碎屑锆石具有极好的抗风化、抗磨蚀和抗热蚀变的特征,它在沉积循环中不易被破坏,能较好地保存源区岩石组成的信息,是示踪陆源碎屑物质最有效的工具。闽江是福建省最大的河流,其上游是华夏地块前寒武纪地壳基底的主要出露地区,是研究华夏地块前寒武纪地壳形成演化和古地理位置的理想场所。本项目以闽江沉积物中的碎屑锆石为对象,运用激光剥蚀等离子质谱和多接收器等离子体质谱仪(LA-MC-ICP-MS)联机原位同时测定碎屑锆石的U-Pb年龄及其Hf同位素组成,不仅可以有效地示踪沉积物的物质来源;还可以获得华夏地块地壳生长事件的期次和每次事件所形成岩石的Hf同位素组成特征。并通过与其它各大陆εHf(T)的对比,进一步约束华夏地块的古地理位置,进而深入了解华夏前寒武纪地壳形成和演化历史。
Min River;U-Pb age;Hf isotope;Provenance;Crustal evolution
通过闽江流域沉积物中碎屑锆石U-Pb定年和Hf同位素分析和粘土矿物分析,取得如下认识(1)闽江口沉积物碎屑锆石U-Pb年龄谱峰具有特有的加里东期峰(峰值465 Ma)和较多前寒武纪(553~2765Ma)峰值特征,与长江、瓯江和九龙江明显不同,可以用于示踪台湾海峡和东海粗颗粒沉积物的物质来源。(2)闽江粘土矿物组合以高岭石(40%)为主,其次是伊利石和绿泥石,不含蒙脱石;明显不同于台湾河流粘土矿物组合特征(伊利石>70%,不含高岭石和蒙脱石),可用来示踪台湾海峡细颗粒沉积物的物质来源。(3)华夏东北部(武夷山地区)的锆石年龄谱峰主要分布4个年龄组,分别是2.8-2.0 Ga,1.9-1.6 Ga,1.0-0.7 Ga,500-100 Ma。T DM2 的地壳生长曲线揭示出,1.6~1.9 Ga和2.6~3.0 Ga是华夏东北部大陆地壳生长最主要的两个时期。到古元古代(1.6 Ga),华夏地块现存大陆地壳的90%已经形成。(4)华夏西南部(南岭-云开和海南)的碎屑锆石年龄主要峰是新元古代(1.0-0.7 Ga)和显生宙(500-100 Ma),其次还有少量古-中元古代(1.6~1.9 Ga 、1.0~1.3 Ga)和太古代(2.8-2.2 Ga)的锆石。基于T DM2 的地壳生长曲线揭示出, 1.3~1.9 Ga和2.6~3.0 Ga是华夏西南部大陆地壳生长最主要的两个时期,其中以1.6Ga和1.8 Ga时期最为突出。到1.6 Ga 时华夏西南地块现存大陆地壳的60%已经形成,而到1.1Ga,95%的地壳形成。(5)在显生宙,华夏经历了强烈的加里东期,印支期和燕山期的构造岩浆事件的改造。加里东期和印支期华夏地壳以古-中元古代古老地壳重熔再循环的物质为主。从侏罗纪到早白垩纪,华夏板块锆石的Hf同位素明显向放射性成因Hf富集的方向延伸,εHf逐渐变为正值,反映了受太平洋板块俯冲的外部造山系统作用。本项目不仅对台湾海峡“源”与“汇”科学问题研究提供了新思路,而且深入了解华夏地块前寒武纪地壳形成与演化历史。撰写论文7篇(发表4篇,1篇接收),在国内外学术会议上多次做报告交流。较好的完成了课题的任务,达到预期目标。