大兴安岭的形成与演化历史:来自河漫滩沉积物地球化学及其碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成的证据

通过对发源于大兴安岭的主要河流河漫滩沉积物地球化学与从其分离出的锆石U-Pb年龄与Hf同位素组成的系统研究,揭示河漫滩沉积物的稀土和微量元素与大陆上地壳组成基本一致。不同地段的河漫滩沉积物微量成矿元素含量存在明显的差别,可能反映了不同地段不同元素成矿的差异。大兴安岭最南部的西拉木伦河无论是从SiO2含量还是Nd同位素组成上,均反映有华北板块北缘物质的明显贡献;最北部的南翁河从Nd同位素组成上表明有西伯利亚板块南缘前寒武纪微陆块物质的贡献。大兴安岭河漫滩沉积物全样Nd亏损地幔模式年龄平均值与锆石Hf同位素亏损地幔模式年龄基本一致,分别为1.03Ga、1.01Ga。锆石U-Pb年龄最大值为2473Ma,对应的Hf亏损地幔模式年龄为3.75Ga,证明大兴安岭中古陆块基底是更老的陆块(3.75Ga)在古元古代的壳内岩浆作用过程中形成的,中元古代开始古陆块从母陆块分离,可能是古亚洲洋打开的前奏。中新元古代—早古生代末是从亏损地幔增生到大兴安岭区域地壳事件的最强烈阶段,形成古亚洲洋的洋壳与底侵于古陆块中的超镁铁质-镁铁质岩类。晚古生代是古亚洲洋洋壳消减俯冲的主要阶段,至晚二叠世大洋消失殆尽进入到陆内造山阶段。中生代受古太平洋构造域的影响,以底侵于古陆块中的幔源物质为主发生部分熔融,同时也有少量基底物质卷入到此期岩浆作用中,形成占现今该区出露地壳近80%的印支-燕山期火山-侵入岩,但此时基本为一个没有亏损地幔来源的物质直接参与的岩浆作用过程。     

北祁连的形成与演化历史：来自河流沉积物地球化学及其碎屑锆石U Pb年龄、Hf同位素组成的证据

通过对发源于北祁连造山带北段、中段、南段河流沉积物地球化学与碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素组成的系统研究,确定河流沙、泥沙质微量元素平均组成与大陆上地壳平均值基本一致。一般沙质成分由于石英的稀释作用使其微量元素含量稍低于大陆上地壳平均值,泥沙质成分的微量元素含量一般稍高于大陆上地壳均值。北祁连造山带河流碎屑沉积物As、Sb、Cu、Zn等元素的平均含量明显高于大陆上地壳的平均含量,可能指示北祁连硫化物矿床成矿具有良好的前景。河流碎屑沉积物Sm-Nd同位素组成得到的Nd亏损地幔模式年龄为1.89~1.12Ga,平均为1.68Ga;北段、中段河流沙质部分的Nd同位素亏损地幔模式年龄比相对较细的泥沙质部分的老,说明河流近源古老地壳基底组分更多;而南段的部分河流则相反,说明近源有更多的新生地壳组分。锆石U-Pb年龄结果表明,北祁连造山带最强的岩浆作用发生于新元古代—晚古生代早期(650~400Ma),此期间形成的锆石占全部锆石的31%,它们主要记录了北祁连洋壳的俯冲消减、陆-陆碰撞及碰撞后的壳内岩浆作用过程。太古宙古老基底组分在北祁连造山带存在,但所占比例极低,它们可能以碎屑组分存在于古元古代的北大河岩群等变质基底中。新太古代到古元古代(2700~1700Ma)期间形成的锆石占全部锆石的~34%,此期间是北祁连基底的主要形成阶段。古元古代末到新元古代(1700~650Ma)期间形成的锆石占全部锆石的17%,它们可能代表着古祁连洋盆的主要形成阶段。锆石Hf同位素组成确定的北祁连由亏损地幔增生物质到地壳主要发生于3.2~2.0Ga、2.0~1.0Ga这两个时间段,650Ma以后基本没有增生地壳组分的加入。不同地段河流碎屑锆石U-Pb年龄有些差别,北段的北大河中最老基底组分所占比例最高,而南段河流中的古老基底组分比例相对较低,印证了古祁连洋是从东南向西北拉开的过程,西北段在俯冲消减及碰撞过程中有较多古老地壳基底组分的参与。晚古生代晚期—三叠纪期间北祁连仍存在较弱的岩浆作用。由Nd同位素比值与Nd含量、Na_2O/K_2O比值之间的关系进一步证明北祁连河流沉积物是最古老的基底长英质组分、较老的基底镁铁质组分或其熔融产物、古祁连洋壳镁铁质组分或其熔融产物三者混合的产物。     

