北大别两期混合岩化作用: SHRIMP锆石U-Pb年龄证据

对北大别漫水河和凤凰关2个地区混合岩中的锆石进行了CL显微结构分析和SHRIMP法U-Pb定年. 漫水河混合岩中的锆石具有明显的核边结构, 核部锆石具有扇形分带或弱分带特征, 低的Th/U比值(0.01~0.17), 为变质流体中生长锆石, U-Pb年龄为(137±2) Ma; 边部锆石具有显示面状分带或云雾状分带特征, 高的Th/U比值(0.35~0.69), 为变质熔体中生长锆石, U-Pb年龄为(124±2) Ma. 凤凰关混合岩中的锆石同样具有核边结构, 核部锆石具有弱的岩浆环带或无分带特征, Th/U比值较高(0.21~3.03), 年龄为(768±12) Ma, 为经历不同程度重结晶作用的原岩岩浆锆石; 边部锆石则没有明显的分带特征, Th/U比值很低(0.01~0.09), 为变质流体中生长锆石, U-Pb年龄为(137±4) Ma. 这些结果表明, 大别山存在两期混合岩化变质事件, 早期(137±2) Ma事件以变质脱水为主, 而晚期(124±2) Ma事件出现部分熔融. 部分混合岩的原岩为新元古代中期, 与大别-苏鲁造山带超高压变质火成岩原岩年龄一致. 因此, 大别碰撞造山带山构造从挤压到伸展构造体制转换的最小时间为(137±2) Ma, 北大别混合岩化与同时期花岗岩和麻粒岩之间存在着成因联系, 它们都是俯冲加厚的扬子地壳部分熔融的产物.     

阿尔金超高压花岗质片麻岩中锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义

阿尔金英格利萨依超高压花岗质片麻岩中锆石阴极发光图像和包裹体矿物组合特征显示, 其内部结构为由核部岩浆残留部分、幔部变质增生部分和边部后期新生部分组成的核-幔-边三层结构．对其进行的离子探针(SHRIMP)U-Pb年龄测试结果表明, 位于锆石颗粒幔部的5个测点的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄值为484±11~491±12 Ma, 对应Th/U为0.01~0.03, 加权平均年龄为487±10 Ma(2σ), 应代表该岩石的变质年龄; 位于锆石颗粒核部具岩浆生长环带部位测点的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄值介于809±19 Ma与885±21 Ma之间, Th/U为0.42~0.83, 对应于岩石的原岩岩浆结晶时代. 该岩石变质年龄(487±10 Ma)与阿尔金西段江格萨依榴辉岩峰期变质年龄(约500 Ma)的一致性, 以及其原岩岩浆结晶年龄介于809±19 Ma与885±21 Ma之间的确定, 不仅证实沿阿尔金南缘断续分布着一条超高压变质岩带, 而且进一步表明阿尔金超高压变质岩石是先存地壳物质在早古生代发生深俯冲作用的产物.     

北大别辉石岩成因: 锆石微区年龄和化学组成

对北大别道士冲辉石岩中锆石进行了微区离子探针U-Pb定年和微区激光等离子体质谱微量稀土元素测定.其年龄变化于159~134Ma之间,平均值(144.5±6.2)Ma是辉石岩侵位年龄的最佳估计.锆石经历了长时间的结晶和缓慢冷却过程.道士冲辉石岩为一造山后岩浆活动产物.锆石稀土配分为HREE富集型,其HREE富集程度介于大别地区片麻岩中岩浆锆石和变质锆石之间,其稀土特征表明形成锆石的源区有明显的壳幔混合作用.     

大别造山带岳西沙村镁铁-超镁铁岩体的锆石U-Pb年龄

北大别造山带岳西沙村镁铁 超镁铁岩侵入体的单颗粒锆石稀释法U Pb年龄测定结果为 ( 12 8± 2 .0 )Ma ,表明该岩体的侵位时代在燕山期 ,与大多数中生代花岗岩一样 ,是燕山期岩浆活动的产物 ,而不是发生在印支期与扬子陆块俯冲及超高压变质作用有关的同碰撞侵入岩     

