研究对象,对标准剖面安山岩进行了精确的锆石U-Pb定年分析,旨在确定其形成时代。样品中的锆石多呈自形-半自形晶,振荡环带发育,Th/U比值在0.48~2.77之间,显示其典型的岩浆成因。锆石U-Pb定年结果显示,原定中晚侏罗世的果松组火山岩形成于130 Ma(加权平均年龄为130±2 Ma,MSWD=0.48)或129 Ma(加权平均年龄为129±2 Ma,MSWD=0.14),应划归为早白垩世。根据果松盆地中生界岩石组合特点,结合新获得的火山岩测年数据和生物化石种群特征,重新厘定果松盆地中生代地层序列,进而讨论了果松盆地与邻区白垩纪地层单元的地层对比关系。     

湘南宜章地区辉绿岩、花岗斑岩、安山岩的形成时代和成因——锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成

湘南宜章县长城岭地区广泛出露以辉绿岩、花岗斑岩为主的燕山早期岩体,而宜章平和地区主要分布安山岩体,其年龄和成因有待进一步研究。分别用SHRIMP和LA-ICP-MS法测试了它们的年龄和Hf同位素组成,长城岭辉绿岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为153.7Ma±3.1Ma、227.0Ma±4.2Ma;长城岭花岗斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果为153Ma±14Ma和231.58Ma±0.67Ma;平和安山岩的SHRIMP锆石U-Pb测年结果为159Ma±14Ma和229.3Ma±7.6Ma,LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果为161Ma±1Ma,显示为燕山早期岩浆侵位和印支期基性岩浆底侵。锆石Lu-Hf同位素原位分析结果表明,εHf（t）值在正值和负值范围内变化,指示岩浆为壳幔混合来源。结合长城岭花岗岩体中继承锆石的年龄信息,认为花岗质岩石可能来源于中元古代基底的重熔。岩体岩浆很可能是由元古宙火成岩石部分熔融形成的,并伴有年轻或新生幔源物质的加入,岩浆上升侵位的过程中发生了混合作用。     

关于南岭中生代花岗岩侵位年龄与锆石U-Pb年龄的时差问题:与章邦桐教授等讨论

从南岭中生代花岗岩的显微结构特征、花岗岩液相线和固相线的已有实验成果、锆饱和温度信息、花岗岩体几何形态以及它们与围岩的接触关系等角度,提出这些花岗岩中锆石结晶温度较高,其结晶年龄与花岗岩岩浆侵位年龄之间的时差较小,很可能在锆石U-Pb年龄测定的误差范围内,因此,花岗岩中锆石的U-Pb年龄,能近似地代表花岗岩岩浆的侵位年龄。     

华南扬子陆块西缘新元古代康滇裂谷盆地开启时间新证据

苏雄组为华南扬子陆块西缘新元古代康滇裂谷盆地开启初期的火山喷发产物,其形成时限可为制约裂谷盆地开启时间提供新证据。本文对川西汉源九襄地区新元古代苏雄组流纹岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测定。结果显示,测试样品锆石U-Pb谐和年龄为853 ±2 Ma（N=13;MSWD=3.1）,加权平均年龄为853 ±4 Ma（N=13;MSWD=2.2）。新的年龄数据表明,苏雄组的底界年龄应该下延至ca. 850 Ma,扬子西缘新元古代裂谷盆地开启时间应更改为ca. 850 Ma,与全球超级地幔柱上涌和Rodinia超大陆裂解时间基本同步。     

冀东孤山子基性-超基性岩体锆石U-Pb年代学、岩石地球化学特征

对孤山子基性-超基性岩体的岩相学、锆石U-Pb年代学和全岩地球化学等方面研究,确定了该岩体的形成时代、岩石成因及其形成的构造环境。该杂岩体主要由辉石岩和角闪辉石岩组成,元素地球化学上,贫SiO_2(34.28%~49.22%)、K_2ONa_2O、富MgO(4.54%~13.26%)特征,属碱性系列岩石。岩石稀土元素球粒陨石标准化配分模式为轻稀土富集型,(La/Yb)_N=8.14~36.19,Eu异常不明显,稀土元素原始地幔标准化分布模式相似,为上地幔富集地幔熔融。岩石富集大离子亲石元素(如Rb、Ba、K)和LREE(如La和Ce),明显亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)和HREE。样品Nb/U、Ce/Pb和La/Sm比值显示岩体经历了有限的地壳混染。锆石的LA-ICP-MS U-Pb年代学研究表明,岩石锆石U-Pb年龄分为3类:一类锆石U-Pb年龄为(1 392±10)Ma,应为孤山子超基性侵入体侵位过程中捕获的碎屑锆石;第二类锆石U-Pb年龄为(274.5±2.1)Ma,为岩浆侵位时形成的锆石;第三类锆石U-Pb年龄为(53.02±1.1)Ma,为热液锆石。研究认为,岩体的岩浆源区主要为亏损地幔,可能受晚古生代古亚洲洋俯冲洋壳的脱出流体迭加作用和地壳物质的混染。结合区域构造演化,认为岩体形成于古亚洲洋闭合后挤压向伸展转换的构造背景。     