苏鲁造山带荣成超高压地体片麻岩锆石年龄和铪同位素组成特征

本文对苏鲁造山带内荣成超高压地体片麻岩样品进行了锆石U-Pb年龄、Hf同位素和全岩Nd同位素分析,旨于探讨片麻岩的原岩性质及成因。3个片麻岩样品的锆石SHRIMP U-Pb年龄(770Ma和710Ma之间)表明原岩形成于晚元古代,与Rodinia超大陆裂解过程的岩浆活动时间相吻合。14个片麻岩的单阶段钕模式年龄变化在1.70Ga至2.30Ga(平均～1.93Ga),表明荣成超高压地体片麻岩平均地壳存留时间为古元古代,与扬子陆块的平均地壳形成年龄相一致,暗示具有扬子陆块属性。其锆石ε_(Hf)(t)值(t=750Ma)和模式年龄值变化范围大。2个片麻岩的锆石具有非常负的ε_(Hf)(t),平均值为-16.4,铪模式年龄为2.70Ga。6个片麻岩的锆石ε_(Hf)(t)平均值为-7.7,铪模式年龄为2.15Ga。这些结果表明荣成超高压地体部分原岩主要由太古代-古元古代地壳物质在晚元古代时重熔形成的,进一步说明荣成地区可能有扬子陆块的太古代地壳残留。另有6个片麻岩的锆石ε_(Hf)(t)变化范围为-0.56至6.6之间,其中部分锆石的两阶段Hf模式年龄为0.81Ga至0.94Ga,表明片麻岩原岩晚元古代形成时,有幔源岩浆活动和新生地壳形成,可能同时存在强烈壳-幔相互作用,上侵的幔源岩浆底侵导致上覆扬子陆块太古代-古元古代地壳物质重熔,形成花岗质岩浆。     

福建紫金山地区岩浆演化序列初探:锆石SIMS U-Pb年龄及Hf、O同位素证据

通过对福建紫金山地区不同岩石样品中岩浆锆石的SIMS U-Pb年龄和Hf、O同位素研究,对该地区岩浆序列以及源区组成、壳幔相互作用等进行初步探讨。结果显示,岩石样品中岩浆锆石的年龄(151~1514 Ma)较为分散,包含了从中元古代、震旦纪、早古生代晚期、晚三叠世到晚侏罗世的5个不同岩浆侵入时期。锆石的二阶段Hf亏损地幔模式年龄(t_(DM2)值)主要分布在古元古代,ε_(Hf)(t)数据也显示主要沿基性地壳演化线分布,指示古元古代时期的新生基性地壳可能是研究区中元古代直至晚侏罗世侵入岩形成的主要源区。锆石δ~(18)O及ε_(Hf)(t)值显示中元古代及震旦纪岩浆作用是幔源岩浆与古元古代基性地壳共同作用的结果;早古生代晚期和晚三叠世岩浆作用以壳源为主;至晚侏罗世,亏损地幔物质对岩浆作用的影响增加。     