苏鲁地体胡家林石榴橄辉岩中锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地质意义

山东省日照市胡家林石榴橄辉岩产于苏鲁超高压变质带中, 其中的锆石主要为柱状和粒状(长/宽 = 1︰1.3~2.5), 晶型较好. 阴极发光(CL)和背散射(BSE)图像显示具岩浆成因的成分环带, Th/U比为0.99~2.81, 为岩浆成因的锆石特征. 14个点的锆石SHRIMP U-Pb年龄分析给出²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄范围为207~223 Ma, 加权平均值为216±3 Ma, 与大别-苏鲁超高压变质岩片折返过程中角闪岩相退变质的时代一致. 石榴橄辉岩在随超高压变质岩片折返过程中被携带到地壳环境, 受到来自超高压岩片内部释放的流体交代, 锆石U-Pb年龄记录了交代所形成的熔体结晶时代. 因此, 深俯冲大陆板块折返过程中的流体释放可能是其中锆石生长的重要流体来源.     

大别山腹地浅变质岩层中富硅凝灰岩Ar-Ar年龄及其地质意义

大别-苏鲁造山带内部出露的浅变质岩与超高压变质围岩之间的成因关系是研究大陆板块俯冲过程中地壳拆离的重要对象之一. 本文通过对大别山岳西县菖蒲地区产于超高压带内浅变质岩层中富硅凝灰岩进行40Ar/39Ar定年, 得到与超高压变质火成岩原岩一致的两组新元古代年龄. 一组Ar-Ar坪年龄为784.4±2.0 Ma, 等时线年龄为785.0±4.7 Ma; 另一组坪年龄为770.9±2.0 Ma, 等时年龄为769.5±3.1 Ma. 由于火山岩Ar-Ar同位素体系具有低的扩散封闭温度, 这些新元古代Ar-Ar年龄的保存说明, 浅变质火山岩未受到三叠纪超高压变质事件的明显影响, 因此在扬子板块向华北板块俯冲过程中并未发生深俯冲, 而是大陆板块俯冲过程中盖层与基底之间发生拆离后被刮削下来的构造残片. 浅变质岩与超高压变质岩之间的共存指示, 深俯冲岩片折返过程能够导致构造混杂现象.     

大陆造山过程的多期演化: 以西大别为例

大陆碰撞造山带的形成和演化是汇聚板块边缘的重要特征, 其形成和演化大多经历了复杂的过程. 以西大别为例, 利用锆石成因矿物学、U-Pb年龄和Hf同位素组成特点等, 结合区域地质情况, 对造山带的多期演化提供了较为重要的制约. 结果得到, 浒湾地区洋壳的形成时间约为400~430 Ma, 稍晚于北秦岭与华北的碰撞时间, 可能是碰撞后扬子板块北缘伸展作用形成的边缘盆地. 浒湾地区榴辉岩相变质作用峰期发生在约310 Ma的石炭纪, 浒湾地区洋壳初始抬升时间约为270 Ma. 新县和红安地区榴辉岩的原岩时代和性质与大别-苏鲁其他地体一致, 超高压变质作用也发生在中三叠纪, 并经历了多阶段的抬升作用过程, 应该是大别-苏鲁造山带的西延部分. 因此, 秦岭-大别-苏鲁地区是一个典型的多阶段复合型造山带, 其聚合过程可能持续了200 Ma以上.     

安徽潜山片麻岩锆石U-Pb年龄

对南大别超高压变质杂岩区潜山片麻岩进行了锆石Ｕ－Ｐｂ年龄测定，根据８组锆石的形态、Ｔｈ，Ｕ特征和它们在不一致线上的分布情况，指出它们应该是一种在内部以岩浆成因组分为主、在边部以变质成因组分为主的变质增生混合锆石．所得交点年龄表明，该片麻岩同样经历了超高压变质作用．锆石的形态和成因无直接对应关系．     

安徽潜山片麻岩锆石U-Pb 年龄

对南大别超高压变质杂岩区潜山片麻岩进行了锆石Ｕ－Ｐｂ年龄测定，根据８组锆石的形态，Ｔｈ，Ｕ特征和它们在不同一致线上的分布情况，指出它们应该是一种在内部以岩浆成因组分主、在边部以变质成因组分为主的变质增生混合锆石，所得交点年龄表明，该片麻岩同样国超高压变质作用，锆石的形态和成因无直接对应关系。     

