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地球的童年——探索创世纪的“时光探针”

地球 2022年第5期 12-17页

作者：万渝生董春艳颉颃强中国地质科学院地质研究所

从太空看,地球是一颗蔚蓝色的星球,这是因为地球表面的71%被水覆盖。地球之所以神奇,是她孕育了生命,并进化出了高智商的人类。出于科学研究和工业生产的需要,人类对地球历史开展了长期的探索,然而地球的最早期历史尤为扑朔迷离。地球... 详细信息

从太空看,地球是一颗蔚蓝色的星球,这是因为地球表面的71%被水覆盖。地球之所以神奇,是她孕育了生命,并进化出了高智商的人类。出于科学研究和工业生产的需要,人类对地球历史开展了长期的探索,然而地球的最早期历史尤为扑朔迷离。地球的年龄为45.67亿年或稍稍年轻一点。45.67亿年是个什么概念呢?如果把地球形成以来的历史浓缩为24小时的话,每一秒大约相当于54000年,那么人类文明史时间只有十分之一秒。

关键词：地球表面工业生产高智商光探针科学研究创世纪

鄂尔多斯盆地长城系碎屑锆石SHRIMP U-Pb定年和Hf同位素研究

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岩石学报 2019年第8期35卷 2363-2376页

作者：白文倩董春艳颉颃强万渝生中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心

沉积盖层的碎屑锆石内部结构和年龄谱是了解碎屑沉积岩形成环境和物源区的重要研究对象。本文报道了鄂尔多斯盆地3口钻井中的4个长城系(变质)沉积岩样品的碎屑锆石SHRIMP U-Pb定年和Hf同位素分析结果。结果表明,主年龄峰值为~1. 8Ga,另... 详细信息

沉积盖层的碎屑锆石内部结构和年龄谱是了解碎屑沉积岩形成环境和物源区的重要研究对象。本文报道了鄂尔多斯盆地3口钻井中的4个长城系(变质)沉积岩样品的碎屑锆石SHRIMP U-Pb定年和Hf同位素分析结果。结果表明,主年龄峰值为~1. 8Ga,另外,在~2. 5Ga存在一个次年龄峰值,最年轻碎屑锆石年龄为~1. 6Ga,但存在大的误差。锆石的Hf同位素组成存在很大变化,εHf(t)值变化范围为-10. 5^+6. 7。结合前人研究,可得出如下结论:(1)鄂尔多斯盆地长城系底界沉积时代小于1. 7Ga,与华北克拉通东部的类似;(2)鄂尔多斯盆地长城系碎屑沉积物来自其北部古元古代孔兹岩系和/或鄂尔多斯变质基底本身;(3)鄂尔多斯盆地长城系与华北克拉通东部地区长城系形成于类似的构造环境,如大陆裂谷或坳拉槽。

关键词：碎屑锆石 SHRIMP U-Pb定年 Hf同位素长城系鄂尔多斯盆地

华北克拉通北缘白云鄂博群和腮林忽洞群底部碎屑锆石U-Pb定年、Hf同位素分析及其地质意义

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岩石学报 2014年第10期30卷 2973-2988页

作者：马铭株章雨旭颉颃强万渝生中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心北京100037 中国地质科学院北京100037

白云鄂博群位于华北克拉通北缘,由于赋存超大型REE-Nb-Fe矿而受到广泛关注。白云鄂博群形成时代有中元古代、古生代等不同认识。腮林忽洞群位于白云鄂博群的南部,与白云鄂博群的关系也有不同认识。本文报道了白云鄂博群和腮林忽洞群底部... 详细信息