湖南益将稀土-钪矿的石英闪长岩锆石U-Pb定年和Hf同位素特征:湘南加里东期岩浆活动的年代学证据

湖南汝城益将REE-Sc矿是中国华南重要的稀有稀土金属矿床类型,其赋矿岩石石英闪长岩的锆石SHRIMPU-Pb年龄为(424±3)Ma,代表中志留世的侵位年龄,为该区存在加里东期岩浆活动提供了同位素年代学的新证据。锆石εHf(t)值为-1.9～-7.6,锆石Hf同位素地壳模式年龄(1.5～1.9Ga)。εHf(t)值主要为负值,揭示其源区可能主要为陆壳物质或者富集地幔。部分锆石的εHf(t)值约为-1.9,说明在其形成过程中可能有一定比例亏损地幔物质的加入;源区同位素的不均一,可能是壳幔相互作用的结果,即幔源岩浆与古老地壳物质混合的结果。锆石Hf同位素数据显示古元古代—中元古代(1.5～1.9Ga)的两阶段模式年龄揭示湘南地区存在至少为古元古代的地壳增生。这些新资料为理解华南地壳演化和区域成矿提供了重要的同位素年代学和地球化学制约。     

鄂尔多斯盆地周缘地壳形成与演化历史:来自锆石U-Pb年龄与Hf同位素组成的证据

锆石U-Pb定年及Hf同位素测定结果表明,鄂尔多斯盆地周缘的华北板块北缘、兴蒙造山系及扬子板块-秦岭-大别-苏鲁造山带等构造单元系统具有明显不同的形成与演化历史。华北板块北缘锆石年龄平均值为1 837 Ma,最强烈的岩浆活动出现于2 200~1 800 Ma,该期锆石约占全部的40%;次为强烈的岩浆活动在2 800~2 200 Ma,其众数在全部锆石中约占30%;1 500~1 200 Ma、500~100 Ma这两个阶段形成的锆石在全区所占比例各约为15%。华北板块北缘最突出的特征是基本不含1 000~700 Ma期间形成的锆石,>3 000 Ma的锆石在全区分布极为有限。锆石Hf同位素亏损地幔模式年龄表明华北板块北缘平均值为2.55 Ga,较U-Pb平均年龄老,说明2 200~1 800 Ma期间形成的锆石含有较多的古老地壳再循环组分。Hf亏损地幔模式年龄最强峰值约为2.8 Ga,与全岩Nd亏损地幔模式年龄的峰值相一致,Hf模式年龄为3.0~2.25 Ga的颗粒占全部的近95%,证明华北板块北缘的地壳增生主要在太古宙至古元古代期间。Hf同位素亏损地幔模式年龄>3.0 Ga的锆石颗粒所占比例不到0.1%,另外近5%锆石的模式年龄分布于中元古代。晚古生代-中生代所形成的锆石均是先存地壳组分,尤其是中元古代增生地壳的熔融作用形成。兴蒙造山系中锆石U-Pb年龄平均值为497 Ma,最强峰分布于石炭纪(约320 Ma),石炭纪-二叠纪末(350~250 Ma)形成的锆石所占比例达30%以上。新元古代至早古生代(600~440 Ma)形成的锆石占全部锆石的55%以上,而中元古代末-新元古代期间(1 200~600 Ma)形成的锆石在全区仅占4%。中元古代以前形成的锆石非常有限,说明该区最早形成的地壳组分在兴蒙造山系的形成过程中较充分地参与到后期的岩浆作用过程中。兴蒙造山系中锆石相应的Hf同位素亏损地幔模式年龄平均为1.13 Ga,明显较相应的U-Pb年龄老,最强峰值出现于约0.6 Ga。Hf亏损地幔模式年龄为0.7~0.28 Ga的颗粒在兴蒙造山系所占比例达57%,证明该区最强烈的地壳增生发生于新元古代至古生代期间。Hf同位素亏损地幔模式年龄分布于1.5~0.7 Ga的锆石在全区约占38%,说明此期间也是该区地壳较强烈的增生期。Hf亏损地幔模式年龄大于1.5 Ga的锆石所占比例不到5%,古生代以后兴蒙造山系也基本没有明显的地壳增生。扬子与秦岭-大别-苏鲁造山带构造单元中的锆石U-Pb年龄平均为799 Ma,年龄为1 300~750 Ma的锆石在全部锆石中约占70%。晚古生代-燕山期形成的锆石约占20%。年龄在3 500~2 650 Ma、2 118~1 680 Ma的锆石在该区各约占5%。结合扬子与秦岭-大别-苏鲁造山带平均为1.56 Ga的Nd亏损地幔模式年龄特征,说明1 300~750 Ma期间该区较强烈的岩浆作用事件中有较多的古老地壳组分加入其中。锆石U-Pb年龄及Hf同位素组成均说明鄂尔多斯盆地周缘各构造单元具有不同的形成演化历史。地壳是幕式增长的,但各构造单元每幕发生的时间、强度存在明显差别。因此,由盆地中不同时代地层中碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素组成及全岩Nd同位素特征的系统研究可反演盆地物源供给与周围构造单元之间的关系。     

