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江南造山带基底变质沉积岩中锂元素分布和富集机制及对锂成矿的制约

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地质学报 2023年第11期97卷 3696-3714页

作者：苟树林于津海蔡元峰蒋威毛志奇南京大学地球科学与工程学院江苏南京210046

内容提要:江南造山带是我国重要的稀有金属成矿带,已发现多处与锂相关的花岗伟晶岩型稀有金属矿床。锂等稀有金属元素在源区基底岩石中的富集是花岗伟晶岩型锂稀有金属矿床成矿的物质基础,但是江南造山带基底岩石中锂的分布及其富集机... 详细信息

内容提要:江南造山带是我国重要的稀有金属成矿带,已发现多处与锂相关的花岗伟晶岩型稀有金属矿床。锂等稀有金属元素在源区基底岩石中的富集是花岗伟晶岩型锂稀有金属矿床成矿的物质基础,但是江南造山带基底岩石中锂的分布及其富集机制仍不清楚。本文详细调查研究了江南造山带东段新元古代冷家溪群、双桥山群、溪口岩群和板溪群变质沉积岩和星子杂岩。这些基底变质岩的岩石类型包括变质砂岩、泥质板岩、千枚岩和云母片岩以及少量片麻岩。地球化学分析结果显示,冷家溪群、双桥山群和溪口岩群变质沉积岩具有相似的成分,变质砂岩和云母片岩-片麻岩整体上比泥质板岩和千枚岩具有较高的SiO_(2)含量,较低的TiO_(2)、Al_(2)O_(3)、K_(2)O、MgO和TFe_(2)O_(3)含量。泥质板岩和千枚岩含有更高的稀有金属元素含量,其中锂含量达到61.8×10^(-6),而变质砂岩的锂丰度为44.9×10^(-6)。板溪群具有最低的稀有金属元素含量(Li=30.8×10^(-6))。冷家溪群、双桥山群和溪口岩群浅变质沉积岩中的锂含量与化学风化指数(CIA)和MgO、TFe_(2)O_(3)含量具有较好的正相关性,而且与岩石中的黏土矿物含量,尤其是绿泥石含量,具有很好的正相关性。因此,沉积岩中锂的富集明显地受化学风化作用控制,即锂的富集机制是黏土矿物的吸附作用,尤其是蒙脱石和绿泥石。在中高级变质岩中,绝大多数的Li赋存于黑云母、白云母和十字石中。通过对冷家溪群变质沉积岩的部分熔融模拟显示,在部分熔融过程中,云母类矿物的分解和熔融是熔体中锂含量升高的直接原因;云母完全熔融消失,熔体中的锂浓度达到高峰;继续熔融将稀释熔体中的锂含量。影响熔体中锂浓度的主要因素是源岩中锂含量和部分熔融程度,而部分熔融程度取决于源岩成分、水含量和温压条件。压力增加有利于熔体对Li的抽取。在1.0GPa和水含量0.75%条件下,熔融程度达到10.7%,熔体中锂最富集,达到源岩含量的9.3倍。因此,中压相系贫水条件下的部分熔融可能最有利于锂在熔体中的富集。

关键词：江南造山带变质沉积岩锂的分布和富集机制部分熔融模拟

甘肃马鬃山地区新元古代变质沉积岩碎屑锆石U-Pb年龄及其对北山造山带沉积底界的限定

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中国地质 2022年第1期49卷 344-345,I0001-I0005页

作者：王红杰马驰赵海波郭峰冯乃琦王盘喜中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所自然资源部多金属矿综合利用评价重点实验室河南郑州450006 西北地质科技创新中心陕西西安710054

1研究目的(Objective)作为前寒武纪基底明水-旱山微陆块的演化过程对于重建中亚造山带构造演化历史具有重要意义,由于后期多期次造山和岩浆活动影响,造成明水-旱山微陆块前寒武纪地质演化研究相对薄弱,前人多将区域上前寒武纪变质程度... 详细信息

