胶东地块西部变质岩锆石U-Pb定年和氧同位素研究

对胶东地块西部变质岩作了系统的锆石U-Pb定年和矿物氧同位素分析,结果对这些变质岩的原岩性质和变质时代提供了制约。研究得到:(2)2个TTG片麻岩的原岩谐和年龄分别为2692±14Ma和2691±12Ma,部分锆石记录了1.7Ga～1.8Ga左右的变质事件。岩浆锆石δ~(18)O值为5.11～5.55‰,指示TTG岩浆在成因上与幔源岩石关系密切;(2)呈透镜状包体分布于TTG片麻岩中的斜长角闪岩全岩δ~(18)O估计值总体在6.0～6.5‰之间,表明斜长角闪岩原岩同样具幔源性质,其原岩初始氧同位素组成总体未受后期变质作用改造,但局部有低δ~(18)O值(3.6‰)斜长角闪岩分布,指示胶东地块西部同样存在δ~(18)O亏损事件;(3)粉子山群长英质副片麻岩具有较高的氧同位素组成,全岩δ~(18)O估计值在12.3～14.5‰之间,锆石δ~(18)O值高达9.92‰,指示其源区物质为高δ~(18)O值表壳岩。粉子山群斜长角闪岩全岩δ~(18)O估计值在5.5‰左右,表明其原岩具有幔源性质,原岩初始氧同位素组成也未受后期变质作用的明显改造;(4)粉子山群混合岩化变质作用时间为1748±22Ma,斜长角闪质混合岩中变质新生锆石δ~(18)O值为6.07‰,长英质混合岩中变质新生锆石δ~(18)O值为6.88～7.67‰,指示在混合岩化变质作用过程中有外部高δ~(18)O值流体加入,引起混合岩氧同位素组成不同程度地升高;(5)粉子山群中橄榄大理岩岩浆核锆石U-Pb不一致线上、下交点年龄分别为769±48Ma和215±34Ma,分别代表岩浆锆石结晶年龄和变质年龄,说明胶东地块西部同样存在新元古代岩浆活动,并遭受到三叠纪变质作用;(6)分布于TTG片麻岩中的基性麻粒岩原岩年龄为2379±54Ma,麻粒岩相变质作用时间为1794±41Ma,与混合岩化变质作用时间基本一致。麻粒岩相变质锆石δ~(18)O值为4.75‰,氧同位素研究表明基性麻粒岩原岩具幔源性质,其原岩氧同位素组成未受到后期变质作用改造。胶东地块西部新元古代岩浆活动、印支期变质时代和~(18)O亏损事件的产出指示,胶东地块西部有可能属于扬子板块,对应于扬子板块北缘新元古代裂谷岩浆侵位时裂谷肩部的北翼古老围岩。在印支期陆壳俯冲过程中,整个胶东地块西部可能并没有俯冲到地幔深度。     

胶南桃行超高压变质岩的氧同位素地球化学及其年代学制约

对苏鲁超高压变质带内诸城桃行地区榴辉岩及其花岗片麻岩围岩进行了单矿物氧同位素组成分析和锆石U-Pb定年。氧同位素组成显示出不均一亏损~(18)O的特征。石英-石榴石等高温矿物对的氧同位素温度为600～950℃,指示它们在榴辉岩相变质条件下达到并保存了氧同位素平衡。而部分石英-长石和白云母-金红石等矿物对的氧同位素温度为350～570℃,指示它们在峰期变质之后的角闪岩相退变质过程中达到并保存了同位素退化交换再平衡。锆石氧同位素组成低达-1.3‰～4.2‰,对这种低δ~(18)O值进行锆石U-Pb定年,分别得到762～834Ma的原岩年龄和202～249Ma的变质年龄。因此,桃行低δ~(18)O值锆石形成于新元古代(700～800Ma)的低δ~(18)O值岩浆。这种低δ~(18)O值岩浆是由于变质岩原岩经历新元古代高温大气降水热液蚀变后再部分熔融所形成。对于在角闪岩相退变质之后保存了封闭体系的花岗片麻岩样品(石英-长石矿物对温度为355～405℃),石榴石在榴辉岩相变质温度下达到并保存了氧同位素平衡(石英-石榴石矿物对温度为685℃),指示石榴石中Sm-Nd体系在同样的变质务件下也达到了平衡。因此,花岗片麻岩中石榴石-斜长石-全岩的Sm-Nd等时线年龄215±11Ma与锆石变质边的三叠纪年龄(202～249Ma)一样,代表了榴辉岩相峰期变质后的冷却年龄。而花岗片麻岩中石英-钾长石和石英-斜长石矿物对处于氧同位素不平衡状态,同时钾长石和斜长石相对于样品中其它矿物异常亏损~(18)O,指示在角闪岩相退变质之后体系曾经开放,岩石受到低~(18)O流体在低温和中温下(200～400℃)的热液蚀变。这种奈件下矿物氧同位素的退化交换是由表面反应机制控制,与Nd的扩散机制不同,因此氧同位素平衡无法制约Sm-Nd矿物等时线的有效性。     

