华北克拉通南缘张士英岩体大陆动力学背景:来自地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素的证据

张士英岩体位于华北克拉通南缘,岩体主要由石英正长岩组成。石英正长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为122.8±1.5Ma。其Si O2含量为66.04%~67.80%,Na2O+K2O=9.03%~10.97%,K2O=4.40%~6.37%,K2O/Na2O1属于钾质长英质岩石。A/CNK=1.26~1.58,A/NK=1.63~1.79属于过铝质岩石系列。石英正长岩的Mg#变化范围在12.9~39.4。富集LREE亏损HREE,轻重稀土分异明显,(La/Yb)N=15.48~21.12,Eu呈弱的负异常(δEu=0.54~0.99)。富集Rb、K、Th、U等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、P、Ti等高场强元素。张士英石英正长岩岩浆锆石εHf(t)集中在-17.6~-13.9,Hf两阶段模式年龄tDM2集中在1.7~1.9Ga。石英正长岩的岩浆Zr饱和温度高(936~998℃)。地球化学及同位素显示张士英石英正长岩源区主要为古老的壳源物质,并有少量年轻组分加入,这种年轻组分是幔源物质。岩体形成于拉张性构造环境下,拉张性的环境导致了幔源物质的上涌,底侵下地壳使其发生部分熔融。形成时代正好位于华北克拉通破坏峰期,张士英石英正长岩正是这一地质事件的响应。     

华北地块南缘黑山-木龙沟地区中酸性岩的锆石U-Pb年龄、岩石化学和Sr-Nd-Hf同位素研究

华北地块南缘黑山-木龙沟地区晚中生代中酸性岩的LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果表明,黑山下斜辉石黑云母闪长岩和木龙沟花岗闪长斑岩的成岩年龄分别为154±2Ma(2σ,N=16)和151±1Ma(2σ,N=15).该中酸性岩的A/CNK=0.75～1.04,Na2O+ K2O =6.15％ ～8.42％,K2O/Na2O =0.77 ～2.29,属于准铝质-弱过铝质和高钾钙碱性/钾玄岩系列.在稀土和微量元素上,富集LREE和Rb、Ba、K、Pb、Sr等大离子亲石元素,亏损HREE和Zr、Hf、Ta、Nb、P、Ti等高场强元素,具有弱的负铕异常(δEu=0.85～0.99).在同位素上,全岩的ISr为0.708676～0.711480,εNd(t)变化于-22 ～-16.1之间,tDM2为2.25～2.72Ga;锆石的εHf(t)为-27.8～-18.4,二阶段模式年龄tDM2为2.37～2.96Ga.岩石地球化学和Sr-Nd-Hf同位素组成特征显示,这些中酸性岩的源区物质由古老的壳源物质和年轻组分组成,其中以壳源物质为主,可能为太古宙太华群.岩相学和区域地质特征显示,年轻组分可能为幔源组分,岩体可能是由底侵的幔源岩浆与其诱发部分熔融的壳源岩浆混合形成的.     

华北地块南缘花山、五丈山岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及成因

花山复式岩体位于华北地块南缘,采用LA-ICP-MS技术测得复式岩体中的中细粒似斑状黑云二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为128±1Ma,此年龄被解释为成岩年龄。该岩体及邻近的五丈山岩体中花岗岩具有高硅、富碱特征,为准铝-弱过铝质高钾钙碱性系列;在稀土和微量元素上,富集LREE、Rb、Ba、K、Sr等大离子亲石元素,亏损HREE、Zr、Hf、Ta、Nb、P、Ti等高场强元素,总体上Eu异常不明显,显示出I-A过渡型花岗岩的特征。锆石Lu-Hf同位素组成表明,花山花岗岩的ε_Hf(t)主要变化于-25.8~-19.6之间,t_DM2为2.81~2.43Ga,显示源区物质以古老的壳源物质为主,有年轻组分的参与。与岩体外围多金属成矿年龄的对比分析发现,外围金、钼矿床与花山复式岩体的年龄一致,比五丈山岩体晚20~25Ma,表明金、钼矿的形成与花山岩体在时空上联系密切,该岩体可能为成矿提供了热源。     

