华南陆核的生长和再造:锆石U-Pb年龄和Hf-O同位素研究

湖北宜昌的崆岭杂岩是扬子克拉通目前出露的最古老岩石.本文应用锆石U-Pb定年和Hf-O同位素方法对崆岭杂岩进行了系统研究,结果不仅对扬子陆核的形成和演化,而且对扬子陆块古元古代地质事件的确切时间和性质提供了新的地球化学制约.     

大别地体新店超高压榴辉岩锆石Lu-Hf同位素研究

对大别山南部新店超高压变质榴辉岩中变质锆石进行了原位LA-MC-ICP-MS的Lu-Hf同位素分析，发现变质增生锆石有低¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf （0.000004-0.000211）和高¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf（0.282544-0.282612）同位素组成，原岩继承锆石和重结晶锆石具有高¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf（0.000090-0.002144）和低¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf（0.282266-0.282466）组成. 增生锆石的低¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf比是变质作用导致锆石中Lu降低和Hf增高造成的, 增生锆石的高¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf特性继承自岩石中其它高Lu/Hf比矿物长期演化所生成的高放射成因Hf. 原岩锆石变质重结晶作用不会引起锆石的Lu-Hf同位素明显再造，锆石Lu-Hf体系比U－Pb体系有更好的稳定性. 有可能根据锆石的Lu－Hf同位素特征来区别它们是增生锆石还是原岩继承锆石. 增生锆石形成时的Hf同位素组成能代表同时刻的变质全岩体系的Hf同位素组成. 新店榴辉岩原岩锆石形成时的ε_Hf值+3.0，表明其物源主要来自弱亏损地幔，或者亏损地幔和古老地壳物质的混合.     

大别地体变质岩石中锆石Lu-Hf同位素基本特征

大别地体变质岩中锆石的Hf同位素研究可以为超高压变质过程中锆石的Lu-Hf地球化学行为及超高压变质原岩的性质和成因提供重要信息.最近Zheng等和Wu等率先对大别造山带变质岩开展了锆石的Hf同位素研究,得到许多新的认识[1-3].我们在对大别山南部超高压变质带新店榴辉岩、双河和黄镇地区榴辉岩片麻岩和硬玉石英岩以及南北大别若干个片麻岩变质锆石微区U-Pb SIMS定年和CL内部结构研究的基础上进行了原位LA-MC-ICPMS的Lu-Hf同位素分析,获得以下一些结果和认识:     

大别地体超高压变质岩石锆石Lu-Hf同位素研究

对大别山南部超高压变质带双河和黄镇地区的榴辉岩、片麻岩和硬玉石英岩中变质锆石进行了原位LA-MC-ICPMS的Lu-Hf同位素分析.双河和黄镇的榴辉岩及双河的硬玉石英岩有低176Lu/177Hf和低176Hf/177Hf组成,两地的片麻岩有高176Hf/177Hf比和高且分散的176Lu/177Hf组成.锆石Hf同位素分布主要受变质原岩的形成时代控制,增生锆石基本上继承了原岩锆石的Hf同位素特征,既有增生锆石相对有低176Lu/177Hf和高176Hf/177Hf、继承重结晶锆石相对有高176Lu/177Hf和低176Hf/177Hf的特征,也有二者相互重叠没有区别的,它主要受原岩性质和变质过程中锆石遭受的溶蚀程度控制.增生锆石的低Lu/Hf是锆石在变质过程中Lu含量下降和Hf含量增高造成的,增生锆石的高176Hf/177Hf继承自岩石中其它高Lu/Hf比矿物的长期演化.继承锆石的初始Hf同位素组成εHf值和亏损地幔模式年龄TDM示踪表明,各超高压变质原岩的时代和成因是复杂的：双河榴辉岩原岩物质源自25亿年的亏损地幔和至少27亿年以上的古老晚太古地壳混合.双河片麻岩原岩年龄相同,但有不同的壳幔混合物源.黄镇榴辉岩原岩主要源于亏损幔源岩浆形成的初生地壳的重循环,很少的地壳混染.黄镇片麻岩和榴辉岩的物源区年龄相同.两地片麻岩原岩物源主要来自弱亏损地幔,存在古老地壳物质和地幔物质的混合.大别地区超高压变质岩锆石的Lu-Hf同位素特征主要反映了7～8亿年和18～19亿年时扬子克拉通北缘地区的岩浆活动特点和大地构造环境.     

西大别西北部浒湾变质带榴辉岩的年龄和性质及其对秦岭-大别-苏鲁造山带多期演化的制约

浒湾高压变质带位于大别造山带的西北部,是研究秦岭-大别-苏鲁造山带演化过程和时间的关键地区.我们对产于该高压变质带的3个榴辉岩样品(两个采自苏家河,一个采自胡家湾的)进行了LA-ICPMS锆石U-Pb定年、微量元素和Hf同位素组成分析,以限定该变质带榴辉岩相变质作用及原岩形成的时间和原岩性质.     