湘南界牌岭锡多金属矿床含矿花岗斑岩SHRIMP锆石U-Pb年代学研究

界牌岭锡多金属矿床是湘南地区一个与花岗斑岩关系十分密切的大型矿床。本文通过对含矿花岗斑岩样品中的锆石进行SHPIMP U-Pb年代学研究,获得206Pb/238U加权平均年龄为92.0±1.6 Ma(MSWD=1.05),显示为晚白垩世侵位。含矿花岗斑岩成岩年龄与矿床锡矿成矿年龄基本一致,它们应属于同一构造-岩浆活动的产物。     

Late Jurassic-Early Cretaceous Plutonism in the Northern Part of the Precambrian North China Craton： SHRIMP Zircon U-Pb Dating of Diorites and Granites from the Yunmengshan Geopark, Beijing

The Yunmengshan Geopark in northern Beijing is located within the Yanshan range.It contains the Yunmengshan batholith,which is dominated by two plutons:the Yunmengshan gneissic granite and the Shicheng gneissic diorite.Four samples of the Yunmengshan gneissic granite give SHRIMP zircon U-Pb ages from 145 to 141 Ma,whereas four samples of the Shicheng gneissic diorite have ages from 159 Ma to 151 Ma.Dikes that cut the Yunmengshan diorite record SHRIMP zircon UPb age of 162±2 and 156±4 Ma.The cumulative pl...     

西南天山科桑溶洞新元古代-早奥陶世花岗岩锆石U-Pb年代学研究

在新疆西南天山科桑溶洞地区,新厘定出一套斜长角闪岩-花岗岩地质单元:侵入斜长角闪岩中的新元古代白云母花岗岩(片麻状构造)、以及侵入上述古老岩石单元的早奥陶世花岗岩(块状构造)。片麻状白云母花岗岩中锆石具有热液锆石边、岩浆锆石幔和碎屑锆石核(边-幔-核结构),剔除被热液锆石和碎屑锆石混染的SHRIMP测点,获得岩浆锆石幔的加权平均年龄752.3±5.1Ma(MSWD=0.95),代表岩浆的结晶年龄。块状花岗岩的锆石具有边-核结构,热液锆石边的U-Pb年龄(419.5±5.7Ma)明显偏低。剔除热液锆石和碎屑锆石,获得岩浆锆石的平均U-Pb年龄481.1±4.4Ma(MSWD=0.88),代表花岗岩的结晶年龄。早奥陶世早期,岩浆侵入新元古代片麻状白云母花岗岩中。在晚志留世或者更晚时期,两类花岗岩共同经受了变质热液改造,变质流体交代岩浆锆石,导致锆石溶蚀再生长。     

Zircon Trace Element Constraints on U-Pb Dating: A Case Study of the Huayuangong A-type Granite in the Lower Yangtze Region,Eastern China

