皖南伏岭A型花岗岩的成因——地球化学、锆石U-Pb年龄及Lu—Hf同位素特征

伏岭花岗岩体,位于江南造山带东段的皖浙相邻区,岩浆岩沿着近北东向的宁国—绩溪深大断裂断分布。笔者等对伏岭岩体鱼龙川(γ_(5)^(3-2))单元花岗岩开展了系统的全岩岩石地球化学、LA-ICPMS锆石U-Pb同位素年龄和锆石原位Lu—Hf同位素地球化学研究,结果表明,花岗岩的侵位年龄为131.8±0.9 Ma,富硅、富碱、贫钙、贫铁,具有较高的Rb、Th、U、Ga、Zr和Y含量,较低的Sr、Ba和Nb含量,稀土配分曲线呈现典型的“海鸥式”分布特征,显示强烈的负Eu异常;微量元素原始地幔标准化蛛网图显示明显的Ba、Sr、Nb的负异常。其高SiO_(2)含量和Rb/Sr值、低Ba、Sr含量具备江南造山带东段皖南地区A型花岗岩的典型特征。岩体具有同源岩浆演化特征,源区可能存在磷灰石、钛铁矿的分离结晶作用,而辉石类的分离较少。伏岭岩体主要来源于地壳中镁铁质岩石的部分熔融,其地球化学特征继承于源岩。锆石ε_(Hf)(t)变化范围较小,均在-7.0~-4.6之间,二阶段模式年龄(TDM2)为1478~1630 Ma,伏岭花岗岩可能由中元古代古老下地壳部分熔融形成。伏岭岩体的形成可能受到碰撞作用的影响,岩体形成于后碰撞期,中元古代的基底岩石被大范围的熔融,从而产生了伏岭A型花岗岩。

燕辽裂陷槽基底陆壳生长事件——来自长城系碎屑锆石U-Pb年龄和Lu—Hf同位素的启示

华北克拉通大陆地壳生长已有大量研究,但对于被巨厚沉积盖层覆盖的燕辽裂陷槽基底地壳生长的问题前人讨论较少。笔者等以燕辽裂陷槽基底之上的长城系沉积岩为研究对象,统计了燕辽裂陷槽内长城系地层中碎屑锆石年龄频谱和Lu—Hf同位素数据,探讨长城系地层沉积年龄、碎屑锆石沉积源区和地壳生长事件等科学问题。同位素年龄将燕辽裂陷槽长城系沉积年龄约束为1680 Ma,代表着燕辽裂陷槽的开启时间。燕辽裂陷槽长城系碎屑锆石年龄频谱主要显示为2.7~2.5 Ga和2.2~1.9 Ga两个阶段,Hf同位素ε_(Hf)(t)表现为高的正值区间0.1~34.6。通过对比长城系碎屑锆石与华北克拉通结晶基底的U-Pb定年、Lu—Hf同位素ε_(Hf)(t)和T_(DM2)模式年龄数据,推测燕辽裂陷槽长城系沉积物源为燕辽裂陷槽下伏基底。结合碎屑锆石U-Pb定年、ε_(Hf)(t)值和T_(DM2)模式年龄数据,我们认为燕辽裂陷槽下伏基底中元古代前地壳生长有3个峰值,分别为2.7~2.5 Ga,2.2~1.9 Ga和1.7~1.6 Ga。

江西武功山早古生代花岗岩的岩石学、锆石U-Pb和Lu—Hf同位素地球化学特征及其地质意义

武功山造山带位于华夏地块与扬子地块碰撞缝合带南侧,记录了新元古代以来的多次构造运动。本文对其中的黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩进行了全面的矿物学、岩石地球化学、锆石U-Pb同位素年代学及Lu—Hf同位素研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年代学研究指示武功山黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩结晶于早志留世(441.6~442.2 Ma)。武功山早志留世花岗岩具有富硅(SiO_(2)含量为67.43%~73.06%)、富碱(Na_(2)O+K_(2)O含量为6.47%~8.46%)、贫钙(CaO=0.78%~2.64%)、贫镁(MgO=0.46%~1.61%)等特征,为强过铝质高钾钙碱性花岗岩(A/CNK=1.09~1.35)。同时,岩相学和地球化学指示岩石属于亚碱性系列,分异程度较低,ΣREE较低,轻重稀土分异程度较高,为S型花岗岩且岩浆源区物相为角闪石+斜长石+石榴子石。结合花岗岩锆石fLu/Hf值均小于-0.9,εHf(t)均为负值(-6.7到-4.8),指示岩浆来源于古元古代古老陆壳物质,形成于陆内造山构造背景下,为武功山地区对武夷—云开造山运动的响应。

