冀北凤山晚古生代闪长岩-花岗质岩石的成因:岩石地球化学、锆石U-Pb年代学及Hf同位素制约

冀北凤山地区侵位于前寒武纪岩石组合中的晚古生代的闪长岩-花岗质岩石,具有富Na,高Sr,低Y和重稀土元素等地球化学特征,Sr/Y在37.15～151.22之间变化,绝大多数样品均显示正Eu异常(一个样品例外),Eu·在0.92～1.53之间变化.LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年和锆石Hf同位素分析表明闪长岩(JB6024)和二长花岗岩(样品JB6037-1)分别形成于315±2.8Ma和306.6±6Ma,即该区晚古生代存在两个岩浆作用幕.地球化学、全岩Sr-Nd同位素和锆石Hf同位素研究揭示凤山晚古生代闪长岩是EMI型富集岩石圈地幔部分熔融形成的岩浆与古老下地壳部分熔融形成的长英质岩浆混合作用结果,而花岗质岩石则是闪长质岩浆发生分离结晶作用的残余岩浆同化上部地壳岩石形成的.     

华北北缘早中生代岩浆底侵作用的年代学记录: 来自辽西晚中生代安山岩锆石U-Pb定年结果

通过对辽西晚中生代义县组顶部玻基方辉安山岩中锆石的阴极发光光谱和LA-ICP-MS定年,发现这些火山岩中锆石常具有环带结构．其中心为残留锆石,边缘部分为从寄主岩浆中结晶的锆石．边缘部分锆石的U-Pb年龄为116 Ma,与寄主火山岩的Ar-Ar年龄完全一致;而中心部分锆石的U-Pb年龄为254 Ma,与该区早中生代底侵麻粒岩中锆石的U-Pb年龄251 Ma一致．玻基方辉安山岩中单斜辉石捕虏晶与底侵麻粒岩中单斜辉石的组成类似．说明早中生代新增生下地壳的麻粒岩在晚中生代软流圈底辟上涌背景下遭到了改造和破坏,并且参与了晚中生代的玻基方辉安山岩的形成．     

汉诺坝下地壳-上地幔包体的岩石圈热动力学记录

对汉诺坝含石榴石下地壳-上地幔包体中主要矿物核部至边部的化学组成进行了详细的电子探针分析. 核部至边部的温度-压力变化表明麻粒岩包体记录了增温、增压作用; 核部温度>930℃的地幔包体表现出降温、降压特征, 核部温度<930℃的地幔包体的温度-压力变化不明显. 这些包体记录的最终压力主要为0.9~1.5 GPa. 个别麻粒岩包体向榴辉岩相过渡的岩石学特征可能属于增温、增压过程中麻粒岩向榴辉岩转变的中间产物. 综合已有研究, 我们认为这些包体记录的温度-压力变化反映了它们被玄武岩捕获前经历的一次重要的岩石圈减薄作用及之前的岩石圈加厚作用.     

汉诺坝橄榄辉石岩包体锆石U-Pb年龄: 97~158 Ma岩浆底侵作用和麻粒岩相变质作用之间的成因联系

对大麻坪橄榄辉石岩包体利用LA-ICP-MS和SHRIMP进行的锆石U-Pb同位素年代学研究发现, 橄榄辉石岩包体中的锆石年龄极其复杂, 包括中太古代(3123±4.4 Ma)、晚太古代(2541±54 Ma)、早元古代(1844±13 Ma)、古生代(418~427 Ma)和两组中生代年龄(223~244, 97~158 Ma). 中生代锆石具有典型的岩浆成因特征(如内部韵律环带结构和高Th含量), 反映该地区存在两次中生代隐性岩浆活动. 其中97~158 Ma年龄与汉诺坝麻粒岩包体的年龄分布一致, 反映麻粒岩相变质作用是由岩浆底侵作用带来的大量热引起的, 底侵作用和麻粒岩相变质作用同步发生, 两种作用至少从158 Ma持续至97 Ma. 418~427 Ma年龄则可能反映了加里东期蒙古板块向华北板块俯冲的影响. 1.84, 2.54和3.12 Ga年龄与华北克拉通的3次重要壳幔演化事件一致. 这些年龄表明目前该地区深部地壳仍存在古老下地壳物质.     

春秋时期秦青铜器微量元素的激光剥蚀等离子体质谱

利用激光剥蚀等离子体质谱测定甘肃礼县、陕西陇县、宝鸡、凤翔出土的春秋时期秦青铜器中微量元素.研究发现:青铜器物不同组成部分所用原料是相同的,同一器物本体和补块使用了同样的原料.因子分析显示礼县、陇县、宝鸡和凤翔四个地区秦青铜器中的微量元素组成无显著差异,说明秦人可能已经拥有独立的矿冶和青铜制造业,而且有着比较稳定的矿料来源.激光剥蚀等离子体质谱具有的特点,为测试青铜器残存基体中的微量元素提供了非常好的测试研究方法.研究结果进一步丰富了春秋时期秦人历史文化研究的内容,也为研究文物微区的微量元素组成提供了新方法.     

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.     