大别山中生代中酸性岩浆岩锆石U-Pb定年、元素和氧同位素地球化学研究

对大别山中生代主簿源、天柱山和团岭中酸性岩浆岩进行了锆石U-Pb定年、全岩主量和微量元素分析以及全岩和单矿物的氧同位素分析。结果表明,这些富钾的中酸性侵入岩表现出明显的轻稀土富集和高场强元素(Nb、P和Ti)负异常,与围岩片麻岩之间具有类似的微量元素分布特征和初始Sr-Nd-Ph同位素组成。锆石U-Pb年龄指示了早白垩世(121～131Ma)的岩浆结晶年龄。通过CL照相和SHRIMP定年在某些锆石颗粒中发现了老的继承核,年龄分别为742～815Ma和222Ma。这些新元古代和三叠纪核年龄分别与大别-苏鲁造山带超高压变火成岩原岩年龄和超高压变质年龄一致。尽管石英和锆石具有较小的δ~(18)O值变化范围(石英:6.30‰～8.66‰,锆石:4.14‰～6.11‰),全岩和其它单矿物氧同位素比值变化较大(全岩:0.07‰～7.13‰,钾长石:0.55‰～7.40‰,斜长石:-4.88‰～6.96‰),大多数锆石具有与正常地幔锆石(5.3±0.3‰)一致的δ~(18)O值。大多数样品的石英-锆石之间保存了氧同位素平衡分馏,而其它矿物(如,钾长石、斜长石、黑云母和角闪石)与锆石之间则大多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。元素和同位素特征表明,大别山中生代中性岩起源于加厚基性下地壳的脱水部分熔融,在岩浆侵位过程中伴随有结晶分异作用;而花岗岩则起源于与北大别TTG正片麻岩具有相似化学组成的中性地壳的部分熔融。因此,大别山中生代中酸性岩岩浆源区是三叠纪扬子陆块俯冲产生的加厚地壳,形成机制可能与早白垩世地幔超柱事件热扰动所引起的部分熔融有关。     

大别-苏鲁造山带大理岩中榴辉岩包体的锆石U-Pb年龄及其地质意义

大别-苏鲁造山带大理岩中榴辉岩包体的锆石有两种类型，为变质增生锆石和变质重结晶的残留碎屑锆石。变质增生锆石和完全变质重结晶锆石都具有较低的U、Th含量和Th/U比值，且给出两组变质年龄，分别为240.9±4.8~25.1±3.1 Ma和223.7±4.2~226.0±3.9 Ma。年龄为240.9±4.8~245.1±3.1 Ma的变质锆石的生长对应于板块俯冲过程中高压榴辉岩相变质作用期间的流体活动，而223.7±4.2~226.0±3.9 Ma的变质锆石的生长可能对应了板块折返早期的流体活动。这些年龄同样可以很好地用来限定其寄主大理岩的变质演化历史。     

苏鲁造山带五莲地区岩浆岩元素和同位素地球化学研究

对苏鲁造山带五莲地区新元古代和中生代岩浆岩分别进行了主量元素、微量元素、Sr-Nd同位素和氧同位素研究。结果表明,新元古代花岗岩具有显著的LREE富集,高场强元素Nb、Ta、P和Ti负异常。εNd(t)为-12．6--6．9,可能与古元古代老地壳物质再循环有关。锆石δ18O值为-1．02-7．60‰,变化范围较大,近半数样品明显低于典型地幔锆石δ18O 值。新元古代辉长岩具有板内裂谷环境的特征,其εNd(t)在1．6-5．3之间,说明其岩浆起源于亏损地幔,但是经受了一定程度的地壳混染作用。唯一一个辉长岩样品的锆石δ18O值与部分花岗岩锆石δ18O值一样,明显高于典型地幔值,可能是基性岩浆在沿裂谷喷发过程中经历了低温热液蚀变,随后又发生破火山口垮塌,导致蚀变玄武岩在岩浆房重熔而形成高δ18O岩浆。中生代花岗岩和闪长岩表现出明显的高场强元素(Nb、Ta、P和Ti)负异常以及显著的LREE富集。εNd(t)值很低(-19．2 --15．3),同样是由古老地壳物质部分熔融形成。其锆石δ18O变化范围为3．19-6．43‰,大多数样品与典型地幔锆石一样。石英与锆石之间大都达到并保存了氧同位素平衡分馏,而其它矿物(如长石、黑云母和角闪石等)与锆石之间由于受到岩浆期后亚固相热液蚀变而大都表现出明显的氧同位素不平衡分馏。元素和氧同位素特征表明,中生代闪长岩可能是基性下地壳脱水部分熔融并经过结晶分异形成的;花岗岩则可能是由中性下地壳的脱水部分熔融形成的。新元古代花岗岩与中生代花岗岩在微量元素配分模型和Sr-Nd同位素组成上具有十分相似的特征,因此未经历强烈热液蚀变的新元古代花岗质侵入岩可能是中生代花岗岩的原岩。但这些新元古代岩浆岩的锆石δ18O变化范围较大,与中生代岩浆岩相比在流体活动性元素含量上也存在差别,这可能是由于新元古代岩浆岩侵位深度比中生代岩浆岩源区所处深度相对较浅所致。现有的研究结果表明,新元古代岩浆岩的形成与约740-760Ma的Rodinia超大陆裂解有关的裂谷岩浆活动有关,新生地壳物质作为热源启动了热液蚀变,并局部形成了低δ18O岩浆。而中生代岩浆岩则是俯冲陆壳在加厚造山带背景下的部分熔融产物,岩浆源区物质由于所处深度较大没有受到明显的高温大气降水热液蚀变。     

