西大别红安地区榴辉岩原岩年龄及Hf同位素组成_对扬子板块北缘中元古代晚期地壳生长作用的显示

显微结构照像在西北大学大陆动力学国家重点实验 以及裹体周围都有变质重结晶现象发生 (照片 1) ,
室完成 ,CL 分析在加载于 Quanta 400 F E G 型扫描 这是因为锆石的重结晶作用一般优先发生在锆石边
电镜上的美国 Gatan 公司的 Mo noCL3 + 型阴极荧 部以及锆石内部矿物包裹体周围等结构不稳定的区
样品靶 ,磨至锆石颗粒中心部位后抛光 ,样品抛光后 进行 CL 显微结构观察 ,在此基础上选择合适的锆
大部分锆石具岩浆型韵律环带 ,无继承型核 ,锆石有 1μm～10 μm 的亮边 ,部分锆石表面有少量微裂
石颗粒和/ 或区域进行 U2Pb 年龄测定 。锆石的 CL 隙 ,少数颗粒内部含有包裹体 。锆石边部 ,表面裂隙
卷 ( Volume) 29 ,期 ( Number) 2 ,总 ( Total) 116 页 ( Pages) 108 - 114 ,2009 ,6 , (J un ,2009)
矿 物 岩 石 J MIN ERAL PETROL
西大别红安地区榴辉岩原岩年龄及 Hf 同位素组成 :对扬子板块北缘中元
域[17] ,说明了样品中的锆石应为经历了后期的变质 重结晶作用改造的岩浆锆石 。因此 ,依据 CL 图像 , 选择锆石内部无变质重结晶现象发生的区域进行测 试 ,测试结果可以代表原岩锆石的特征 (照片 1) 。
对样品 07 HA06 中的 12 颗锆石颗粒的无变质 重结晶区域进行了 12 个点的微量元素分析 (表 1) 。 该样品中的锆石具有较高的 U (93 ×10 - 6 ～435 × 10 - 6 ) 、Th (75 ×10 - 6 ～469 ×10 - 6 ) 质量分数和较高 的 Th/ U 比值 (01 70～11 08) ,与岩浆型锆石的特征 一致 ,可以代表该榴辉岩中的原岩锆石 。不同类型 的锆石具有不同的稀土总量和稀土配分模式 ,此次 所有锆石的分析点在球粒陨石标准化图解中呈轻稀 土亏损重稀土逐步富集的稀土分配模式 (图 2) ,都 具有明显的 Ce 正异常和 Eu 负异常 (Ce/ Ce 3 = 71 0 ～ 231 9 , Eu/ Eu 3 = 01 08 ～ 01 24 ) , 稀 土 总 量 高 (1 309 ×10 - 6 ～2 250 ×10 - 6 ) ,重稀土 ( Gd2L u) 富集 (1 291 ×10 - 6 ～ 2 210 ×10 - 6 ) 且 分 异 程 度 较 大 , ( Yb/ Gd) CN = 141 5～311 1 ,具有典型的岩浆锆石稀 土分配模式[18] 。锆石 N b , Ta 质量分数较低 ,分别 为 01 63 ×10 - 6 ～21 26 ×10 - 6 和 01 32 ×10 - 6 ～01 71 ×10 - 6 ,Nb/ Ta 值偏大 (11 5～31 2) 。
大别2苏鲁造山带是位于华
北和扬子两大陆块间的复杂碰
撞造山带 。红安地区为大别2苏 鲁造山带的西延部分 ,根据岩石 构造特征 ,从北到南被分为 : 南 湾复理石带 、八里畈构造混杂岩
带 、浒湾高压变质带 、新县超高
压变质带 、红安高压变质带以及
木兰 山 蓝 片2绿 片 岩 带 等 6 个
带[7] ( 图 1) 。新县超高压变 质 带榴辉岩变质温压条件为 480 ℃～ 670 ℃和 21 5 GPa ～ 21 9 GPa ,并先后经历了从超高压到 高压的超过 100 ℃的升温阶段 、 从高压到绿帘2角闪岩相的近似 等温减压的折返阶段和迅速的
【摘 要】 西大别红安地区榴辉岩样品的锆石 CL 图像显示这些锆石为经历了后期变质 重结晶改造的岩浆锆石 ;挑选锆石内部无变质重结晶区域进行微量元素测试 ,结果表明其 具有典型的岩浆锆石微量元素特点 ;L A2ICPMS 锆石 U2Pb 年龄测定为1 068 Ma ±23 Ma (MSWD = 11 8) ,应为该榴辉岩原岩形成年龄 ,指示该地区在中元古代晚期有岩浆活动发 生 ;而锆石的εHf ( t) 值为 81 2 ～ 181 1 (加权平均结果为 141 06 ±01 62) , TDM 为 892 Ma ～ 1 300 Ma (加权平均结果为1 062 Ma ±21 Ma) ,表明榴辉岩的原岩来自亏损地幔 。这些结 果证实 ,大别地区存在中元古代晚期到新元古代早期的岩浆作用 ,且这一时期扬子板块有 不同程度的地壳生长 。