赣南铁山垅钨矿田花岗斑岩地球化学特征、锆石U-Pb年龄及Hf同位素特征

赣南铁山垅钨矿田位于南岭钨锡多金属成矿带东段,已探获黑钨矿资源量超10万吨。铁山垅复式岩体包括主体似斑状黑云母花岗岩和补体细粒二云母花岗岩两部分,花岗斑岩呈脉状分布。矿田内花岗岩具有相似的地球化学特征,都属过铝质高钾钙碱性花岗岩类,表现出高硅、富铝、富碱、高钾、富成矿元素(W、Sn、Cu、Mo)和亏损Ba、Sr、Ti、P、REE、Eu,稀土配分曲线呈典型的“海鸥式”分布和M型四分组效应等特征。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法获得花岗斑岩^(206)Pb/^(238)U年龄为146.7±0.5 Ma(MSDW=0.5),成岩时代属晚侏罗世。锆石的n(^(176)Lu)/n(^(177)Hf)=0.000973~0.001989,f_(Lu/Hf)=-0.97~-0.94,ε_(Hf)(t)=-17.9~-10.3,二阶段模式年龄(TDM2)为1.86~2.33 Ga,显示原岩为古元古代地壳。综合分析认为,铁山垅矿田岩浆活动可划分为170~155 Ma、155~150 Ma、150~145 Ma三个阶段,钨锡矿成矿主要集中在第二阶段,且第三阶段花岗斑岩与铜多金属矿成矿关系密切,推测铜岭矿区深部具有较大的找矿前景。

腾冲地块内早印支期构造事件的厘定：来自那邦闪长岩锆石U-Pb定年和Lu-Hf同位素证据

腾冲地块是青藏高原东南缘的重要组成部分,在大地构造位置上与拉萨地块相对应。近年来,松多榴辉岩带的发现揭示拉萨地块内存在晚二叠—早三叠世的俯冲-碰撞事件,与其相对应的腾冲地块是否也经历了相应的构造事件随之成为人们关注的热点。早印支期那邦闪长岩为偏铝质、富钾、钙碱性岩浆岩。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明闪长岩侵位于(245.0±2.9)Ma。锆石εHf(t)值变化于+7.8～+14.9,在εHf(t)-U-Pb年龄图解上所有样品都落在球粒陨石线和亏损地幔线之间、较小的单阶段模式年龄和地壳模式年龄,在Th/Yb-Ba/La图解上分布于俯冲板片流体区和Yb/Hf(<1.2)比值,以及较高的Mg#值和Th、U负异常,说明其来源于幔源物质部分熔融,并有部分壳源物质加入的混合岩浆。LREE和LILE强烈富集、Th、U、Nb、Ta、Ti明显负异常,以及La/Yb-Sc/Ni和La/Yb-Th/Yb构造环境判别图解揭示其岛弧型岩浆岩的性质。形成时代与松多榴辉岩带相近、形成于俯冲-碰撞构造环境及腾冲地块内存在类似于拉萨地块内缺失晚二叠—早三叠世地层的区域性角度不整合,说明腾冲地块内也存在与拉萨地块和澳大利亚陆块北部边缘发生俯冲-碰撞相对应的构造事件,早印支期那邦闪长岩是腾冲地块内对这一事件的响应。

内蒙古北山敖包呼图仁斑状正长花岗岩锆石U—Pb年龄、Lu-Hf同位素组成及其地质意义

敖包呼图仁斑状正长花岗岩体出露于内蒙北山地区石板井北西一带，侵入古元古代北山岩群及早古生代片麻状花岗岩。该岩体富SiO2（70．41％-76．05％）、K2O（3．85％～5．22％），K2O／Na2O=1．42—2．23，铝饱和指数A／CNK为0．97—1．10，MgO#为14～32。稀土总量较高（∑REE=179．2×10^-6～332．2×10^-6），轻稀土富集（La／Yb）N=11．1～22．7，Eu负异常明显（δEu=0．25～0．75）。在微量元素原始地幔标准化图中，富集Rb、Th、K，亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti。（Ga／A1）×10^4较高，为2．6—4．0，具A型花岗岩特征。锆石饱和温度较高，为822．8℃-893．1℃。LA-ICP—MS锆石U—Pb测年表明其形成年龄为398．15±0．85Ma，地质时代为早泥盆世。锆石εHf（t）为0．3～7．8，两阶段Hf模式年龄（tDM2）为1376—894Ma。地质背景、地球化学及同位素特征显示，敖包呼图仁斑状正长花岗岩形成于早泥盆世后碰撞构造环境，是岩石圈伸展过程中软流圈上涌致使中下地壳物质增温发生部分熔融形成的。