华北地块南缘花山、五丈山岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及成因

花山复式岩体位于华北地块南缘,采用LA-ICP-MS技术测得复式岩体中的中细粒似斑状黑云二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为128±1Ma,此年龄被解释为成岩年龄。该岩体及邻近的五丈山岩体中花岗岩具有高硅、富碱特征,为准铝-弱过铝质高钾钙碱性系列;在稀土和微量元素上,富集LREE、Rb、Ba、K、Sr等大离子亲石元素,亏损HREE、Zr、Hf、Ta、Nb、P、Ti等高场强元素,总体上Eu异常不明显,显示出I-A过渡型花岗岩的特征。锆石Lu-Hf同位素组成表明,花山花岗岩的εHf(t)主要变化于-25.8~-19.6之间,tDM2为2.81~2.43Ga,显示源区物质以古老的壳源物质为主,有年轻组分的参与。与岩体外围多金属成矿年龄的对比分析发现,外围金、钼矿床与花山复式岩体的年龄一致,比五丈山岩体晚20~25Ma,表明金、钼矿的形成与花山岩体在时空上联系密切,该岩体可能为成矿提供了热源。     

藏东吉塘变质杂岩体锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

藏东羌塘地块变质基底的时代归属和构造演化一直以来存在较大争议,沿龙木错-双湖缝合带东段出露的由酉西群和吉塘群组成的吉塘变质杂岩体成为解决这一问题的理想研究对象。本文对酉西群变质岩和吉塘群变质岩进行了系统的岩石学、岩相学、地球化学及锆石年代学研究。吉塘变质杂岩体的基底主要由中-新元古代的变沉积岩组成,其中酉西群岩性主要为云母绿泥钠长片岩,吉塘群则以黑云母二长片麻岩和黑云母斜长片麻岩为主,它们具有高Si O2、高Al2O3、富Fe OT、贫碱和贫钙的特征。微量元素均显示富集K、Rb、Th等大离子亲石元素(LILE),亏损Ti、Nb、Ta等高场强元素(HFSE),而Zr、Hf、Th、U等轻度富集则说明其源区更富集长英质组分而贫镁铁组分。碎屑锆石均为岩浆成因,年龄峰值范围为560～600Ma、808～865Ma、925～997Ma和1071～1119Ma,代表变质基底的年龄主要由泛非期和格林威尔造山期的构造-岩浆热事件所形成,在560Ma的沉积时代之前,源区可能发生有4次岩浆事件。地球化学特征和碎屑锆石组成指示酉西群和吉塘群原岩分别以泥砂质沉积岩和长英质粘土岩及砂砾岩等副变质岩为主。吉塘变质杂岩体所在的南羌塘地块与喜马拉雅地块和拉萨地块具有相近的物源区,故而认为南羌塘地块在中-新元古代期间可能属于冈瓦纳大陆的一部分。     

西藏班戈雪如岩体岩石成因及构造意义——来自LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及Hf同位素证据

西藏班戈雪如岩体对探讨班公湖—怒江成矿带在班戈地区的区域构造演化具有重要指示意义。本文根据似斑状二长花岗岩精确的岩石地球化学、锆石U Pb定年和Lu Hf同位素数据,探讨了雪如岩体的成岩时代、岩石类型、物质来源及其构造背景。锆石LA ICP MS U Pb加权平均年龄为7859 ± 055 Ma（MSWD=096）,形成时代为晚白垩世中期,与前人获得的雪如岩体的成岩年龄基本一致。岩石地球化学显示,岩体属于高钾钙碱性系列,铝饱和指数A/CNK=103 ~ 104,为过铝质花岗岩。岩石整体富集大离子亲石元素Th、U、Zr、Hf和LREE,不同程度的亏损Nb、P、Ti和HREE等元素,具有中等的负Eu异常（δEu= 071 ~ 073）。锆石εHf(t)值为-1005 ~ 037,均值为-334。岩石属于I型花岗岩类,总体显示其源区以壳源物质为主。雪如岩体显示同碰撞构造背景,代表的是班公湖—怒江洋闭合之后羌塘地块与拉萨地块碰撞的产物,反映在晚白垩世中期已经处于碰撞挤压和陆壳抬升阶段。     

辽东半岛小黑山岩体成因及其地质意义:锆石U-Pb年龄和铪同位素证据

小黑山岩体位于辽东半岛南部,由变形的闪长岩、花岗闪长岩、花岗岩组成。锆石LA-ICPMS U-Pb年代学研究表明,上述三类岩石的侵位时代分别为170~174 Ma、174±1 Ma和177±2 Ma;后期花岗质伟晶岩脉的侵位时代为175±1 Ma。这些年龄在误差范围内基本相同,反映了小黑山岩体是一个侏罗纪侵位的杂岩体。岩石地球化学、Sr-Nd同位素和锆石铪同位素组成研究表明,小黑山岩体主要来源于高压下古老下地壳物质的部分熔融,幔源岩浆不仅为地壳物质的部分熔融作用提供了热量,而且直接参与了花岗岩的成岩作用。结合区域地质资料表明,小黑山岩体乃至华北东部侏罗纪花岗质岩浆作用是古太平洋板块向西俯冲、地壳增厚,进而引发下地壳物质部分熔融的结果。     