南苏鲁超高压岩石含柯石英锆石中的流体包裹体

对锆石微区性质、显微结构、激光Raman测试及阴极发光图像的研究结果表明, 南苏鲁中国大陆科学钻探工程主孔片麻岩和退变榴辉岩中的锆石均保存了与柯石英等典型超高压矿物共存于同一变质增生锆石微区中的流体包裹体, 多数为CO₂(气)-H₂O(液)两相, 且以H₂O液相为主的流体包裹体, 少数为单一的H₂O液相流体包裹体, 表明苏鲁地体的榴辉岩及其围岩在超高压变质阶段并非处于“干体系”环境, 而是处在有流体参与的相对“湿体系”环境. SHRIMP定年结果显示, 含柯石英+流体包裹体的变质增生锆石微区的U-Pb年龄为233.7±4.3 Ma, 可能代表了苏鲁地体超高压变质峰期阶段至峰后降压初始阶段锆石生长时间. 其他锆石边的U-Pb年龄为213.2±5.2 Ma, 代表角闪岩相退变质过程中锆石增生的时间. 因此, 苏鲁地体超高压岩石折返过程中的流体活动主要出现在中晚三叠世, 不过在超高压阶段依然存在流体活动. 这些结果不仅为进一步深入探讨超高压变质过程中流体性质、演化以及流体-岩石相互作用机理提供重要的信息, 而且为今后在世界各地超高压岩石中准确识别原生流体包裹体提供了新的研究方法.     

大别山西部面理化含榴花岗岩锆石U-Pb年龄

测定了大别造山带西部超高压变质单元内两个面理化含榴花岗岩样品的锆石Ｕ－Ｐｂ谐和年龄，分别为（２３４± ４）和（２２７± ５） Ｍａ，代表三叠纪花岗岩的岩浆结晶年龄．由于面理化含榴花岗岩与超高压变质岩呈侵入接触关系，因此，面理化含榴花岗岩的岩浆结晶年龄可视为超高压岩石峰期变质年龄的上限值．根据面理化含榴花岗岩化学组成，它们并非为大别山同碰撞型花岗岩，而是具有Ａ型花岗岩的地球化学特征．     

大别山西部熊店加里东期榴辉岩锆石离子探针测年

对大别山西部加里东期熊店榴辉岩进行了离子探针(SHRIMP)U-Pb测年. 熊店榴辉岩中锆石主要赋存于石榴石等变质矿物内, 界面平直, 发育变质条件下形成的结构. 7个锆石颗粒的分析给出206Pb/238U年龄为335～424 Ma, 表现出一定程度的放射成因Pb丢失. 这一研究表明熊店榴辉岩的变质锆石及高压变质事件的最小年龄为(424±5) Ma. 另一个锆石的外部环状层给出206Pb/238U年龄为(301±13) Ma. 结合Sm-Nd, 40Ar-39Ar, U-Pb 和 207Pb/206Pb分析资料综合判断, 熊店榴辉岩的峰变质年龄可厘定在424～480 Ma之间.     

大陆深俯冲对邻区陆壳结构的影响与调整方式

华北克拉通东南缘胶北地体和蚌埠地区的中生代花岗岩具有相似的岩浆锆石和继承锆石U-Pb年龄分布.继承锆石主要为三叠纪和新元古代U-Pb年龄,它们不仅在U-Pb年龄上而且在Hf-O同位素组成上与苏鲁造山带变质岩的锆石相同,说明它们来源于俯冲的扬子陆块陆壳.一些花岗岩的岩浆锆石具有低的δ18O和相对较高且变化大的εHf(t)值,落在三叠纪和新元古代继承锆石的δ18O和εHf(t)组成范围内,说明它们主要来源于俯冲扬子陆块陆壳的部分熔融.由此可以判定,在华北克拉通东南缘深部陆壳中存在俯冲的扬子陆块陆壳,这些俯冲的扬子陆块陆壳参与到了中生代花岗岩的形成作用中.徐淮地区早白垩世高Mg#埃达克质岩石中发现的榴辉岩包体的形成条件为760-1060℃和1.50 GPa,指示了加厚陆壳的存在.这些榴辉岩捕虏体中变质锆石的U-Pb年龄介于219-227 Ma,表明榴辉岩相变质作用(即陆壳加厚的时间)发生在中晚三叠世,这与苏鲁-大别超高压变质的时代相吻合,暗示华北克拉通东南缘陆壳加厚过程应是扬子陆块俯冲于华北克拉通之下的结果.早白垩世高Mg#埃达克质岩石本身则是来源于拆沉陆壳物质的部分熔融随后与岩石圈地幔相互作用的产物.     

