论文:河南登封地区嵩山石英岩碎屑锆石U-Pb年代学、Hf同位素组成及其地质意义

发布时间：2012-07-04 15:59:37 点击：707

河南登封地区嵩山石英岩碎屑锆石U-Pb年代学、Hf同位素组成及其地质意义

第五春荣, 孙勇, 袁洪林, 王洪亮, 钟兴平, 柳小明

大陆动力学国家重点实验室
, 西北大学地质学系
, 西安 710069

2008-03-18收稿, 2008-05-28接受
国家自然科学基金项目
(批准号: 40773044)、大陆动力学国家重点实验室研究课题和西北大学研究生创新教育项目
(批准号: 07YZZ28)资助

摘要对河南登封地区广泛分布的古元古代嵩山石英岩中碎屑锆石进行了
U-Pb定年和Hf同位素研究. 研究结果对华北克拉通太古宙地壳的形成和演化提供了进一步的制约
. 嵩山石英岩碎屑锆石具有4组峰值年龄, 其中以~2.50 Ga的年龄峰值最为显著. 此外尚有3.40, 2.34 Ga,
2.75~2.80 Ga等3组峰值年龄. 嵩山石英岩中3.40 Ga碎屑锆石的Hf同位素组成与华北克拉通东部发现的古老岩石中的锆石(如冀东和鞍山地区)具有较强的相似性. 但是, 根据最新的一些道, 华北克拉通南缘、华南地区、北秦岭构造带及其邻区均发现存在3.6 Ga, 甚至更为古老地壳物质线索. 因此很难明确地推测嵩山石英岩中发现的这些3.40 Ga碎屑锆石的物源区.但综合迄今的研究成果, 可以推测, 3.4~3.6 Ga的地壳物质曾经广泛地存在于古华北克拉通及邻区. 2.77~2.80 Ga的碎屑锆石所占分额较小, 样品中ε Hf(t)值最高可达6.1±1.6,接近于当时损地幔的Hf同位素值组成, 且锆石的Hf单阶段模式年龄与形成年龄相近, 表明其来于亏损幔分异出的未经演化的物质. ~2.50 Ga的年龄数据约占所测数据的85%, 锆石的Hf同位素
组成显示其岩浆成因以新太古代地壳再造为主, 伴有少量古老地壳物质的再循环. 本次研究获得最年轻的锆石年龄为(207Pb/206Pb)为(2337±23) Ma, 可以作为嵩山群的下限年龄考虑(古元古代早期).

关键词
碎屑锆石
华北克拉通
Hf同位素
嵩山石英岩

锆石具有较强的抗风化性和抗干扰性, 不仅可以获得单颗粒锆石的形成年龄, 而且可以提供寄主岩石源区Hf同位素组成信息. 因此利用碎屑锆石U-Pb-Hf同位素测定技术, 在研究沉积岩物源, 沉积时代以及区域岩浆事件等方面具有其他同位素体系所不可比拟的优势, 已成为目前国内外研究的热点之一[1~8].

由于上述技术路线需要大量测试数据进行统计研究, 因此需求一种快速、低成本, 高精度, 可提供多种原位信息的分析方法
. 激光剥蚀等离子体质谱
(LA-ICP-MS)和多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)分析技术有机地结合解决了这一难题[9], 这一分析方法对于研究不同成因的碎屑锆石或同一锆石中不同成分域的成因提供了有力的方法支持. 石英岩是元古宙沉积岩中重要的岩石类型, 其碎屑物质来源及成因是其研究的关键[10]. 本文报道了华北克拉通南缘登封地区古元古代嵩山石英岩中碎屑锆石的定年结果及Hf同位素组成, 并探讨碎屑沉积物的形成及华北克拉通太古宙地壳演化历史.