华北陆块南缘华山和合峪花岗岩岩体锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成与成岩动力学背景

华山和合峪花岗岩体分别位于华北陆块南缘的西北部和东南部,华山岩体顶部混染相二长花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为133.8±1.1Ma,合峪复式杂岩体第三次侵入的似斑状黑云母二长花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为134.5±1.5Ma,二者年龄相近。华山岩体与合峪岩体的地球化学特征相似,其SiO₂＞69.0%,Al₂O₃＞13.0%,K₂O+Na₂O＞7.0%,Na₂O＞3.2%,ACNK＜1.1,具有高钾钙碱性花岗岩类的特征。两岩体的轻重稀土元素分馏显著,Sr含量较高(Sr多数＞400×10^-6, Y、Yb含量低（Y＜18×10^-6,Yb＜2×10^-6）,Eu负异常较弱（δEu＞0.67）,LILE富集,HFSE亏损,表明岩浆房存在斜长石+角闪石+石榴石+金红石的分离结晶,或者这些矿物在源区部分熔融时作为残留相。华山岩体岩浆锆石ε_Hf (t)u集中在-18~-20之间,Hf二阶段模式年龄t_DM2集中于2.1~1.8Ga;合峪岩体岩浆锆石ε_Hf (t)u集中在-16~-17之间,Hf二阶段模式年龄t_DM2集中于2.0~1.7Ga。以上表明,两岩体均为增厚下地壳（2.1~1.7Ga左右）部分熔融形成的陆壳改造型花岗岩类。综合区域地质演化,我们认为,侏罗纪及其以前的碰撞挤压或逆冲推覆使地壳增厚,侏罗纪-白垩纪之交的挤压向伸展转换过程的减压增温条件导致加厚下地壳（2.1~1.7Ga左右）部分熔融,岩浆上升侵位造成了华山岩体及合峪岩体等碰撞改造型花岗岩类的发育。     

华北地块中部早白垩世富碱侵入岩的成因:锆石U-Pb年代学和Sr-Nd-Hf同位素制约

本文对华北地块中部早白垩世富碱侵入岩:山西的二峰山霓辉二长岩、塔儿山二长闪长斑岩、狐偃山石英二长岩、万荣石英二长闪长岩和河南的黄龙垴霓辉正长岩、水冶霓霞正长岩、东冶角闪闪长岩进行了岩石地球化学和Sr-Nd同位素分析以及4个侵入岩中锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和Hf同位素的测试。结果表明,二峰山、狐偃山、万荣和黄龙垴侵入岩中锆石有两种,多数为自形-半自形晶、内部结构均匀、发育震荡环带和条纹状吸收以及具有相对高Th/U比值(0.13~4.40)的岩浆锆石,其206Pb/238U加权平均年龄分别为130±1Ma、130±3Ma、127±1Ma和127±2Ma,即富碱侵入岩形成于早白垩世;少量为继承锆石,发育核-边结构,核部呈浑圆状和弱的震荡环带,给出了三叠纪(207~226Ma)和古元古代-新太古代(1791Ma、1979Ma、2088Ma、2370Ma和2559Ma)的年龄;岩石的SiO 2=55.33%~65.00%、MgO=0.21%~7.66%、Mg#=19~62、(Na2O+K2O)=5.89%~14.38%,属于弱碱性-过碱性岩石;富集大离子亲石元素(Rb、Ba、Sr)和轻稀土元素,亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)和重稀土元素,具有明显的Pb正异常和弱的Eu异常;其87Sr/86Sr初始值多数介于0.7049~0.7062之间,εNd(t)值变化于-20.1~-13.3之间,岩浆锆石的Hf同位素组成为εHf(t)=-28.9~-17.4。上述结果结合符山高镁闪长岩及其中地幔橄榄岩包体的研究暗示,华北地块中部早白垩世富碱侵入岩起源于受拆沉陆壳物质熔融的熔体改造的富集岩石圈地幔物质的部分熔融,其形成于古太平洋板块西向俯冲动力学背景下的岩石圈伸展环境。     