1研究目的(Objective)作为前寒武纪基底明水-旱山微陆块的演化过程对于重建中亚造山带构造演化历史具有重要意义,由于后期多期次造山和岩浆活动影响,造成明水-旱山微陆块前寒武纪地质演化研究相对薄弱,前人多将区域上前寒武纪变质程度较高的岩石称为“敦煌岩群”或“北山岩群”,该套变质岩组合受多期俯冲造山及陆内造山活动,变质变形强烈,岩石分布零散,接触关系不清晰,多以断层接触,根据《甘肃省岩石地层》和《甘肃省地质志》,该套岩石组合时代归属依据为:“具有古老地壳岩层的一般特征,比上覆地层古硐井群(Pt2G)具有更深的变质程度和更强的变形,Sm-Nd法测年多数集中在2200~2900 Ma,因此将其时代暂归属到新太古代-古元古代”。本研究的目的是通过对明水-旱山微陆块前寒武纪变质沉积岩进行系统的碎屑锆石U-Pb年龄研究,确定该套变质岩石组合时代归属。

关键词：变质沉积岩岩石地层变质程度断层接触中亚造山带前寒武纪新元古代多期次

南秦岭佛坪地区地层格架与物源分析:变质沉积岩中碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb定年提供的制约

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岩石学报 2018年第5期34卷 1484-1502页

作者：刘志慧罗敏陈龙耀曲玮刘晓春中国地质科学院地质力学研究所北京100081 北京大学地球与空间科学学院北京100871 大庆油田有限责任公司第四采油厂地质大队大庆163511

南秦岭佛坪地区位于东西秦岭交汇部位,以前寒武纪基底穹状隆升为主要特征,因其特殊的构造位置和变质变形特征而受到广泛关注。为了更好地揭示南秦岭构造带的性质及其在秦岭造山带构造演化中的作用,本文对佛坪地区的前寒武纪基底和沉积... 详细信息

南秦岭佛坪地区位于东西秦岭交汇部位,以前寒武纪基底穹状隆升为主要特征,因其特殊的构造位置和变质变形特征而受到广泛关注。为了更好地揭示南秦岭构造带的性质及其在秦岭造山带构造演化中的作用,本文对佛坪地区的前寒武纪基底和沉积盖层进行了系统的碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究。佛坪穹隆核部前寒武纪基底中碎屑锆石主要年龄峰值为600~820Ma、2021Ma和2467Ma,其中3个样品给出最年轻的年龄区间约为615~728Ma,沉积时代不早于新元古代,另外1个样品给出的最年轻的年龄峰值为1113Ma,沉积时代不早于中元古代,否定了关于认为其为太古代或古元古代的变质结晶基底的认识,其碎屑物质可能来源于南秦岭构造带和扬子陆块北缘。佛坪穹隆上覆盖层和外围南侧盖层给出了相似的年龄图谱,主要年龄峰值为410～450Ma、650～880Ma和910～950Ma,其中最年轻的年龄区间为344～416Ma,表明其沉积时代晚于泥盆纪,碎屑物质来源为北秦岭构造带和南秦岭构造带。上述研究结果表明,南秦岭构造带(前寒武纪基底)于新元古代已增生为扬子陆块北缘的重要组成部分,于晚古生代(泥盆纪)紧邻华北-北秦岭构造带南缘,并共同为南秦岭大面积的泥盆纪盆地提供碎屑物质。

关键词：碎屑锆石 LA-ICP-MS U-Pb定年物质来源变质沉积岩佛坪地区

陇山杂岩变沉积岩的沉积时代、物源及构造意义:来自地球化学、碎屑锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素的证据

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岩石学报 2023年第8期39卷 2445-2469页

作者：李玉婷卢俊生孔旭刘刚封强张艺一大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系西安710069

陇山杂岩位于秦-祁结合部位,长期以来该杂岩的形成时代及构造归属仍存在较大争议,对其进行详细的研究对于理解该地区的构造演化历史具有重要意义。本文对陇山杂岩中的5个变沉积岩样品进行了全岩主微量元素分析、碎屑锆石U-Pb定年及Lu-H... 详细信息

