柴达木山花岗岩锆石SHRIMP定年

锆石SHRIMP定年研究表明,祁连南缘柴达木山花岗岩与超高压榴辉岩是构造演化过程中不同阶段形成的,即加里东早期,该区存在洋壳－陆壳碰撞,形成榴辉岩;加里东晚期,存在陆壳－陆壳的碰撞,形成了该花岗岩体。该岩体的SHRIMP年龄为446Ma。     

华南贵东杂岩体单颗粒锆石激光探针ICPMS U-Pb定年及其成岩意义

系统的单颗粒锆石激光探针ICPMS U-Pb同位素定年表明, 贵东杂岩体是印支期~燕山期多次岩浆侵入形成的复式杂岩体, 其中鲁溪岩体(239 ± 5 Ma)、下庄岩体(235.8 ± 7.6 Ma)是印支期花岗岩; 隘子岩体(160.1 ± 6.1 Ma)、司前岩体(151 ± 11 Ma)是燕山期花岗岩. 下庄岩体中1275~2137 Ma残留锆石的发现, 表明贵东花岗岩杂岩体的物质来源与华南元古宙陆壳基底有关. 详细的单颗粒锆石激光探针ICPMS U-Pb同位素定年为研究该杂岩体的形成演化与构造作用、成矿作用的关系提供了重要的依据.     

大陆俯冲带壳幔相互作用的碰撞后镁铁质岩浆岩记录

对大别-苏鲁造山带和华北陆块东南缘中生代碰撞后镁铁质岩浆岩进行详细的同位素年代学和地球化学研究,结果显示出弧型微量元素分布特征、富集的Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成和异常的锆石18O值.尤其特别的是,大别造山带部分镁铁质岩浆岩具有低的锆石18O值并含有新元古代和三叠纪U-Pb年龄的残留锆石,这是区分俯冲华南陆块与上覆华北陆块的鉴定性特征.这些特征指示它们来源于造山带岩石圈地幔的部分熔融.在三叠纪大陆碰撞过程中,来源于俯冲华南陆壳的长英质熔体与上覆华北岩石圈地幔橄榄岩反应,形成了富集的造山带岩石圈地幔.根据某些特定的微量元素比值如Ba/Th,Sr/Rb和(La/Yb)N等,可以厘定出卷入大陆俯冲隧道壳幔相互作用的陆壳物质既有俯冲陆壳基底,也有上覆沉积盖层.因此,碰撞造山带以及上覆陆块边缘的碰撞后镁铁质岩浆岩为大陆俯冲带壳幔相互作用提供了岩石学和地球化学记录.     

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.     

华南前寒武纪大陆地壳的形成和演化

华南存在U-Pb年龄老达3.8 Ga的锆石, 对应的Hf模式年龄高达4 Ga, 说明华南存在晚冥古代地壳残片. 此外, 在西藏发现U-Pb年龄老达4.1 Ga的碎屑锆石, 这是目前中国报道的最老锆石. 这些结果意味着, 晚冥古代大陆地壳可能比先前认为的要广泛, 只是它们绝大多数已经再造成为太古宙地壳. 根据目前已经获得的锆石U-Pb定年和Hf同位素分析结果, 可见华南陆壳的生长始于太古宙早期, 在古元古代时期发生克拉通化达到相对稳定. 中国大陆参与板块构造活动的时间可追溯到冥太古代. 在新元古代时期伴随Rodinia超大陆的聚合和裂解, 大量的岩浆活动出现导致华南克拉通的初始破坏和再 造. 但是, 太古宙和古元古代地壳物质在华南直接以岩石的形式出露地表的并不多, 而大部分表现为零散的地壳残片形式. 不过, 新元古代岩浆活动的产出与否, 依然是区别华南与华北的重要标志.     