For magmatic rocks, it is often found that zircon 206 Pb/238 U and 207 Pb/235 U ratios continuously plot on the concordia line with a relatively large age span for the same sample, which gives rise to large dating errors or even unrealistic dating results. As the trace element concentrations of zircon can reflect its equilibrated magma characteristics, they can be used to determine whether all the analytical spots on the zircons selected to calculate the weighted mean age are cogenetic and formed in a single magma chamber. This work utilizes the results of zircon trace element concentrations and U-Pb isotopic analyses to explore the screening of reasonable U-Pb ages, which can be used to determine a more accurate intrusion crystallization age. The late Mesozoic Huayuangong granitic pluton complex, which is located in the Lower Yangtze region, eastern China, was selected for a case study. The Huayuangong pluton comprises the central intrusion and the marginal intrusion. Two samples from the marginal intrusion yielded consistent zircon weighted mean 206 Pb/238 U ages of 124.6 ± 2.0 Ma and 125.9 ± 1.6 Ma. These analytical spots also exhibit Zr/Hf and Th/U ratios concordant with the evolution of a single magma, from which the dated zircons crystallized. However, for the central intrusion, the analytical spots on zircons from two samples all show a continuous distribution on the concordia line with a relatively large age span. For each sample from the central intrusion, the zircon Zr/Hf ratios do not conform to a single magma evolutionary trend, but rather can be divided into two groups. We propose that zircon Zr/Hf ratios can provide a new constraint on U-Pb zircon dating and zircon Th/U ratios can also be used as a supplementary indicator to constrain zircon dating and determine the origins of the zircons and whether magma mixing has occurred. By screening zircon analytical spots using these two indicators, the two samples from the central intrusion of the Huayuangong pluton produce results of 122.8 ± 4.3 Ma and 122.9 ± 2.2 Ma, which are consistent with the field observations that the central intrusion is slightly younger than the marginal intrusion.     

塔里木二叠纪基性-中性-酸性岩浆岩的年代学及其地质意义

塔里木西部柯坪地区出露的早二叠纪玄武岩与盆地内其他地区广泛分布的玄武岩共同构成一个面积约0.25Mkm²的溢流玄武岩省。巴楚地区出露的早二叠纪辉绿岩、正长岩、石英正长岩与石英正长斑岩等多种岩浆岩构成了连续的基性-中性-酸性岩浆序列。野外露头观察表明,巴楚麻扎尔塔格地区的基性-中性-酸性岩浆岩为近同时侵位。柯坪塔格开派兹雷克组顶部层位玄武岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄为279.0±4.5Ma, 该年龄值可限定该区二叠纪溢流玄武岩喷发的最晚时限。巴楚麻扎尔塔格石英正长斑岩脉的锆石SHRIMP U-Pb年龄为273.0±3.7Ma, 与前人测定的巴楚辉绿岩脉和正长岩的锆石年龄在误差范围内一致,表明巴楚地区的基性-中性-酸性岩浆岩为近同时侵位,时间在275Ma左右。综合已发表的塔里木二叠纪岩浆岩高精度年代数据,本文提出：整个塔里木大火成岩省岩浆作用的持续时间约为20Myrs; 291~287Ma喷发的巨量溢流玄武岩可能构成塔里木大火成岩省的主体,是地幔柱头部熔融的直接产物; 283~272Ma侵位的巴楚、一间房和塔北地区的其它类型岩浆岩体积较小,为塔里木大火成岩省晚期岩浆作用的产物。     

浙东晚中生代玄武岩的锆石SHRIMP U-Pb 年代学及其地质意义

对浙江东部晚中生代分属上下岩系的8个火山-沉积岩地层的玄武岩样品中的锆石进行了内部结构研究,并用 SHRIMP方法测定了U-Pb年龄。结果显示,下岩系玄武岩中多数锆石给出206Pb/238U年龄为 （120±1） Ma,Th/U比值为 0.65~2.44; 上岩系玄武岩中最年轻锆石的206Pb/238U 年龄为（103±2） Ma,Th/U 范围是0.57~3.03。上下岩系的形成时代的结 果与前人研究的相应地层年代一致,但也存在有明显差别。在测定过程中发现,下岩系玄武岩中锆石年龄分布相对集中, 仅有少量的古老锆石残留,表明在玄武岩形成过程中,只有少量地壳成分混染。上岩系中与玄武岩同时形成的锆石含量较少, 多数是捕获锆石,且年龄分布范围较大,几乎覆盖了华南地块所有岩浆活动时代,这表明在玄武岩形成过程中捕获了陆壳 物质,这种陆壳物质很可能是含有不同时期锆石的碎屑沉积岩/物。     

北祁连西段熬油沟辉长岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄及地质意义

从北祁连熬油沟辉长岩中选出的锆石的外部形态、内部结构单一。SHRIMP测年共测定8个点,每个点的Th/U值都非常高,大都在0.8以上。8个点的206Pb/238U表面年龄在误差范围内完全一致,加权平均值为503.7Ma±6.4Ma,这一结果与前人在同一地点采集的辉绿岩墙样品的锆石SHRIMP U-Pb测年结果有较大的差异。结合研究区内已有的研究成果认为:①熬油沟地区的辉长辉绿岩形成于早古生代,并不是中元古代早期。②辉长岩中的锆石成因单一,其测试年龄结果的地质意义明确;而同源岩浆侵入体的辉绿岩往往容易从围岩中捕获大量锆石,使得锆石成因复杂,年龄测试结果复杂。因此,与辉绿岩相比,辉长岩锆石SHRIMP U-Pb年代学研究可以获得更为可靠的、地质意义明确的年龄信息。     