南秦岭麻池河乡和沙河湾花岗岩体锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学及Lu-Hf同位素组成

麻池河乡和沙河湾花岗岩体位于商丹断裂南侧。锆石的LA-ICP-MS U-Pb年代学分析表明,麻池河乡花岗岩岩浆结晶年龄为(490.8±2.9)Ma(加里东期早奥陶世);沙河湾石英二长岩岩浆结晶年龄分别为(240.6±1.5)^(228.2±1.5)Ma(印支期中三叠世)。麻池河乡花岗岩锆石两阶段Hf模式年龄(tDM2)为759~1 096Ma。沙河湾石英二长岩tDM2为891~1 516Ma。麻池河乡花岗岩源岩为新元古代和中元古代亏损地幔物质。沙河湾石英二长岩的源岩主要为中元古代壳幔混合物质,还含有少量新元古代壳幔物质。晚寒武世—早奥陶世秦岭洋壳向北俯冲于北秦岭地块之下,俯冲的洋壳和上覆地幔相互作用产生的杂化熔液通过结晶分异形成麻池河乡花岗岩。沙河湾岩体经历了至少两期地质事件,时间跨度为(240.6±1.5)^(228.2±1.5)Ma和214~197Ma。约250Ma勉略洋闭合之后,扬子板块和华北板块在秦岭地区发生碰撞,导致扬子陆块俯冲至南秦岭地块之下并发生小规模的部分熔融形成早—中三叠世((240.6±1.5)^(228.2±1.5)Ma)花岗岩类。约220Ma碰撞结束后,板片断离诱发软流圈物质上涌,同时俯冲陆壳开始折返,在地幔热和构造减压的条件下,俯冲陆壳及上覆岩石圈地幔发生广泛的部分熔融,形成不同程度具埃达克岩质地球化学特征的晚三叠世(214~197Ma)花岗岩类及伴生的镁铁质暗色包体。

德兴张家畈金矿远景区花岗闪长斑岩年代学、Lu-Hf同位素及成矿指示意义

德兴矿集区是我国重要的Cu-Au-Mo-Pb-Zn-Ag矿产资源产地,张家畈金矿远景区位于德兴斑岩铜矿田的北西部.选取张家畈成矿远景区深部的矿化花岗闪长斑岩作为研究对象,对其进行了系统的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和锆石Lu-Hf同位素分析.张家畈花岗闪长斑岩两件样品中锆石14个分析点^(206)Pb/^(238)U的加权平均年龄为171±1Ma(MSWD=0.54).张家畈花岗闪长斑岩锆石Lu-Hf同位素结果为:ε_(Hf)(t)为+5.2^+6.3,两阶段模式年龄为813Ma^883Ma.该岩体的原始岩浆来源于新元古代下地壳物质的部分熔融,并在形成过程中可能加入了地幔组分.中侏罗世,伊泽纳崎板块向华南板块北西向俯冲,在华南内陆产生了一系列伸展型岩浆作用,指示了局部拉伸的环境,因此,张家畈花岗闪长斑岩形成于陆内拉伸的构造背景.张家畈矿化花岗闪长斑岩的成岩时代及Hf同位素特征均与德兴斑岩铜矿田的成矿花岗闪长斑岩相似,且张家畈成矿远景区内自然金与黄铜矿伴生,因此,其深部可能具有斑岩型矿化.

福建上杭地区燕山期花岗岩锆石U-Pb年代学及Hf同位素组成

选取福建省西南部紫金山中粗粒花岗岩、石壁寨西部含斑细粒二长花岗岩和东部斑状含黑云母二长花岗岩作为研究对象,利用LA-ICP-MS法对三个岩体的锆石进行了U-Pb、Lu-Hf和微量元素分析,获得了3个岩体的岩浆结晶分别为156.5±2.7Ma(晚侏罗世),166.2±8.1Ma(中侏罗世)和154.1±1.4Ma(晚侏罗世)。锆石的Lu-Hf同位素分析结果表明,锆石的两阶段Hf模式年龄(tDM2)分别为1.6~2.2Ga、1.7~2.0Ga和1.7~1.9Ga。锆石Hf同位素初始值ε_(Hf)(t)均为负,分别为-14.88^-8.40、-11.9^-7.8和-10.9^-7.4。锆石的ε_(Hf)(t)、Hf同位素地壳模式年龄分布范围较小,暗示岩体岩浆来源具有较为均一锆石Hf同位素组成。中侏罗世(166.2±8.1Ma)期间,古太平洋板块与欧亚板块发生碰撞,导致洋壳俯冲至陆壳之下,陆壳并发生了小规模的部分熔融,形成了石壁寨西部岩体;碰撞结束后,在晚侏罗世(145~156Ma)期发生由挤压向拉张环境的转换,闽西南岩石圈伸展减薄、壳源物质发生广泛的熔融作用,形成了大规模的紫金山岩体和石壁寨东部岩体。本文的研究成果,为研究闽西南花岗岩体的来源和区域构造演化提供了新的资料证据。