地球的陆壳是怎样形成的?——神秘而有趣的前寒武纪地质学

地球的年龄大约有46亿年。以5.45亿年为界,之前的称为前寒武纪,它有大约40亿年,是地球历史上漫长的地质时代。之后的称为显生宙,寒武纪就是显生宙的第一个纪元。地球陆壳的80%～90%以上是在前寒武纪形成的,记录了复杂和惊心动魄的地质构造事件,赋存着丰富的矿产资源。前寒武纪地质,就是研究地球在前寒武纪时期的地质演化,特别是大陆的形成和增生以及演化的学科。     

华夏地块古元古代陆壳再造: 锆石微量元素与U-Pb和Lu-Hf同位素证据

应用LA-ICPMS 锆石U-Pb微区定年和锆石微量元素及Hf同位素分析方法, 对浙西南景宁三枝树片麻状花岗岩进行了系统的研究. 花岗岩中几乎所有的锆石都显示典型的韵律振荡环带, Th/U比值较高(均大于0.1), 锆石稀土元素球粒陨石标准化配分曲线呈左倾型, 并显示明显的正Ce异常和负Eu异常, 表明这些锆石为岩浆成因. 锆石U-Pb定年得到花岗岩的成岩年龄为(1860 ± 13) Ma (MSWD = 0.084), 锆石εHf (1860)值均为较低的负值(-15.6 ~ -10.0), 二阶段Hf模式年龄T_DM2为3.1~3.4 Ga, 指示三枝树片麻状花岗岩为古-中太古代陆壳再造的产物. 主量和微量元素研究表明, 三枝树花岗岩为准铝质高钾钙碱性花岗岩, 具典型的铝质A型花岗岩特征, 形成于造山后的伸展拉张环境. 华夏地块古元古代陆壳再造事件(1.86 Ga)很可能记录了Columbia超大陆聚合向裂解转折的信息.     

大陆演化与花岗岩研究的变革

花岗岩是地球岩石圈区别于太阳系其他行星的标志之一,也是地球岩石圈中陆壳区别于洋壳的重要标志.洋壳形成演化的核心问题是玄武岩,大陆形成演化的核心问题是花岗岩.洋壳的寿命仅2~3亿年,陆壳的寿命长达40~45亿年.大陆花岗岩记录了岩石圈形成演化的各种信息,对于人类认知固体地球具有无法替代的作用.最早的陆壳主要由一类富钠的、以奥长花岗岩-英云闪长岩-花岗闪长岩为主的花岗岩类岩石(TTG)组成.TTG不是早期岩浆海洋结晶分异的产物,也不可能来自地幔岩石的直接熔融.查明TTG的起因即能揭开大陆形成之谜.显生宙大陆演化表现为大陆面积增长和大陆克拉通活化两个方面,两者均伴随海量花岗岩的产出,同时伴随有大规模的成矿作用.花岗岩所凝聚的科学问题是对板块构造理论的巨大挑战,也是固体地球科学理论创新的重大机遇.花岗岩研究从岩石地球化学层面跃升到陆壳演化层面,是研究思维和理论创新的突破,是21世纪花岗岩研究的重大转折.第540次香山科学会议就如何推动花岗岩研究层面的跃升问题展开讨论,汇集智慧、凝聚共识,对我国未来5年和更长时间的花岗岩研究进行顶层设计,进一步推动花岗岩与大陆演化、大陆流变学、大陆动力学和热力学等方面的研究进展.     

陆壳生长的概率模型

目前提出的陆壳生长模型主要是线性生长模型和加速生长模型,与迄今为止的陆壳生长趋势一致。但推论到若干亿年后,就会产生陆壳面积超过地球表面积的佯谬。为了消除这个佯谬,有必要重新建立陆壳生长模型。在重新处理地球测高曲线的基础上,本文提出了陆壳生长的概率模型。     

冀东3.8 Ga锆石Hf同位素特征与华北克拉通早期地壳时代

锆石U-Pb同位素测定显示, 冀东铬云母石英岩来自于36~38亿年左右花岗质岩石的风化剥蚀. 激光原位Hf同位素分析表明, 这些锆石在后期地质演化过程中基本保持Hf同位素体系的封闭, U-Pb谐和点锆石的Hf同位素模式年龄均在38亿年左右, 反映了该古老地壳物质的再循环. 其中38亿年左右年龄的锆石具有与球粒陨石相同的Hf同位素组成, 表明其源岩花岗质岩石来自于年轻地壳的部分熔融, 且该年轻的地壳来源于未经明显壳幔分异事件的地幔. 因此, 冀东地区在38亿年以前未发生大规模的地壳生长事件. 结合其他地区的锆石Hf同位素资料, 本文推测, 华北克拉通最早期的地壳可能形成于40亿年左右. 目前, 在华北地区找到更古老地壳的可能性很小.     