松辽盆地基底变质岩中锆石U-Pb年代学及其地质意义

为了确定松辽盆地基底变质岩的形成时代, 对位于盆地南部基底中的6个变质岩和一个火山角砾岩中的变花岗岩角砾进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年. 松辽盆地南部基底变质岩包括变辉长岩(L45-1)、斜长角闪岩(SN117)、变流纹质凝灰岩(G190)、绢云片岩(N103)、绿泥片岩(T5-1)、黑云母阳起石石英片岩(Y205)和变花岗岩(角砾)(L44-1). 锆石阴极发光(CL)图像显示, 变辉长岩和变花岗岩(角砾)中锆石均具有岩浆成因的核和变质的增生边, 其核部定年结果分别为(1808±21)和(1873±13) Ma; 斜长角闪岩和绿泥片岩中的锆石具有生长环带, 显示基性火成岩中锆石的特征, 其定年结果分别为(274±3.4)和(264±3.2) Ma; 变流纹质凝灰岩和绢云片岩中的锆石均具有典型岩浆生长环带, 样品G190和N103的定年结果分别为(424±4.5)和(287±5.1) Ma; 黑云母阳起石石英片岩(Y205)中多数锆石呈浑圆状, 且吸收程度不同, 暗示其原岩应为沉积岩, 其定年结果显示多组谐和年龄, 包括(427±3.1), (455±12), (696±13), (1384±62), (1649±36), (1778±18), (2450±9), (2579±10), (2793±4)和(2953±14) Ma. 以上定年结果表明, 松辽盆地南部存在前寒武纪结晶基底(1808~1873 Ma), 其存在可能与构造推覆作用有关; 同时, 盆地基底中还存在早古生代(424~490 Ma)和晚古生代(264~292 Ma)岩浆作用. 上述认识与基底中黑云母阳起石石英片岩中碎屑锆石的定年结果相吻合.     

东秦岭方城新元古代碱性正长岩形成时代及其动力学意义

通过对秦岭造山带东段北秦岭构造域的新元古代方城碱性岩体研究, 对Rodinia超大陆形成后岩石圈拉张起始时间提供了重要制约. 方城岩体岩石类型主要为角闪云霞正长岩、霓辉正长岩和碱性长石正长岩. 岩石为中性(SiO₂ = 54% ~ 62%), 富碱(K₂O+Na₂O = 12%~ 15%)、铝(Al₂O₃ = 16.81%~23.26%)与大离子亲石元素, 无Nb, Ta, Zr, Hf异常, 轻稀土元素相对富集、重稀土元素分异较弱, 呈较显著的负Eu异常(δ Eu = 0.13 ~ 0.23), 其ε_Nd(t)值为-1.37~ -3.90, Nd模式年龄为1364~1569 Ma. 正长岩岩浆形成的温度较高(915~1044℃). 岩体形成于板内-非造山伸展构造环境, 可能主要来源于上地幔的小比例部分熔融, 在上升或侵位过程中受到少量地壳物质的混染. 方城碱性正长岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为(844.3 ± 1.6) Ma (MSWD = 0.86), 表明其形成于新元古代早期, 为秦岭造山带及华南地区已知形成时代最早的新元古代碱性岩, 也暗示在844 Ma左右秦岭造山带新元古代构造演化已由碰撞后伸展转换为板内非造山拉张阶段. 因此, Rodinia拼合过程中沿扬子克拉通边缘形成的碰撞造山过程结束并转入拉张体制地球动力学背景的时限应不晚于844 Ma.     

锆石U-Pb定年限制祁连山高级变质岩系的形成时代及其构造意义

连山高级变质岩系的形成时代至今尚未得到有效地限制. 利用激光等离子体质谱(LA-ICPMS)对祁连山化隆群副片麻岩中的锆石及侵入于化隆群中弱片麻状花岗岩中的锆石进行了U-Pb定年, 据此限定化隆群的形成时代. 结果表明, 化隆群副片麻岩中的碎屑锆石主要为岩浆成因类型, 其²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄主要集中于880~900 Ma之间, 加权平均年龄为(891±9) Ma, 该年龄代表副片麻岩沉积物源区火成岩的岩浆结晶年龄, 同时代表了化隆群形成时代的下限; 弱片麻状花岗岩的自形岩浆锆石的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年加权平均年龄为(875±8) Ma, 代表了化隆群形成时代的上限. 因此, 将化隆群的形成时代限定在875~891 Ma之间. 上述2个样品中的锆石U-Pb年龄还显示有1000~1700 Ma的古老锆石, 同时还显示有早古生代变质事件的年龄信息. 锆石年龄结构反映了祁连山和柴达木北缘具有统一的地壳基底, 并且表明祁连山基底具有扬子型块体的构造属性. 结果还表明化隆群碎屑岩系是全球Rodinia超大陆聚合事件所导致的强烈造山作用, 地壳快速隆升与剥蚀, 并快速堆积的产物.     

南秦岭武当山群、耀岭河群及基性侵入岩群锆石U-Pb同位素年代学及其地质意义

武当山群、耀岭河群及基性侵入岩群是南秦岭出露规模最大的前寒武纪地质单元组合, 对采自武当山群的5件火山-火山碎屑岩、2件耀岭河群火山岩和1件基性侵入岩体样品进行了锆石原位LA-ICP-MS(激光剥蚀等离子体质谱)方法U-Pb同位素定年. 结果表明, 武当山群的形成时代为(755±3) Ma (5件样品年龄值的加权平均值, MSWD=0.47, 95%置信度, 下同), 而耀岭河群火山岩和基性侵入岩群分别为(685 ± 5) Ma(两件样品年龄值加权平均值, MSWD=0.36)和(679 ± 3) Ma(MSWD=1.6)的年龄在误差范围内相同. 所获年龄均明显小于早期多数文献的报道值, 武当山群和耀岭河群火山-沉积岩地层的时代分别对应于峡东剖面的莲沱组和略早于南沱组. 岩浆岩中捕获锆石显示, 南秦岭武当地区存在与扬子克拉通内部和陆缘区时代相同的830~780 Ma岩浆事件记录, 指示了区域内存在晋宁期基底岩系或来自扬子克拉通北缘晋宁期物源区沉积物, 表明新元古代时期南秦岭武当地区是现今扬子克拉通北缘的组成部分.