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华北克拉通南缘太华杂岩组成及演化

岩石学报 2018年第4期34卷 999-1018页

作者：第五春荣刘祥孙勇大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系西安710069

太华杂岩位于华北克拉通南部,其组成复杂,记录了几乎所有早前寒武纪各阶段重要的地质事件;此外,由于其所处特殊地理位置,研究太华杂岩对于华北克拉通早前寒武纪地壳形成和演化、构造单元划分和基底拼合等都具有举足轻重的科学价值。本... 详细信息

太华杂岩位于华北克拉通南部,其组成复杂,记录了几乎所有早前寒武纪各阶段重要的地质事件;此外,由于其所处特殊地理位置,研究太华杂岩对于华北克拉通早前寒武纪地壳形成和演化、构造单元划分和基底拼合等都具有举足轻重的科学价值。本文综合已有的岩石学、变质作用、地球化学以及同位素年代学等诸多研究工作,得到以下阶段性结论和认识:1)将鲁山地区太华划分为以深成侵入岩为主的片麻岩系和以变质沉积-火山岩为主的表壳岩系;前者形成于中太古代晚期-新太古代早期,后者形成于古元古代晚期。而小秦岭地区太华杂岩中变质深成侵入岩形成时间跨度较大,为中太古代晚期-古元古代早期;而其上覆的火山-沉积岩可与鲁山太华杂岩的表壳岩类比,形成时间亦为古元古代晚期。2)中太古代-新太古代(2.91～2.50Ga)为华北克拉通南部大陆最主要的地壳形成时期。提出太华杂岩在太古宙经历了两期明显的地壳生长时间,一期发生在2.85～2.70Ga,以鲁山太华片麻岩系中的深成侵入岩和斜长角闪岩为代表;另一期发生在～2.50Ga,以小秦岭华山和崤山地区太华杂岩中各类花岗质岩石为代表。3)太华杂岩在所谓的全球陆壳生长"沉寂期(2.45～2.20Ga)"岩浆活动异常发育,推测这一时期的岩石形成于古元古代俯冲-汇聚环境,可能是与华北克拉通南部太古宙陆块和其他陆块汇聚-碰撞相关。4)太华杂岩在古元古代晚期普遍遭受了强烈的变质和变形,其变质程度主体为高角闪岩相,局部可达麻粒岩相,且记录了包含近等温降压退变质片段的顺时针变质作用P-T轨迹,经历了一个漫长的变质演化过程(1.97～1.80Ga),变质作用的时限跨度可达150Myr。5)提出华北克拉通南部曾经为一个统一基底,称之为"南部太古宙地块",此地块形成时间为新太古代末期(～2.5Ga)。该古老陆块经历了如下5个构造-演化阶段:(1)冥古宙-始太古代初始陆核形成;(2)中太古代-新太古代陆壳快速生长;(3)古元古代早期(～2.3Ga)岩浆活动异常活跃;(4)古元古代(2.30～1.97Ga)陆内拉伸-破裂;和(5)古元古代末期(1.97～1.80Ga)陆块最终拼合。

关键词：华北克拉通南部太古宙陆块太华杂岩太古宙大陆地壳生长

华北克拉通地壳生长和演化:来自现代河流碎屑锆石Hf同位素组成的启示

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岩石学报 2012年第11期28卷 3520-3530页

作者：第五春荣孙勇王倩大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系西安710069

定量地给出大陆地壳生长速率以及生长量随时间的演化是研究大陆地壳形成与演化的核心问题之一。近年来,利用沉积岩和沉积物中碎屑锆石的U-Pb年龄和Hf同位素组成已成为目前研究大陆地壳生长和演化最为简捷、有效的工具。本文对来自华北... 详细信息

定量地给出大陆地壳生长速率以及生长量随时间的演化是研究大陆地壳形成与演化的核心问题之一。近年来,利用沉积岩和沉积物中碎屑锆石的U-Pb年龄和Hf同位素组成已成为目前研究大陆地壳生长和演化最为简捷、有效的工具。本文对来自华北克拉通西部泾河和洛河河沙中的187颗碎屑锆石进行Hf同位素组成分析,并结合已有的资料来探讨华北克拉通地壳的生长和演化规律。结果显示:随着地质历史变化,华北克拉通地壳生长呈阶段性特点。如在中太古代中期-新太古代末期(3.0～2.5Ga)地壳生长速率较快,大约已有60%现今大陆地壳形成。此后,陆壳呈较稳定速率增长,到新元古代晚期(600Ma)基本己形成现存大陆地壳。表明现今的大陆主要生长于太古宙和元古宙,而显生宙陆壳的增生量可以忽略不计。根据河流碎屑锆石和前寒武纪岩石中锆石的U-Pb年龄、两阶段模式年龄(tDM2C和tNC2C)和εHf(t)所获得华北克拉通早前寒武纪地壳演化曲线,本文提出～2.7Ga和～2.5Ga分别曾经为华北克拉通太古宙岩浆作用最活跃时期,也是地壳快速生长时期,表明华北克拉通在新太古代曾发生过两期明显的地壳生长。

