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华北克拉通早前寒武纪构造-热事件性质探索：铁铜沟组石英岩中碎屑锆石U-Pb-Hf-O同位素组成

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科学通报 2013年第31期58卷 2946-2957页

作者：第五春荣孙勇高剑峰樊龙刚西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 香港大学地球科学系中国香港

碎屑沉积岩是其源区出露岩石的天然混合样品，是探讨克拉通形成演化的主要途径之一．铁铜沟组出露于华北克拉通南缘小秦岭地区，主要由石英岩组成，分别与下伏太华杂岩和上覆古元古代熊耳群呈不整合接触．原岩为一套成熟度较高的陆源碎... 详细信息

碎屑沉积岩是其源区出露岩石的天然混合样品，是探讨克拉通形成演化的主要途径之一．铁铜沟组出露于华北克拉通南缘小秦岭地区，主要由石英岩组成，分别与下伏太华杂岩和上覆古元古代熊耳群呈不整合接触．原岩为一套成熟度较高的陆源碎屑岩．本文利用铁铜沟组石英岩中最年轻碎屑锆石年龄和侵入熊耳群上部的侵入体年龄将铁铜沟组原岩沉积年龄较精确地限定在1．91～1．80Ga．碎屑锆石U—Pb年龄分析结果显示，铁铜沟组石英岩中碎屑锆石年龄峰值为～2．1Ga，与华北克拉通中部带陆续发现的2．2～2．0Ga的岩浆活动记录吻合．结合铁铜沟组石英岩具有较高的结构成熟度和成分成熟度特点，推测铁铜沟组石英岩的物源主要来自华北克拉通中部～2．1Ga的火成岩区．这些～2．1Ga碎屑锆石大多数为负OOHf（t）值（-7．8～0．01），对应的Hf模式年龄明显大于锆石的结晶年龄，并且大多数～2．1Ga碎屑锆石的δ^8O〉6．5％。表明它们形成于古老的陆壳物质部分熔融．此外，铁铜沟组石英岩中2．8～2．7Ga和～2．5Ga碎屑锆石大多具有较高的εHf（t）正值和接近慢源岩浆结晶锆石的巧”0值，也支持华北克拉通在太古宙存在约2．7和2．5Ga两期显著地壳生长的认识．汇总华北拉通中部带古元古代变沉积岩中碎屑锆石Hf同位素数据，结果显示从新太古代至古元古代，碎屑锆石的Hf同位素组成主体向着放射性成因Hf减少的方向延伸，逐渐与地壳的演化线呈相似的演化趋势，暗示在华北克拉通可能并不存在长达7亿年持续的俯冲；或者表明在～2．1Ga华北克拉通的构造演化发生明显变化，比如发生了俯冲板块后撤导致岩浆源区锆石的Hf同位素组成产生明显变化．

关键词：华北克拉通铁铜沟组碎屑锆石 Hf同位素 O同位素

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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

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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

华北克拉通西部基底早前寒武纪地质事件、性质及其地质意义

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岩石学报 2018年第4期34卷 981-998页

作者：张成立苟龙龙第五春荣刘欣雨赵娇胡育华大陆动力学国家重点实验室西北大学地质系西安710069

综合华北克拉通西部陆块阴山地块、孔兹岩带和鄂尔多斯地块基底正、副片麻岩以及鄂尔多斯地块现代河流沙锆石U-Pb和Hf同位素资料,并根据最新获得的鄂尔多斯基底及盖层继承碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素统计分析揭示,该陆块存在古、中太古... 详细信息