陇山杂岩位于秦-祁结合部位,长期以来该杂岩的形成时代及构造归属仍存在较大争议,对其进行详细的研究对于理解该地区的构造演化历史具有重要意义。本文对陇山杂岩中的5个变沉积岩样品进行了全岩主微量元素分析、碎屑锆石U-Pb定年及Lu-Hf同位素分析,在此基础上对其原岩类型、沉积时限、物源及其构造归属进行了探讨。初步判断陇山杂岩变沉积岩的原岩可能为杂砂岩。根据样品中最年轻的岩浆成因碎屑锆石的加权平均年龄值,结合陇山杂岩中侵入体的年龄,可以限定陇山杂岩变沉积岩的沉积时限在491~463Ma之间。变沉积岩中碎屑锆石的年龄分布存在593~486Ma、1294~634Ma两个主要区间,以及1876~1528Ma、2594~2027Ma两个次要区间;与之对应的两个主要年龄群的εHf(t)值分别为-21.69~11.48和-28.52~20.74,次要年龄群的εHf(t)分别为-11.88~8.81和-7.97~5.99;且5个样品中约70%以上的εHf(t)值均为负值,表明锆石的母岩浆主要来源于古老地壳的部分熔融和少量年轻地壳物质的加入;结合碎屑锆石年龄及Hf同位素特征,推断变沉积岩的物源主要来自于祁连造山带和秦岭造山带,并有少量华北克拉通南缘结晶基底的贡献。陇山杂岩变沉积岩碎屑锆石年龄特征与北秦岭造山带宽坪岩群及二郎坪岩群极其相似,同时得到390~338Ma、426Ma、465~442Ma三阶段变质锆石变质边的年龄,与北秦岭古生代变质作用年龄在误差范围内保持一致。综上,本文初步推断陇山杂岩是北秦岭造山带的西延部分,形成于商丹洋向北俯冲的大陆边缘弧环境。

关键词：秦-祁结合部位陇山杂岩变质沉积岩碎屑锆石 U-Pb年龄 Lu-Hf同位素源区性质构造背景

华北克拉通大青山-集宁地区古元古代变质沉积岩的锆石氧同位素组成:SHRIMP微区原位分析

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岩石学报 2016年第3期32卷 659-681页

作者：董春艳万渝生龙涛张玉海刘建辉马铭株颉颃强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

在已获得锆石U-Pb年龄基础上,我们首次对孔兹岩带典型出露区大青山和集宁土贵乌拉地区古元古代变质沉积岩进行了锆石SHRIMP氧同位素研究。锆石具有复杂的内部结构和年龄分布。大青山地区古元古代早期变质沉积岩4个样品碎屑锆石的δ18O为... 详细信息

在已获得锆石U-Pb年龄基础上,我们首次对孔兹岩带典型出露区大青山和集宁土贵乌拉地区古元古代变质沉积岩进行了锆石SHRIMP氧同位素研究。锆石具有复杂的内部结构和年龄分布。大青山地区古元古代早期变质沉积岩4个样品碎屑锆石的δ18O为5.52‰～7.11‰,部分重结晶锆石的δ18O为7.22‰～7.90‰,变质新生锆石的δ18O为6.37‰～8.31‰。大青山地区古元古代晚期变质沉积岩2个样品的锆石O同位素组成特征与古元古代早期的类似,另外2个样品的锆石O同位素组成与之不同,碎屑锆石、部分重结晶锆石和变质新生锆石的δ18O分别为6.26‰～10.80‰、9.00‰～11.20‰和9.66‰～11.90‰。集宁土贵乌拉地区古元古代晚期超高温变质沉积岩4个样品不存在碎屑锆石,变质锆石的δ18O变化范围为11.41‰～13.57‰。主要认识如下：1）大青山地区碎屑沉积物主要来自新太古代晚期-古元古代早期成熟度不高的TTG花岗质岩石物源区,与之相比,集宁土贵乌拉地区古元古代晚期超高温岩石的变质原岩成熟度更高;2）不同类型变质沉积岩变质新生锆石的δ18O和变质新生锆石与碎屑锆石的Δ18O存在明显区别,主要反映了岩石体系和变质流体的O同位素组成不同;3）大青山地区高角闪岩相-麻粒岩相变质沉积岩,重结晶锆石的O同位素完全重置,但U-Th-Pb体系未完全重置,集宁土贵乌拉地区超高温变质沉积岩的重结晶锆石O和U-Th-Pb同位素体系都完全重置。变质作用强度不同是主要原因。