关键词：地壳生长华北克拉通碎屑锆石 Hf同位素

晋陕交界涑水杂岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成及其地质意义

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地质通报 2017年第2期36卷 392-401页

作者：王建其刘祥第五春荣大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系陕西西安710069

涑水杂岩作为华北克拉通南部早前寒武纪变质基底杂岩的重要组成部分,以中条山地区出露最好且研究程度最高。在晋陕交界处的韩城和河津地区也有零星的古老变质基底杂岩出露,通常认为是中条山地区涑水杂岩的西延。用LA-ICP-MS锆石U-Pb方... 详细信息

涑水杂岩作为华北克拉通南部早前寒武纪变质基底杂岩的重要组成部分,以中条山地区出露最好且研究程度最高。在晋陕交界处的韩城和河津地区也有零星的古老变质基底杂岩出露,通常认为是中条山地区涑水杂岩的西延。用LA-ICP-MS锆石U-Pb方法测得研究区内的基底岩石角闪斜长片麻岩、透辉斜长片麻岩和二长花岗片麻岩原岩的形成年龄分别为2260±28Ma、2053±34Ma和2098±27Ma,表明晋陕交界处涑水杂岩的形成年龄明显小于中条山地区的涑水杂岩,其形成时代主要应为古元古代早期,而非太古宙。锆石Hf同位素显示,所分析的锆石多数具有低ε_(Hf)(t)值,最低可达-6,其二阶段模式年龄为2630~2933Ma,表明这些形成于古元古代的岩石为太古宙岩石再循环的产物,暗示在晋陕交界处可能存在太古宙的古老地壳物质,同时也支持华北克拉通南部太古宙地块划分的推论。

关键词：华北克拉通涑水杂岩基底岩石 LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄 Hf同位素

冀西北怀安地区中性辉石麻粒岩的锆石U-Pb、Lu-Hf及微量元素组成对区域退变质时代的制约

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岩石学报 2012年第11期28卷 3721-3738页

作者：罗志波张华锋第五春荣张红中国地质大学地球科学与资源学院北京100083 西北大学大陆动力学国家重点实验室西安710069

冀西北怀安地区位于华北克拉通北缘中段。其区域麻粒岩相变质峰期时间及所代表的碰撞造山时限一直存在不同认识。本文对出露于区内的中性辉石麻粒岩体(变石英闪长岩)进行锆石U-Pb、Lu-Hf及微量元素组成的分析研究,探讨其锆石同位素年龄... 详细信息

冀西北怀安地区位于华北克拉通北缘中段。其区域麻粒岩相变质峰期时间及所代表的碰撞造山时限一直存在不同认识。本文对出露于区内的中性辉石麻粒岩体(变石英闪长岩)进行锆石U-Pb、Lu-Hf及微量元素组成的分析研究,探讨其锆石同位素年龄的地质意义。该类岩石的矿物组合表明它们在中压麻粒岩峰期变质之后经历了角闪岩相退变质作用。锆石阴极发光显示,辉石麻粒岩中存在两种类型锆石:1)具双层结构锆石:核部锆石晶形保存相对完好并具生长环带,幔部为无内部结构的变质增生边;2)内部结构均一,无生长环带,为变质增生的新生锆石。其中具生长环带的核部锆石207Pb/206Pb年龄分布在2542～1902Ma(1σ),并与之相应的Th/U比值(0.10～1.92)、ΣHREE(59.1×10-6～452×10-6)和εHf(t)值呈正相关关系,表明核部锆石曾发生过不同程度的变质重结晶作用。其中谐和度高且年龄大于2400Ma的锆石(Th/U=0.42～1.92)获得了2471±18Ma(2σ,MSWD=6.7)加权平均年龄,该年龄可近似代表原岩的形成时代;相应的单阶段Hf模式年龄(tDM=2550～2621Ma,峰值2586Ma)和两阶段模式年龄(tDMC=2596～2716Ma,峰值2665Ma)以及与较高的εHf(t)值(4.1～6.7),反映其原岩的源区具新生下地壳特征,暗示本区新太古代末发生过地壳增生事件。变质增生锆石具更低的Th/U(<0.10)和176Lu/177Hf比值(<0.0001)以及明显偏低的重稀土含量。结合岩相学分析表明,这些变质锆石应是麻粒岩相向角闪岩相退变质过程中的产物,非峰期麻粒岩相产物。锆石Ti温度计算结果(683～714℃)也进一步支持这种解释。它们获得的1831±7Ma(2σ,MSWD=2.5)加权平均年龄应代表中压麻粒岩相变质晚期至角闪岩相退变质时代。为此,我们认为本区麻粒岩广泛记录的1850～1800Ma的变质年龄应代表古元古代末地壳抬升退变质事件。