研究所测样品 07 HA06 采自红安县城的西边 , 位于红安高压变质带内 。榴辉岩呈透镜状分布于绿 帘角闪片麻岩中 ,长约 1 m～10 m 。由于具有相似 的岩石矿物特征 ,且仅在较小范围内出露 ,部分露头 风化比较严重 ,因此只选择对其中一处面积较大 ,保 存较好的露头进行了采样分析 。从榴辉岩体的中心 向边部可见退变质作用逐渐加强 ,由新鲜榴辉岩转 变成绿帘角闪岩的连续退变质过程 。样品的主要组 成矿物为石榴石 、绿辉石 、多硅白云母 、石英 、绿 (黝) 帘石 、蓝闪石和金红石等 ,另有少量磷灰石和锆石等 副矿物 。同时石榴石中含有大量绿帘2角闪岩相矿 物包体 ,如绿帘石 、石英 、钠钙质角闪石和钠长石等 。
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矿 物 岩 石
2009
2 分析方法
3 结 果
样品 07 HA06 中的锆石采用标准重矿物分离 技术 (包括磁选和重液分选等) 分选 ,然后在双目镜 下选择透明且具有代表性的锆石颗粒制成环氧树脂
榴辉岩样品07 HA06中的锆石多为椭圆状或 短柱状 、无色透明至半透明颗粒 ,长度为 100 μm～ 150μm ,长宽比为 1∶1～2∶1 。锆石 CL 图像显示绝
古代晚期地壳生长作用的显示
汪 晶1 , 吴元保1 , 2 , 彭 敏1 , 焦文放1 , 刘小驰1
1. 地质过程与矿产资源国家重点实验室 ,中国地质大学 (武汉) 地球科学学院 ,湖北 武汉 430074 ; 2. 大陆动力学国家重点实验室 ,西北大学地质系 ,陕西 西安 710069
光探头上完成 ,分析电压和电流分别为约 15 kV 和 20 nA 。
锆石原位微区 U2Pb 同位素组成分析和微量元 素分析在中国地质大学 (武汉) 地质过程与矿产资源 国家重点实验室利用 L A2ICP2MS 完成 。激光剥蚀 系统为配备有 193 nm 激光器的 GeoLas 2005 。分 析采用的激光剥蚀孔径为 32 μm , 激光脉冲为 10 Hz , 能量为 110 mJ 。ICP2MS 为美国安捷伦公司生 产的 Agilent7500a ,实验中采用氦气作为剥蚀物质 的载气 ,同位素组成用锆石 91500 作为外标进行校 正 ,元素含量用 N IS T610 作外标 、29 Si作内标进行标 定 ,具体分析方法及仪器参数见文献[ 8 ] 。锆石测定 点的 Pb 同位素比值 、U2Pb 表面年龄和 U2Th2Pb 含 量采用 GL IT T ER41 0 程序计算 ,普通 Pb 校正采用 文献[ 9 ]中的方法 。锆石加权平均年龄的计算及谐 和图 的 绘 制 采 用 L udwig ( 2001 ) 的 ISO PL O T 程 序[10 ] 。
春等对各变质带的榴辉岩进行 压变质带 ; 6. 木兰山蓝片岩2绿片岩带 ; 7. 龟山组 ; 8. 外庙组 ; 9. 花岗片麻岩区域 ; 10. 白垩纪花
岗岩 ; 11. 三叠纪缝合带 ; 12. 拆离断层 ; 13. 断层 ; 14. 采样位置
了温压测定 ,得到新县超高压单 Fig. 1 Sketch geological map of t he Hong′an area in West Dabie and sample location
作者简介 :汪 晶 ,男 ,24 岁 ,硕士生 ,地球化学专业 ,研究方向 :同位素地球化学. E2mail :ddwj09 @yahoo . co m. cn
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锆石原位 L u2Hf 同位素测定在西北大学大陆 动力学国家重点实验室配备有 193 nm Ar F 激光器 的 Nuplasma 型 MC2ICPMS 上完成 ,分析采用的激 光束斑直径为 44μm ,剥蚀频率为 10 Hz ,具体分析 方法及仪器参数见文献 [ 11 ] 。176 Hf 的两个同质异 位数176 L u和176 Yb干扰采用如下校正值 :176 L u/ 175 L u = 01 026 69[12] 和176 Yb/ 172 Yb = 01 588 6[13 ] 。样品测 定过程中以锆石 91500 作为标样 。εHf 计算采用的 176 L u衰变常数为 11 865 ×10 - 11