关键词：锆石氧同位素 SHRIMP 变质沉积岩古元古代华北克拉通

冈底斯岩浆弧东段沉积岩的早新生代变质作用及构造意义

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地质学报 2020年第5期94卷 1413-1430页

作者：张成圆张泽明丁慧霞陈言飞秦圣凯江媛媛康东艳李文坛中国地质科学院地质研究所北京100083 中国地质大学(北京) 北京100037

青藏高原南部冈底斯岩浆弧形成于中生代以来新特提斯洋俯冲和新生代印度与欧亚大陆碰撞过程中。岩浆弧东部出露的中-新生代变质岩是研究大陆地壳组成、生长和再造的理想窗口。本文选择早新生代的变质沉积岩--石榴子石矽线石云母片岩和... 详细信息

青藏高原南部冈底斯岩浆弧形成于中生代以来新特提斯洋俯冲和新生代印度与欧亚大陆碰撞过程中。岩浆弧东部出露的中-新生代变质岩是研究大陆地壳组成、生长和再造的理想窗口。本文选择早新生代的变质沉积岩--石榴子石矽线石云母片岩和石榴子石黑云母片麻岩进行了岩石学和锆石U-Pb年代学研究。研究结果表明,石榴子石矽线石云母片岩由石榴子石、黑云母、白云母、斜长石、钾长石、矽线石、石英和金红石组成,峰期变质条件为730~750℃和0.78~0.81GPa。片岩和片麻岩中的锆石由继承的碎屑核和变质边组成,变质边给出的206Pb/238 U年龄为51~72Ma,继承碎屑核给出的206 Pb/238 U(或207 Pb/206 Pb)年龄在314~3286 Ma之间,并具有340Ma、550Ma、1100~1200Ma、1500~1600Ma和1800Ma年龄峰值,表明这些变质岩的原岩可能形成于晚石炭世。本文研究表明,冈底斯弧东段的古生代沉积岩在早新生代的碰撞造山过程中被埋藏到约25km深的中-下地壳,经历了角闪岩相变质作用和部分熔融,由此导致了岩浆弧中-下地壳组成和同碰撞岩浆岩化学成分的变化。

关键词：冈底斯岩浆弧变质沉积岩早新生代变质与部分熔融地壳加厚与再造

冀北尚义变质沉积岩的岩石学、地球化学及岩石成因

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冀北尚义变质沉积岩的岩石学、地球化学及岩石成因

作者：卢林生成都理工大学

学位级别：硕士

冀北尚义变质沉积岩位于华北克拉通北缘中段西部,主要分布在朝力盖、郝报沟、黄土窑、五十家一带,其总体呈近东西向分布。黄土窑变质沉积岩的主要岩石类型包括(含石榴)黑云斜长片麻岩、蛇纹石化大理岩、变质长石石英砂岩。其中以(含石榴... 详细信息