白云鄂博群位于华北克拉通北缘,由于赋存超大型REE-Nb-Fe矿而受到广泛关注。白云鄂博群形成时代有中元古代、古生代等不同认识。腮林忽洞群位于白云鄂博群的南部,与白云鄂博群的关系也有不同认识。本文报道了白云鄂博群和腮林忽洞群底部中-粗粒砂岩的碎屑锆石SHRIMP U-Pb年龄和LA-ICPMS Hf同位素组成。两个岩群碎屑沉积岩的碎屑锆石在形态和内部结构上类似,按结构特征可分为继承或捕获锆石、岩浆锆石、变质锆石和重结晶锆石等不同类型。年龄都主要分布在1.8～2.1Ga之间和2.4～2.7Ga之间,尽管年龄峰值存在一定区别。它们的Hf同位素组成也类似,εHf（t）和tDM2（Hf）变化范围分别主要在约-6.0～6.0之间和2550～2950Ma之间。结合前人研究,可得出如下结论：白云鄂博群和腮林忽洞群的物源区类似,主要由新太古代晚期和古元古代晚期岩浆岩组成,为新太古代早期陆壳物质再循环产物;部分岩石遭受新太古代晚期和古元古代晚期高级变质作用改造;碎屑物质都来自华北克拉通北缘早前寒武纪变质基底,与其形成时代相同的认识不矛盾。

关键词：白云鄂博群腮林忽洞群碎屑锆石 SHRIMP定年 Hf同位素华北克拉通

赣东北蛇绿岩和张村岩群的锆石SHRIMP U-Pb年龄及对江南造山带构造演化的讨论

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地质论评 2017年第4期63卷 854-868页

作者：李源颉颃强宋志瑞中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心北京100037 江西省地质调查研究院南昌330030

本文对赣东北樟树墩蛇绿混杂岩中基性—超基性岩的地球化学分析表明,其中辉长岩具有MORB的地球化学特征,蛇纹岩强烈亏损各微量元素。辉长岩的锆石SHRIMP O同位素分析结果给出了非常均一的O同位素组成(5.12‰±0.62‰,2σ),与地幔锆石的... 详细信息

本文对赣东北樟树墩蛇绿混杂岩中基性—超基性岩的地球化学分析表明,其中辉长岩具有MORB的地球化学特征,蛇纹岩强烈亏损各微量元素。辉长岩的锆石SHRIMP O同位素分析结果给出了非常均一的O同位素组成(5.12‰±0.62‰,2σ),与地幔锆石的O同位素组成(5.3‰±0.3‰)接近。这些地球化学特征和其形成于大洋环境吻合。锆石SHRIMP U-Pb定年给出了辉长岩的形成年龄为1009±5 Ma(MSWD=1.15)。在作为赣东北蛇绿岩的围岩张村岩群中,选取凝灰岩样品进行的锆石SHRIMP U-Pb定年给出了833±10 Ma(MSWD=1.5)的形成年龄,表明蛇绿岩就位时代晚于833 Ma。结合前人的研究,本文指出赣东北蛇绿岩形成于中元古代末—新元古代初的大洋中脊环境,不同于皖南伏川蛇绿岩所代表的弧后小洋盆环境。这些新资料为华南区域大地构造演化研究提供了新的约束。

关键词：蛇绿岩张村岩群锆石SHRIMP U-Pb定年樟树墩赣东北

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华北克拉通太古宙构造热事件时代及演化

地球科学 2020年第9期45卷 3119-3160页

作者：万渝生颉颃强董春艳刘敦一中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心北京100037

华北克拉通存在3.8 Ga以上的形成演化历史,存在4.0~4.1 Ga锆石年龄记录.本文对华北克拉通太古宙变质基底构造热事件进行了综述,重点是事件时限.最古老变质锆石年龄记录为3.71~3.75 Ga和4.0 Ga,为北秦岭造山带西段古生代变质火山-沉积岩... 详细信息