1 研究区概况
> 21 9 GPa ±01 3 GPa ,红安高压变质带东岳庙榴辉 岩则为 530 ℃±30 ℃, > 21 0 GPa ±01 2 GPa ,说明 西大别榴辉岩的变质温压条件要较东大别和苏鲁变 质超高压地体低 50 ℃～150 ℃[6] 。由于受碰撞后 白垩纪岩浆作用影响较小 ,该地区高压榴辉岩广泛 分布 ,被认为是研究大别造山带碰撞造山作用过程 和后期退变质演化的重要地区[7] 。然对该地区的研 究相对于东大别2苏鲁造山带还显得薄弱 。
第 29 卷 第 2 期 汪 晶等 :西大别红安地区榴辉岩原岩年龄及 Hf 同位素组成 :对扬子板块北缘中元古代晚期地壳生长作用的显示 109
有限 。吴元保等在榴辉岩样品中用 L A2ICPMS 锆 石 U2Pb 定年方法获得该地区超高压榴辉岩和片麻 岩的原岩形成年龄为 752 Ma ±70 Ma[2] ;刘晓春等 在红安高压带榴辉岩中用 S H RIM P 锆石 U2Pb 定 年方法获得了 733 Ma ±10 Ma 到 684 Ma ±15 Ma 原岩年龄 ,与此同时刘晓春等在红安高压带榴辉岩 中也曾发现 3 颗岩浆继承锆石 ,具有明显的岩浆振 荡环带 , 207 Pb/ 206 Pb 年龄分别为 902 Ma ±24 Ma , 933 Ma ±25 Ma 和1 044 Ma ±13 Ma ,都被解释为 捕获锆石年龄[6] 。红安地区位于扬子板块北缘 ,而 中元古代晚期到新元古代早期的构造热事件在扬子 东南缘 、扬子西缘都广泛存在 ,而扬子板块北缘这一 期岩浆作用的性质尚不明确 。研究希望对西大别红 安地区西部的一个榴辉岩样品进行系统的锆石内部 结构 、微量元素组成 、U2Pb 定年及 Hf 同位素组成 的系统分析 ,发现该榴辉岩的原岩形成于中新元古 代之间的证据 ,分析同位素组成特征 ,进一步探讨这 一时期扬子板块地壳生长作用过程与 Rodinia 超大 陆聚合作用过程相关的可能性 。
古代早期新生的地壳物质[2 ,3 ] 。 榴辉岩作为一种高压到超高压变质岩 ,广泛存
在于冀北 、大别造山带等构造区域[4 ,5] ,对造山带的 构造演化机制具有重要的指示意义 ,是岩石学 、地球 化学及锆石 S HRIM P 年代学研究的理想对象 。在 红安地区 ,对高压2超高压变质岩的原岩年龄和性质 的 研究相对于大别2苏鲁造山带的其他地区还比较
冷却阶段 ;而在红安高压变质带 中 ,七里坪地区榴辉岩共生矿物
反应边的存在则指示了该变质
带经历了从绿帘2角闪岩相到榴
辉岩相的进变质过程[2] 。刘晓
图 1 西大别红安地区构造地质图及采样点位置 (据 Liu e源自文库 al , 2004 [6]修改)
1. 南湾复理石带 ; 2. 八里畈构造混杂岩带 ; 3. 浒湾高压变质带 ; 4. 新县超高压变质带 ; 5. 红安高
【关键词】 西大别 ;榴辉岩 ;锆石微量元素 ;锆石 U2Pb 年龄 ;地壳生长 中图分类号 : P597 + 1 3 文献标识码 :A 文章编号 :1001 - 6872 (2009) 02 - 0108 - 07
大别2苏鲁造山带是扬子板块和华北板块在印 支期碰撞作用形成的 ,西大别红安地区属于大别2苏 鲁造山带的西缘 。迄今为止 ,对大别2苏鲁造山带的 高压超高压岩石进行的研究表明这些高压2超高压 变质岩的原岩主要形成于新元古代 (620 Ma～880 Ma) [1] ,它们多数由古老的地壳物质再循环作用形 成 ,部分变质岩的原岩可能是中元古代早期到新元
收稿日期 :2009 - 02 - 16 ; 改回日期 :2009 - 06 - 02 基金项目 :国家自然科学基金 (批准号 :40772042 ,90714010 和 40521001) ;教育部项目 ( IR T0441 ,B07039 和 NCET20620659) ;西北大学大陆动 力学国家重点实验室和中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室开放基金
元的榴辉岩为 640 ℃±30 ℃,
( modified after Liu et al [6 ] ,2004)
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