锆石Ce 氧逸度计和早期地球的氧化还原状态

氧逸度可以用于定量描述一个体系的氧化还原状态,是地球科学非常重要的一个热力学指标。早期地球的氧逸度及其变化趋势的重建,对大气圈、水圈、生物圈乃至整个地球的起源和演化具有重要的科学意义,也是地球科学长期探索的重要目标。锆石提供了地球上已发现的最古老天然样品,几乎是目前研究早期(冥古宙)地球的唯一可靠对象。近年来的研究发现,锆石中Ce的含量对其母岩浆体系的氧逸度很敏感,并由此发展出了锆石的Ce氧逸度计。这一技术对认识早期地球的氧化还原状态十分关键。文章对锆石Ce氧逸度计进行了简单介绍,进而对早期地壳和地幔的氧化还原状态进行了综合评述。在此基础上,对早期地球几个重要圈层(大气圈、大陆地壳和上地幔)氧逸度的演化及相互间的耦合关系进行了讨论。     

黄河上游物质在新近纪未流入晋陕峡谷*

河流的出现是其流域内构造活动和气候变化综合作用的结果。晋陕峡谷位于黄河上游和中游的衔接部位,对于研究上游黄河何时进入晋陕峡谷具有无可替代的地理位置优势。目前对于黄河何时进入晋陕峡谷一直存有较大争议,存在中新世、上新世和更新世几种主要观点。基于此,作者对晋陕峡谷北段新近纪地层开展碎屑锆石U-Pb年龄分析和沉积相观察。首次报道了磨扇沟、大烟墩、高家窨子3个剖面270颗碎屑锆石 U-Pb 年龄结果。通过和区域内潜在源区进行对比,以及古流向都是自东向西的现象,判定磨扇沟和大烟墩2个剖面的物质来自近源的吕梁山北段; 高家窨子剖面底部的砂岩流向为自南向北,其物源区来自鄂尔多斯地块北部中生代地层。结合这些地层已经报道的古地磁年龄,认为晋陕峡谷北段在6.2~3.7 Ma期间以近源堆积为主,是对青藏高原隆升远程效应和东亚夏季风增强的沉积响应,而和黄河上游物质不存在物源联系。     

Precambrian Tectonic Affinity of the Southern Langshan Area, Northeastern Margin of the Alxa Block: Evidence from Zircon U-Pb Dating and Lu-Hf Isotopes

The Alxa Block is the westernmost part of the North China Craton (NCC), and is regarded as one of the basement components of the NCC. Its geological evolution is of great significance for the understanding of the NCC. However, the Precambrian basement of the Alxa Block is still poorly studied. In this study, we present new in situ LA-ICP-MS zircon U-Pb and Lu-Hf isotope data from the Diebusige Metamorphic Complex (DMC) which located in the eastern Alxa Block. Field and petrological studies show that the DMC consists mainly of metamorphic supracrustal rocks and minor metamorphic plutonic rocks and has experienced amphibolite-granulite facies metamorphism. Zircon U-Pb dating results suggested that the amphibolite sample yields a crystallization age of 2636 ± 14 Ma and metamorphic ages of 2517–2454 Ma and 1988–1952 Ma, proving the existence of exposed Archean rocks in the Langshan area and indicating that late Neoarchean to Paleoproterozoic metamorphic events existed in the Alxa Block. Two paragneiss samples show that the magmatic detrital zircons from the DMC yield 207Pb/206Pb ages ranging from 2.48 Ga to 2.10 Ga with two youngest peaks at 2.13 Ga and 2.16 Ga, respectively, and they were also overprinted by metamorphic events at 1.97–1.90 Ga and 1.89–1.79 Ga. Compilation of U-Pb ages of magmatic detrital and metamorphic zircons suggested that the main part of the DMC may have been formed at 2.1–2.0 Ga. Zircon Lu-Hf isotope data show that the source materials of the main part of the DMC were originated from the reworking of ancient Archean crust (3.45–2.78 Ga). The Hf isotope characteristics and the tectonothermal event records exhibit different evolution history with the Khondalite Belt and the Yinshan Block and the other basements of the Alxa Block, indicating that the Langshan was likely an independent terrain before the middle Paleoproterozoic and was subjected to the middle to late Paleoproterozoic tectonothermal events with the Khondalite Belt as a whole.     