综合华北克拉通西部陆块阴山地块、孔兹岩带和鄂尔多斯地块基底正、副片麻岩以及鄂尔多斯地块现代河流沙锆石U-Pb和Hf同位素资料,并根据最新获得的鄂尔多斯基底及盖层继承碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素统计分析揭示,该陆块存在古、中太古代陆壳物质,自新太古代以来先后发生了新太古代~2.7Ga、2.55~2.45Ga以及古元古代2.2~2.0Ga和1.95~1.85Ga等多期构造热事件。由基底和盖层中各类岩石中获得的~2.5Ga锆石的εHf(t)多为正值,Hf陆壳模式年龄(t_(DM)~C)介于2.9～2.6Ga之间(峰值～2.75Ga),阴山地块存在～2.7Ga的岩石,鄂尔多斯地块基底有～2.7Ga继承锆石记录,证明新太古代存在一期重要的陆壳生长。2.55～2.45Ga的岩浆活动在西部陆块不同地质单元基底岩石中均有记录,出现大量壳源花岗岩和幔源岩浆侵入及麻粒岩相变质作用,它们的锆石εHf(t)值由负到正变化大,Hf陆壳模式年龄(t_(DM)~C)除少数接近岩浆活动年龄外,多数明显高于它们的形成年龄,指示了强烈的陆壳再造和一定陆壳生长,岩石组合及地球化学特征反映了汇聚挤压转为伸展环境,类似于华北陆块～2.5Ga广泛的岩浆变质事件及构造背景,揭示了不同陆块碰撞拼合而后转为伸展的构造演化过程。古元古代2.2～2.0Ga期间,沿鄂尔多斯地块北部及东部边缘出现大洋俯冲消减有关的陆缘弧花岗岩类,它们的锆石εHf(t)和t_(DM)~C值变化范围很大,表明在古元古代中晚期鄂尔多斯地块基底仍发生有陆壳增生和再造。此后在1.95～1.85Ga期间,沿鄂尔多斯地块北部的孔兹岩带和东部的中部构造带均发生顺时针P-T演化轨迹的变质作用,证明～1.95Ga鄂尔多斯地块相继与北部阴山地块和东部陆块碰撞拼合为一体,至～1.85Ga发生陆壳抬升与伸展、发生陆壳物质减压熔融的强烈混合岩化和大量S型花岗岩形成,其后发生镁铁质岩墙侵入,标志着华北陆块最终克拉通化完成。

关键词：锆石U-Pb年龄地质事件早前寒武纪西部地块华北克拉通

华北克拉通古元古代末-新元古代地质事件——来自北京西山地区寒武系和侏罗系碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学的证据

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岩石学报 2013年第7期29卷 2508-2536页

作者：胡波翟明国彭澎刘富第五春荣王浩铮张海东长安大学地球科学与资源学院西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 西北大学地质学系西安710069

华北克拉通是否同华南克拉通一样保存有与Rodinia超大陆聚合和裂解有关的年龄记录是理解华北克拉通元古宙构造演化的重要科学问题。本文对位于华北克拉通燕辽裂陷槽的北京西山地区的寒武系和侏罗系碎屑岩进行锆石LA-ICP-MSU-Pb年代学研... 详细信息

华北克拉通是否同华南克拉通一样保存有与Rodinia超大陆聚合和裂解有关的年龄记录是理解华北克拉通元古宙构造演化的重要科学问题。本文对位于华北克拉通燕辽裂陷槽的北京西山地区的寒武系和侏罗系碎屑岩进行锆石LA-ICP-MSU-Pb年代学研究,目的是通过碎屑锆石年龄揭示华北克拉通前寒武纪尤其是古元古代末-新元古代重要地质事件。定年结果显示,北京西山寒武系徐庄组的钙质细砂岩中碎屑锆石年龄峰值主要集中在～1.38Ga和～1.14Ga。此外,还有～1.56Ga、～912Ma、～814Ma、～740Ma、～630Ma和～507Ma的年龄组。侏罗系窑坡组长石质岩屑细砂岩和粉砂质泥岩中碎屑锆石年龄峰值主要集中在～2.5Ga、1.88～1.8Ga、～1.74Ga、～1.6Ga和186Ma。此外,还有～2.77Ga、～2.0Ga、～1.2Ga、～488Ma、～256Ma和～233Ma的年龄组。这三个岩石具有较低的成分和结构成熟度,指示较近的物源区,其碎屑物质可能大部分来自华北克拉通内部和北缘,因此其碎屑锆石的年龄组可记录华北克拉通前寒武纪重要地质事件。～2.77Ga、～2.5Ga、2.1～2.0Ga和1.88～1.8Ga的年龄组分别对应华北克拉通早前寒武纪发生地壳生长、克拉通化、裂谷和造山等重要地质事件;～1.74Ga、～1.6Ga、～1.56Ga、～1.38Ga、～912Ma和～814Ma的年龄组记录了华北克拉通最终克拉通化后开始的古元古代末-新元古代的多期裂谷事件。与1.3～1.0Ga、～740Ma和～630Ma的年龄组相对应的岩石在华北克拉通出现甚少,而该时期的岩浆岩和变质岩在华南克拉通广泛发育,且可能与Rodinia超大陆汇聚和裂解的不同阶段相对应。华北克拉通显生宙碎屑岩中碎屑锆石保存的古元古代末-新元古代地质事件的记录对探讨华北克拉通在元古宙的地质演化及华北克拉通与华南克拉通的关系可提供重要的依据。