北大别片麻岩的锆石U—Pb年龄离子探针测定及其地质意义

本文对北大别西部的湖北英山万家老屋、罗田七道河尹家店和安徽金寨丁埠乡李集3个片麻岩样品中锆石进行了BSE显微结构分析，并在此基础上对锆石进行了离子探针U－Pb年龄测定。结果表明北大别存在两种类型的片麻岩，它们的原岩分别形成于晋宁期和燕山期，其中英山万家老屋片麻岩的形成年龄为794Ma，后期地质事件对其锆石U－Pb年龄造成的影响较小；七道河尹家店片麻岩的形成年龄为730Ma，并可能受到燕山期岩浆事件的影响，得到了140Ma左右的变质年龄；丁埠乡李集片麻岩的形成年龄为140Ma。结合已有的年代学结果，北大别地体广泛存在晋宁期的岩浆事件，表明其可能为扬子板块的北缘。     

威海地区超高压变质花岗片麻岩锆石U-Pb定年和氧同位素研究

在苏鲁超高压变质带东北端山东威海地区皂埠镇发现锆石δ18O值低至-7.8‰左右的花岗片麻岩, 与前人在苏鲁超高压变质带西南端江苏东海青龙山地区发现的锆石δ18O值为-7‰~-9‰左右的花岗片麻岩一致.对这些低δ18O值花岗片麻岩进行了锆石SHRIMP法UPb定年和系统的激光氟化法矿物氧同位素分析, 结果对低δ18O值锆石成因和花岗片麻岩的原岩性质提供了制约.研究得到: (1) 这些低δ18O值锆石以新元古代岩浆锆石为主, 但部分岩浆锆石在印支期超高压变质作用过程中发生了不同程度的重结晶作用.δ18O值为-7.08‰的岩浆核锆石UPb定年得到的花岗片麻岩原岩谐和年龄和不一致线上交点年龄分别为(760±49) Ma和(751±27) Ma, 变质谐和年龄和不一致线下交点年龄分别为(232±4) Ma和(241±33) Ma, 指示其原岩为新元古代花岗岩并经历了印支期变质作用; (2) 锆石δ18O值在局部范围内变化于-7.76‰~5.40‰之间, 低δ18O值岩浆锆石表明它们是从新元古代低δ18O值岩浆中直接结晶形成, 锆石δ18O值的局部变化表明其原岩岩浆的氧同位素组成具有不均一性, 指示低δ18O值岩浆源区物质曾经在地表与极度亏损18O的大气降水发生过不同程度的高温水岩反应; (3) 低δ18O值花岗片麻岩在印支期板块俯冲和折返过程中基本没有与外部发生显著的氧同位素交换, 在退变质作用过程中花岗片麻岩内部缓冲流体对原岩岩浆锆石的δ18O值影响不大.威海皂埠镇地区和东海青龙山地区的花岗片麻岩在原岩时代、变质时代和氧同位素组成等方面基本相同, 指示它们应具有相同的原岩性质, 并经历了相同的变质作用和水岩相互作用过程.因此, 极度亏损18O的新元古代双峰式基性-酸性岩浆岩可能分布于整个大别-苏鲁造山带.      

北大别黄土岭麻粒岩锆石U—Pb离子探针定年

阴极发光显微结构分析表明 ,北大别黄土岭麻粒岩中存在三种类型的锆石 :原岩锆石、麻粒岩相锆石和残留锆石。对它们分别进行离子探针定年 ,得到黄土岭麻粒岩的原岩年龄约为 2 70 0 Ma、麻粒岩相变质事件的年龄为 2 0 5 2± 10 0 Ma、残留锆石的年龄为约 3.4 Ga。以上研究表明黄土岭麻粒岩为残存的扬子板块的结晶基底 ,而约 3.4 Ga残留锆石的发现 ,则首次证明大别山地区存在古太古代的陆壳物质     

南大别黄镇低温榴辉岩多同位素体系年代学研究

首次对南大别黄镇低温榴辉岩和围岩花岗片麻岩进行了锆石U/Pb热电离质谱(TIMS)和二次离子质谱(SIMS)定年、云母和角闪石⁴⁰Ar-³⁹Ar定年和矿物内部Sm-Nd同位素体系研究. 一个榴辉岩样品锆石U-Pb SIMS权平均年龄为231.6±9.7 Ma, 云母的⁴⁰Ar-³⁹Ar等时年龄为232.6±2.1 Ma, 最低坪年龄为221.7±2.4 Ma; 另一榴辉岩锆石U-Pb TIMS一致年龄为221.3±1.4~222.5±2.3 Ma, 围岩花岗片麻岩锆石SIMS下交点年龄为221±35 Ma. 退变质角闪岩中角闪石⁴⁰Ar-³⁹Ar等时年龄为205.9±1.0 Ma. 除云母可能含有过剩氩外, 上述各年龄代表了低温榴辉岩峰期变质作用和退变质作用时间. 南大别黄镇低温榴辉岩变质时代不同于北大别北部熊店低温榴辉岩, 它和南大别高温榴辉岩同属统一的南大别高压-超高压地体, 高温榴辉岩和低温榴辉岩的区别可能在于它们不同的俯冲深度或折返时不同的冷却速率.     

江苏盘石山幔源橄榄岩包体成因的地球化学

根据主要元素、微量元素，若干矿物相主要元素和单斜辉石微量元素测定认为：盘石山幔源橄榄岩包体是由接近原始地幔源区的地幔经不同比例部分熔融后的残余二辉橄榄岩和方辉橄榄岩组成，基本未受其它过程干扰。由主要元素和ＭｇＯ相关性的回归方程，根据二元混合规律估算了原始熔体的组成范围。计算了包体的平衡温度，认为较亏损的方辉橄榄岩可能位于弱亏损的二辉橄榄岩之上，全岩和单斜辉石中不相容元素含量有可能作为地幔部分熔融和