赣江流域水系沉积物中碎屑锆石U-Pb和Lu-Hf同位素研究

Modern rivers have large drainage areas and strong transport capacities, so detrital zircons from river sediments can provide a valuable opportunity to trace sediment provenances of the river and to explore the crustal growth and evolution history. Ganjiang River, one of eight major tributaries of Yangtze River, mainly located in the hinderland of Cathaysia Block, southeastern China, has a length of 823 km and a drainage area of 82809 km2. In the current project, we will choose detrital zircons from Ganjiang River to carry out zircon internal structure, mineral inclusion, trace element, U-Pb and Lu-Hf isotope analyses. The zircon internal structure, mineral inclusion, trace element data can provide rigorous constraints on its origin. Integrated zircon U-Pb age spectra and Lu-Hf isotope data can be used to trace sediment provenances of the Ganjiang River and to depict the crustal growth and evolution history of Cathaysia Block. Additionally, the relationship between zircon residence and recycling times and tectonic-magmatic activity is also an important topic of this study.

河流水系沉积物中的碎屑锆石在示踪河流物源和探索大陆地壳的形成与演化过程中起到了不可替代的作用，目前国内外在这方面已经开展了大量研究。本项目拟选择江西省的最大河流—赣江流域不同区段河沙中的碎屑锆石作为研究对象，综合应用背散射(BSE)和阴极发光(CL)显微照相技术及拉曼光谱分析技术，在此基础上选择典型的锆石颗粒/区域开展激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)和装备有激光熔样系统的多接收器电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)原位分析，系统研究碎屑锆石所具有的内部结构、矿物包裹体、微量元素、U-Pb年代学和Lu-Hf同位素特征。综合前人的有关成果，查明赣江河流碎屑锆石的年龄谱特征及其物质来源，探讨华夏陆块尤其是华夏陆块西部地壳的形成和演化特征，厘清赣江流域水系沉积物中碎屑锆石的地壳居留时间和锆石循环时限特征及其与构造-岩浆作用之间的关系。

作为长江八大支流之一的赣江，自南向北横跨整个江西省，地质上不仅是华东南地区重要的深大断裂带，而且是扬子板块、华夏板块和江南造山带的重要组成部分。河流碎屑锆石，由于其独特的运输能力和示踪优势，可用来表征华南地壳的形成与演化过程。本项目通过对其开展系统的采样和微区同位素分析（主要是锆石U-Pb年龄和Lu-Hf同位素分析）研究，发现：1.锆石内部结构特征（通过CL和BSE图像揭示）、REE蛛网图解和矿物包裹体拉曼光谱（以长石、石英和磷灰石为主）均指示90%以上的锆石以岩浆锆石为主，反映碎屑锆石物源以岩浆岩为主；2.锆石年龄谱可分为134-197 Ma （以151 Ma为峰），221-290 Ma（以226 Ma为峰），386-484 Ma（以433Ma为峰），520-625 Ma， 727-895 Ma（以820 Ma为峰），980-1110 Ma（以1000Ma为峰） 和2502-2861 Ma七个年龄群，所有年龄群均可找到对应出露岩体，并对赣中金滩岩体和赣北梅岭岩体做了重点研究；3. 锆石Lu-Hf同位素结果显示锆石εHf(t) 以复负值为主，TDM2 年龄范围 1106 -3285 Ma，并在 1400-2000 Ma 显示宽峰和 1800 Ma显示尖峰, 表明流域地壳物质以古老物质的再循环为主，并存在少量的壳幔混合作用和新生地壳生长事件；4.锆石U-Pb和Lu-Hf同位素综合分析发现，华东南地壳物质在古-中元古代时期快速生长与形成，在1.5Ga时已完成现今地壳80%以上的生长。上述综合分析厘清了赣江流域水系沉积中碎屑锆石的物质来源、并揭示了华东南地区地壳物质的生长与演化特征，具有重要的科学意义。