Extensional Setting of Hainan Island in Mesoproterozoic: Evidence from Granitic Intrusions in the Baoban Group

The Mesoproterozoic Baoban Group is the oldest basement in Hainan Island and has played an important role in Columbia (Nuna) supercontinent reconstructions. The Mesoproterozoic granitic intrusions in the Baoban Group are the most widely-exposed Precambrian magmatic rocks and are the key to understanding the tectonic settings of Hainan Island and its relationship with the South China Block and the Columbia supercontinent. New LA-ICP-MS zircon U-Pb dating on three mylonitic granite samples from the Tuwaishan and Baoban areas yield ages ranging from 1447 Ma to 1437 Ma, representing the absolute timing of the emplacement of the granitic intrusions. Combined with previously published geochronological data for rocks from the Baoban Group and regional mafic intrusions, it is concluded that the Baoban Group formed at 1460–1430 Ma, coeval with the emplacement of the granitic and mafic intrusions. New in-situ zircon Lu-Hf isotope analyses for the three mylonitic granite samples yielded positive εHf(t) values, ranging from +0.49 to +8.27, with model ages (TCDM) ranging from 2181 Ma to 1687 Ma, suggesting that the granitic intrusions originated from a mixed source of Paleoproterozoic crust with juvenile crust. New zircon trace element data show characteristics of high Th/U values of 0.24–1.50, steep slopes from LREE to HREE and negative Pr, Eu anomalies with positive Ce, Sm anomalies, representing typical magmatic zircons formed in continental crust. Compared with available magmatic and detrital zircon ages from Precambrian rocks in the Cathaysia Block, Yangtze Block and western Laurentia, it is inferred that Hainan Island was separated from both the Cathaysia Block and the Yangtze Block, instead being connected with western Laurentia in the Columbia supercontinent. Considering the decreasing tendency of basin deposition time along the western margin of Laurentia, it is proposed that Hainan Island was located to the north or northwest of the Belt-Purcell Supergroup, along the western margin of Laurentia, during the breakup of the Columbia supercontinent.     

基于机器学习的锆石成因分类研究

锆石是在自然界中多种温压条件下能够稳定保存,并记录原岩年龄信息的副矿物。锆石微量元素能完整记录地质演化过程信息。通过微量元素分析锆石成因的研究已久,通常利用Th-U图解和La_N-(Sm/La)_N图解等二元图解对锆石进行分类研究。然而,随着锆石研究的深入,以及二元图解无法呈现数据高维度信息的局限性,传统图解已经不能满足对锆石类型进行准确判别,且对已知类型的锆石出现判定偏差。因此,本文将地质大数据与机器学习相结合,训练出高维度锆石成因分类器。文中收集了3 498条不同成因类型的锆石微量元素数据,并通过测试和运用随机森林、支持向量机、人工神经网络和k近邻等4种机器学习算法,最终得出准确率为86.8%的线性支持向量机锆石成因分类器,用于锆石类型的判定与预测。这项工作为锆石分类研究提供了更高维度的判别手段,极大提高了微量元素分析成因结果的精度。将锆石微量元素数据与机器学习方法相结合,是大数据分析与机器学习技术在地球化学研究中的积极探索。     

