科尔沁沙地粗—细组分的碎屑锆石U-Pb年龄特征:对定量物源及区域构造-岩浆演化事件的指示

追踪干旱—半干旱地区大型沙地的物源和风-河流相互作用机制对于理解陆地景观格局演变、地表过程与地貌动态以及大气圈和岩石圈之间的联系至关重要。然而,目前科尔沁沙地的物源仍存在较大争议,且缺乏具有统计意义的锆石U-Pb年龄数据库。因此,本研究对科尔沁沙地地表风成沙进行多点取样,根据不同粒级(<63μm和>63μm)选取1500颗碎屑锆石进行U-Pb测年分析,并利用逆向蒙特卡罗模型对其物源进行定量约束。结果表明,从目视定性的角度看,科尔沁沙地的碎屑锆石U-Pb年龄谱特征非常相似。但定量重建结果显示沙地的物源整体上以中亚造山带的贡献为主(50.5%~61.3%),然而东南部体现出华北克拉通的绝对优势(~75.8%)。科尔沁沙地的物源存在空间异质性,沙地西部和北部的锆石年龄谱极为相似,与南部锆石年龄特征显著不同。科尔沁沙地的碎屑锆石U-Pb年龄特征基本不受粒度分异的影响,但沙地东南部除外。本文认为,风与河流的协同作用及其由此导致的沉积分异和再循环作用解释了科尔沁沙地碎屑锆石的U-Pb年龄特征。结合区域构造演化历史,科尔沁沙地在~2.5 Ga和~1.85 Ga的U-Pb年龄峰值分别是前寒武纪华北克拉通的生长、拼合与碰撞过程中的两期构造事件的产物。此外,~1.7 Ga的锆石年龄可能是对Columbia超大陆聚合与裂解的综合响应。古生代以来的锆石年龄峰值(500~400 Ma、300~250 Ma、130~110 Ma)记录了在古亚洲洋的俯冲闭合、蒙古-鄂霍次克海俯冲碰撞和古太平洋的俯冲、回退的区域构造背景下多期区域构造-岩浆事件。

呼伦贝尔巴彦塔拉砂砾石剖面沉积物组成和锆石U⁃Pb年龄——对沉积环境和区域岩浆构造事件的指示

【目的】砂砾石沉积物的沉积学、地球化学、锆石U-Pb年代研究对于地层划分、水系演化以及揭示山体的构造隆升历史和区域构造岩浆事件等具有重要意义。然而,呼伦贝尔巴彦塔拉砂砾石剖面薄弱的认知限制了其地层划分以及区域地表过程的深入理解。【方法】为此,对该剖面进行了沉积学、重矿物、地球化学和锆石U-Pb年代学分析。【结果】(1)沉积学、重矿物、地球化学特征和地貌证据以及锆石U-Pb年龄综合分析显示,巴彦塔拉砂砾石剖面沉积物主要是来自大兴安岭北段的中—酸性岩浆母岩,是初次循环的结果,沉积物堆积后经历了中等程度的化学风化;(2)结合宏观和微观角度(重矿物和地球化学指标等),并与大兴安岭东麓白土山组标准剖面对比,认为巴彦塔拉砂砾石剖面沉积物是在温暖偏干的氧化环境下形成的冲—洪积物堆积,其地层单位可以划分为白土山组;(3)构造背景判别图解表明构造背景为被动大陆边缘,碎屑锆石U-Pb年龄在100~200 Ma和250~350 Ma的年龄峰值记录了大兴安岭北段在古亚洲洋的闭合和古太平洋的俯冲、回退的区域构造背景下触发的多期岩浆构造事件。【结论】该研究为大兴安岭地区第四纪地层的划分和早更新世区域地表过程的重建提供了新的证据。

中温带气候区花岗岩风化剖面元素地球化学特征及其环境意义

岩石风化是地球关键带中重要的地质过程,对环境变化具有重要的指示意义。不同气候区岩石风化过程具有其特殊性,本文选取位于中温带气候区的哈尔滨英杰花岗岩风化剖面为研究对象,通过元素地球化学特征分析,揭示岩石风化程度及元素迁移富集规律,并结合磁化率和色度指标,对其风化环境进行探讨。结果表明,研究区剖面整体化学风化程度较低(CIA值为56~68);Ca、Na、K等活动性较强元素随风化作用的进行表现为明显亏损;高场强元素与轻稀土元素也表现出较强的活动性,揭示了即使在中低等程度的化学风化下稳定元素也容易迁移。Si/Al和Ti/Al比值指示半风化层和腐泥岩层为原位风化产物,而顶部的氧化土层则可能受外来物质的影响。化学风化表现为自下而上逐渐减小的特征,这种异常的风化规律是由后期物理风化对其原有化学风化的叠加改造所致。对风化环境的多指标分析表明,在风化剖面形成后,区域气候逐渐变干,化学风化向物理风化转变,温差风化及冰劈作用形成大量裂隙导致原有的风化剖面被改造,并最终形成了研究区独特的风化模式,这为解释中温带气候区干冷环境下花岗岩风化特征提供了新的思路。

科尔沁沙地风成细沙的物质组成特征及其对物源的指示

科尔沁沙地是中国北方面积最大的半固定沙地,追踪其物质来源对认识沙地/沙漠的形成演化和重建碎屑物质的迁移路径至关重要。为此,本研究对科尔沁沙地风成沙的细颗粒组分(<63μm和<11μm)进行了岩石学分析、元素地球化学分析、Sr-Nd同位素分析、TIMA自动化矿物识别以及碎屑锆石U-Pb测年分析,全面表征科尔沁沙地物质组成并对其物源进行定量约束。结果表明:科尔沁沙地经历了较低的化学风化,分选和再循环的程度较低。重矿物组合以钛铁矿、绿帘石、锆石、石榴子石、磁铁矿+赤褐铁矿为主,与地球化学母岩判别图解共同指示科尔沁沙地沉积物主要来自中酸性岩浆母岩。Sr-Nd同位素进一步约束主要源区为中亚造山带南缘和华北克拉通北缘,少量粉尘来源于中国北方边界沙漠。沙地的碎屑锆石U-Pb年龄集中在中生代至晚古生代(200~600 Ma)和古元古代(1 518~2 000 Ma、2 200~2 600 Ma)。与潜在源区锆石年龄谱的对比显示,科尔沁沙地细颗粒组分既有来自中亚造山带南缘大兴安岭经风力搬运和河流搬运而来的近源物质供给,也有经河流搬运自华北克拉通北缘燕山山脉出露的古老基岩。逆向蒙特卡罗模型的定量物源结果显示中亚造山带的贡献占53.7%、华北克拉通贡献占46.3%。风与河流的共同作用解释了科尔沁沙地风成沙细颗粒组分的形成。