关键词：锆石U-Pb年龄麻粒岩退变质作用怀安华北克拉通

贺兰山古元古代花岗岩年代学及地球化学特征:对华北克拉通西部孔兹岩带形成和演化的制约

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岩石学报 2019年第8期35卷 2325-2343页

作者：甘保平第五春荣王伯隆王庭怡西北大学大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系

华北克拉通西部贺兰山地区基底岩石以古元古代孔兹岩系和S型花岗岩为主,该区的S型花岗岩是探索华北克拉通西部陆块孔兹岩带地质演化的关键研究对象之一。本文主要以贺兰山北部的片麻状含石榴黑云母花岗岩和似斑状石榴黑云母花岗岩为研... 详细信息

华北克拉通西部贺兰山地区基底岩石以古元古代孔兹岩系和S型花岗岩为主,该区的S型花岗岩是探索华北克拉通西部陆块孔兹岩带地质演化的关键研究对象之一。本文主要以贺兰山北部的片麻状含石榴黑云母花岗岩和似斑状石榴黑云母花岗岩为研究对象,通过详细的岩石学、锆石U-Pb年代学、Hf同位素以及全岩地球化学等方法来讨论其岩石成因和地质意义。结果表明,片麻状含石榴黑云母花岗岩和似斑状石榴黑云母花岗岩侵位年龄分别为~2. 0Ga和~1. 97Ga,属于古元古代时期不同阶段岩浆作用的产物。片麻状含石榴黑云母花岗岩具有较低SiO2(60. 88%~65. 42%),高Al2O3(16. 84%~19. 35%)、Fe2O3T(5. 94%~6. 14%)、K2O (3. 25%~5. 10%)、A/CNK (1. 75~2. 34)和Mg#(47~51),低Na2O (1. 14%~2. 45%),以及较高的稀土元素含量(∑REE=262×10-6~290×10-6)和明显的Eu负异常(δEu=0. 30~0. 55)。似斑状石榴黑云母花岗岩具有高SiO2(71. 93%~74. 98%)、K2O (4. 58%~6. 98%)、Al2O3(13. 25%~14. 79%)和Na2O (3. 13%~3. 94%),低Fe2OT3(0. 69%~1. 39%),A/CNK值为1. 08~1. 14,且具有相对较低的Mg#值(17~43)和稀土元素总量(∑REE=35. 3×10-6~127×10-6),Eu负异常和正异常(δEu=0. 07~3. 58),二者均属于过铝质S型花岗岩。贺兰山两期花岗岩明显富集大离子亲石元素(如Rb、U等),亏损高场强元素(如Nb、Ta等)。早期片麻状含榴黑云母花岗岩和晚期似斑状石榴黑云母花岗岩的εHf(t)值分别为-1. 1^+2. 6和-2. 1^+3. 8,对应的两阶段Hf同位素模式年龄(tDM2)分别为2. 45~2. 68Ga和2. 36~2. 73Ga,远大于其锆石的结晶年龄。此外,贺兰山花岗岩具有相对高的Al2O3/TiO2和低的CaO/Na2O、Rb/Sr、Rb/Ba比值,表明其原岩可能主要以变沉积岩为主。上述结果表明贺兰山地区古元古代S型花岗岩的岩浆起源于古老地壳变沉积岩物质,可能有少量新生地壳物质的加入。综合区域地质资料,本文研究认为贺兰山地区在古元古代晚期为活动大陆边缘的构造环境,片麻状含石榴黑云母花岗岩和似斑状石榴黑云母花岗岩分别形成于阴山地块和鄂尔多斯地块碰撞前和同碰撞的构造背景,表明这两个微陆块的碰撞时间可能要稍早于1. 95 Ga。