大兴安岭中段林西组砂岩LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb年代学及其地质意义

大兴安岭中段扎赉特旗西北部分布大面积的晚二叠世林西组沉积地层,该沉积地层主要为长石砂岩、粉砂岩、长石岩屑砂岩夹不同规模的含砾砂岩及灰岩,中部含有较为丰富的双壳类、植物化石。本次研究针对林西组下部的长石岩屑砂岩进行LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb测年工作,共获得98个有效年龄,年龄分布范围为（2 552.3±22.5）~（227.6±5.4）Ma,大部分年龄位于谐和曲线上,部分结果偏离曲线,根据测试数据按年龄值和频率分布特征大致分为以下几组：上泥盆世—晚二叠世（380.0~246.1 Ma）、志留纪—寒武纪晚期（489.0~413.8 Ma）、中元古代—新元古代（1 239.5～808.1 Ma）、古元古代（2 554.0～1 784.3 Ma）。上述年龄与区域上的岩浆事件基本吻合。综合研究表明研究区内林西组沉积下限为（253.4±1.5） Ma,林西组的物源主体应来自于西拉木伦河—延吉一线,其余锆石来源主要为兴蒙造山带内部、华北板块北缘和东北各地块,1.8和2.5 Ga的碎屑锆石更有可能来自华北板块北缘,华北板块和西伯利亚板块在（253.4±1.5） Ma之前已经完成碰撞、拼合,古亚洲洋已经闭合,兴蒙海槽形成。林西组海相核形石的发现表明晚二叠世大兴安岭中段地区应以海相环境为主,直到三叠纪早期才逐渐转变为陆相沉积环境。     

湖南锡田矿田花岗岩时空分布与钨锡成矿关系:来自锆石U-Pb年代学与岩石地球化学的约束

锡田钨锡多金属矿田位于南岭成矿带中段,发育多期次岩浆活动与钨锡成矿. 为了厘清花岗岩与钨锡成矿的时空关系,采用野外调查、显微鉴定、锆石U-Pb同位素定年与岩石地球化学的方法对矿田内多期次花岗岩岩体（脉）的空间分布、岩石类型、成岩时代、地球化学组成等进行了研究. 结果表明,锡田矿田发生了三期岩浆事件,分别为加里东期（435~441 Ma）、印支期（220~230 Ma）、燕山期（141~160 Ma）;三期花岗岩普遍富集大离子亲石元素Rb、K、U、Th等,亏损Ti、P、Sr、Ba等微量元素,具明显的负Eu异常,其中加里东期花岗岩与印支期花岗岩为S型花岗岩,而燕山期花岗岩为A型花岗岩;不同时期花岗岩中的成矿元素从加里东期→印支期→燕山期逐渐升高,特别是W、Sn元素在燕山期白云母与二云母花岗岩中最为富集,这与华南地区燕山期钨锡大爆发的时间是一致的;印支期岩体接触带发育少量矽卡岩型Fe-Cu-W多金属矿床,燕山期岩体接触带也发育矽卡岩型W-Sn多金属矿床,并在附近陡倾的张裂隙中发育多个中大型石英脉型W-Sn矿床,而加里东期岩体附近尚未发现钨锡矿化. 因此,锡田矿田的多期次花岗岩与钨锡多金属成矿是时空耦合的,且成矿以燕山期矽卡岩型与石英脉型钨锡矿为主.      

广西柳东地区火山岩锆石U-Pb-Hf同位素特征及其对岩浆源区的限定

【研究目的】柳东地区位于右江盆地东缘,近年来该地区早三叠世石炮组中首次发现一套火山岩夹层,为研究盆地东缘的构造演化特征提供了重要依据。【研究方法】本文以新发现的柳东地区火山岩为研究对象,通过LAICP-MS锆石U-Pb年龄及Hf同位素分析,研究右江盆地东缘火山岩的形成时代及岩浆源区特征。【研究结果】结果表明,火山岩的岩性为凝灰岩-凝灰质熔岩-凝灰质火山角砾岩组合,指示了典型的火山岩特征。其2件凝灰岩样品中锆石LA-ICP-MS U-Pb加权平均年龄分别为（244.0±1.9） Ma和（247.1±0.9） Ma,锆石微量元素（U、Th、Hf、Nb）表现出大陆岩浆弧属性特征。锆石Hf同位素结果显示ε_Hf （t）为-13.2~-1.2,二阶段模式年龄（T_DM^C）为1.35~2.06 Ga,其岩浆源区主要为地壳物质,平均地壳存留年龄为1.7~2.06 Ga。【结论】该火山岩夹层与其所出露的地层时代基本相符,属于早三叠世末期—中三叠世早期火山喷发产物,火山岩形成于火山弧-同碰撞的构造环境,代表了弧后盆地的沉积环境,与印支期古特提斯洋的闭合相关。该成果为古特提斯构造域的演化研究提供了新的基础资料,具有重要意义。创新点：柳东地区火山岩属于早三叠世末期—中三叠世早期火山喷发产物,形成于印支期古特提斯洋的闭合条件下的火山弧-同碰撞构造环境。     