大别-苏鲁变质岩锆石微区氧同位素特征初探:离子探针原位分析

对大别-苏鲁高压-超高压变质岩地区包括榴辉岩等8个不同岩性的变质岩石中锆石进行了151次微区原位氧同位素分析, 结果表明存在明显的氧同位素不均一性, 不同岩石中锆石的δ ¹⁸O值变化范围从 -8.5‰到+ 9.7‰, 同一岩石不同锆石颗粒间δ ¹⁸O值差异达2‰~12‰, 在离子探针测定精度范围内, 没有观察到原岩岩浆(残留)锆石和变质增生(重结晶)锆石之间明显的氧同位素组成差异, 表明在高压-超高压变质作用中变质锆石基本上继承了原岩锆石的氧同位素组成. 研究发现, 根据变质岩的原岩时代, 可以把锆石氧同位素分成2组, 一组原岩年龄在19~27亿年, δ ¹⁸O值约为6‰~7‰, 另一组原岩年龄为7~8亿年, δ ¹⁸O值在0~2‰. 后者明显偏低的氧同位素组成表明, 在形成高级变质岩的原岩岩浆中有明显的大气降水氧同位素组成的卷入, 它可能和晚前寒武纪我国华南和全球范围雪球事件有关.     

华北克拉通高凡群、滹沱群和东焦群的形成时代和物质来源: 碎屑锆石SHRIMP U-Pb同位素年代学制约

对华北克拉通前寒武纪变质地层高凡群、滹沱群和东焦群碎屑锆石年龄谱进行了研究. 高凡群石英岩碎屑锆石年龄主要为~2.5 Ga, 存在部分~2.7 Ga和时代更老的碎屑锆石. 滹沱群底砾岩的石英岩砾石碎屑锆石年龄谱与高凡群石英岩十分类似. 东焦群变质长石石英砂岩碎屑锆石年龄也以~2.5 Ga为主, 但无>2.6 Ga碎屑锆石, 而有~1.83 Ga和2.0~2.2 Ga碎屑锆石存在. 研究表明: (1) 高凡群形成于新太古代五台花岗-绿岩带之后, 为华北克拉通古元古代(2.14~2.47 Ga)最古老的地层之一; (2) 滹沱群是在古元古代高凡群之后陆壳基底之上形成的沉积地层, 时代为古元古代中期(2.09~2.14 Ga); (3) 东焦群形成于~1.83 Ga之后, 可能与长城系底部对比; (4) 所有样品的碎屑锆石都显示了明显的2.5 Ga年龄峰值, 为华北克拉通早前寒武纪基底新太古代晚期强烈构造岩浆热事件的时代记录.     

大陆俯冲带岩石差异变质脱水和部分熔融:以苏鲁造山带超高压正片麻岩为例

对苏鲁造山带桃行地区2个代表性的花岗质超高压正片麻岩进行了综合的锆石学和岩石学研究,结果对大陆俯冲带深部变质脱水和部分熔融这2个重要地质过程发生的温压条件和时空关系提供了制约.样品1中锆石记录了大陆俯冲过程中在236±5 Ma的中温榴辉岩相变质作用和折返过程中223±3 Ma的高温深熔作用,而样品2中锆石记录了大陆俯冲过程中237±3 Ma低程度中温深熔作用和贯穿整个碰撞造山过程的低温脱水作用.2个样品中的石榴石也显示了不同的结构和组成变化,给出了与锆石一致的P-T记录,指示大陆俯冲隧道中流体活动对锆石和石榴石生长的作用.这2个样品在地表相距仅百米,具有基本一致的岩石化学组成,但在陆壳碰撞过程中具有明显不同的P-T轨迹,说明它们在陆壳俯冲和折返过程中,处在陆壳板片的不同位置,并最终导致它们变质脱水和部分熔融行为的差异.     

华南发现4.1 Ga的碎屑锆石

华南南部寒武系砂岩中保存有冥古宙地壳物质. 一颗锆石的结晶年龄为4107±29 Ma, Hf同位素组成近似亏损地幔Hf同位素组成, 模式年龄在误差范围内与结晶年龄一致, 为4102±21 Ma, 该锆石是直接从亏损地幔中抽提出来新生的地壳物质再循环过程中结晶的. 寒武系中也保存了显著的“泛非期”和Grenville期锆石, 可能反映了早古生代早期华南与冈瓦纳大陆之间的联系. 华南南部具有更为复杂的地壳生长和构造演化历史.     