关键词： S型花岗岩孔兹岩古元古代贺兰山华北克拉通

中条山前寒武纪花岗岩地球化学、年代学及其地质意义

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岩石学报 2012年第11期28卷 3559-3573页

作者：张瑞英张成立第五春荣孙勇大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系西安710069

涉及华北克拉通基底拼合的时、空演化近年已成为华北克拉通研究的热点之一。开展对华北克拉通中部带中条山前寒武纪涑水杂岩中非TTG质花岗岩的研究有可能为讨论这一问题提供重要信息。涑水杂岩中非TTG质的花岗岩以横岭关、解州黑云二长... 详细信息

涉及华北克拉通基底拼合的时、空演化近年已成为华北克拉通研究的热点之一。开展对华北克拉通中部带中条山前寒武纪涑水杂岩中非TTG质花岗岩的研究有可能为讨论这一问题提供重要信息。涑水杂岩中非TTG质的花岗岩以横岭关、解州黑云二长花岗岩和烟庄钾长花岗岩为代表,岩相学、地球化学和LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,横岭关和解州黑云二长花岗岩具有相似的岩相学、地球化学特征和几乎一致的形成年龄(锆石年龄分别为2609±31Ma和2620±14Ma),表明它们属于同一期岩浆活动的产物。烟庄钾长花岗岩形成于古元古代(2351±37Ma)。横岭关、解州黑云二长花岗岩锆石εHf(t)值分别为-2.3～+4.8和+4.4～+7.6,对应的模式年龄分别为2791～3222Ma和2628～2823Ma。新太古代横岭关和解州黑云二长花岗岩属于高钾钙碱性I型花岗岩,源自～2.7Ga的TTG岩石和下地壳镁铁质岩石部分熔融混合而成。烟庄钾长花岗岩中锆石的εHf(t)值为-1.8～+7.8,对应的模式年龄为2408～2996Ma,类似低Sr、Yb的喜马拉雅型花岗岩,其成因与地壳加厚引起陆壳熔融相关。综合前人及本项研究成果发现,华北克拉通中部带在2.8～1.8Ga这一长达10亿年的地壳演化过程中,并不存在明显的地壳生长"幕式"特点,而显示出小频率持续脉冲生长的特点,表明华北的东部、西部和中部带在晚太古代末之前已经是统一的陆块。

关键词：前寒武纪花岗岩 LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄 Hf同位素构造环境中条山华北克拉通

甘肃敦煌水峡口地区前寒武纪岩石的锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及其地质意义

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岩石学报 2013年第5期29卷 1698-1712页

作者：赵燕第五春荣孙勇朱涛王洪亮大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系中国地质调查局西安地质调查中心

敦煌杂岩位于塔里木克拉通的东部,探寻和研究其中的早前寒武纪地质体对于探讨敦煌地块早前寒武纪地壳的形成和演化及其构造归属等问题具有重要的意义。甘肃敦煌水峡口地区的敦煌杂岩主要由英云闪长质片麻岩、花岗闪长质片麻岩以及表壳... 详细信息

敦煌杂岩位于塔里木克拉通的东部,探寻和研究其中的早前寒武纪地质体对于探讨敦煌地块早前寒武纪地壳的形成和演化及其构造归属等问题具有重要的意义。甘肃敦煌水峡口地区的敦煌杂岩主要由英云闪长质片麻岩、花岗闪长质片麻岩以及表壳岩石组成。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法测得水峡口英云闪长片麻岩和花岗片麻岩原岩的形成年龄分别为2561±16Ma和2510±22Ma,确证了在敦煌杂岩中存在太古宙岩石。此外,还获得斜长角闪岩的变质年龄为1806±14Ma,推测其原岩岩浆可能来自古老岩石圈地幔的部分熔融。根据已有的资料提出在古元古代晚期(1.80～1.85Ga)敦煌杂岩经历了一期较广泛的变质作用。锆石Hf同位素显示～2.5Ga的岩石年龄在敦煌地块代表新太古代晚期重要地壳生长时期,而～1.8Ga的构造-热事件则是以古老地壳物质循环再造为主。这些资料显示敦煌地块和华北克拉通在早前寒武纪经历了类似的地壳形成和演化过程,且共同记录了全球性的Columbia碰撞造山事件信息。

关键词：敦煌地块敦煌杂岩地壳生长锆石 Hf同位素

电感耦合等离子质谱仪在地质样品测试中的应用：小秦岭太华群灰色片麻岩地球化学及锆石年代学

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电感耦合等离子质谱仪在地质样品测试中的应用：小秦岭太华群灰色...