冀北尚义变质沉积岩位于华北克拉通北缘中段西部,主要分布在朝力盖、郝报沟、黄土窑、五十家一带,其总体呈近东西向分布。黄土窑变质沉积岩的主要岩石类型包括(含石榴)黑云斜长片麻岩、蛇纹石化大理岩、变质长石石英砂岩。其中以(含石榴)黑云斜长片麻岩为主体,蛇纹石化大理岩和变质长石石英砂岩呈透镜状产出于尚义变质火山岩之中,长短大小不一,长度几米到几千米不等。(含石榴)黑云斜长片麻岩呈灰色,片麻状构造,斑状变晶结构,基质为细粒鳞片粒状变晶结构。主要矿物组合为斜长石(35%)、石英(35%)、黑云母(20%)及少量石榴石(约5%),角闪石(1%)和石墨(3%)。黑云母的化学成分变化不大,均为高铁黑云母。斜长石(An=22.79-34.66)大部分为更长石,少部分为中长石,不发育环带。石榴子石主要由铁铝榴石(Alm=55.43%-65.62%)、锰铝榴石(Spe=15.36%-29.8%)、和镁铝榴石(Pyr=8.36%-13.34%)及少量钙铝榴石(Gro=2.39%-7.58%)组成。部分石榴子石具有成分环带。蛇纹石化大理岩呈灰白色、白色,块状构造,中粒粒状变晶结构。主要矿物组合为方解石(65%)和蛇纹石(30%),次要矿物为橄榄石(2%)和金云母(3%)。变质长石石英砂岩呈灰色、褐灰色,块状构造,中粒粒状变晶结构。主要矿物组合为石英(70%)和钾长石(微斜长石,10%),次要矿物有黑云母(5%)、斜长石(5%)和白云母(3%)。(含石榴)黑云斜长片麻岩SiO含量变化较大,介于63.56%-77.34%之间,Al2O3的含量比较高(13.15%-15.82%)。Na2O含量为(2.35%-3.3%),MgO含量为(1.23%-3.12%)。CaO含量介于1.91%.35%之间。其微量元素Rb、Cs平均含量为78×10-6、5.2×10-6,均明显低于地壳中平均值(Rb、Cs在地壳中的平均值分别为150×10-6、30×10-6),Ba、Sr平均含量为409×10-6、614×10-6,都高于地壳中平均值(Ba、Sr在地壳中的平均值分别为0.05×10-6、40×10-6)。高场强元素Zr、Hf、Nb及Ta的含量,均低于地壳中相对应元素的平均值,Hf同位素基本与地壳中的平均值相等,Zr/Hf比值低于地壳中的平均值(Zr/Hf=66.7)。尚义变质沉积岩稀土元素总量(∑REE)变化范围不大,为84.03×10-6-171.21×10-6。球粒陨石标准化稀土元素配分模式图显示LREE富集、HREE平坦,并且大部分样品具有轻度的负Eu异常,少部分不见Eu异常。其δEuCN值的变化范围为0.81-0.95。岩石样品的(La/Yb)CN值变化范围比较大,介于4.98-24.72之间,LREE/HREE比值较低,变化于2.28-6.26之间。(含石榴)黑云斜长片麻岩的碎屑锆石的LA-ICPMS U-Pb年龄,具有多个年龄值,有新太古代、古元古代、中元古代、早-中奥陶世、晚奥陶世、早泥盆世、早石炭世和晚石炭世二叠世,表明碎屑锆石物源区的多样性。测得变质锆石的谐和年龄为为262.4±4.4Ma,表明该石榴黑云斜长片麻岩变质时代为晚古生代。蛇纹石化大理岩的碎屑锆石龄数据有新太古代、古元古代、中元古代以及早二叠世二叠世等,表明尚义蛇纹石化大理岩中碎屑锆石的物源区具有多样性特点。该蛇纹石化大理岩的原岩形成于280.9 Ma之后。在变质长石石英砂岩的碎屑锆石中获得了包括新太古代、古元古代、中元古代的年龄。变质长石石英砂岩的原岩应该形成于中元古代(1776Ma)之后。根据Bhatia和Crook的研究成果显示,其原岩形成环境介于大陆岛弧环境与大洋岛弧环境之间,可能更靠近前者。由西蒙南图解显示,(含石榴)黑云斜长片麻岩落于砂质沉积岩到泥质沉积岩区域,部分位于由砂质沉积岩岩区向泥质沉积岩过渡区域。研究区样品的Al/(Al+Fe+Mn)的摩尔比值介于0.76-0.86之间,平均值为0.81,W(Al)/W(Al+Fe+Mn)的比值介于0.61-0.75之间,平均值为0.67。所以(含石榴)黑云斜长片麻岩的原岩物质来源是陆源碎屑物。同时其沉积环境位于大陆边缘。(含石榴)黑云斜长片麻的(Ce/Ce*)CN值为0.697-1.001(平均为0.868),介于大洋盆地与大陆边缘之间,且更类似后者的稀土元素特征。因此可以推断尚义黄土窑变质沉积岩的原岩应该为泥质(或含泥质)砂岩,是一套形成于晚古生代的陆源碎屑岩,可能形成于大陆岛弧环境。