地幔矿物的氧同位素分馏

采用增量方法,计算了地幔矿物(特别是MgsiO_3和Mg_2SiO_4同质多相变体)的氧同位素分馏.结果表明,地幔矿物相之间存在如下~(18)O富集顺序:辉石(Mg,Fe,Ca)_2Si_2O_6>橄榄石(Mg,Fe)_2SiO_4>尖晶石型(Mg,Fe)_2SiO_4>铁铁矿型(Mg,Fe,Ca)SiO_3>钙钛矿型(Mg,Fe,Ca)SiO_3.如果地幔内部处于氧同位素完全平衡状态,由于地幔不同深度矿物相化学组成与晶体结构的差异,预计过渡带中尖晶石结构的硅酸盐矿物比下地幔钙钛矿结构的硅酸盐矿物相对富集~(18)O,但相对于上地幔中的橄榄石和辉石亏损~(18)O,从而出现地幔的氧同位素分层.如果假定全球范围同位素平衡,地球内部的化学结构可用下述~(18)O富集顺序来描述:上地壳>下地壳>上地幔>过渡带>下地幔>地核.     

扬子板块最古老岩石的锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成

对扬子板块崆岭高级变质地体中的一个片麻岩进行了锆石CL内部结构分析、LA-（MC）-ICPMS锆石U-Pb定年和Hf同位素分析.CL照片显示,该片麻岩样品中的锆石主要为岩浆锆石,有少量窄的变质边.岩浆锆石的年龄为（3218±13）Ma,表明该样品是扬子板块至今发现的最古老的岩石.它们的εHf（t）值为-2.33±0.51,两阶段模式年龄为（3679±49）Ma,表明其为更古老的（〉3.6Ga）冥太古代地壳物质部分熔融作用形成.变质边部锆石给出了（2732±16）Ma的年龄,表明变质作用发生在新太古代,扬子板块在这一时期可能经历了一次重要的构造热事件.     

皖南蛇绿岩套辉长岩锆石U-Pb定年以及元素和氧同位素研究

对皖南蛇绿岩套辉长岩分别进行锆石微区U-Pb定年、全岩主微量元素分析和Sr-Nd同位素分析、矿物氧同位素分析。结果表明，皖南蛇绿岩存在3个时代的岩浆锆石，对应的U-Pb年龄分别为891±13 Ma,826±4 Ma和764±10 Ma。元素和Sr-Nd同位素地球化学特征显示出明显的岛弧岩浆岩特征，表明辉长岩来源于俯冲带上覆地幔楔的部分熔融。矿物氧同位素分析表明，辉长岩遭受了亚固相高温热液蚀变。笔者解释辉长岩构造就位年龄为891±13 Ma，在826±4 Ma受到前裂谷期岩浆活动的改造，并在764±10 Ma受到同裂谷岩浆活动的影响而发生亚固相热液蚀变。     

西大别红安地区榴辉岩原岩年龄及Hf同位素组成:对扬子板块北缘中元古代晚期地壳生长作用的显示

西大别红安地区榴辉岩样品的锆石CL图像显示这些锆石为经历了后期变质重结晶改造的岩浆锆石;挑选锆石内部无变质重结晶区域进行微量元素测试,结果表明其具有典型的岩浆锆石微量元素特点;LA—ICPMS锆石U—Pb年龄测定为1068Ma±23Ma（MSWD=1．8）,应为该榴辉岩原岩形成年龄,指示该地区在中元古代晚期有岩浆活动发生;而锆石的εHf（t）值为8．2～18．1（加权平均结果为14．06±0．62）,TDM为892Ma～1300Ma（加权平均结果为1062Ma±21Ma）,表明榴辉岩的原岩来自亏损地慢。这些结果证实,大别地区存在中元古代晚期到新元古代早期的岩浆作用,且这一时期扬子板块有不同程度的地壳生长。