小兴安岭南段翠峦杂岩体成因及构造环境：来自地球化学及锆石Hf同位素的证据

通过对黑龙江省小兴安岭南段中奥陶世翠峦杂岩体的年代学、岩石地球化学、锆石Hf同位素特征的研究,探讨岩体的形成时代、成因、物质来源和构造背景。采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得花岗闪长岩和二长花岗岩样品的年龄分别为463±2 Ma和462±2 Ma,时代为中奥陶世。全岩地球化学研究表明,岩石均具有高Si、高K富碱,贫Ti、Mg、Fe、P等特征。大离子亲石元素K、Rb富集,高场强元素Ti、Nb、Ta、P和HREE亏损,具有显著的负Eu异常(δ5Eu=0.38～0.64),以上都显示岩浆的壳源特征。花岗闪长岩锆石的ε_Hf(t)=2.4～3.4,数值集中且均分布于球粒陨石线之上,暗示岩浆源区为新生陆壳物质的部分熔融;地壳模式年龄T_DM^c=1070～1128 Ma,证实该地区存在中元古代地壳增生事件。本次研究认为,翠峦杂岩体形成于洋陆板块俯冲的构造环境。     

华北地台南缘张士英岩体的锆石SHRIMP U-Pb测年、Hf同位素组成及其地质意义

张士英岩体位于华北地台南缘,岩石类型包括钾长花岗岩、似斑状花岗岩和石英斑岩脉,其中只在钾长花岗岩中发育有暗色岩石包体,在包体和寄主岩中发育反映岩浆混合作用的岩石结构。钾长花岗岩、似斑状花岗岩和石英斑岩脉的SHRIMP锆石U-Pb年龄分别为107.3±2.4Ma、106.7±2.5Ma和101±3Ma。锆石Hf同位素分析结果显示,钾长花岗岩的锆石εHf(t)为-15.96～-20.80,单阶段模式年龄(tDM1)为1396～1643Ma,两阶段模式年龄(tDM2)为1880～2018Ma;似斑状花岗岩的锆石εHf(t)为-18.97～-22.18,tDM1为1512～1640Ma,tDM2为1925～2080Ma;除了一粒年龄为2.6Ga的锆石具有εHf(t)为-0.71、tDM1为2943Ma和tDM2为3036Ma的组成,石英斑岩的锆石εHf(t)为-23.41～-27.95,tDM1为1678～1896Ma,tDM2为2144～2330Ma。这些数据暗示,除了存在少量太古宙地壳物质的贡献外,张士英岩体的物质来源可能主要为1.9～2.3Ga期间形成的新生地壳,但也不排除古老地壳与富集地幔源混合的可能。综合分析前人研究成果表明,在太平洋板块俯冲方向发生转变的过程中,先存断裂带发生拉张。张士英岩体与中国东部同期岩浆活动一起可能形成于这种受断裂带控制的伸展环境。     

华北陆块南缘中生代合峪花岗岩的地球化学特征与成因

合峪花岗岩基位于华北陆块南缘外方山地区,为豫西地区燕山期最大的岩基,出露总面积达784km2,有多期侵入的特点,可划分为6个单元。主要岩石类型为黑云母二长花岗岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄资料表明,合峪花岗岩基侵位时间为148.2~135.3Ma。合峪花岗岩基的SiO2=67.16%~75.43%,Al2O3=13.29%~15.92%,MgO=0.26%~1.12%,K2O+Na2O8%,Na2O/K2O=0.88~1.43,属于高钾钙碱性系列,ACNK=0.94~1.09,为准铝质-弱过铝质花岗岩。岩体轻稀土富集、重稀土亏损((La/Yb)N=14.5×10-6~49.9×10-6,平均值27.2×10-6),Sr含量变化较大(102×10-6~848×10-6,平均290×10-6),Y、Yb含量低(Y=3.21×10-6~17.3×10-6;Yb=0.43×10-6~2.16×10-6),Eu弱亏损(δEu=0.57~0.89),反映熔体发生过长石分离结晶作用,源岩部分熔融生成熔体时残留相组合中没有或很少有长石的存在。合峪花岗岩基ISr=0.7071~0.7090,εSr(t)=40.8~65.9,εNd(t)=-16.4~-11.2,其tDM2为1.85~2.27Ga;锆石的εHf(t)主要集中于-25.39~-5.25之间,tDM2年龄介于1301~2846Ma。同位素数据显示合峪花岗岩基的源岩主要为南秦岭及扬子地块结晶基底,还混有少量熊耳群及太华群的物质。综合区域地质演化,认为合峪花岗岩基形成于秦岭造山带中生代陆内俯冲,岩石圈增厚,幔源岩浆上涌底侵导致下地壳部分熔融形成。     