华北克拉通存在3.8 Ga以上的形成演化历史,存在4.0~4.1 Ga锆石年龄记录.本文对华北克拉通太古宙变质基底构造热事件进行了综述,重点是事件时限.最古老变质锆石年龄记录为3.71~3.75 Ga和4.0 Ga,为北秦岭造山带西段古生代变质火山-沉积岩中的碎屑或外来锆石.古太古代(~3.3 Ga)构造热事件在鞍山地区广泛存在,导致条带状奥长花岗岩形成.新太古代早期-中太古代晚期变质锆石年龄可进一步划分为两期:2.65~2.85 Ga和~2.6 Ga. 2.65~2.85 Ga变质锆石年龄记录存在于胶东、鲁西、鲁山地区.由于后期构造热事件影响,在很多情况下难以确定变质锆石的准确年龄,但>2.65 Ga构造热事件在华北克拉通无疑存在.与2.65~2.85 Ga构造热事件相比,~2.6 Ga构造热事件更为发育,除在鲁西地区广泛存在外,在胶东、鲁山等地也存在.可把2.6 Ga作为华北克拉通新太古代早期和晚期的年龄界线.华北克拉通最重要的太古宙构造热事件出现在新太古代晚期(2.49~2.53 Ga).所有太古宙岩石分布区,都遭受了这一构造热事件影响.总体上,与华北克拉通南部地区相比,华北克拉通北部地区普遍记录了更高级别变质作用,可能与地壳剥蚀深度不同有关.华北克拉通太古宙变质作用强度和范围随时间演化不断增大,在新太古代晚期达到高潮.与太古宙大陆壳厚度和规模随时间演化不断增大的演化趋势一致.一些地区存在古元古代最早期(2.40~2.47 Ga)甚至更年轻的变质锆石年龄记录,并不意味着构造热事件的真实存在,而是古元古代晚期构造热事件强烈叠加改造的缘故.

关键词：华北克拉通构造热事件太古宙地质演化地质年代学

白云鄂博地区早前寒武纪基底岩浆作用和变质作用:锆石SHRIMP U-Pb定年和LA-MC-ICPMS Hf同位素分析

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岩石学报 2021年第2期37卷 417-432页

作者：董春艳马铭株颉颃强章雨旭万渝生中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心北京100037 中国地质科学院北京100037

白云鄂博位于华北克拉通北缘,是阴山地块的重要组成部分。本文对该区变质基底的5个花岗质岩石样品进行了锆石SHRIMP U-Pb定年,获得了2.63Ga和1.89~2.20Ga的岩浆锆石年龄以及2.47~2.51Ga和1.86~1.94Ga的变质锆石年龄。新太古代早期片麻... 详细信息

白云鄂博位于华北克拉通北缘,是阴山地块的重要组成部分。本文对该区变质基底的5个花岗质岩石样品进行了锆石SHRIMP U-Pb定年,获得了2.63Ga和1.89~2.20Ga的岩浆锆石年龄以及2.47~2.51Ga和1.86~1.94Ga的变质锆石年龄。新太古代早期片麻状英云闪长岩的岩浆锆石ε_(Hf)(t)值和t_(DM2(CC))(Hf)年龄分别为3.57~8.36和2.59~2.88Ga,古元古代中晚期花岗质岩石的岩浆锆石ε_(Hf)(t)值和t_(DM2(CC))(Hf)年龄分别为-17.20~8.58和2.11~3.70Ga。变质锆石与岩浆锆石具有类似的Hf同位素组成。结合前人研究成果,表明:白云鄂博地区存在新太古代早期到古元古代晚期岩浆作用;在每一岩浆作用过程中,地幔添加和壳内再循环都起了重要作用;白云鄂博地区变质基底经历了新太古代晚期-古元古代早期和古元古代晚期构造热事件;阴山地块与南侧孔兹岩带具有类似的早前寒武纪地质演化历史。

关键词： SHRIMP定年新太古代古元古代白云鄂博阴山地块

冀东新太古代晚期界岭口闪长岩成因:U-Pb-Nd-Hf-O同位素研究

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岩石学报 2018年第9期34卷 2793-2810页

作者：董春艳王晨颉颃强白文倩万渝生中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心北京100037

本文报道了华北克拉通东部冀东地区界岭口闪长岩及其中基性岩包体的锆石定年结果和地球化学组成。界岭口闪长岩是华北克拉通规模最大的太古宙闪长质侵入体,总面积约650km2。界岭口闪长岩由闪长岩和石英闪长岩组成,两者渐变过渡。在界岭... 详细信息

