西大别浒湾高压变质带变沉积岩锆石U-Pb年龄及地质意义

西大别山浒湾高压变质带是研究秦岭-大别山-苏鲁造山带演化的关键区域, 但是该地区榴辉岩相变质时间还存在较大争议.本文通过对浒湾变质带熊店附近的一个变沉积岩样品进行LA-ICPMS锆石U-Pb定年和微量元素分析, 来确定该地区榴辉岩相变质作用和碎屑锆石的年龄, 并确定该变质带的演化历史.该样品的变质锆石具有弱分带或无分带、低Th/U比值、重稀土含量低且相对平坦以及无明显的Eu负异常等特征.反映这些变质锆石形成时有石榴石, 而缺乏长石, 其形成对应于榴辉岩相变质作用条件.该样品中变质锆石的206Pb/238U加权平均值为310±3Ma, 这一年龄代表了该地区榴辉岩相峰期变质作用的时间, 因此浒湾地区榴辉岩相变质作用时间为石炭纪.碎屑岩浆锆石得到了3组近谐和的U-Pb年龄, 其206Pb/238U年龄变化范围分别为: 400±5Ma~419±5Ma、426±5Ma~449±5Ma以及496±5Ma~524±7Ma, 还有1个颗粒给出了580±7Ma的较老年龄.这些结果表明变沉积岩中的碎屑锆石可能大部分来自于华北板块南缘, 少量来自于扬子板块.      

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     

大别山沙村和椒子岩基性-超基性岩锆石U-Pb定年、元素和碳氧同位素地球化学研究

对大别山北部沙村和椒子岩基性 -超基性岩进行了锆石U Pb定年、全岩主量和微量元素分析 ,全岩和单矿物氧同位素分析以及全岩碳含量及其同位素组成的测定。结果表明 ,这些基性 -超基性岩表现出强烈的轻稀土富集 ,高场强元素 (Nb ,Zr和Ti)负异常以及Pb和Ba正异常。锆石U Pb年龄指示了早白垩世 (12 2～ 12 8Ma)的岩浆结晶年龄 ,但是在 10 5～ 116Ma期间受到了热液蚀变。全岩和单矿物氧同位素比值变化较大 (全岩 :1.1‰～ 6 .6‰ ,单斜辉石 :3.85‰～5 .7‰ ,斜长石 :2 .8‰～ 7.3‰ ,锆石 :3.85‰～ 6 .0 4‰ ) ,大多数锆石具有与正常地幔锆石 ((5 .3±0 .3)‰ )不同的δ18O值 ,部分样品矿物对之间保存了氧同位素平衡分馏 ,而部分样品则表现出明显的氧同位素不平衡分馏 ,指示它们受到了岩浆期后亚固相水 -岩相互作用的扰动。全岩碳含量和同位素组成具有较大的变化范围 ,分别为 0 .0 3%～ 0 .18% ,δ13 C值为 - 2 7.0‰～ - 5 .8‰。将这些中生代基性 -超基性岩的元素和同位素数据与大别 -苏鲁榴辉岩比较后发现 ,它们之间具有较为一致的地球化学特征 ,因此可能具有一定的成因联系。这些榴辉岩的原岩为基性火成岩 ,对应于扬子板块北缘与新元古代裂谷构造有关的岩浆活动。古老富集岩石圈地幔及其上覆地壳部分     

大别山黄土岭麻粒岩中锆石LAM-ICP-MS微区微量元素分析和Pb-Pb定年

阴极发光显微图像显示, 大别山黄土岭麻粒岩中的锆石有多期生长的复杂结构, 包括古老的残留锆石、原岩中的岩浆锆石、扇形和面形分带的变质锆石及后期退变质锆石. 利用激光等离子体质谱技术对不同区域锆石进行了微区微量元素分析和Pb-Pb定年. 扇形和面形分带锆石具有低Th和U含量及Th/U比值, 稀土总量低, 明显的Eu负异常、重稀土相对亏损和分异小等微量元素特征. 这两种类型锆石的稀土元素配分模式中明显的Eu异常及重稀土相对亏损和分异小, 表明这两类变质锆石与长石和石榴石平衡共生, 形成于麻粒岩相变质阶段. 原岩的岩浆锆石则具有典型的壳源锆石的微量元素特征(Th, U, Th/U比值及稀土总量高, 稀土总量变化范围大, 重稀土明显富集等). 12个麻粒岩相变质锆石分析点的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄平均结果为2154±26 Ma(MSWD＝3.8). 5个原岩岩浆锆石的分析点给出了2741±22Ma (MSWD＝1.4)的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄. 这一结果表明, 该样品原岩形成时代为晚太古代(2741±22 Ma), 麻粒岩相变质作用发生在2154±26 Ma. 该样品中还发现有约3.4 Ga的残留锆石, 证明该地区存在古太古代的陆壳物质. 对锆石进行微区定年的同时进行微区微量元素分析, 会对锆石不同区域的形成环境及不同区域获得年龄的解释提供重要的地球化学制约.     