柴北缘托莫尔日特地区变基性火山岩年代学、地球化学特征及地质意义

托莫尔日特-赛坝沟蛇绿混杂岩带位于柴北缘结合带东段,对该蛇绿混杂岩带中的变火山岩进行了系统的年代学及岩石地球化学研究。结果表明,变基性火山岩SiO₂含量为47.78%～50.01%,MgO含量为4.52%～9.36%,~TFeO含量为8.00%～14.94%,K₂O含量为0.04%～0.80%,Na₂O含量为1.02%～4.20%,具典型的拉斑玄武质岩浆特征。微量元素上表现出轻稀土元素弱亏损,富集大离子亲石元素,亏损Nb、Ta等高场强元素特征,表明该基性岩很可能形成于弧后盆地环境。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示,变基性火山岩年龄为480.1±1.8 Ma。综合区域地质资料,认为原特提斯洋在早奥陶世已经开始了俯冲消减作用。     

内蒙古额尔古纳红水泉地区奥陶系乌宾敖包组沉积时代及物源区分析:碎屑锆石U-Pb年代学,Lu-Hf同位素地球化学证据

选取内蒙古额尔古纳红水泉地区奥陶系乌宾敖包组石英砂岩进行碎屑锆石U-Pb年龄、原位Lu-Hf同位素研究,尝试限定该地层形成时代及碎屑物质来源,并探讨其沉积大地构造环境。结果显示,采自该地层的2个砂岩样品中的碎屑锆石多数发育典型的岩浆振荡生长环带,呈自形–半自形且具有较高的Th/U值(0.12~1.63),均暗示它们多数为岩浆成因。结合微量元素特征及稀土元素配分模式图,认为碎屑锆石寄主岩石应为花岗质杂岩体。2个砂岩样品具有相似的年龄和Hf同位素组成,锆石年龄分布大致可分为3个主要年龄区间:(1)440~540 Ma,主峰值年龄约为492 Ma和506 Ma,次峰值年龄为447 Ma;ε_Hf(t)值介于?2.77~+11.73之间,Hf的两阶段模式年龄为680~1636 Ma;(2)750~950 Ma,主峰值年龄为805 Ma,次峰值年龄为825 Ma和961 Ma;ε_Hf(t)值介于?1.14~+11.43之间,Hf的两阶段模式年龄为1100~1824 Ma;(3)1700~2000 Ma,峰值年龄为1787 Ma;ε_Hf(t)值介于?9.18~?2.75之间,Hf的两阶段模式年龄为2682~3016 Ma。所有样品碎屑锆石ε_Hf(t)值为?9.18~+11.73,Hf的两阶段模式年龄为680~3016 Ma,大部分锆石的Hf同位素组成集中于球粒陨石与亏损地幔标准线之间,表明沉积物源以早古生代和新元古代新增生地壳物质为主,同时存在少量中元古代晚期古老地壳物质的活化改造。结合前人已报道的邻区相关岩体年代学及地球化学资料,研究区乌宾敖包组的沉积时代不早于晚奥陶世,沉积物主要来自额尔古纳和兴安地块的近缘碎屑物,其形成与早古生代时期古亚洲洋演化过程中额尔古纳与兴安地块碰撞拼贴以及随后的伸展垮塌相关。