华北克拉通中部造山带南段早前寒武纪变质杂岩的Hf-Nd同位素特征及其地壳演化意义

太华群和登封群变质杂岩的锆石U-Pb定年结果统计表明,华北克拉通中部造山带南段地区在新太古代-古元古代期间存在至少四阶段岩浆活动(2.85~2.72 Ga,2.57~2.48 Ga,2.34~2.30 Ga和2.20~2.07 Ga)。与中部造山带中、北段地区相比,南段地区的新太古代早期的岩浆活动略早,并具有相对较强烈的古元古代早期(~2.3 Ga)岩浆活动。新太古代早期(2.85~2.72 Ga)的TTG质岩石整体具有正的全岩ε_(Hf)(t)和ε_(Nd)(t)值,并且有εHf(t)值偏高的Hf-Nd同位素解耦现象,其源区形成与地幔交代作用相关。新太古代末期-古元古代初期(2.57~2.48 Ga)的TTG质片麻岩主要为正的全岩εHf(t)和εNd(t)值,部分样品具有ε_(Hf)(t)值偏低的Hf-Nd同位素解耦现象,为锆石效应的结果,其岩石成因以初生地壳物质部分熔融为主,存在少量古老地壳物质的再循环作用。古元古代早期(2.34~2.30 Ga)TTG质岩石和古元古代中期(2.20~2.07 Ga)的富钾岩及TTG质岩石的全岩ε_(Hf)(t)和ε_(Nd)(t)值均为负值,并具ε_(Hf)(t)值明显偏低的Hf-Nd同位素解耦现象,均为锆石效应的结果,其岩石成因以古老地壳物质的再循环作用为主。太华群和登封群片麻岩的全岩Hf-Nd同位素解耦主要与其源区形成过程存在地幔交代作用或者锆石效应有关,而与石榴子石效应关系不大,表明各阶段TTG质岩石的高Sr/Y、(La/Yb)_N比值和低重稀土含量等特征不是继承自源区,而确实反映了较大压力深度的岩浆活动过程。总体上,新太古代早期-古元古代初期为华北克拉通中部造山带南段地区主要的地壳生长阶段,而古元古代早-中期主要为地壳再循环阶段。     

扬子陆核的生长和再造：锆石U-Pb年龄和Hf同位素研究

对宜昌三峡附近崆岭杂岩中混合岩、片麻岩和变沉积岩以及莲沱砂岩进行了锆石U-Pb和Hf-O同位素研究,研究结果深化了我们对扬子陆核生长和再造的认识。在莲沱砂岩中发现了老达3.8Ga的碎屑锆石,说明扬子陆块可能存在这个年龄的地壳物质;其Hf同位素组成指示初生地壳生长出现在4.0Ga。崆岭杂岩中混合岩和片麻岩的U-Pb年龄表明,在3.2～3.3Ga和2.9～3.0Ga有两期重要的岩浆活动,指示扬子陆核可能于中太古代就开始形成。锆石Hf同位素研究则指示,其原岩至少从3.5Ga就开始从亏损地幔分异出来。混合岩和变沉积岩中所记录的1.9～2.0Ga变质事件,是扬子陆核再造并发生克拉通化的主要时期。而广泛分布于扬子陆块周边的新元古代岩浆活动不仅导致了许多太古宙和古元古宙地壳重熔,而且引起了初生地壳的快速再造。     