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.     

威海地区超高压变质花岗岩成因：锆石U-Pb定年和氧同位素研究

在苏鲁超高压变质带东北段威海地区皂埠镇发现锆石δ18O值低至-7.8‰左右的变质花岗岩，对这些低δ18O值变质花岗岩进行了锆石SHRIMP法U-Pb定年和系统的激光氟化法矿物氧同位素分析，结果对低δ18O值锆石成因和变质花岗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U-Pb定年得到的变质花岗岩原岩谐和年龄和不一致线上交点年龄分别为760±49 Me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。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，指示其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δ18O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。     

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三个榴辉岩样品进行了LA-ICPMS锆石U-Pb定年、微量元素和Hf同位素组成分析,以限定榴辉岩相变质作用及原岩形成的时间和原岩性质。苏家河榴辉岩中的变质锆石颗粒具低Th/U值、弱的Eu负异常、较平坦的重稀土(HREE)配分模式,以及低的176Lu/177Hf值。表明这些锆石形成过程中有石榴子石的存在而缺乏斜长石,因此形成于榴辉岩相变质条件。Ti含量温度计计算表明,这些变质锆石的形成温度约为655°C和638°C,与在榴辉岩相变质作用温度条件下形成一致,206Pb/238U年龄加权平均结果为309±4Ma(2σ),代表了榴辉岩相变质作用时间的最佳估计值。胡家湾变质锆石可能形成于前进变质作用阶段,206Pb/238U年龄加权平均值为312±11Ma(2σ),这一结果在误差范围内与苏家河的年龄结果一致。锆石U-Pb年龄和微量元素分析结果表明,榴辉岩核部的锆石属岩浆型,年龄为406±5～420±7Ma(2σ),表明原岩晚于中古生代华北与秦岭地体的碰撞时间。三个榴辉岩样品的锆石颗粒εHf(t)值的变化范围较大(-4.9～21.3)。变质锆石与岩浆锆石的Hf同位素的变化范围相近,少数变质增生边部锆石与核部残留岩浆锆石给出较一致的Hf同位素组成,表明变质增生锆石可能是原岩岩浆锆石溶解再结晶作用的结果,因此保留了原岩的初始Hf同位素组成。高的εHf(t)值表明它们的原岩来自亏损的地幔源区,可能是古特提斯洋壳;而低εHf(t)值则归因于地壳混染作用。少量继承核锆石的出现表明榴辉岩的原岩形成过程中有古老地壳物质的加入。浒湾地区一些榴辉岩具明显的来自扬子板块大陆地壳的年代学和地球化学特征。该区古生代的洋壳和新元古代的陆壳在石炭纪共同经历了榴辉岩相变质作用,表明古生代古特提斯洋壳形成于扬子板块北缘边缘盆地的环境。高压变质作用的陆壳岩石可能在洋壳岩石的折返和保存过程中起到了浮力牵引的作用。扬子和华北克拉通的聚合可能经历了超过200Ma的多阶段过程。     

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.     

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.     

大别山双河地区花岗质片麻岩锆石的离子探针定年

对双河花岗质片麻岩的锆石进行了阴极发光分析 ,结果表明存在两种类型的锆石 (残留锆石和原岩中的岩浆锆石 )。对其进行离子探针定年显示原岩的岩浆锆石形成于 10 2 5Ma ,在超高压和后期的退变质事件中都存在铅丢失现象 ,其 197Ma变质作用的年龄不能反映超高压事件峰期变质作用的年龄。残留锆石的形成年龄为 2 86 1Ma的晚太古代年龄 ,这些锆石在超高压变质作用中发生了较严重的重结晶作用 ,对应于 2 30Ma左右的峰期变质作用的年龄 ,后期退变质作用对其影响较小。