柴达木地块北缘Grenvillian期S型花岗岩的成因及其对Rodinia超大陆构造演化的启示

本研究针对柴达木地块在Rodinia超大陆中的构造归属争议，通过锆石U-Pb定年、Lu-Hf同位素、全岩地球化学及相平衡模拟等技术，揭示北柴达木造山带Yuka花岗片麻岩（905–908 Ma）为S型花岗岩，源于古元古代变沉积岩部分熔融。研究提出柴达木地块可能位于西南澳大利亚-印度-东南极洲核心区，为Rodinia超大陆重建提供了关键约束。

　　

论文解读

研究背景

地球早期超大陆的拼合与裂解是理解全球古地理演化的关键。Rodinia超大陆在晚中元古代至新元古代（1.3–0.9 Ga）通过Grenvillian造山事件组装而成，但其内部微地块的构造归属仍存在争议。柴达木地块作为被古生代造山带环绕的前寒武纪微陆块，其Rodinia期的构造位置长期存在“核心区”与“边缘区”两种假说。尽管已有研究报道了北、西、南柴达木造山带1.0–0.9 Ga的铝质花岗岩，但对其构造背景（活动大陆边缘、同碰撞或后碰撞）及母岩来源缺乏定量分析，制约了Rodinia超大陆的重建精度。

研究方法与技术

中国地质大学（北京）等机构的研究团队选取北柴达木造山带Yuka花岗片麻岩，采用以下技术：

1. 锆石U-Pb-Lu-Hf同位素分析：通过LA-ICP-MS（激光剥蚀电感耦合等离子体质谱）测定成岩年龄及ε_Hf(t)值；
2. 全岩地球化学：分析主量、微量元素及铝饱和指数（A/CNK）；
3. 相平衡模拟与微量元素建模：定量估算部分熔融程度（F=0.12–0.60）与温度条件（690–820 ℃）。

研究结果

1. 锆石U-Pb-Lu-Hf同位素特征
Yuka花岗片麻岩的锆石核部年龄为905–908 Ma，ε_Hf(t)值呈异质性（?9.7至+1.6），模式年龄为古-中元古代（2319–1651 Ma），并含太古宙-新元古代（2558–937 Ma）捕获锆石，指示其源区为含太古宙碎屑的新元古代富Zr变沉积岩。

2. S型花岗岩的成因证据
岩石具高铝矿物（石榴子石、白云母）、高A/CNK值（1.03–1.20）及标准矿物刚玉（0.51%–2.59%），符合S型花岗岩特征。低FeO^T/(FeO^T+MgO)（0.72–0.78）与高Rb/Sr比值（1.52–8.11）进一步支持变沉积岩部分熔融成因。

3. 相平衡模拟与熔融条件
相图显示原岩在690–820 ℃、0.12–0.60熔融度下形成，微量元素模型揭示其源区为古元古代泥质岩，熔融过程受黑云母脱水反应控制。

结论与意义

研究提出柴达木地块经历了1.10–0.85 Ga的Grenvillian俯冲-碰撞及0.85–0.60 Ga非造山裂解事件。通过对比Rodinia超大陆主要克拉通，认为柴达木地块位于西南澳大利亚-印度-东南极洲核心区，与华北、塔里木、华南克拉通无直接亲缘性。该成果发表于《Precambrian Research》，为超大陆重建提供了关键岩石学与地球化学约束，深化了对早期地球动力学过程的理解。