华北陆块北缘崇礼-赤城地区晚古生代花岗岩类的锆石年龄和Sr-Nd-Hf同位素组成

本文报道冀北崇礼-赤城地区晚古生代花岗岩类岩石的锆石U-Pb年龄和Sr-Nd-Hf同位素组成特征.它们出露在华北陆块北缘的构造单元内,侵位于中高级变质基底岩石红旗营子群中.锆石LA-ICP-MS定年结果表明,海流图花岗岩岩体记录了两期岩浆作用,即299±3Ma和254±11Ma;镇宁堡片麻状二长花岗岩和白花沟片麻状黑云母石英二长闪长岩分别形成于287±1Ma和252±3Ma.这些晚古生代花岗岩类岩石具有较低的初始~(87)Sr/~(86)Sr值(0.7062～0.7076)、低的ε_(Nd)(t)值(-18.1至-9.6)和古老的Nd亏损地幔模式年龄(2.49～1.87Ga).其锆石的ε~(Hf)(t)值变化在-13.2至-7.4之间,Hf平均地壳模式年龄值(T_(DM)~C)在2.15Ga至1.79Ga之间.锆石Hf同位素特征与全岩Nd同位素特征指示古老的华北陆块地壳物质是花岗岩浆的主要物源.在形成时代和地球化学特征上,崇礼-赤城地区晚古生代花岗岩与出露在东部丰宁-承德地区的花岗岩类岩石既有相似性,又有不同之处,可能代表华北陆块北缘不同构造背景下岩浆作用的产物.     

内蒙赤峰楼子店拆离断层带下盘变形花岗质岩石的时代、成因及其地质意义——锆石U-Pb年龄和Hf同位素证据

对内蒙赤峰楼子店拆离断层带下盘前人划为前寒武纪岩石的糜棱状花岗质岩石中锆石进行了U-Pb年龄测定和Hf同位素测试,结果显示其时代为晚古生代至中生代。楼子店扎兰营子片麻状花岗岩的锆石206Pb/238U年龄为253.6±1.2Ma,锆石εHf(t)值为-8.6～-14.6,锆石Hf同位素地壳模式年龄为1.8～2.2Ga;朝阳沟糜棱岩化片麻状花岗岩的锆石206Pb/238U年龄为150.43±0.79Ma,锆石εHf(t)值为-5.6～-14.9,锆石Hf同位素地壳模式年龄为1.6～2.1Ga;莫里海沟片麻状闪长岩的锆石206Pb/238U年龄为127.6±3.1Ma,锆石εHf(t)值为-5.1～-13.9,锆石Hf同位素地壳模式年龄为1.5～2.1Ga。不同岩性、不同形成年龄的3个样品的εHf(t)值主要为负值,说明这些岩石主要来自地壳岩石的部分熔融。2.2～1.5Ga的锆石Hf同位素两阶段模式年龄表明它们可能主要来源于华北克拉通下地壳物质的部分熔融。结合该区已经获得的锆石U-Pb年龄,将该区古生代至中生代花岗质岩浆作用划分为4个时期:早石炭世(327Ma)、二叠纪(285～252Ma)、中三叠世—早侏罗世(241～184Ma)、中侏罗世—早白垩世(163～125Ma)。早石炭世喇嘛洞混合花岗岩的产出对应于古亚洲洋古生代向南俯冲于华北板块的时期,二叠纪花岗岩是古亚洲洋最后闭合、蒙古弧与华北陆块北缘拼合与伸展有关的岩浆活动的产物,大面积的中三叠世—早侏罗世的花岗岩是西伯利亚与华北陆块碰撞后地壳伸展的记录,中侏罗世—早白垩世(163～125Ma)岩浆活动则发育在伸展构造背景中,与岩石圈减薄存在密切的成因联系。这些新年龄资料将为华北陆块北缘古生代—中生代的地质构造演化提供重要的年代学制约。     