滇西北普朗斑岩铜矿锆石离子探针U-Pb年龄: 成矿时限及地质意义

应用高精度离子探针锆石U-Pb测年方法,获得普朗斑岩铜矿床中3件矿化石英二长斑岩的锆石年龄分别为228±3Ma、226.3±2.8Ma、226±3Ma。锆石形态和铀钍参数均属典型的岩浆锆石特征,年龄值在误差范围内近似一致,表明形成矿化斑岩的中酸性岩浆从岩浆房快速上升侵位。结合前人已发表的矿化斑岩的黑云母Ar-Ar坪年龄及辉钼矿Re-Os同位素年龄等数据,推测普朗斑岩铜矿的岩浆—热液系统从岩浆侵入至矿化阶段的持续时间可能长达10Ma以上,主成矿期约为216~214Ma。从岩浆房分异出的富含成矿物质和挥发份的岩浆流体在相对较晚阶段对普朗复式岩体发生了强烈的蚀变作用并可能进一步萃取了岩体中的成矿物质。     

东天山地区中天山地块内中元古代花岗岩的特征及地质意义

在天山造山带觉罗塔格山系东段的中天山地块内,新识别出一套侵位于长城系星星峡群变质岩中的片麻状花岗质岩体,岩石组合为片麻状闪长岩+片麻状花岗闪长岩+片麻状二长花岗岩+片麻状钾长花岗岩,锆石SHRIM PU-Pb测年表明这套侵入岩的结晶年龄为(1 453±15)~(1 458±40)Ma(207Pb/206Pb表面年龄),是中元古代晚期的产物。岩石学及地球化学特征显示为高钾钙碱性系列,具I型花岗岩组合特征,形成于板块汇聚的环境。这套花岗质侵入岩的厘定,对于可能存在于元古宙的天山洋的闭合事件,从岩浆作用上提供了重要信息,同时对中天山星星峡群的地层时代提供了一个很好的上限。另外,还发现了一颗形成年龄为(2 991±22)Ma的残留锆石,指示该区可能存在太古宙的古老基底。     

安徽铜陵凤凰山石英二长闪长岩和花岗闪长岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地质意义

为建立矿区内岩浆演化序列、探讨成岩成矿关系,选取凤凰山石英二长闪长岩和花岗闪长岩进行锆石SHRIMP U-Pb精确定年。石英二长闪长岩样品测年获得年龄数据为（136.0±2.0）~（143.0±2.4）Ma,加权平均值为（139.4±1.2）Ma（n=15,MSWD=0.76）;花岗闪长岩样品测年获得年龄数据为（136.7±2.0）~（145.3±2.4）Ma,加权平均值为（141.0±1.1）Ma（n=17,MSWD=1.5）。岩体侵位年代为晚侏罗世、燕山晚期,与铜陵矿集区主要成矿岩体的形成时代一致。辉钼矿Re-Os等时线年龄与花岗闪长岩侵位年龄一致,老于石英二长闪长岩侵位年龄,说明花岗闪长岩为凤凰山矽卡岩型铜矿床的主成矿岩体,成岩成矿关系密切,它们为同期产物。同位素组成表明,幔源岩浆分异的深部流体参与了成矿作用。岩体侵位、岩石圈整体加厚产生的伸展作用和软流圈地幔、上覆地壳减压熔融产生玄武岩浆底侵作用有关。     

太行山北段中生代岩基及其包体锆石U-Pb年代学和Hf同位素性质及其地质意义

太行山北段出露大规模中生代岩浆岩带,以中酸性岩为主,普遍含有基性微粒包体。锆石的SHRIMP U-Pb年代学研究表明,包体形成于126Ma左右,与寄主岩石大致同时形成。锆石的LA-MC-ICPMS Lu-Hf同位素原位测量研究表明,基性岩来自富集地幔的部分熔融,并遭受了一定程度的地壳混染;主要的中酸性岩基形成于壳幔岩浆混和过程,而岩基中微粒基性包体是经历分离结晶的基性岩浆注入酸性岩浆房中形成。