安徽北部郯庐断裂两侧基底岩石年龄及对郯庐断裂初始开启时间的限定

华北克拉通东南缘的蚌埠隆起结晶基底的初始陆壳形成时限及其演化过程的标定,以及郯庐断裂的初始启动时间一直为人们所关注,存在较多的争议.为此,本文对安徽北部郯庐断裂两侧的蚌埠隆起和池河魏岗山的花岗片麻岩、斜长角闪岩展开了细致的锆石U-Pb定年分析,估算了变质作用的温度与压力条件.分析样品总计4个,其中样品WS055-1(钠长花岗片麻岩)、WS055-3(斜长角闪岩)和WS021-1(花岗片麻岩)来自蚌埠隆起区,普遍经历了中-高级变质作用;样品FD019-1(花岗片麻岩)来自张八岭群西侧的池河地区.锆石U-Pb定年显示,样品WS021-1中17颗岩浆锆石的加权平均年龄为2886±28 Ma,代表了初始陆壳的形成时限;样品WS055-1中锆石均为变质锆石,记录了3组变质年龄2440±28 Ma(21颗),2163±55 Ma(1颗)和1944±89 Ma(1颗);样品WS055-3仅具有1组变质锆石年龄2481±18 Ma(23颗).样品FD019-1中的锆石具有明显的核、幔和边结构,分别显示了3组年龄:271~667 Ma(10个点)、228±3 Ma(17个点)和211±2 Ma(23个点).结合前人的研究资料分析,可以确定前3个样品明显归属于华北克拉通,样品FD019-1源于扬子板块上的大别造山带,据此可以限定郯庐断裂(安徽段)西界的主断裂为朱顶-石门山断裂,并确证了郯庐断裂的初始启动时间应于晚侏罗世.另外,对蚌埠隆起的3个样品的锆石年龄研究,不仅揭示了蚌埠隆起目前最为古老的、中太古代晚期的初始陆壳(2.89 Ga)的存在,同时也反映了该隆起所记录的地质过程与华北克拉通的演化具有很好的统一性.     

华夏南部可能存在Grenville期造山作用: 来自基底变质岩中锆石U-Pb定年及Lu-Hf同位素信息

对华夏地块南部粤中增城和赣南鹤仔3个基底变质岩的地球化学和碎屑锆石年代学研究表明, 它们的原岩都是形成于晚新元古代的沉积岩. 3个变质沉积岩都主要由新元古代早期(1.0~0.9 Ga)的碎屑物质组成, 并混有少量中元古代和新元古代中晚期(0.8~0.6 Ga)的碎屑物, 说明沉积物主要来源于一个遭受过Gondwana大陆聚合事件影响的Grenville期造山带. 碎屑锆石的Hf同位素成分显示这些Grenville期锆石可能是造山旋回早期形成的弧与古老大陆碰撞产生的岩浆结晶的. 结合华夏地块其他地区~1.0 Ga年龄锆石的分布及形态学特征, 本文认为华夏地块的南缘很可能曾经存在或者极其靠近一个Grenville期的造山带. 而这期造山作用的时代与东印度以及东南极的Grenville造山带一致, 且同样受到Gondwana大陆聚合事件的影响. 因此, 从Rodinia超大陆裂解到Gondwana超大陆聚合期间, 华南地块很可能位于澳大利亚西部而与东印度和东南极相邻.     

《科学通报》2007年第52卷总目次

专题:华南最古老的大陆地壳残片1(1)华南前寒武纪大陆地壳的形成和演化郑永飞张少兵11(1)华夏地块古老物质的发现和前寒武纪地壳的形成于津海Y.S.O’Reilly王丽娟W.L.Griffin蒋少涌王汝成徐夕生19(1)西藏4.1Ga碎屑锆石年龄的发现多吉温春齐郭建慈范小平李小文专题:溶液中两亲分     

