豫西洛峪口组凝灰岩锆石LA-MC-ICPMS U-Pb年龄及地层归属讨论

洛峪群—汝阳群主要分布在华北克拉通南缘,它们主要由石英砂岩夹少量页岩及白云岩组成。通过对豫西汝州洛峪口村、阳坡村附近的洛峪口组野外调查,发现洛峪口组含有多层凝灰岩夹层。采用LA-MC-ICPMS测年方法,对不同地点的洛峪口组凝灰岩夹层进行了锆石U-Pb年代学研究,分别获得(1638±9)Ma、(1634±10)Ma的年龄,表明洛峪口组形成于中元古代长城纪,并非原来认为的中—新元古代蓟县纪和青白口纪。由于洛峪口组位于洛峪群的顶部,很显然洛峪群及下伏汝阳群的时代均应归属长城纪。该组年龄的精确标定从根本上改变了原来豫西洛峪群—汝阳群划分方案。这对华北克拉通中—新元古代地层的划分与对比,对探讨大地构造演化与哥伦比亚超大陆的关系及早期生命演化均具有重要的意义。     

华北串岭沟组凝灰岩锆石SHRIMP年龄及其地层学意义

华北克拉通燕辽地区是中国中新元古代沉积地层的标准剖面区。蓟县群和青白口群已经取得了很多重要的高精度定年数据,但是长城群除了顶部大红峪组有了高精度定年以外,其他组还缺乏可靠的高精度定年数据。为了准确标定华北克拉通中元古界长城群串岭沟组的年龄,对采自河北宽城地区神仙岭剖面串岭沟组顶部火山岩凝灰岩锆石进行了SHRIMP U-Pb定年。结果表明所测锆石207Pb/206Pb表面年龄加权平均值为(1 634.8±6.9) Ma(95% 置信度,MSWD=1.2,n=23)。可见长城群串岭沟组顶部的准确年龄为(1 634.8±6.9) Ma,表明长城群串岭沟组到大红峪组整体上属于中元古代地层。     

华北陆块南缘汝阳群次火山岩SHRIMP锆石U-Pb年龄及其地质意义

华北陆块南缘汝阳群下部的次火山岩一直被看作是与汝阳群同时代的火山喷发夹层。通过研究测得玄武岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为213.5±2.4Ma,并在邻近该次火山岩层上部的紫红色泥岩中发现了褪色的角岩化现象,说明该火山岩是晚三叠世沿汝阳群下部顺层侵入的次火山岩岩床。通过对该次火山岩岩石及其地球化学特征的研究,认为该次火山岩起源于有早期俯冲洋壳或陆壳参与再循环的大陆富集型地幔的部分熔融,它与秦岭造山带几乎同时代形成的超高压榴辉岩、埃达克质岩石、高钾钙碱性花岗岩、环斑花岗岩等共同揭示了秦岭造山带自中三叠世全面碰撞造山之后,由碰撞挤压逐渐转变为伸展拉张的深部动力学过程。     

华北陆块南缘汝阳群次火山岩SHRIMP锆石U-Pb年龄及其地质意义

华北陆块南缘汝阳群下部的次火山岩一直被看作是与汝阳群同时代的火山喷发夹层。通过研究测得玄武岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为213.5±2.4Ma,并在邻近该次火山岩层上部的紫红色泥岩中发现了褪色的角岩化现象,说明该火山岩是晚三叠世沿汝阳群下部顺层侵入的次火山岩岩床。通过对该次火山岩岩石及其地球化学特征的研究,认为该次火山岩起源于有早期俯冲洋壳或陆壳参与再循环的大陆富集型地幔的部分熔融,它与秦岭造山带几乎同时代形成的超高压榴辉岩、埃达克质岩石、高钾钙碱性花岗岩、环斑花岗岩等共同揭示了秦岭造山带自中三叠世全面碰撞造山之后,由碰撞挤压逐渐转变为伸展拉张的深部动力学过程。     

华北克拉通南缘安沟群的SHRIMP年龄及地层对比

华北克拉通南缘安沟群的时代及地层划分对比一直存有争议.侵吞安沟群的许台花岗岩原划为古元古代,本文通过SHRIMP测试,获得其精确的形成年龄为2503±11Ma.安沟群石梯沟组变质酸性火山岩的SHRIMP锆石U-Ph年龄为2521±11Ma,安沟群寨沟组变质酸性火山岩的SHRIMP锆石U-Ph年龄为2517±12Ma,表明安沟群形成于新太古代,与登封群和五台群的形成时代基本一致.安沟群地层的原岩组合为基性火山岩-中酸性火山岩、泥质.碎屑沉积岩和少量碳酸盐岩,总体上与登封群和五台群的原岩组合类似.     

