变质洋壳的锆石学研究：以牡丹江地区黑龙江杂岩为例

The zircon geochronology of metamorphic oceanic crust is ambiguous because of probable presence of inherited and metamorphic/altering zircons. A typical example is the Heilongjiang Complex in the Mudanjiang area, northeastern China, where, a lot of precise zircon ages have been obtained, but the interpretation for these ages is controversial. This proposal takes the Heilongjiang Complex as an example, trying to understand zircon origins through different methods such as high-resolution Cathodeluminescence images, morphology, Hf isotope, O isotope and trace elements of zircons, inclusion, and Raman spectra analyses etc. To better understand the origin of zircons, we will also observe and date zircons from some samples in thin sections, and compare the zircon U-Pb ages with those of other minerals in the same samples. We hope this integrated study can provide correct interpretation of zircon ages, and promote ascertaining the formation and evolution of the Heilongjiang Complex in the Mudanjiang area.

变质洋壳残片中可能存在继承锆石，变质变形过程中又可能有新的变质锆石形成或已有锆石遭受改造，导致年龄结果非常复杂，解释存在多解性。黑龙江杂岩就是一个典型实例，虽然已经取得了很多高精度的锆石年龄，但年龄解释存在巨大分歧，制约了区域构造演化研究。本申请以牡丹江地区的黑龙江杂岩为研究对象，以锆石的综合研究和成因分析为主要切入点，对变质洋壳中的锆石进行系统研究。着重于对锆石进行高清晰阴极发光成像和形态学分析、包体研究和拉曼光谱分析、Hf、O同位素和微量元素研究，并进行薄片下直接观察和定年、对比锆石和其他矿物的U-Pb定年结果。力图通过多种方法的综合研究，限定锆石成因和定年结果的解释，深化对变质洋壳锆石的认识，限定牡丹江地区黑龙江杂岩中变质洋壳的形成年龄和就位时代，进而探讨东北地区的大地构造演化。

变质洋壳的锆石年代学有时比较复杂，对其复杂锆石年龄的合理解释往往需要多种手段加以限制。牡丹江地区的黑龙江杂岩之前已进行过大量年代学工作，但对其锆石年龄结果的解释存在很大分歧。本项目选取该岩石单元进行系统的锆石学研究，通过野外地质、岩石学、锆石的O同位素、包裹体、拉曼光谱等多种手段对锆石年龄结果加以限制，取得以下进展：1）在牡丹江地区的黑龙江杂岩中发现变质程度相对较高的石榴黑云石英片岩，首次直接获得黑龙江杂岩的变质锆石为202±6 Ma。2）多种手段限定具有洋壳残片（MORB和OIB）地球化学特征的变辉长岩和变玄武岩中多数锆石为捕获锆石，不代表其形成年龄。3）牡丹江地区黑龙江杂岩中占主体的变沉积岩形成时代小于260 Ma，洋盆发育的时间较短，可能规模不大。4）在东宁地区的黄松群岩性和牡丹江地区的黑龙江杂岩类似，但变质时代（267±5 Ma）更老，不代表同一洋盆的产物。5）依兰地区的黑龙江杂岩被250 Ma的花岗质岩石侵入，其就位时代要早于牡丹江地区的黑龙江杂岩，可能也不代表同一洋盆产物。6）结合锆石学研究和构造地质，提出多岛洋模式来解释黑龙江地区二叠-三叠纪的构造作用。这一研究不仅很大程度解决了牡丹江等地黑龙江杂岩的年代学问题，而且为利用多种手段限定变质洋壳复杂锆石年龄的解释提供了实例。