广西德保铜矿钦甲岩体Hf同位素特征及其对壳幔相互作用的指示

对广西德保铜矿钦甲岩体不同单元中的锆石进行了Hf同位素的研究,结果表明,钦甲岩体中锆石εHf(t)值变化范围为-17.0～+7.8,Hf同位素两阶段模式年龄(tDMC)范围为0.93～2.49Ga,峰值为1.3～1.6Ga,表明它们的岩浆源区主要以中元古代地壳物质为主,同时在成岩过程中有地幔组分的参与,属壳幔混源花岗岩,推测钦甲岩体可能形成于岩石圈伸展的壳幔混合作用环境。华南地区加里东期花岗岩中锆石Hf同位素特征,表明岩浆形成过程中具有明显的地幔物质加入,暗示华南地区在早古生代发生过强烈的壳幔相互作用。     

鄂尔多斯盆地东胜地区砂岩型铀矿源区及其构造背景分析——来自碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素的证据

通过LA-(MC)ICP-MS碎屑锆石微区U-Pb定年和Hf同位素分析,对鄂尔多斯盆地东胜地区中侏罗统直罗组砂岩型铀矿层进行了同位素定年物源示踪研究。结果显示,四个样品的锆石年龄分布均表现出良好的一致性,总体呈现出2500～2300Ma,2000～1750Ma和450～250Ma三个主峰值年龄与2300～2000Ma、1750～1400Ma的次峰期年龄。年代学对比研究揭示,东胜地区砂岩型铀矿的物源主要来自华北克拉通西部陆块阴山地块和中部造山带北部的TTG片麻岩、麻粒岩和孔兹岩,以及海西期的大量火成岩体。碎屑锆石的εHf(t)值由负到正,变化范围较大,显示了古老地壳的再循环过程。其中,1.9Ga和2.5Ga的部分锆石其Hf分析点位于亏损地幔线附近,指示该时期有新生地壳的形成。锆石的二阶段Hf模式年龄分布范围3.8～0.7Ga,但集中于3.0～2.3Ga,在2.8～2.6Ga出现一峰值,说明华北克拉通地壳主要形成于中、新太古代。本文所获得的锆石Hf同位素模式年龄与华北克拉通西部陆块的Hf和Nd同位素模式年龄分布特征非常接近,而与东部陆块有很大差别,从而进一步证实了东、西部陆块在古元古代拼合之前是独立发展的。     

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。     

额尔古纳地块太平川巨斑状花岗岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征

大兴安岭北段额尔古纳地块莫尔道嘎-太平川一带分布有大量的新元古代巨斑状花岗岩,该岩体形成的确切时代及成因尚不清楚。笔者等运用LA ICP MS技术进行了锆石U Pb定年和锆石Hf同位素组成测定。锆石U Pb年龄结果揭示太平川巨斑状花岗岩形成时代为791.4 Ma。锆石Hf同位素研究显示εHf（t）为1.4~6.4,均>0,反映亏损地幔来源新生地壳物质在花岗岩的形成中起主导作用,锆石Hf单阶段的模式年龄tDM为1.09~1.28 Ga,与岩石的形成时间791.4 Ma有较长的时间间隔,表明该区花岗岩的母岩来自具有较长地壳滞留时间的地壳物质的部分熔融。结合额尔古纳已有的花岗岩锆石Hf同位素资料,认为额尔古纳地块在中、新元古代曾发生过地壳增生事件,存在1.09~1.28 Ga的中元古代晚期增生地壳。     