本文报道了华北克拉通东部冀东地区界岭口闪长岩及其中基性岩包体的锆石定年结果和地球化学组成。界岭口闪长岩是华北克拉通规模最大的太古宙闪长质侵入体,总面积约650km2。界岭口闪长岩由闪长岩和石英闪长岩组成,两者渐变过渡。在界岭口闪长岩中存在基性岩包体,包括辉绿岩、细粒辉长岩和辉长岩,一些基性岩包体边部存在冷凝边。石英闪长岩和细粒辉长岩包体的岩浆锆石年龄分别为2533±5Ma和2534±8Ma。闪长岩和石英闪长岩元素组成类似(13个样品),主要区别是后者SiO_2相对较高一些。它们稀土总量较高(TREE=93. 0×10^(-6)~234. 2×10^(-6)),轻重稀土分异程度不强((La/Yb)N=10. 4～23. 9),无明显铕异常(Eu/Eu*=0. 80～1. 05)。在MORB标准化的微量元素图解上,大离子亲石元素相对富集,高场强元素相对亏损。全岩εNd(t)和tDM1(Nd)分别为-1. 20～2. 13和2. 73～2. 95Ga(7个样品),岩浆锆石εHf(t)和tDM1(Hf)分别为1. 66～4. 37和2. 60～2. 78Ga(13个数据点),δ^(18)O值为5. 00‰～6. 83‰(13个数据点)。相对于闪长岩-石英闪长岩,基性岩包体(3个样品)的MgO和CaO含量明显增高。岩石稀土总量偏低(TREE=82. 4×10^(-6)～155. 7×10^(-6)),轻重稀土分离不强((La/Yb)N=3. 3～6. 0),出现较弱的负铕异常(Eu/Eu*=0. 71～0. 88),在MORB标准化的微量元素图解上,大离子亲石元素相对富集,高场强元素相对亏损。全岩εNd(t)和tDM1(Nd)分别为-0. 70和2. 97Ga(1个样品),岩浆锆石εHf(t)和tDM1(Hf)分别为0. 52～4. 72和2. 66～2. 82Ga(16个数据点),δ^(18)O值为4. 88‰～6. 72‰(13个数据点)。结合前人研究,可得出如下结论:1)界岭口闪长岩是基性岩浆结晶分异和陆壳物质影响双重作用的产物,而陆壳物质参与可能起了更重要的作用; 2)界岭口闪长岩形成于新太古代晚期总体上仍处于挤压的岛弧构造环境; 3)在华北克拉通,至少一部分具有中太古代晚期-新太古代早期Nd-Hf模式年龄的新太古代晚期TTG岩石形成与新太古代晚期富集地幔添加有关或是新太古代晚期亏损地幔添加与陆壳物质影响共同作用的结果。

关键词：闪长岩 U-Pb-Nd-Hf-O同位素新太古代冀东华北克拉通

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最古老陆壳物质:综述

科学通报 2023年第18期68卷 2296-2311页

作者：万渝生颉颃强董春艳第五春荣周艳艳何海龙卢俊生中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心北京100037 西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 云南大学地球科学学院昆明650500

最古老陆壳物质指≥3.9 Ga锆石和≥3.8 Ga岩石,其发现是了解地球最早期陆壳形成演化的关键.全球范围内,迄今已在近20个地区发现最古老锆石,在8个地区发现最古老岩石.最古老锆石遍布各个大陆,主要存在于太古宙岩石中,但在许多地区仅有1~... 详细信息