榴辉岩和围岩片麻岩之间的关系:来自片麻岩副矿物包裹体的研究

榴辉岩与其围岩片麻岩之间的关系是一个长期争论的问题,争论焦点是榴辉岩和围岩片麻岩类是否经受了同样的高压、超高压变质作用。这一争论同样也反映在苏鲁-大别山高压、超高压变质带的研究中,一些研究者从部分围岩片麻岩中找到了超高压变质作用的证据认为榴辉岩类和它们的围岩片麻岩有同变质的历史,部分找不到超高压变质作用证据的片麻岩被认为是强烈退变质改造的结果;另一种看法认为榴辉岩有两种围岩片麻岩,一类围岩与榴辉岩有同变质的历史,该类围岩片麻岩紧密共生在榴辉岩周围或与榴辉岩互层产出,它们同榴辉岩一起以构造方式混杂在另一类相对低压的片麻岩中。很明显,目前仍需要进一步的研究来解决榴辉岩与其围岩片麻岩的关系。     

喜马拉雅造山带中段日玛那麻粒岩锆石U-Pb年代学

对产于喜马拉雅造山带中段片麻岩和石英岩中的透镜状高压基性麻粒岩内锆石进行离子探针(SHRIMP)U-Pb测年, 14个锆石颗粒15个测点中有13个点集中分布在谐和线上, 其²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄平均值为17.6±0.3 Ma, 反映了麻粒岩从地壳深部快速上升的绝热降压变质事件, 形成于印度板块与欧亚板块碰撞后的构造隆升环境, 与喜马拉雅造山带大规模的逆冲推覆作用、伸展拆离作用和淡色花岗岩侵位同步. 还有1颗锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为29.5±0.4 Ma, 与新特提斯的最终关闭有关; 另一粒锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为1991±26 Ma, 代表了麻粒岩原岩的年龄. 总之, 定年结果反映该区麻粒岩经历了多期变质和复杂的地质演化过程.     

大别-苏鲁造山带超高压变质岩原岩性质:锆石氧同位素和U-Pb年龄证据

对大别-苏鲁造山带榴辉岩和花岗片麻岩中的锆石进行了激光氧同位素分析、单颗粒U-Pb年龄测定以及阴极发光观察, 其中氧同位素分析样品覆盖面积达到大约20000 km². 结果表明, 大多数锆石具有大的岩浆成因核和窄的变质增生边, 岩浆成因核具有新元古代年龄(700 ~ 800 Ma); 氧同位素比值变化较大 (-10.9‰ ~ +8.5‰), 但是大多数具有比地幔锆石低的δ¹⁸O值. 由于锆石的氧同位素组成不受亚固相高温热液蚀变和麻粒岩相变质作用的影响, 因此这些低δ¹⁸O榴辉岩和花岗片麻岩的原岩分别为低δ¹⁸O的基性和酸性岩浆, 对应于扬子板块北缘与新元古代裂谷构造有关的双模式岩浆活动. 这种大面积新元古代低δ¹⁸O岩浆活动与Rodinia超大陆裂解和全球性冰川作用(雪球地球事件)具有准同时性, 因此具有一定的成因联系. 早期基性岩浆沿扬子板块北缘裂谷构造带侵位, 岩浆作为热源引起冰川融化并引起裂谷带内部地表水深循环和热液蚀变, 导致深部地壳酸性围岩和基性岩的氧同位素比值发生显著降低. 而水化岩石由于其熔点降低出现重熔, 结果产生了新元古代时期的扬子板块北缘的大面积双模式低δ¹⁸O岩浆活动, 然后从中结晶出低δ¹⁸O锆石. 因此, 大别-苏鲁造山带超高压变质岩中的大规模氧同位素负异常是从其原岩新元古代低 δ¹⁸O岩浆继承过来的, 其成因与Rodinia超大陆裂解、雪球地球事件和裂谷岩浆活动相耦合的高温大气降水热液蚀变有关.     