华北克拉通南缘官道口群龙家园组凝灰岩SHRIMP锆石U-Pb年代学研究

熊耳群火山岩(1.80～1.75 Ga)广泛出露于华北克拉通南缘(图1a),是变质结晶基底形成以后最早接受沉积的中元古代盖层单元;之后有厚度近万米、由硅质陆源碎屑岩和碳酸盐岩组成的沉积序列不整合覆盖在熊耳火山岩群之上,属于河流-滨浅海相环境,其上被罗圈组冰碛岩覆盖.学者普遍认可其发育时限为中-新元古界,是哥伦比亚超大陆...     

华北克拉通西南缘汝阳群沉积时代及其地质意义：来自碎屑锆石U-Pb年龄的证据

汝阳群分布在华北克拉通西南缘,位于河南-陕西-山西交界地区,主要为一套未变质的碎屑岩及碳酸盐岩地层,不整合于熊耳群火山岩系之上,其上被洛峪群整合覆盖。长期以来,其地质时代一直存有较大的争议。本文通过对汝阳群下部白草坪组4个石英砂岩样品中的碎屑锆石进行LA-ICP-MS U-Pb年龄测定,获得的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄分布范围为3 000～1 800 Ma,主要集中在2 600～2 400 Ma之间(约占67%),年龄主峰值为2 550～2 500 Ma,说明其沉积物质主要来源于新太古代末以及古元古代的地质体。其中,最年轻锆石的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb谐和年龄值分别为1 817±22 Ma、1 838±23 Ma、1 924±17 Ma和1 829±28 Ma,说明汝阳群沉积时代不老于1 800 Ma,与其上覆洛峪群中近期获得1 611±8 Ma的年龄相吻合,因此其形成时代应为中元古代早期。     

华北克拉通南缘张士英岩体大陆动力学背景:来自地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素的证据

张士英岩体位于华北克拉通南缘,岩体主要由石英正长岩组成。石英正长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为122.8±1.5Ma。其Si O2含量为66.04%~67.80%,Na2O+K2O=9.03%~10.97%,K2O=4.40%~6.37%,K2O/Na2O1属于钾质长英质岩石。A/CNK=1.26~1.58,A/NK=1.63~1.79属于过铝质岩石系列。石英正长岩的Mg#变化范围在12.9~39.4。富集LREE亏损HREE,轻重稀土分异明显,(La/Yb)N=15.48~21.12,Eu呈弱的负异常(δEu=0.54~0.99)。富集Rb、K、Th、U等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素。张士英石英正长岩岩浆锆石εHf(t)集中在-17.6~-13.9,Hf两阶段模式年龄tDM2集中在1.7~1.9Ga。石英正长岩的岩浆Zr饱和温度高(936~998℃)。地球化学及同位素显示张士英石英正长岩源区主要为古老的壳源物质,并有少量年轻组分加入,这种年轻组分是幔源物质。岩体形成于拉张性构造环境下,拉张性的环境导致了幔源物质的上涌,底侵下地壳使其发生部分熔融。形成时代正好位于华北克拉通破坏峰期,张士英石英正长岩正是这一地质事件的响应。     

华北克拉通五台群LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征

通过对五台群石咀亚群金刚库组4个典型样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和Hf同位素研究,对五台群的形成时代及华北克拉通新太古代—古元古代期间的地壳演化进行了探讨。锆石U-Pb同位素测定结果表明,侵入金刚库组中的片麻状花岗岩锆石的U-Pb年龄为2548Ma,因此五台群的上限年龄约为2.5Ga;金刚库组黑云母石英片岩和片麻状石英闪长岩的原岩锆石U-Pb年龄分别为2663Ma和2636Ma,因此五台群的下限年龄约为2.7Ga。五台群的地质年龄为2.5~2.7Ga,属于新太古代。锆石Hf同位素研究结果表明,黑云母石英片岩和片麻状石英闪长岩的二阶段Hf模式年龄(tDM2)均为2.8Ga左右,指示2.8Ga左右是五台山区乃至整个华北克拉通地壳生长的重要时期;片麻状花岗岩tDM2平均为2.57Ga,与锆石结晶年龄非常接近,表明2.5Ga左右也是华北克拉通地壳的主要增生期。地壳的增长是幕式的,2.8Ga和2.5Ga都是华北克拉通地壳生长时期。     