最古老陆壳物质指≥3.9 Ga锆石和≥3.8 Ga岩石,其发现是了解地球最早期陆壳形成演化的关键.全球范围内,迄今已在近20个地区发现最古老锆石,在8个地区发现最古老岩石.最古老锆石遍布各个大陆,主要存在于太古宙岩石中,但在许多地区仅有1~2颗发现.西澳杰克山-纳瑞尔山是≥3.9 Ga锆石发现最多的地区,全球最古老4.4~4.3 Ga锆石也来自这里.它们普遍显示岩浆振荡环带,结构和组成上与花岗质岩石中的岩浆锆石类似,表明陆壳岩石在地球形成之后不久就出现了,在冥古宙晚期已有了相当的规模.最古老岩石主要分布于北半球,规模通常很小,但在西南格陵兰分布范围很大,达1000 km^(2)以上.岩石以英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩(tonalite-trondhjemite-granodiorite,TTG)为主,一些地方存在以变质玄武岩和超基性岩为主的表壳岩,也有条带状铁矿等沉积岩存在.>3.5 Ga TTG岩石地球化学组成上存在变化,普遍具有低的Sr/Y和La/Yb比值,表明它们大多形成于相对低压的条件下.≥3.5 Ga岩浆锆石和碎屑-外来锆石Hf同位素组成存在大的变化,ε_(Hf)(t)从正值到负值都有,大多数锆石都具有负的ε_(Hf)(t)值,暗示其大多来自于富集地幔或类似于球粒陨石储库的物源区.Hf同位素组成富集的古老TTG岩石和锆石(≥3.9 Ga)在全球多个地区存在,支持了岩浆海事件形成全球性镁铁质-超镁铁质地壳的认识.在3.8 Ga,最古老陆壳的物质组成和形成条件已显示出多样性,表明陆壳在那时就已达到较高的演化程度.代表早期陆壳演化重要转折的壳源富钾花岗岩在3.65 Ga之后才开始形成,大规模形成的时代更晚.一些地区(西南格陵兰,加拿大的萨格利克-希布伦)存在大规模~3.5 Ga基性岩墙群,表明某些地区陆壳在那时规模就十分巨大,达到了相当的刚性.最古老陆壳物质形成方式存在争论,主要有陨石撞击、冰岛模式、岛弧岩浆作用、板底垫托、热管构造、深成软盖构造等不同解释.本文对最古老陆壳物质今后的研究方向作了展望.在华北克拉通、鞍山-本溪和冀东地区最有希望取得重大突破.

关键词：冥古宙-始太古代最古老岩石和锆石英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩大陆形成演化

塔里木克拉通北缘库鲁克塔格地块太古宙基底组成与地壳演化

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地质学报 2022年第9期96卷 3084-3101页

作者：朱文斌林和丰葛荣峰董春艳颉颃强刘守竭万渝生内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京大学大陆动力学研究院、地球科学与工程学院江苏南京210093 中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心北京100037

塔里木克拉通太古宙岩石主要出露在库鲁克塔格、北阿尔金、铁克里克和敦煌等四个边缘基底隆起带。库鲁克塔格地块位于塔里木克拉通东北缘,其中有可靠年代学报道的太古宙岩石主要出露在库尔勒、辛格尔、兴地和帕尔岗塔格四个地区。库鲁... 详细信息

塔里木克拉通太古宙岩石主要出露在库鲁克塔格、北阿尔金、铁克里克和敦煌等四个边缘基底隆起带。库鲁克塔格地块位于塔里木克拉通东北缘,其中有可靠年代学报道的太古宙岩石主要出露在库尔勒、辛格尔、兴地和帕尔岗塔格四个地区。库鲁克塔格地块的太古宙岩石主要由长英质正片麻岩(含TTG片麻岩)和少量以包体产出的斜长角闪岩组成,真正的太古宙表壳岩较少见。本次研究在库尔勒地区对长英质正片麻岩和石英岩开展锆石SHRIMP U-Pb测年分析,2个长英质正片麻岩样品的年龄分别为2695±9 Ma和2705±8 Ma;石英岩样品中的碎屑锆石核最小年龄峰为2513 Ma,石英岩有可能是太古宙沉积岩;上述岩石样品都经历了古元古代早期(1.9~1.8 Ga)高级变质作用。地球化学分析发现,库鲁克塔格地块新太古代长英质片麻岩的原岩有多种岩石类型,这些长英质岩石都形成于与俯冲作用有关的岛弧构造背景。基性的斜长角闪岩和变质辉长岩可能产出于不同的背景,一部分来源于岛弧地幔楔的部分熔融,另一部分则可能来自于大洋板内,以洋脊玄武岩为主。库鲁克塔格地块太古宙岩石具有2.7 Ga和2.5 Ga两个年龄峰值,2.7 Ga岩浆事件主要发生在库鲁克塔格西部地区,锆石的ε(t)值既有正值也有负值,表明这一时期地壳生长和改造同时并存;~2.5 Ga的岩浆活动分布范围较为广泛,全岩ε(t)和锆石ε(t)值以正值为主,暗示这一时期可能存在显著的大陆地壳生长。

关键词：塔里木克拉通库鲁克塔格地块太古宙地壳演化