新元古代扬子北缘地壳增生事件：来自汉南祖师店奥长花岗岩地球化学、锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和Hf同位素证据

扬子地块北缘大面积出露的超基性—基性—酸性侵入岩被称为"汉南杂岩"。其中的酸性侵入岩主要由二里坝、五堵门、祖师店等岩体构成。本文研究的祖师店岩体为一套奥长花岗岩,其地球化学特征表现为高Si(SiO 2=73.18%~77.18%)、富Na(Na2O=4.55%~5.49%)、低K(K2O=2.01%~3.01%)、Mg(MgO=0.14%~0.25%),属于弱过铝质中钾钙碱性花岗岩。稀土元素球粒陨石标准化图解呈右倾平坦型,Eu略具正异常。样品标准化图解显示富集Rb、Ba、Th等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素;(Sr/Y)为28.16~50.05;(La/Yb)N为7.04~14.21。地球化学特征显示该岩体具岛弧花岗岩特征。与二里坝、五堵门岩体对比后发现祖师店岩体与Adakite不一致。高Sr低Y的特征指示其形成压力相对较大,残留相为石榴子石和金红石、无斜长石。运用锆石饱和温度计和锆石钛温度计计算出这套花岗岩结晶温度为680~694℃,属于玄武质岩石低程度部分熔融的产物。LAICP-MS锆石U-Pb定年结果获得728±3 Ma的成岩年龄和786±4 Ma的捕获锆石年龄,捕获锆石边部记录了728 Ma的岩浆活动事件。锆石Hf同位素分析结果显示,n(176Hf)/n(177Hf)初始值为0.282470~0.282683,εHf(t)=+5.0^+12.2,接近同时期亏损地幔演化线的εHf(t)。两阶段模式年龄(TDM2)为870~1324 Ma,主体集中于约1100 Ma,代表新元古代扬子北缘一期地壳增生事件。推测该岩体是由新生玄武质洋壳俯冲消减过程中在含水条件下部分熔融形成的。结合该区已有大量花岗岩研究成果,提出汉南杂岩中花岗质岩石的时空关系反映岛弧演化和迁移的历史过程,祖师店岩体代表洋内非成熟岛弧向成熟岛弧转化阶段的产物。

江西武功山中生代花岗岩的锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及其地质意义

江西省武功山地区主要发育早古生代和中生代两期花岗岩,后者主要为二云二长花岗岩和黑云母二长花岗岩等,分布于三江村、明月山及和平村等地区,为了研究其形成时代、岩石成因、源区特征和构造环境,分别选取三江地区和和平地区的细中粒斑状黑云母二长花岗岩及细粒斑状二云二长花岗岩进行岩石学、矿物学、地球化学、锆石U-Pb同位素测年和锆石Lu—Hf同位素研究。花岗岩SiO_(2)含量为72.96%~74.16%,Na_(2)O+K_(2)O含量为6.68%~8.42%,MgO含量为0.29%~0.70%,铝饱和指数A/CNK为1.11~1.36,为强过铝质高钾钙碱性花岗岩。ΣREE较低,稀土配分曲线呈右倾型,具强烈δEu负异常,为S型花岗岩。花岗岩锆石n(206 Pb)/n(238U)年龄加权平均值为152.41±0.89 Ma和149.31±0.71 Ma,为晚侏罗世岩浆活动的产物。花岗岩f_(Lu/Hf)值均小于-0.9,ε_(Hf)(t)均为负值,岩浆来源于演化的元古宙陆壳物质。地质演化背景结合样品构造判别图解,综合分析认为武功山中生代花岗岩形成于陆内俯冲环境。