关键词：碎屑锆石 U-Pb年龄元古宙北京西山华北克拉通

河南鲁山地区太华杂岩LA-(MC)-ICPMS锆石U-Pb年代学及Hf同位素组成

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科学通报 2010年第21期55卷 2112-2123页

作者：第五春荣孙勇林慈銮王洪亮大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系西安710069

太华杂岩广泛分布在华北克拉通南缘,总体呈北西-南东向展布.在河南省鲁山地区,大致以荡泽河为界,可将鲁山地区的太华杂岩分为北部以TTG质片麻岩和斜长角闪岩为主的片麻岩系以及南部的表壳岩系.前人以及此次定年结果表明,鲁山地区太华杂... 详细信息

太华杂岩广泛分布在华北克拉通南缘,总体呈北西-南东向展布.在河南省鲁山地区,大致以荡泽河为界,可将鲁山地区的太华杂岩分为北部以TTG质片麻岩和斜长角闪岩为主的片麻岩系以及南部的表壳岩系.前人以及此次定年结果表明,鲁山地区太华杂岩的形成时间跨度较大,是由新太古代早期和古元古代早期两个不同阶段形成的地质体组成的.其中,TTG质片麻岩及斜长角闪岩形成于新太古代早期(2794～2752Ma),且在斜长角闪岩中存在2.9Ga乃至3.1Ga的残留锆石.目前所知,2.8～2.7Ga的岩石仅在河南鲁山、山东西部和胶东地区广泛出露.此外,在怀安、阜平、五台等地区以及山东蒙阴和辽宁复县早古生代金伯利岩中也发现2.8～2.7Ga的碎屑锆石或继承锆石,暗示华北克拉通2.8～2.7Ga的构造岩浆事件分布可能比现存范围更为广泛.锆石Hf同位素及全岩Nd同位素显示,2.8～2.7Ga的地质事件是以新太古代地壳形成为主,伴有少量古老地壳物质的再循环,是华北克拉通一期重要的构造-热事件.鲁山地区太华杂岩中的表壳岩系的形成年龄可进一步限定为2.2～2.0Ga,其形成时代应为古元古代,而不是之前所认为的新太古代.结合华北克拉通北部以及中部富铝沉积变质岩的年代学资料,可以推测,新太古代华北克拉通形成之后,在华北克拉通南缘以及相邻地区曾经广泛发育古元古代被动大陆边缘相沉积.

关键词：华北克拉通太华杂岩锆石 Hf同位素

华北克拉通2.5 Ga地壳生长事件的Nd-Hf同位素证据：以怀安片麻岩地体为例

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科学通报 2009年第17期54卷 2517-2526页

作者：刘富郭敬辉路孝平第五春荣中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 吉林省区域地质矿产调查所长春130022 西北大学大陆动力学国家重点实验室西安710069

怀安片麻岩地体是华北克拉通中部代表性的晚太古代TTG片麻岩地体之一,主体是形成于2.5Ga的TTG片麻岩和闪长质片麻岩.TTG片麻岩的εNd(t)值(2.7～4.3)和大部分岩浆锆石的εHf(t)值(2.0～8.3)分别与同期2.5Ga的亏损地幔εNd(t)值和εHf(t... 详细信息

怀安片麻岩地体是华北克拉通中部代表性的晚太古代TTG片麻岩地体之一,主体是形成于2.5Ga的TTG片麻岩和闪长质片麻岩.TTG片麻岩的εNd(t)值(2.7～4.3)和大部分岩浆锆石的εHf(t)值(2.0～8.3)分别与同期2.5Ga的亏损地幔εNd(t)值和εHf(t)值相近,并且较年轻的Hf模式年龄2.44～2.73Ga和锆石U-Pb年龄一致.与TTG片麻岩共生的闪长质片麻岩,由于老地壳物质加入,其εNd(t)值(0.8～1.7)略低于亏损地幔εNd(t)值;但多数岩浆锆石的εHf(t)值(2.0～7.9)也与同期亏损地幔εHf(t)值相当,部分Hf模式年龄2.49～2.75Ga也和锆石U-Pb年龄一致.这些特征显示TTG片麻岩和闪长质片麻岩代表2.5Ga来自亏损地幔的新生地壳,该期岩浆活动是华北克拉通一次重要的地壳生长事件.