辽东矿洞沟正长岩成因及其构造意义：锆石原位微区U-Pb年龄和Hf同位素制约

矿洞沟岩体位于华北克拉通东部,由粗粒正长岩、细粒正长岩和闪长岩组成,其中细粒正长岩和闪长岩具有明显的岩浆混合特征,它们侵入到粗粒正长岩中.锆石的LA-ICPMS U-Pb年代学研究表明,粗粒正长岩形成于1879±17 Ma,而细粒正长岩和闪长岩分别侵位于1874±18 Ma和1870±18 Ma,三者在误差内基本相同,因此,矿洞沟岩体的侵位时代为古元古代.矿洞沟正长岩和闪长岩富集轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损高场强元素,具有相对均一的全岩Nd同位素.但粗粒正长岩、中粒正长岩和闪长岩中锆石Hf同位素组成却不均一,分别为εHf（t）=-2.5～＋3.0,-1.5～＋3.4和-3.5～＋2.7,明显高于辽东地区太古代片麻岩演化到古元古代时的Hf同位素组成,表明它们来源于太古代新生地壳的部分熔融并有大量地幔物质的加入.野外地质观察、主量元素组成及岩石中锆石具有相同U-Pb年龄却具有不同的Hf同位素等特征表明,矿洞沟正长岩和闪长岩是壳源岩浆和幔源岩浆混合作用的结果.矿洞沟正长岩体的侵位标志着辽东地区在古元古代时期处于南北地块碰撞后的伸展环境,与华北克拉通东部陆块的形成和演化以及全球古元古代末期Columbia超大陆的形成和裂解有关.     

柴北缘花岗片麻岩的岩浆作用计时和前寒武纪地壳增长的锆石U-Pb年龄和Hf同位素证据

本文应用LAM-ICPMS技术测定了柴达木盆地北缘花岗片麻岩带中的锡铁山东全吉河花岗岩和都兰县北部沙柳河花岗岩的锆石U-Pb年龄,利用LAM-MC-ICPMS技术选择测定了沙柳河花岗岩锆石Hf同位素成分.全吉河花岗岩岩浆结晶锆石的谐和年龄为910＋15/-17 Ma;捕虏晶锆石的207Pb/206Pb年龄为1351 Ma;～520 Ma的变质锆石（232Th/238U=0.04）206pb/238U年龄可能是前高压超高压构造事件的产物.沙柳河花岗岩的岩浆锆石普遍含有继承碎屑锆石核.21个颗粒测得21个数据中,代表岩浆结晶锆石的10个点的Robust（Median）平均206Pb/238U年龄为920＋31/-17 Ma,碎屑锆石核207Pb/206pb年龄大于1250 Ma.在沙柳河花岗岩30颗锆石的30个Hf同位素分析点中,27个代表纯粹岩浆结晶锆石的176Hf/177Hf=0.282081～0.282222,平均0.282178＋0.000009/-0.000015,以920 Ma计算的HfI=0.28206～0.28220,平均值0.28215＋/-0.00003;εHf值的变化范围＋0.21～-4.70,Robust（Median）加权平均值为-1.53＋0.41/-0.52;锆石Hf的地壳模式年龄（TCDM）范围是1.59～1.75 Ma,Robust（Median）加权平均值为1.68＋0.03/-0.02 Ma.其余2个锆石为继承性锆石,其176Hf/177Hf比值分别为0.281892和0.281792,HfI和εHf值分别为0.28186～0.28178,和-11.83～-14.82,TCDM=2.18～2.33 Ga.结合前人的研究结果,柴北缘花岗片麻岩的岩浆作用持续时间为～950 Ma～～910 Ma.峰值年龄为～920 Ma,以沙柳河花岗岩为代表的柴北缘过铝S-型花岗片麻岩的岩浆来自现今剥露于地表的沙柳河岩群之下具高度再循环上地壳物质的基底表壳岩系;该物质的形成年龄可约束在1.4～1.7 Ga,保存了蚀源区～1.7 Ga和～2.3 Ga的地壳增生事件的年代学记录.