关键词：岩石学地球化学岩石成因变质沉积岩冀北尚义

南大别蕲春构造混杂岩带中变质沉积岩源区和时代限定

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华南地质 2021年第1期37卷 1-28页

作者：刘超然徐大良赵小明邓新谭满堂中国地质科学院北京100037 中国地质大学(北京) 北京100083 中国地质调查局武汉地质调查中心(中南地质科技创新中心) 武汉430205 古生物与地质环境演化湖北省重点实验室武汉430205 中国地质科学院岩溶地质研究所桂林541004

大别造山带南缘蕲春混杂岩带构造属性和地质时限存在争议。本文在1/5万区域地质调查和岩石地层学研究的基础上,通过对实测剖面中四个变质沉积岩基质样品进行了碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb测年和原位Hf同位素分析,为混杂带的形成和演化提供... 详细信息

大别造山带南缘蕲春混杂岩带构造属性和地质时限存在争议。本文在1/5万区域地质调查和岩石地层学研究的基础上,通过对实测剖面中四个变质沉积岩基质样品进行了碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb测年和原位Hf同位素分析,为混杂带的形成和演化提供约束。结果表明,碎屑锆石年龄谱主要集中在802-911 Ma,1331-1536 Ma,1776-2224 Ma,2302-2789 Ma和2868-3401 Ma等区间,存在四个明显的特征年龄峰值:~811 Ma、~1385 Ma、~2020 Ma和~2479 Ma;碎屑锆石εHf(t)值介于-16.2~+4.5之间,主要为负值,两阶段模式年龄变化范围在1.4-3.8 Ga之间。最年轻的岩浆成因碎屑锆石年龄约束其最晚形成时代应该不早于~800 Ma。综合对比区域研究结果,认为变质沉积岩的物源可能主要来自于秦岭-大别造山带中早前寒武纪基底物质和近源的新元古代岛弧带,南大别地区可能存在新元古代时期的俯冲增生记录。

关键词：蕲春构造混杂岩带变质沉积岩碎屑锆石新元古代大别造山带

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南岭地区新元古代变质沉积岩的地球化学特征及构造意义

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地球化学 2009年第1期38卷 1-19页

作者：魏震洋于津海王丽娟舒良树内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京大学地球科学系江苏南京210093

对华夏地块南岭地区38个新元古代基底变质岩的岩相学和地球化学分析表明,它们的原岩都是沉积岩。不同地区变质沉积岩的化学成分存在一定的变化,但是它们大都具有明显的轻重稀土元素分异和Eu负异常(Eu/Eu=0.35～0.76),高K2O/Na2O、La/Co... 详细信息

对华夏地块南岭地区38个新元古代基底变质岩的岩相学和地球化学分析表明,它们的原岩都是沉积岩。不同地区变质沉积岩的化学成分存在一定的变化,但是它们大都具有明显的轻重稀土元素分异和Eu负异常(Eu/Eu=0.35～0.76),高K2O/Na2O、La/Co、Th/Sc比值和低Cr/Zr比值,显示了高成熟度和沉积再循环地壳的特点,表明沉积岩的物质主要来源于古老的再循环的地壳,它们沉积于被动大陆边缘。与其他地区元古宙沉积岩的地球化学对比显示,南岭地区这些新元古代沉积岩不同于赣中和扬子地块南缘的元古宙沉积岩,而与印度东北部Lesser Himalaya地区的元古宙沉积岩较为相似。所以,南岭地区新元古代沉积岩的物质不可能来自与赣中和扬子地块南缘沉积物相同的扬子南部的源区,而应该来自南方,这一推论与岩相古地理分析以及沉积物中碎屑锆石形貌特征和年龄谱变化的结论是一致的,指示华夏南部新元古代时曾与一个大陆源区相邻。根据地球化学对比研究,结合已有的年代学对比,推断华夏地块南岭地区(特别是中部)新元古代沉积物很可能来源于与Lesser Himalaya地区元古宙沉积岩相同的源区,即东Gondwana大陆的北缘。这样,华夏地块在Rodinia超大陆裂解时期很可能是位于西澳大利亚-东印度-东南极之间。

关键词：地球化学新元古代变质沉积岩南岭地区