麻粒岩的石榴石Sm-Nd和U-Pb同位素体系: 欧洲华力西造山带实例

报道德国黑森林地区（BF）华力西造山带高级变质基底的基性麻粒岩中锆石和石榴石年龄,并讨论其同位素体系的封闭温度.采用锆石U-Pb和Pb-Pb蒸发法分析,得到340 Ma左右至414 Ma的207Pb/206Pb年龄,而且大部分集中在340Ma左右.而石榴石的Sm-Nd和Pb-Pb等时线年龄分别为（398±3）和（411±14）Ma,老于大部分的锆石年龄.这一现象暗示,在340Ma左右的麻粒岩相变质作用（800℃左右）过程中,可能由于重结晶作用或蜕晶作用使大部分锆石丢失其放射成因Pb.而石榴石的Sm-Nd和U-Pb同位素体系保存了变质作用峰期之前的年代学信息.这一现象可能说明该变质作用是在无流体参与的条件下进行的.该实例表明,采用Sm-Nd和U-Pb方法对高级变质岩石定年,在某些情况下石榴石可能是更好的候选矿物.     

阿尔金构造带西段榴辉岩的Sm-Nd及U-Pb年龄——阿尔金构造带中加里东期山根存在的证据

阿尔金构造带西段的榴辉岩呈透镜状产于以角闪岩相矿物组合为特征的片麻岩中.选择保存较好的榴辉岩分别进行Sm-Nd和U-Pb的同位素年代学测定,测得全岩-石榴石-绿辉石的Sm-Nd等时线年龄为(500±10) Ma;4个颗粒的锆石U-Pb同位素测定获得的表面年龄很好地落在一致线上,并得出其权重平均值为(503.9±5.3) Ma.2种方法获得的基本一致的年龄数据反映了榴辉岩的峰期变质时代,从而表明了阿尔金构造带中加里东期与俯冲及陆-陆碰撞作用有关的山根的存在.     

广西十万大山地壳演化:来自印支期花岗岩中麻粒岩包体锆石U-Pb年代学及Hf同位素记录

广西东南部十万大山旧州岩体中副变质麻粒岩包体中锆石U-Pb定年和Hf同位素分析结果显示,麻粒岩原岩物质主要来源于新元古代-中元古代(564～1061Ma)的碎屑物质,峰值年龄为～822 Ma,其物源主要来自与新元古代Rodinia超大陆裂解有关的火成岩.部分锆石为古元古代(1778～2227 Ma),并有少量中太古代-古太古代物质(最老锆石年龄为(3551±8)Ma),暗示十万大山或周缘地区可能存在非常古老的地壳物质.另外,还获得一组早中生代岩浆锆石((234±2)Ma)和一组晚古生代变质锆石((253±3)Ma)年龄.锆石Hf同位素分析结果指示麻粒岩包体的原岩沉积物具有多来源特征,既有古老再循环地壳物质的参与,也有新生物质的贡献.锆石U-Pb-Hf同位素特征指示十万大山地区在～253 Ma经历了一次强烈的热事件,原岩发生麻粒岩相变质作用,而后在抬升过程中(～234 Ma)发生部分熔融形成花岗岩,麻粒岩包体为熔融残留体。     

喜马拉雅造山带下地壳麻粒岩成因: 来自高温高压实验的证据

利用喜马拉雅结晶岩系中的黑云斜长片麻岩进行脱水熔融实验研究,模拟喜马拉雅造山带麻粒岩下地壳的形成过程.实验温度和压力条件分别为770～980℃及1.0～1.4GPa.黑云母的Ti和F含量较高导致其脱水温度高达约900℃（1.0～1.4GPa）.实验产物由过铝花岗质熔体和具有麻粒岩矿物组合的残留相（P1+Qz+Grt+Opx+Bio+I1m/Rut±Kfs±Cpx）组成.残留相矿物组合与出露于喜马拉雅东、西构造结麻粒岩的矿物组合相似,并且二者的特征矿物（石榴石和辉石）的成分一致;残留相的化学成分可以与中性麻粒岩地体的成分对比.实验残留相的波速特征也与青藏高原和造山带下地壳上部的速度吻合.获得如下认识:（1）青藏高原下地壳上部可能是由含石榴石中性麻粒岩组成;（2）喜马拉雅下地壳麻粒岩和淡色花岗岩的形成有着成因上的联系;（3）黑云斜长片麻岩的脱水熔融可能是青藏高原下地壳麻粒岩形成、地壳物质重组和结构调整的重要方式.同时实验也为探讨青藏高原下地壳麻粒岩的矿物组成、化学成分以及形成时温度和压力环境提供了约束条件.     

