PR: 苏鲁造山带发现37亿年岩浆锆石

最近，中国科学技术大学郑永飞院士团队陈伊翔特任教授研究组,在苏鲁造山带发现了约37亿年的古老岩浆锆石，并通过微量元素组成揭示这些锆石形成于火成岩的重熔。这暗示了扬子克拉通可能具有更广泛的早太古宙基底，为研究扬子克拉通早期的形成演化提供了新认识。这项成果最近已发表在国际前寒武纪领域顶级期刊Precambrian Research上。

地球在45.67亿年前形成，其形成后最初5-10亿年的历史扑朔迷离，主要原因之一是地质记录的极度缺乏。然而，这个时期地球的物质状态和成分演化很大程度决定了地球后期的演化轨迹。因此，对早期地球的研究是至关重要的。

冥古宙(40亿年前)到始太古代(>3.5 Ga)的地壳岩石或矿物是我们了解早期地球物理和化学性质的关键对象。然而经历漫长的构造演化，这些古老岩石样品往往很难保存下来，在世界上也仅有少量出露。锆石是一种地壳岩石中常见的副矿物，并且非常稳定，可以用来进行定年、多种微量元素和同位素组成分析。因此，它可以较好的保存古老地球的信息，是研究早期地球和陆壳生长演化的理想样品之一。

扬子和华北克拉通是我国最大的前寒武纪陆块。然而，与华北克拉通广泛分布太古宙岩体不同，扬子克拉通仅有少量的太古代基底的出露，并且仅有少量的始太古代到古太古代岩体以及碎屑锆石记录。因此，对扬子克拉通的形成演化历史特别是在始太古代以及更早的阶段，目前还没有很好的制约。

针对这些问题，中国科学技术大学中科院壳幔物质与环境重点实验室郑永飞院士团队陈伊翔特任教授研究组博士研究生周琨对苏鲁造山带仰口花岗片麻岩进行了深入研究，率先发现了具有始太古代岩浆锆石(~3.7 Ga)的花岗片麻岩，并通过详细的微量元素分析进一步制约了这些锆石的岩浆源区特征。

研究选取的苏鲁超高压变质带形成于三叠纪华南陆块向华北陆块的俯冲碰撞。在4个仰口花岗片麻岩中鉴别出四组锆石(图1a)，年龄分别在始太古代(Group I，~3.7 Ga)，古元古代(Group II，~2.1 Ga)和新元古代(Group III, ~790 Ma 和Group IV,~720 Ma)。其中最古老的锆石年龄为3680 ± 29 Ma。最年轻的两组新元古代锆石年龄也与华南广泛发育的新元古代岩浆事件相一致。

图1 (a) 仰口花岗片麻岩锆石年龄频率直方图; (b) 锆石Hf同位素组成

始太古代锆石 (Group I)具有在稀土分布模式上显示显著Eu负异常和陡峭的重稀土配分型式，指示为典型的岩浆锆石。其ε_Hf(t)值 (–2.8 ~ –0.9)和球粒陨石Hf模式年龄T_CHUR2为3.62~3.96 Ga，指示其物源来自始太古代早期的新生地壳。锆石的微量元素组成有助于制约形成锆石的岩浆源区性质。锆石的P含量可以作为S型花岗岩和I型花岗岩的区别指标之一。前人研究表明S型花岗岩中的锆石一般有高的P含量且(REE+Y)/P摩尔比具有很强的相关性 (~1:1)，区别于I型花岗岩低P含量和高(REE+Y)/P比值特征。锆石的Al含量可以用于过铝质和偏铝质体系的指标。前人研究发现过铝质熔体中生长的锆石总体上具有高Al含量(>4 ppm)而偏铝质环境生长的锆石具有低Al含量(<4ppm)。苏鲁始太古代锆石P含量较低 (216-563 ppm)、(REE+Y)/P摩尔比值较高 (1.13-3.34)，且具有低Al含量 (0.32-4.05 ppm; 图2)。由此推测这些始太古代锆石生长的岩浆可能倾向于偏铝质的I型花岗岩。

图2 锆石Y+REE vs. P (μmol/g)图解

这项研究在苏鲁造山带率先发现始太古代锆石记录(~3.7 Ga)，并揭示了其物源来自始太古代火成岩的重熔。这项发现拓展了对扬子克拉通太古代基底可能的存在范围，暗示了扬子克拉通可能具有更广泛的早太古宙基底。

研究成果已发表在Precambrian Research期刊。论文信息：KunZhou, Yi-Xiang Chen*, Shao-Bing Zhang, Yong-Fei Zheng, 2019. Zircon evidencefor the Eoarchean (∼3.7 Ga) crustalremnant in the Sulu Orogen, eastern China. Precambrian  Research. https:///10.1016/j.precamres.2019.105529