扬子陆块西缘古元古代基性侵入岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和Hf同位素及其地质意义

扬子陆块西缘康滇南北向构造带内发育大量古元古代基性岩脉(墙),它们对于认识扬子陆块早期的构造演化具有重要意义.对四川会理地区侵入到元古界通安组内的辉长岩进行LA-ICP-MS锆石U-Th-Pb同位素测定,获得的207pb/206Pb加权平均年龄为1694Ma±16Ma(MSWD=0.9),代表了该辉长岩的形成和侵位时代,这一结果指示会理地区通安组应为古元古代地层.辉长岩全岩地球化学具有类似于N-MORB的特征.辉长岩锆石初始(176H f/177Hf)i值为0.281881～0.281982,对应的εHf(t)为6.2～9.8,单阶段亏损地幔Hf模式年龄tDM1为1738～1883Ma,平均值为1803Ma.这些数据表明古元古代辉长岩来源于亏损地幔,指示古元古代晚期扬子西缘之下存在亏损地幔.结合扬子西缘大量古老的碎屑锆石,推测扬子陆块西缘存在太古宙—古元古代的结晶基底.与扬子陆块西缘古元古代晚期基性侵入岩形成有关的幔源岩浆事件明显晚于扬子陆块古元古代碰撞造山及造山后的伸展作用,记录了扬子陆块古元古代晚期一次伸展过程,可能是Columbia超大陆裂解作用在扬子陆块的响应.     

华北克拉通东部及苏鲁造山带的地壳生长: 来自现代河流碎屑锆石的U-Pb定年和Hf同位素证据

来自年轻沉积物或现代河流的碎屑锆石是研究大陆地壳生长演化的理想载体.为揭示华北克拉通东部和苏鲁造山带大陆地壳的生长演化, 采集了中国东部大清河、潮白河、辽河、大沽河和胶莱河的5个地方的河沙样品, 并对分选出来的碎屑锆石进行了LA-ICP-MS和MC-LA-ICP-MS U-Pb定年和Hf同位素微区原位分析, 获得了396个锆石U-Pb谐和年龄及其对应的Hf同位素组成.2.4~2.5 Ga和1.8~1.9 Ga两个年龄特征峰指示大清河、潮白河和辽河的碎屑锆石来源于华北克拉通东部.辽河一部分100~500 Ma的锆石具有正的ε_Hf(t)值和年轻的Hf模式年龄, 显示出显生宙的地壳生长.苏鲁造山带大沽河和胶莱河的碎屑锆石U-Pb年龄分布相对比较复杂, 但锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征表明其为华北克拉通和扬子克拉通的混合来源.来自大清河、潮白河和辽河的锆石U-Pb年龄和Hf同位素证据, 表明华北克拉通东部地壳生长的主要时期为2.4~3.0 Ga, 并在2.6~2.7 Ga时处于生长的最高峰, 次一级的生长期为1.3~2.3 Ga, 而在其他阶段几乎没有地壳的生长或者不明显.华北克拉通东部现存大陆地壳的80%来源于太古代和古元古代的生长, 而自古元古代开始大陆地壳的演化就以古老地壳的重熔再改造为主.此外, 大沽河碎屑锆石的Hf同位素组成揭示出苏鲁造山带在古生代(300~500 Ma)存在明显的地壳生长.      