大别造山带深部地缝合线与地表地缝合线的解耦及大陆碰撞岩石圈楔入模型: 中生代幔源岩浆岩Sr-Nd-Pb同位素证据

中国东部华北和华南陆块的中生代镁铁质岩浆岩的Nd-Pb同位素存在显著差异 华北陆块中生代幔源岩浆岩的εNd值可低至-15～-21, 206Pb/204Pb<17.9, 而华南陆块的εNd值>-10, 206Pb/204Pb>18.3. 大别造山带北部发育的中生代辉石-辉长岩的εNd值可低至-19, 206Pb/204Pb<17.3. 这说明北大别带深部岩石圈的地球化学特征与华北陆块岩石圈类似, 而不同于华南陆块. 因此, 虽然大别造山带华北与华南陆块地表地缝合线位于北大别带北侧, 但是切割中国东部的中生代深部岩石圈Nd同位素剖面显示其深部地缝合线应位于北大别带以南. 这与前人建议的郯庐断裂以东深部地缝合线南移现象是一致的, 但与华南陆块地壳向北俯冲相矛盾. 这一深部地缝合线与地表地缝合线的解耦现象可以用大陆碰撞岩石圈楔入模型来解释. 俯冲板片断离后, 两陆块的持续会聚可形成缝合带的强挤压环境, 从而导致已折返的俯冲陆壳与未折返的镁铁质下地壳及岩石圈地幔分离, 并使华北陆块下地壳及岩石圈楔入扬子陆块北缘俯冲陆壳和岩石圈地幔之间. 这一构造作用导致华南陆块原俯冲陆壳向北仰冲, 而华南陆块深部岩石圈向华北陆块下俯冲. 它是导致大别山侏罗纪超高压变质岩的第2次快速抬升和岩石圈拆离(delamination)及相应岩浆作用的重要构造机制. 大别-苏鲁造山带深部地缝合线南移也为早白垩纪沿长江中下游一带发生的大规模中生代岩浆-成矿作用创造了深部构造条件.     

南秦岭武当山群碎屑锆石U-Pb年代学及其地质意义

报道了武当山群沉积地层碎屑锆石的U-Pb年代学特征, 并对其地质意义进行了探讨. 样品采自武当山群底部的杨坪组和中部双台组火山岩层之上的石英砂岩, 并对切割两地层组水系中的河砂进行了采集. 对碎屑锆石进行激光剥蚀-等离子体质谱原位分析, 结果显示, 杨坪组碎屑锆石的年龄主要为830~780 Ma, 少数为新元古代早期(约1.0~0.84 Ga), 含少量新太古代(~2.6 Ga)、古元古代(~2.4 Ga)和中元古代(~2.0 Ga)锆石; 双台组砂岩除少量的1.9~0.86 Ga锆石外, 主要由~755 Ma的锆石(交点年龄)组成, 与武当山群火山岩形成年龄相同. 两件河砂样品中碎屑锆石的年龄组成分别与杨坪组和双台组砂岩锆石相似. 武当山群碎屑锆石的U-Pb年代学特征表明, 该地层的最早形成时代<780 Ma; 主要由约1.0~0.85和约830~780 Ma两组碎屑锆石组成, 与华南陆块西北缘汉南地区新元古代岩浆作用记录相似, 指示了其物源区来自汉南或相似地区. 武当山地区记录了~755和~680 Ma两期具陆内拉张性质的岩浆事件, 指示其经历了与汉南地区不同的构造-岩浆演化过程. 因此, 南秦岭地区~755 Ma岩浆作用可能指示了华南陆块北缘与Rodinia超大陆之间的裂解事件, 而~680 Ma发生的岩浆事件标志了南秦岭与另一未知陆块之间的进一步分离.     

西天山独库公路花岗片麻岩的锆石U-Pb年龄及其地质意义

采用颗粒级锆石U-Pb定年方法,精确测得西天山独库公路拉尔敦达坂处花岗片麻岩中的结晶锆石年龄为(882±33) Ma,它代表了花岗质岩浆的结晶时代. 其较高的ASI值(1.09)和LILE,LREE含量,明显的负Eu异常(δEu=0.42)和Ba,Sr,P,Ti,Nb的亏损,表明源岩为成熟度很高的陆壳物质. 花岗片麻岩具有较老的Nd模式年龄值(2.65 Ga)和低的εNd(t)值(-14.1)、高的初始Sr比值(0.717 0),表明熔融母岩具有很长的地壳存留时间. 地质解释认为花岗片麻岩是由古老的基底地壳物质重熔形成的.