汉诺坝玄武岩中麻粒岩捕虏体锆石Hf同位素、U-Pb定年和微量元素研究: 华北下地壳早期演化的记录

对汉诺坝玄武岩携带的条带状麻粒岩锆石进行了背散射、Hf同位素、U-Pb年龄和微量元素原位分析. 结果表明: 条带状麻粒岩为早期下地壳样品, 其成因很难用单一的过程来解释, 而是包含着地壳再熔融岩浆作用、幔源物质参与、变质分异作用和早期的下地壳拆沉作用等复杂过程信息. 岩石中除有3097~2824和2489~2447 Ma的古老年龄信息外, 80%的锆石给出1842±40 Ma的年龄值. 老年龄锆石有高的ε_Hf值(达+18.3)和高的Hf模式年龄(2.5~2.6 Ga), 说明形成该岩石的初始物质主要来源于晚太古代的亏损地幔. 早元古代锆石的eHf值多变化于零附近; 个别有较高的ε_Hf值(+9.2~+10.2), 表明早元古代时华北东、西部地块碰撞拼合并导致克拉通最终形成过程中有地幔物质参与.     

南岭东段基底麻粒岩相变质岩的形成时代和原岩性质:锆石的U-Pb-Hf同位素研究

华夏腹地南岭东段的桃溪群麻粒岩相变质岩的岩石化学和锆石的U-Pb-Hf同位素研究显示, 其原岩是一种低成熟度的碎屑沉积岩. 碎屑物质主要来源于新元古代中期(~736 Ma)的花岗质(或流纹质)岩石, 混有少量新太古代-古元古代物质. 这期新元古代岩浆活动的时代与扬子地块第二期岩浆活动的时代一致. Hf同位素特征指示新元古代花岗质岩石是古元古代幔源地壳物质再循环(部分熔融)的产物. 该变质岩原岩沉积于晚新元古代, 在早古生代被挤压俯冲带到下地壳深部, 在480 Ma左右发生了部分熔融和结晶作用, 大约在443 Ma发生了麻粒岩相变质作用. 这一时期形成的锆石显示了大的Hf同位素变化, ε_Hf(t)值从−13.2增加到2.36, 且具有随年龄变小ε_Hf(t)值增加的趋势, 表明在部分熔融和变质过程中有明显的地幔物质加入. 计算显示该麻粒岩演化到晚中生代具有与邻区一些过铝花岗质岩石相似的同位素组成, 暗示这种麻粒岩相变质岩很可能是南岭东段一些中生代过铝花岗岩的源岩.     

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.     

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.     

滇中昆阳群凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄:华南格林威尔期造山的证据

滇中地区出露的昆阳群是一套与华南格林维尔期造山密切相关的沉积岩系. 隶属黑山头组的富良棚段上部发育厚近百米的安山质熔结凝灰岩、层凝灰岩, 是昆阳群最早出现的中性火山岩系, 与昆阳群沉积由陆源碎屑岩转化为碳酸盐岩, 以及震积岩开始大量发育同步. 在这套凝灰岩下部、顶部分别采获样品G3-29-2, G3-29-3, 选出百余粒锆石. 样品G3-29-2获得的锆石Th/U大于0.65, 并具清晰的振荡环带结构, 表明为岩浆成因的锆石. 该样品获得的SHRIMP U-Pb加权平均年龄为(1032 ± 9) Ma. 样品G3-29-3获得多种类型的锆石. 其中, 最老的继承性单颗粒碎屑锆石谐和年龄为(1938 ± 26) Ma, 显示滇中地区存在早前寒武纪基底. 基于以上定年数据, 结合康滇地区火山岩发育特征, 进一步论证了康滇南部格林维尔期造山存在的可能性.     

通化地区印支期花岗岩锆石U-Pb年龄及其与大别-苏鲁超高压带碰撞造山作用之间的关系

应用颗粒锆石U-Pb法, 对出露于吉林省南部通化地区的岔信子岩体、小苇沙河岩体和龙头岩体进行了侵位年代测定, 确认它们形成于印支期, 年龄为203~217 Ma. 地质与地球化学研究显示, 该时期形成的岩体主要包括石英闪长岩和花岗岩两大岩石类型, 前者来自于基性下地壳或者岩石圈地幔的部分熔融; 而后者来源于加厚地壳的部分熔融, 且岩浆源区存在石榴石残留相. 尽管上述两类岩石的源区不同, 但它们具有完全一致的形成年龄. 由于这些花岗岩与北侧兴蒙-吉黑造山带中的同期岩石性质差别较大, 而其年代仅比大别-苏鲁超高压变质作用的年代晚10~20 Ma左右, 与超高压变质岩的第1次快速折返和碰撞后花岗岩的年代一致, 推测其形成应与大别-苏鲁超高压碰撞造山带作用有关.     

