中条山东部~2.5Ga两类TTG的Li-Mo同位素特征及地质意义
批准号:
42103014
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
赵严
依托单位:
学科分类:
同位素地球化学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵严
中文摘要
华北克拉通最重要的构造-热事件发生在新太古代晚期,形成了大量以~2.5Ga TTG为主的岩浆岩,它是探究太古宙-元古宙过渡期大陆地壳形成机制与演化轨迹的天然实验室。这些TTG的地球化学特征具有明显差异,它们的成因存在着不同认识,争论的焦点在于源区是否存在俯冲洋壳及其贡献程度。本项目拟以中条山东部分别具有较高与较低Mg#和Cr、Ni含量的两类TTG为对象,通过野外地质调查和SIMS锆石U-Pb定年,厘清两类岩石的空间分布规律与形成时序;在锆石Hf-O与磷灰石Sr-Nd原位同位素研究基础上,基于Li-Mo同位素在示踪俯冲带物质再循环与壳幔相互作用方面的独特优势开展系统研究,揭示俯冲洋壳物质对两类TTG形成的贡献,进而约束两类岩石形成的地球动力学背景。本项目的实施不仅能为限定华北克拉通南缘~2.5Ga岩浆活动的性质提供新的约束,还能为探究太古宙-元古宙过渡期构造体制转变提供新的科学素材。
英文摘要
The major tectono-thermal event of the North China Craton occurred at the end of the Archean (ca. 2.5 Ga), during which a large amount of TTG-dominated igneous rocks formed. These rocks are critical for unraveling the formation and evolution of the continental crust. TTG of this period show diversity in geochemical compositions and their petrogenesis is still controversial. The key point of the controversy is about the contribution of the subducted slab to the formation of these TTG. This proposal focuses on petrogenesis of the two types of TTG in the eastern Zhongtiao region, which have high and low Mg# values, and Cr and Ni contents, respectively. Field investigation and SIMS zircon dating will be conducted to investigate their spatial and temporal distribution. Especially, Li-Mo isotope studies, associated with in-situ zircon Hf-O and apatite Sr-Nd isotopic analyses, will be applied to evaluate the influence of the subducted slab for formation of the two types of TTG. Integrated studies and comparison with regional ca. 2.5 Ga magmatism will be conducted to interpret the geodynamic setting for formation of the two types of TTG. This proposal is prospected not only to decipher the nature of the ca. 2.5 Ga magmatism in the southern NCC, but also to provide a special insight into the geodynamic transition during this period.
太古宙–元古宙过渡期(~2.5 Ga)是地球形成和演化的重要时期,作为该时期最主要的岩石类型,TTG和富钾花岗岩的成因成为揭示华北克拉通~2.5 Ga地质历史的关键。传统放射性同位素体系在限定源区性质时常依赖准确的同位素组成与年龄测定以及合适的源区同位素比值(如Lu/Hf或Sm/Nd),使得对岩石成因的解释具有多样性。稳定同位素则不受时间因素的制约,能够对不同源区组成进行区分,可能为探究前寒武纪花岗岩类成因提供新的约束。本研究对中条山东部两类TTG(落家河TTG和虎坪高Mg TTG)和富钾花岗岩(王屋A型花岗岩)等样品开展了全岩Li–Mo同位素测试和相关同位素测试方法的研究。研究认为,富钾花岗岩形成过程中,δ7Li值和δ98Mo值受岩浆演化和后期热液蚀变影响不大,主要受源区性质的影响;TTG的δ7Li值受源区金红石控制,δ98Mo值可能受源区金红石残留的影响;高Mg TTG的δ98Mo值主要受源区残留暗色矿物控制,还受晚期热液蚀变的影响,且蚀变越强,δ98Mo值越小。综合已有主微量元素和Nd-Hf同位素数据,本研究认为高Mg TTG的源区较TTG深,二者δ7Li和δ98Mo分馏的差异可能为源区发生表壳物质混入的程度差异所致,且表壳物质的混入发生在相对偏上的下地壳。. 此外,项目承担人还以Mo同位素测试为例,对MC-ICP-MS测试过程中Mo同位素非质量分馏现象开展了研究,并首次发现MC-ICP-MS测试过程中同位素存在非质量分馏,认为双稀释剂计算后的SSB法计算是获得准确同位素比值的关键步骤;对花岗质岩浆演化晚期形成锆石的异常稀土地球化学行为的研究表明,这类锆石明显受到岩浆结晶、热液改造、热液重结晶等多重因素的影响,表现出异常的稀土元素配分形式和复杂的内部结构,其中锆石的Ce负异常受岩浆期后热液控制,锆石平坦的重稀土元素分布可能受早期结晶石榴子石的控制,而锆石的四分组效应则由锆石结晶之前伟晶岩岩浆经历了富F熔体的不混融作用所致。
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