大陆地壳生长模式年龄和生长速率的Nd-Hf同位素对比研究

大陆地壳的形成和演化是地球科学研究的主题之一。大陆地壳生长速率定量刻画了大陆地壳生长历史，是大陆地壳形成与演化研究的核心问题。 然而，该问题仍存在激烈争论。大陆地壳生长速率的模式主要有两种，第一种为渐进式生长模型，第二种为幕式生长模型，渐进式生长模型主要根据对碎屑沉积岩的Nd同位素研究获得。幕式生长模型主要根据对具有地幔同位素组成的岩浆岩年龄研究和对碎屑锆石的年龄-Hf-O同位素的联合研究获得。模式年龄是研究地壳生长速率的基础。然而，目前国际上仍未见对同一碎屑沉积岩开展全岩Nd模式年龄和锆石Hf同位素模式年龄的对比研究，这种研究将为揭示产生两种生长模型的原因提供钥匙。本项目旨在通过对世界五大洲及澳洲最大河流入海口河流沉积物和典型碎屑沉积岩同一样品全岩Nd同位素与锆石Hf同位素的对比研究，揭示两种同位素体系在指示大陆地壳形成年龄方面存在的异同，从而为大陆地壳年龄及生长速率提供新的认识和制约。

4年来本项目开展了大量野外和室内分析测试工作，获得以下四方面重大突破：1）利用长江流域大量的碎屑锆石的U-Pb-Lu-Hf-O氧同位素等研究手段，模拟计算出了华南大陆地壳的生长曲线，确定了其幕式的生长模型。2）利用锆石U-Pb和Lu-Hf等研究手段，首次在扬子克拉通崆岭地区报道了26-27亿年和34.5亿年的岩浆活动，其中34.5亿年岩石是迄今为止扬子克拉通最老的岩石。对崆岭地区的研究总结发现扬子克拉通在28亿年前后发生显著变化：从富钠的TTG质向富钾的花岗质转变，可能反映了从俯冲向碰撞相关的构造体制转换，大大丰富了对扬子克拉通太古宙的演化的认识。3）先后与澳洲国立大学和美国马里兰大学开展合作，分别利用两种代表大陆上地壳的组合样品黄土和冰川沉积物来研究大陆上地壳的铂族元素丰度，不仅提供了现今大陆上地壳的PGE丰度，而且表明大陆上地壳的PGE丰度从太古宙到新元古代不断降低，肯定了大陆上地壳不断演化和分异的观点。4）在等离子体质谱分析方法研究方面，调查了三种不同锥组合对LA-MC-ICP-MS原位测试锆石Hf同位素产生的影响，研究了利用氟化氢铵和氟化铵快速消解地质样品的方法，设计了一个“线形”激光剥蚀电感耦合等离子体质谱信号平滑装置，开发了双稀释剂钙同位素的分析测试方法。. 以上述研究成果为基础，受资助期间发表国际SCI论文10篇。本研究达到了预期的科学目标，还在多方面开展了探索性研究，为今后深入研究奠定了很好基础。