赣江下游南昌段河流沉积物碎屑锆石U-Pb年代学和Lu-Hf同位素研究及其地质意义

【摘要】：作为长江八大支流之一的赣江是江西省的最大河流,它自南向北流贯江西全省。地质上,赣江流经的区域主要位于华夏地块腹地、江南造山带内和扬子地块东南缘。河流是构造与气候共同作用的产物,河流沉积物携带了源岩剥蚀、搬运以及流域源区的信息。而河流碎屑锆石记录了源自地壳物质的信息,这些地壳物质可能没有被保存下来,或者已经不在出露。无疑,赣江河流沉积物中的碎屑锆石主要来源于流经区域地质体中,这些锆石携带有源岩的重要信息。本文分别利用LA-ICP-MS和LA-MC-ICP-MS原位分析技术,对赣江下游南昌段河流沉积物中碎屑锆石的U-Pb年代学和Lu-Hf同位素开展系统研究,旨在讨论赣江流域水系沉积物的物质来源及其所经历的岩浆事件和构造活动,并结合已有资料探讨源区地壳生长和演化规律。文章取得的认识如下:(1)赣江下游南昌段河流沉积物碎屑锆石U-Pb年龄主要集中于134-197 Ma、221-290 Ma、398-484 Ma、520-625 Ma、727-895 Ma、980-1110 Ma、2502-2861 Ma等7个年龄组段。其中最主要的年龄组段为398-484 Ma(峰值为433 Ma,占总数的43%)和134-197 Ma(峰值为151 Ma,占总数的15%)。(2)赣江下游南昌段河流沉积物碎屑锆石所表现出来的主要年龄区间可分别与已知的岩浆事件时间相对应。2502-2861 Ma是全球地壳增长的一个阶段,该事件导致了原始稳定大陆以及古老陆核的形成;980-1110 Ma为全球罗迪尼亚超级大陆聚合、格林威尔期造山带形成的特征年龄;727-895 Ma对应扬子地块与华夏地块拼合及全球罗迪尼亚超级大陆裂解阶段;520-625 Ma对应泛非事件,目前地表尚无相应的岩浆岩石和构造形迹的记录;398-484 Ma正是全球各地褶皱造山-岩浆活动的高峰期,被称加里东构造运动事件;221-290 Ma对应印支-海西期,是古特提斯洋的闭合及其对应的碰撞作用阶段;134-197 Ma对应为燕山期,该时期的岩浆活动是在华南板块形成后的背景上发生的。(3)赣江下游南昌段河流沉积物中碎屑锆石年龄分布特征与华夏地块的年龄分布非常一致,说明赣江碎屑锆石主要来源于华夏地块的物质贡献。有效地从年代学方面对赣江流域的主要地壳物质来源进行了限定。(4)赣江下游南昌段河流沉积物碎屑锆石U-Pb年龄和Lu-Hf同位素组成能够反映华夏地块的形成与演化历史。新太古代锆石的εHf(t)值近似为0,表明该时期发生了强烈的壳幔混合作用;中-新元古代锆石εHf(t)值既有正值也有负值,说明源区物质既有古老地壳物质的再循环,也有新生地壳物质的加入;显生宙以来,εHf(t)值绝大多数为负值,且对应的两阶段模式年龄以古元古代-中元古代的年龄为主,说明显生宙以来的岩浆活动主要来源于古元古代-中元古代新生地壳的熔融和再造,直接来源于亏损地幔的新生地壳物质很少。2.1-1.1Ga是华夏地块地壳生长的主要阶段,此阶段形成的物质构成现今华夏地块全部地壳物质的80%以上。