作者：第五春荣西北大学

学位级别：硕士

在地球科学研究中,尤其在地球化学研究领域,可靠的分析数据是取得高水平研究成果的基础,并且考虑到毕业后将要从事仪器实验方面的工作,所以本论文兼顾了仪器测试分析方法和地质学两方面的研究。一方面利用西北大学大陆动力学教育部重点... 详细信息

在地球科学研究中,尤其在地球化学研究领域,可靠的分析数据是取得高水平研究成果的基础,并且考虑到毕业后将要从事仪器实验方面的工作,所以本论文兼顾了仪器测试分析方法和地质学两方面的研究。一方面利用西北大学大陆动力学教育部重点实验室拥有的电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)以及激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪(LA-ICP-MS),对现行的一些测试分析方法进行了研究和改进;另一方面,在此可靠的分析方法和分析数据的基础上,详细研究了河南宜阳地区灰色片麻岩的地球化学特征及锆石年代学,主要取得了以下认识和启示: 1.碳化钨(WC)钵体是目前地质样品细碎最常用的器皿,但是对它的元素污染情况不是很清楚。研究发现用碳化钨钵体细碎地质样品除了对Co产生明显污染外,不会对其他所测定的微量元素产生污染。由于钴在不同岩浆中的含量相差很大,在超基性岩、基性岩和花岗类岩石中平均含量分别为150～200、45～48、1～7ng/g,超基性岩中钴的含量为花岗质岩石的30多倍,所以钴对花岗质岩石较基性、超基性的岩石污染更为严重。 2.蠕动泵的转速对溶液样品测试结果影响很大,随着蠕动泵的泵速增大,仪器的灵敏度先增大后减小;二价离子产率均56%,AlO>15%,NaO/KO>2,Sr>300ppm,Y10和Sr/Y>20,轻重稀土强烈分异等地球化学特征。其稀土元素配分模式和Condie的后太古代TTG

关键词：电感耦合等离子质谱锆石 U-Pb定年前寒武纪灰色片麻岩

敦煌三危山地区晚泥盆世斜长花岗岩的发现及其地质意义

同方学位论文库评论

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岩石学报 2015年第7期31卷 1855-1869页

作者：赵燕第五春荣朱涛王洪亮孙勇大陆动力学国家重点实验室、西北大学地质学系西安710069 中国地质调查局西安地质调查中心西安710054

本文报道在敦煌三危山地区发现的斜长花岗岩。斜长花岗岩呈细小脉状、网脉状产出,主要由斜长石(60%~65%)和石英(28%~32%)组成,电子探针分析数据显示斜长石属于钠长石-更长石(Ab=85~99),主要为更长石。岩石样品具高硅(Si O2=71.00%~72.9... 详细信息

本文报道在敦煌三危山地区发现的斜长花岗岩。斜长花岗岩呈细小脉状、网脉状产出,主要由斜长石(60%~65%)和石英(28%~32%)组成,电子探针分析数据显示斜长石属于钠长石-更长石(Ab=85~99),主要为更长石。岩石样品具高硅(Si O2=71.00%~72.92%)、极度富钠、贫钾(Na2O/K2O=8.54~11.37)的特征;Mg#较高,介于47~64;稀土元素含量极低,球粒陨石标准化配分曲线呈近乎平坦型分布,轻、重稀土元素均亏损,Eu、Sr正异常。锆石Hf同位素组成显示εHf(t)为正值,主体介于+3.1^+6.4之间,表明该斜长花岗岩为M型花岗岩。野外地质特征、岩相学特征、地球化学组成和锆石Hf同位素分析均表明该区斜长花岗岩是由起源于亏损地幔源区的洋脊拉斑玄武质熔体中的斜长石堆晶形成的大洋斜长花岗岩,属于蛇绿岩的端元组分,该岩石形成以后经历了后期流体交代作用的改造。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示样品21SWS和SWS05的206Pb/238U加权平均年龄分别为363±2Ma和365±3Ma,表明该斜长花岗岩形成于晚泥盆世。综合区域地质特征及已有研究成果,提出敦煌地区经历了晚古生代洋盆扩张-俯冲过程,360~370Ma的洋盆扩张可能代表了古亚洲洋南缘弧后盆地的扩张;伴随着新元古代开始古亚洲洋的扩张-闭合过程,敦煌地块很可能卷入到了一系列与古亚洲洋闭合相关的造山活动,最终构成了中亚造山带的一部分。

关键词：三危山敦煌斜长花岗岩晚泥盆世中亚造山带