华北克拉通南缘五佛山群沉积时代和物源区分析:碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素证据

河南嵩山地区位于华北克拉通南缘,其早前寒武纪结晶基底主要由新太古代登封群表壳岩、TTG质片麻岩和古元古代嵩山群石英岩,以及新太古代-古元古代的花岗质岩石组成。五佛山群角度不整合覆盖于登封群和嵩山群之上,主要由石英砂岩组成,夹少量的粉砂质页岩和薄层灰岩,为该地区太古宙-古元古代结晶基底之上分布广泛的第一沉积盖层。探讨其沉积时代和物质来源,对揭示华北克拉通南缘前寒武纪地壳演化过程具有重要意义,并可为华北南缘前寒武纪地层框架的建立和对比提供依据。本文对五佛山群底部马鞍山组两个石英砂岩样品的碎屑锆石进行LA-ICP-MS U-Pb年龄测定,获得最年轻的207Pb/206Pb年龄分别为(1732±11)Ma和(1655±22)Ma,说明五佛山群形成时代的下限为古元古代晚期,与华北克拉通南缘熊耳群火山-沉积岩系之后的其他沉积盖层年代相当。五佛山群碎屑锆石207Pb/206Pb年龄范围为2816~1655 Ma,主要集中于2100~1800 Ma之间(约占60%),年龄主峰值为(1.93±0.10)Ga,部分年龄分布于2500~2100 Ma之间(约占24%),说明其沉积物质主要来源于古元古代的地质体,相比华北克拉通其他地区同时代的沉积地层碎屑锆石年代学研究结果,本区来自太古宙的物源极少。五佛山群马鞍山组碎屑锆石的U-Pb年龄反映了嵩山地区在1.93 Ga左右发生过重要的构造-热事件,与华北克拉通古元古代中期发生的变质作用时间(约1.91 Ga)一致。碎屑锆石εHf(t)值为–14.3~4.6,Hf的两阶段模式年龄分布于2363~3672 Ma之间,明显大于其207Pb/206Pb年龄,大部分锆石的Hf同位素组成集中于2.50 Ga和2.80 Ga地壳演化线区域内,揭示了新太古代为华北克拉通南缘重要的陆壳生长期。     

华北地块南缘熊耳山早中生代正长花岗岩——SHRIMP锆石U-Pb年龄、地球化学及意义

报道了华北地块南缘河南熊耳山寨凹正长花岗岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为217.7±3.6 Ma,为早中生代。该正长花岗岩在岩石化学上高碱和Al,贫Mg、Fe;在微量元素上明显亏损Ba、Sr、P、Ti,相对富集高场强元素U、Th、Zr、Hf;在稀土元素上具有明显的四组分效应。研究结果表明,寨凹正长花岗岩与东秦岭北部富碱侵入岩、北秦岭褶皱带和南秦岭褶皱带早中生代花岗岩的地球化学特征有明显差异,为高分异的Ⅰ型花岗岩。其形成的构造环境与东秦岭地区其他早中生代侵入体相似,为后碰撞或后造山。     

华北地台南缘张士英岩体的锆石SHRIMP U-Pb测年、Hf同位素组成及其地质意义

张士英岩体位于华北地台南缘,岩石类型包括钾长花岗岩、似斑状花岗岩和石英斑岩脉,其中只在钾长花岗岩中发育有暗色岩石包体,在包体和寄主岩中发育反映岩浆混合作用的岩石结构。钾长花岗岩、似斑状花岗岩和石英斑岩脉的SHRIMP锆石U-Pb年龄分别为107.3±2.4Ma、106.7±2.5Ma和101±3Ma。锆石Hf同位素分析结果显示,钾长花岗岩的锆石εHf(t)为-15.96～-20.80,单阶段模式年龄(tDM1)为1396～1643Ma,两阶段模式年龄(tDM2)为1880～2018Ma;似斑状花岗岩的锆石εHf(t)为-18.97～-22.18,tDM1为1512～1640Ma,tDM2为1925～2080Ma;除了一粒年龄为2.6Ga的锆石具有εHf(t)为-0.71、tDM1为2943Ma和tDM2为3036Ma的组成,石英斑岩的锆石εHf(t)为-23.41～-27.95,tDM1为1678～1896Ma,tDM2为2144～2330Ma。这些数据暗示,除了存在少量太古宙地壳物质的贡献外,张士英岩体的物质来源可能主要为1.9～2.3Ga期间形成的新生地壳,但也不排除古老地壳与富集地幔源混合的可能。综合分析前人研究成果表明,在太平洋板块俯冲方向发生转变的过程中,先存断裂带发生拉张。张士英岩体与中国东部同期岩浆活动一起可能形成于这种受断裂带控制的伸展环境。     