地质样品中镥-铪同位素体系的化学分离与质谱测试新进展

对自1980年以来地质样品中Lu-Hf同位素体系的化学分离方法与质谱测试技术的最新进展进行了综述。着重介绍热电离质谱、热二次离子质谱和多接收电感耦合等离子体质谱(MC- ICP-MS)在测定Lu-Hf同位素时,针对不同类型的仪器、不同的样品所采用的各种化学分离方法和质谱测试技术。主要参考文献46篇。通过文献综述表明,MC-ICP-MS技术是当前进行Lu-Hf同位素测试的主要技术,Eichrom Ln-Spec树脂是一次进行Lu-Hf同位素体系化学分离的有效手段,和其他成熟的同位素体系(Rb-Sr、Sm-Nd、U-Pb)结合,成为今后具有很大发展空间的研究方向之一。

扬子板块西缘黄草坝A型复式花岗岩体的成因及其地质意义

扬子板块西缘分布有一系列中元古代晚期—新元古代中期的岩浆岩体,是探究Rodinia超大陆聚合和裂解的重要窗口。黄草坝复式花岗岩体出露于扬子西南缘的云南牟定戌街地区,岩性包括有片麻状花岗岩、二长花岗岩和黑云母花岗岩。这些花岗岩在主量元素组成上均具有高SiO_(2)(70.77%~78.79%)、高碱(Na_(2)O+K_(2)O=7.15%~8.73%)、高FeO^(T)/(FeO^(T)+MgO)(0.70~0.98)值和高10000×Ga/Al(2.68~6.84)值,以及低P_(2)O_(5)(0.01%~0.06%)、低CaO(0.07%~0.90%)、低MgO(0.02%~0.88%)的地球化学特点。在稀土元素组成上均表现为轻稀土相对富集、具明显的负Eu异常特征。在微量元素组成上表现为Rb、Th、U、K、Nd、Sm等元素相对富集,Nb、Zr、Hf等元素相对亏损,Ba、Sr、P、Ti等元素强烈亏损。主微量元素特征表明黄草坝复式花岗岩体属于典型的A型花岗岩。锆石原位微区U-Pb定年结果显示片麻状花岗岩(1090±24 Ma)和二长花岗岩(1063±5 Ma)均形成于中元古代时期,ε_(Hf)(t)=+4.3~+10.3,T_(DM2)年龄介于1.33~1.62 Ga,表明成岩物质来自新生地壳的部分熔融。黑云母花岗岩的结晶年龄为782.4±8.2 Ma(ICP-MS U-Pb法),属于新元古代,其ε_(Hf)(t)=-7.3~-2.1,T_(DM2)年龄介于1.80~2.14 Ga,表明成岩物质可能来源于古老地壳。结合前人研究资料分析,笔者等认为黄草坝A型复式花岗岩体形成于中元古代—新元古代时期多阶段造山旋回中的碰撞造山后伸展环境中。

锆石学研究在地质科学中的应用

锆石是各类岩石中重要的副矿物,其性质稳定,不易被后期的蚀变作用或热液作用所改变,被广泛应用于岩石成因和同位素定年的研究。锆石形态学、U-Pb同位素年代学、锆石微量元素、锆石Lu-Hf同位素和氧同位素等为研究地质事件成因和演化提供了重要信息。

滇西高黎贡造山带始新世岩浆活动及其对印度板块与欧亚大陆碰撞的响应

高黎贡构造带构成腾冲地块的东部边界,其内出露的新生代花岗岩与印度板块和欧亚大陆的碰撞有关。本文通过岩石学、岩石地球化学、锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和Lu-Hf同位素示踪对腾冲地块东缘――高黎贡构造带内3个始新世花岗岩体进行了研究,结果表明其形成时代为43~47Ma。岩石具有高钾钙碱性、高硅、富钾、低钙、低磷,A/CNK值介于1.05~1.14之间,LREE富集以及Eu、Sr、Ba、Nb、P和Ti强烈负异常等特征。锆石Lu-Hf同位素测试结果表明九斤粮岩体和大中山岩体的锆石ε_(Hf)(t)值特征相近,分布于-8.4^-0.8之间,对应的t_(DMC)值为1317~1730Ma;董家园岩体的锆石ε_(Hf)(t)值则分布于球粒陨石线两侧(-7.0^+5.7),对应的t_(DMC)值为907~1531Ma。这些特征说明九斤粮岩体和大中山花岗岩岩浆来源于中-新元古代变沉积岩部分熔融的产物,董家园花岗岩岩浆来源于中-新元古代变基性岩和变沉积岩的部分熔融。岩石地球化学特征和构造环境判别图解显示该期花岗岩形成于同碰撞的构造环境,是腾冲地块内晚白垩世和古新世岩浆活动的延续,是对印度板块与欧亚大陆碰撞的响应。