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嫩江河漫滩碎屑锆石U-Pb年代学和Hf同位素分析及其地球化学意义

王善辉  
【摘要】:自20世纪80年代以来,大陆地壳的形成与演化成为地学界的前沿领域之一。大陆地壳形成与演化的主要依据是岩石的年龄和分布,然而早期的地壳岩石遭受了后期的改造和剥蚀,许多都已不存在。出露岩石经历了风化、剥蚀、搬运及沉积过程形成的碎屑沉积物和沉积岩,已成为研究大陆地壳形成、演化和化学组成的理想对象。 大兴安岭位于兴蒙造山带东段,主要由额尔古纳、兴安和松嫩地块组成,另外小兴安岭部分分布于佳木斯地块之上。我们通过对碎屑锆石的U-Pb年龄来研究大兴安岭东部和小兴安岭西部地区岩浆事件的发生时间;通过Hf同位素分析岩浆事件中新生地壳和被改造古老地壳的信息,并用来估计新生地壳的产生时间,结合Nd同位素及微量元素,获得源区区域地壳的基本组成特征、形成历史演化及其地球化学意义。得到如下认识: 1)嫩江河漫滩沉积物中的碎屑锆石U-Pb年龄主要分为80~225M(a70%)、250~494Ma和1746~2300Ma三个年龄段,另外还有1个新元古代年龄(718Ma)、2个新太古代年龄(2611±6Ma、2776±6Ma)。中生代时期的物质为碎屑锆石提供最主要的物质来源。 2)本文中南瓮河和那都里河碎屑锆石中出现的两个古老年龄(1798Ma、1799Ma),甘河河漫滩碎屑锆石中发现的两颗古老年龄(1909Ma、1991Ma),显示额尔古纳地块和兴安地块可能存在前寒武纪基底岩石。嫩江深部样品(NJ-D)中的3个~2300Ma的锆石可能全部来源于小兴安岭西部。 3)嫩江河漫滩沉积物中明显亏损Nb、Ta等高场强元素,轻度富集Cs、Rb、Nd、La等大离子亲石元素;近百年来人类活动、矿业开发等并未对源区地壳组成造成重大影响。 4)U-Pb年龄为1746~2300Ma的锆石,其Hf同位素两阶段模式年龄表明在中新太古代增生地壳与古老地壳发生了混合;494~718Ma的锆石,其Hf同位素两阶段模式年龄表明古元古代晚期-中元古代早期有一次古老地壳物质的混合;108~339Ma的锆石,其Hf同位素两阶段模式年龄表明在新元古代-古生代早期有一次新生地壳的增生事件。 5)碎屑锆石Hf同位素模式年龄在1039~550Ma之间时,碎屑锆石颗粒累计达到71%,表明嫩江源区主要在新元古代时期发生了地壳增生,直到414Ma时,该区又经历了一次小规模的地壳增生事件。 6)通过嫩江Nd模式年龄分布特征可知,中元古代到新元古代增生物质为嫩江河漫滩沉积物提供了主要的物质来源,物质可能来源于年轻的地壳或亏损地幔。


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