信阳周庄变辉长岩LA-ICPMS U-Pb定年与华北南缘复杂演化过程

河南信阳周庄变基性侵入岩体出露于华北克拉通南缘,主要由斜长石+角闪石(+绿帘石)组成,可见残余辉长结构,属经历了绿帘角闪岩相-低角闪岩相变质的变辉长岩.对变辉长岩的两个样品中的锆石进行了LA-ICPMS U-Pb同位素测年分析.这两个样品都给出了859Ma的谐和上交点年龄,但分别给出了356±82Ma和234±36Ma的谐和下交点年龄.其中一个样品还给出了另外两组谐和的年龄,它们的~(206)Pb/~(238)U表面年龄分别是616±10Ma和442±6.5Ma.我们解释共同的谐和上交点年龄(859Ma)代表着岩体的侵位时代,是Rodinia超大陆裂解事件在华北克拉通南缘的早期记录(如基性岩浆侵入作用);其他四组年龄是岩体后期所经历改造事件的年龄记录,包括新元古代晚期的再次裂解(如变质重结晶作用)和古生代、早中生代时期扬子克拉通向北的俯冲-碰撞对华北南缘的强烈改造过程.     

华北克拉通北缘裂谷渣尔泰群LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb测年及地质意义

华北克拉通自1.85Ga形成之后,经历了广泛的拉伸,形成了一系列中-新元古代裂谷。其中北缘裂谷由渣尔泰群、白云鄂博群及化德群组成,发育了一系列大型-超大型多金属矿床。该裂谷系形成演化的研究对认识华北克拉通中-新元古代演化及区域找矿具有重要意义。但是对于该裂谷系中渣尔泰群的时代,一直存在争议。早期认为渣尔泰群属于中元古代,主要分布于狼山地区和渣尔泰山地区。但最新的研究已将狼山地区的渣尔泰群限定为新元古代,更名为狼山群,并据此确定华北克拉通北缘存在新元古代裂谷。因此,必须对渣尔泰山地区渣尔泰群的时代进行重新限定。在此基础上可综合分析华北克拉通北缘裂谷的形成与演化。系统的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,渣尔泰山地区渣尔泰群碎屑锆石年龄峰值主要为1.8~1.9Ga和2.5Ga。与北缘裂谷长城系,包括白云鄂博群下部及化德群下部的碎屑锆石年龄组成特征一致。而蓟县系、待建系及青白口系存在1.1~1.35Ga、1.5~1.6Ga等较年轻的碎屑锆石年龄峰值,如白云鄂博群上部、新元古代狼山群及化德群上部。因此,渣尔泰山地区渣尔泰群整体可与长城系对比。碎屑锆石年龄组成特征表明,渣尔泰群物质主要来自华北克拉通内部的太古宙-古元古代结晶基底。综合前人对白云鄂博群、化德群及狼山群地层年龄及岩浆岩的研究成果,可确定北缘裂谷是中-新元古代多期裂解事件形成的复杂裂谷。     

华北克拉通南缘A型花岗岩的年代学和Nd-Hf同位素组成:对古元古代晚期伸展事件的制约

河南上店和登封古元古代晚期A型花岗岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学、岩石地球化学和Nd-Hf同位素研究为讨论华北克拉通南缘中部古元古代晚期构造演化提供了依据。结果表明,上店花岗斑岩和登封正长花岗岩中锆石发育振荡生长环带,结合高的Th/U比值(0.36~1.64),表明其为岩浆成因,岩浆锆石的207Pb/206Pb加权平均年龄分别为1801Ma、1801Ma和1795Ma,即它们形成于古元古代晚期;上店花岗斑岩具有高SiO_2(70.30%~71.83%)、富碱(K2O+Na2O=8.76%~11.01%)、贫Ca O(0.18%~0.36%)、P2O5(0.12%~0.15%)和MgO(0.02%~0.20%)的特征,富集LILEs(Cs、Rb、Ba和K)、贫HFSEs(Nb、Ta、Zr和Hf)和强烈亏损Sr、P、Ti元素,具有负的Eu异常(δEu=0.44~0.59),结合高的FeOT/(FeOT+MgO)比值(0.94~1.00)和10000×Ga/Al比值(2.70~3.74),暗示其为A型花岗岩,具造山后A2型花岗岩特征;上店花岗斑岩的全岩εNd(t)值变化于-8.94~-6.87之间,tDM2=3243~3049Ma,锆石εHf(t)值介于-14.1~-6.5之间,tDM2=3030~2655Ma;登封正长花岗岩的锆石εHf(t)值介于-11.3~-8.4之间,tDM2=2887~2744Ma。上述结果暗示,上店和登封A型花岗岩均来源于幔源岩浆底侵作用下的中-新太古代基底物质的部分熔融,形成于华北克拉通东部和西部陆块碰撞造山后的伸展环境。