关键词：华北克拉通太古代 TTG片麻岩锆石 Nd—Hf同位素地壳生长

北秦岭宽坪岩群的解体及新元古代N-MORB

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岩石学报 2010年第7期26卷 2025-2038页

作者：第五春荣孙勇刘良张成立王洪亮大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系西安710069

本文通过LA-ICPMS单颗粒锆石微区U-Pb测年方法研究,确定宽坪岩群中的变基性火山岩形成年龄为943Ma,宽坪岩群中的变质沉积岩原岩形成于小于600Ma。因此,本文提出宽坪岩群从地层学意义上应予废除或解体。即宽坪岩群中变沉积岩与变基性火... 详细信息

本文通过LA-ICPMS单颗粒锆石微区U-Pb测年方法研究,确定宽坪岩群中的变基性火山岩形成年龄为943Ma,宽坪岩群中的变质沉积岩原岩形成于小于600Ma。因此,本文提出宽坪岩群从地层学意义上应予废除或解体。即宽坪岩群中变沉积岩与变基性火山岩不属于一个延续的沉积层序,是晚期构造运动将这些形成于不同时代、不同构造环境的岩石单元混杂叠置在一起。宽坪岩群中绿片岩类具有典型N-MORB的特征,属于新元古代一套蛇绿岩残片,代表格林威尔造山期的地质记录。

关键词：北秦岭造山带宽坪岩群绿片岩锆石格林威尔造山

华山太华变质杂岩中LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及角闪石^40Ar/^39Ar定年

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岩石学报 2013年第9期29卷 3099-3114页

作者：王国栋卢俊生王浩陈泓旭肖玲玲第五春荣季建清吴春明中国科学院大学地球科学学院北京100049 中国地质科学院地质研究所北京100037 大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系西安710069 北京大学地质学系北京100871

太华变质杂岩出露于华北克拉通中部造山带最南缘,整体呈近东西向展布。华山地区的太华变质杂岩区岩性复杂多样,保存了至少三个阶段的变质矿物组合。本文对其中的黑云斜长片麻岩和黑云二长片麻岩中的锆石,进行了详细的LA-ICP-MS U-Pb定年... 详细信息

太华变质杂岩出露于华北克拉通中部造山带最南缘,整体呈近东西向展布。华山地区的太华变质杂岩区岩性复杂多样,保存了至少三个阶段的变质矿物组合。本文对其中的黑云斜长片麻岩和黑云二长片麻岩中的锆石,进行了详细的LA-ICP-MS U-Pb定年;对斜长角闪片麻岩中的变质角闪石,进行了常规40Ar/39Ar定年。定年结果表明：（1）黑云斜长片麻岩中的碎屑锆石记录了两期（~2.3Ga和~2.5Ga）明显的岩浆事件,变质锆石记录了一期（1.87~1.85Ga）变质事件;（2）黑云二长片麻岩中的岩浆锆石U-Pb年龄为2.33Ga和2.31Ga,变质锆石记录的变质年龄为1.96Ga;（3）两个斜长角闪片麻岩样品中,变质角闪石的40Ar/39Ar坪年龄和等时线年龄说明,该地区经历了一期~1.8Ga的变质热事件。这些数据说明,太华变质杂岩也记录了华北克拉通东部陆块与西部陆块之间的碰撞造山过程,不过比中部造山带其它变质杂岩区记录的时间更早,变质作用持续的时间也更长。这暗示了该地区在1.96~1.80Ga期间,经历了一次比较漫长而复杂的构造-变质演化过程。

关键词：华山太华变质杂岩华北克拉通中部造山带变泥质片麻岩斜长角闪片麻岩 LA-ICP-MS U-Pb定年 40Ar 39Ar定年