北秦岭松树沟高压基性麻粒岩锆石的LA-ICP-MSU-Pb定年及其地质意义

对北秦岭松树沟高压基性麻粒岩中的锆石进行了阴极发光图像、微区原位LA-ICP-MS微量元素分析和U-Pb定年. 结果表明, 这些锆石具有明显的双层结构, 核部主体由扇形或面形分带区域组成, 局部显弱分带或云雾状结构, 具低的Th, U, REE, HREE含量和低的Th/U与较高的(Nd/Yb)_N比值, 显示了与石榴石平衡生长的锆石的稀土配分型式, 应属变质成因; 核部的外围存在一窄的亮色环边, 与核部界线呈浑圆状或港湾状, 为后期退变质影响的结果. 对11粒锆石核部区域的24次U-Pb同位素分析获得²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄加权平均值为485±3.3 Ma, 代表松树沟高压基性麻粒岩的峰期变质年龄. 该年龄值与秦岭岩群北侧的超高压榴辉岩及其围岩片麻岩的变质年龄值(507±37 Ma)在误差范围内一致, 表明在北秦岭秦岭岩群南北两侧存在同时代的两条早古生代高压-超高压变质岩带. 初步认为这两条高压-超高压变质岩带的形成, 可能分别对应于早古生代时期秦岭古洋盆和二郎坪洋盆俯冲消减引发的微陆块之间或微陆块与岛弧地体之间陆壳双向深俯冲碰撞作用.     

辽东半岛南部三叠纪辉绿岩中发现新元古代年龄锆石

辽东半岛南部的大连地区发育巨厚的新元古代地层, 对侵入于该地层中的辉绿岩进行锆石SHRIMP法U-Pb定年, 得到辉绿岩浆的结晶时间为晚三叠世(211 ± 2 Ma), 并且在该辉绿岩中发现大量年龄为0.9~1.1 Ga的锆石. 其中1125 ± 38 Ma的锆石年龄相当于Grenvillian碰撞拼合事件. 而大量年龄为904 ± 15 Ma锆石的Th/U比值较高(1.31~2.25), 且部分锆石具有岩浆韵律环带, 可能与新元古代早期Rodinia超大陆聚合过程中的岩浆活动有关.     

鄂尔多斯盆地基底变质岩与花岗岩锆石SHRIMP U-Pb定年

通过对采自鄂尔多斯盆地基底西部石榴夕线黑云斜长片麻岩与东部片麻状二云母花岗岩的钻孔样品进行SHRIMP锆石U-Pb定年,分别获得了203110和203510Ma的207Pb/206Pb年龄.两件样品的锆石都显示清楚的韵律环带,具岩浆锆石特征.其中石榴夕线黑云斜长片麻岩中的部分锆石具有较薄的变质增生边,由3个增生边获得的年龄范围约为1850～1630Ma.该岩石的矿物组合显示原岩为泥质-长英质岩石,但其锆石主体为岩浆成因,可能说明其源区为单一的花岗质岩体或火山沉积岩区.因此,鄂尔多斯基底与邻近剥露区域一样,在古元古代2035～2030Ma左右曾有大规模的花岗岩浆侵位,表明存在古元古代活动构造带,这对揭示华北克拉通西部陆块的性质和特征具有重要的意义.     

西大别超高压榴辉岩中石英脉锆石年龄和Hf同位素组成

对西大别红安地区超高压榴辉岩中石英脉的锆石进行了U-Pb年代学和Hf同位素组成的研究. 结果提供了超高压变质岩石折返阶段流体活动的时间、条件和流体来源等方面的信息. 石英脉中的锆石具有非常完好的晶型, 振荡环带或弱分带结构, 表明它们是从石英脉形成过程中的流体中结晶出来的. 它们的206Pb/238U加权平均年龄为(224.7 ± 1.3) Ma, 是石英脉形成时间的最佳估计值, 记录了超高压岩石早期榴辉岩相折返阶段流体的活动. 热液锆石具有非常低的Lu/Hf同位素比值, 与它们形成于榴辉岩相变质作用阶段相一致. 这些锆石的Hf同位素组成与寄主榴辉岩中的锆石一致, 指示石英脉形成过程中只有小规模的流体活动, 流体为内部来源. 因此, 热液锆石的Lu-Hf同位素体系可以为流体的形成条件、性质以及来源提供有效的制约.