山东中侏罗世-早白垩世侵入岩的锆石Hf同位素组成及其意义

对山东中侏罗世-早白垩世侵入岩中锆石的原位Hf同位素分析显示,形成于晚太古代(上交点年龄～2.5Ga)的继承锆石具有正的ε_(Hf)(t)值( 8～ 1),Hf同位素模式年龄集中在2.6～2.8Ga,与辽宁古生代金伯利岩中基性下地壳捕虏体中锆石Hf组成和Hf模式年龄十分一致,Hf模式年龄也与研究区变质岩和花岗岩的全岩Nd模式年龄相同,因此,这些继承锆石来自于晚太古代由岩浆底侵形成的基性下地壳。新生锆石出现在继承锆石周围或者以独立颗粒出现,其U-Pb年龄为177Ma和132～126Ma,ε_(Hf)(t)值均为负值(-23～-1)。山东中生代侵入岩的形成与富集岩石圈地幔,亏损地幔和地壳三个端员之间的相互作用有关。其中根据来源于晚太古代下地壳的侏罗纪铜石二长花岗岩限定的研究区下地壳ε_(Hf)(t)平均值为-20,根据来源于富集岩石圈地幔的早白垩纪沂南辉长岩限定的富集地幔端员的ε_(Hf)(t)为-16。部分样品锆石ε_(Hf)(t)变化非常大(-20～-1),示踪了岩浆作用过程中亏损地幔物质的参与程度的逐渐增强。这种变化是华北晚中生代岩石圈大规模减薄作用的结果。     

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。     

辽东矿洞沟正长岩成因及其构造意义：锆石原位微区U-Pb年龄和Hf同位素制约

矿洞沟岩体位于华北克拉通东部,由粗粒正长岩、细粒正长岩和闪长岩组成,其中细粒正长岩和闪长岩具有明显的岩浆混合特征,它们侵入到粗粒正长岩中。锆石的LA-ICPMS U-Pb年代学研究表明,粗粒正长岩形成于1879±17Ma,而细粒正长岩和闪长岩分别侵位于1874±18Ma和1870±18Ma,三者在误差内基本相同,因此,矿洞沟岩体的侵位时代为古元古代。矿洞沟正长岩和闪长岩富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损高场强元素,具有相对均一的全岩Nd同位素。但粗粒正长岩、中粒正长岩和闪长岩中锆石Hf同位素组成却不均一,分别为ε_(Hf)(t)=-2.5～ 3.0,-1.5～ 3.4和-3.5～ 2.7,明显高于辽东地区太古代片麻岩演化到古元古代时的Hf同位素组成,表明它们来源于太古代新生地壳的部分熔融并有大量地幔物质的加入。野外地质观察、主量元素组成及岩石中锆石具有相同U-Pb年龄却具有不同的Hf同位素等特征表明,矿洞沟正长岩和闪长岩是壳源岩浆和幔源岩浆混合作用的结果。矿洞沟正长岩体的侵位标志着辽东地区在古元古代时期处于南北地块碰撞后的伸展环境,与华北克拉通东部陆块的形成和演化以及全球古元古代末期Columbia超大陆的形成和裂解有关。     

康定杂岩成因和构造意义——来自Hf同位素的证据

康定杂岩位于扬子地块西缘,通过对四川康定—冕宁—攀枝花—云南元谋地区出露的康定杂岩中基性、中性、酸性岩岩石学、锆石Lu-Hf同位素等多方面系统研究,确定这套岩石形成于岛弧环境。分析表明:康定杂岩中镁铁质侵入体锆石εHf(t)变化范围-4.2~+11.0,Hf模式年龄742~2386 Ma;长英质侵入体锆石εHf(t)变化范围-4.9~+9.4,Hf模式年龄为967~2707 Ma;暗示康定杂岩体复杂的构造成因。锆石Hf同位素分析表明其岩浆锆石具有与扬子地块西缘同时代镁铁质/长英质侵入体相似的Hf同位素组成,暗示其相似的岩浆起源。研究表明,康定杂岩为大洋俯冲背景下的产物,镁铁质侵入体来源于较为亏损地幔源区,长英质侵入体为新生陆壳与古老地壳物质相互作用形成的产物。锆石Hf同位素数据表明,康定侵入体杂岩中锆石Hf-全岩Nd解耦,为"锆石效应"与少量地壳物质加入共同作用结果。结合岩石学、地层学、构造及地球化学证据综合表明,新元古代时期,扬子地块可能位于Gondwana超大陆的边缘,而不是澳大利亚与北美Laurentia古陆之间的连接部分。