浙江平水群角斑岩的成因: 锆石U-Pb年龄和Hf同位素制约

报道了平水群角斑质岩石的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和Hf同位素以及全岩地球化学组成, 讨论了其岩石成因和地质意义. 研究结果表明, 来自平水群的角斑岩形成于(904±8) ~ (906±10) Ma. 地球化学组成上, 这些中酸性岩浆岩相对富集轻稀土, 亏损重稀土和高场强元素(Nb, Ta, Ti和P), 类似于岛弧环境下岩浆作用的产物. 这些角斑岩具极高的锆石初始Hf同位素组成[εHf(t) = 8.6~15.4], 能较好地对应其全岩初始Nd同位素组成[εNd(t) = 6.4~7.9], 远超过一般壳源岩石的Nd-Hf同位素体系. 因此, 它们可能是新元古代早期弧-陆碰撞过程中对年轻岛弧地壳即时再造的产物. 结合锆石Hf模式年龄, 认为扬子板块东南缘除了有Grenville期(1.3~1.1 Ga)的地壳生长外, 在新元古代早期(约1000~900 Ma), 局部(平水地区)可能还存在一次非常重要的年轻岛弧地壳生长事件.     

华夏地块古元古代基底的加里东期再造: 锆石U-Pb年龄、Hf同位素和微量元素制约

应用LA-ICP-MS U-Pb同位素原位微区定年方法及Hf同位素和微量元素分析方法, 对闽西北天井坪地区混合岩中花岗闪长质新成体的锆石进行了系统研究. 这些锆石具环带结构, Th/U比值较高(多数大于0.1), 稀土元素配分型式左倾(富集HREE), 具明显正Ce异常和负Eu异常, 类似于岩浆锆石和深熔作用成因锆石的特征. 锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(446.8±2.2) Ma(95% conf., MSWD=0.88), 为加里东期再造的产物. 锆石的ε_Hf (t)值变化范围为-13.3 ~ -9.7, 显示物源具壳源性质; 其二阶段Hf模式年龄为1.7 ~ 1.9 Ga, 指示混合岩的原岩形成于古元古代. 其寄主岩混合岩新成体具过铝质钙碱性花岗岩的特征, 稀土元素配分型式和微量元素蛛网图显示它们具有与大陆上地壳岩石相似的特性. 结合前人的研究, 判断天井坪地区华夏地块基底物质形成于古元古代, 在加里东期经历了强烈再造和深熔作用. 该区古元古代变质基底加里东期再造的认识, 为深入研究华夏地块加里东时期的构造演化及其与扬子地块的相互作用提供了新的依据.     

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.     

北山造山带南部片麻岩和花岗闪长岩的锆石U-Pb定年和Hf同位素:中元古代的岩浆作用与地壳生长

前寒武纪古老基底的分布及其构造归属是理解和认识中亚造山带基本构造格架和地壳生长的关键问题.本文报道了中亚南缘北山造山带南部黑云斜长片麻岩和花岗闪长岩的LA-ICPMS锆石U-Pb定年和LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素分析结果.所研究的片麻岩中岩浆结晶锆石给出了1408±4 Ma的原岩形成年龄,揭示了北山造山带南部存在中元古代的古老基底岩石.这些岩浆结晶锆石具有正且高的Hf(t)值(4.1~9.9),其Hf模式年龄(1.50~1.72 Ga)与其结晶年龄接近,反映了片麻岩原岩岩浆可能来自亏损地幔或新生地壳,即北山造山带南部存在中元古代(~1.4Ga)的地壳新生事件.同时,在侵入片麻岩的花岗闪长岩中获得了257±3 Ma的岩浆结晶年龄,并获得了大量~1.4 Ga的继承岩浆锆石.这些继承锆石具有与片麻岩的岩浆锆石一致的结晶年龄和Hf同位素组成,进一步表明北山造山带南部存在中元古代老地壳.通过与敦煌地块和中天山地块前寒武纪基底已有资料的对比,我们认为北山南部古老微陆块可能与相邻的中天山地块具有相同的前寒武纪地壳形成与演化历史,它们并不是来源于塔里木克拉通.这一成果为认识中亚造山带南部的构造演化提供了新的重要信息.