澳大利亚东南部悉尼盆地南部下二叠纪沉积岩的碎屑锆石U-Pb地质年代学研究：对其来源及盆地演化的启示

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Detrital zircon U Pb geochronology of lower Permian sedimentary rocks of the southern Sydney Basin in southeastern Australia: Implications for provenance and basin evolution

本文通过碎屑锆石U-Pb年代学分析，确定悉尼盆地南部早三叠世Wasp Head、Pebbley Beach和Snapper Point形成于440-337Ma，揭示物源区主要来自Lachlan造山带的Proterozoic和Palaeozoic岩石，以及Macquarie弧年轻火山岩，支持盆地扩张初期构造背景。

　　本研究通过对澳大利亚东南部悉尼盆地南部地区的沉积岩和基岩中的碎屑锆石进行了铀-铅同位素年代测定，以探讨这些沉积单元的最大沉积年代以及其沉积来源和沉积过程。这一研究为理解悉尼盆地早期形成时的沉积物来源和区域构造演化提供了重要的数据支持。

悉尼盆地南部的沉积岩包括下二叠统的Wasp Head、Pebbley Beach和Snapper Point组，以及位于盆地边缘附近的下寒武统基岩。研究人员分析了五个样本中的466颗碎屑锆石，获得了471个同位素年龄数据。通过这些数据，研究人员识别出三个主要的年龄峰值：1100–900百万年（Ma）、650–600 Ma和480–440 Ma。这些峰值与西边的Lachlan造山带中沉积岩和变质岩的年龄特征相吻合，表明Lachlan造山带是悉尼盆地南部在早二叠世时期的主要沉积来源。此外，在Pebbley Beach和Snapper Point组中，碳iferous（石炭纪）年龄逐渐增加，并在约337 Ma时达到峰值。这一年龄峰值与东部Lachlan造山带的I型Bathurst花岗岩体的形成时间相吻合，提示这一花岗岩体可能成为这些石炭纪碎屑的来源之一。尽管另一种可能来源是南部新英格兰造山带的Tamworth带前弧盆地，但这种可能性较低。

研究人员还发现了一颗来自Pebbley Beach组的二叠纪火山锆石，其年龄为293 ± 5 Ma（1σ），这与该组的生物地层年龄基本一致。这颗锆石的来源可能来自东边的弧形岩浆源，或者是导致悉尼盆地形成的早期澳大利亚东部裂谷系统相关的岩浆活动。这种可能性得到了其他研究的支持，即在悉尼盆地西部边缘附近发现的晚期石炭纪至早二叠纪的火山岩，如Rylstone火山岩，其年龄为292 Ma，表明这一时期的火山活动可能对碎屑沉积物的形成产生了一定影响。

本研究中的碎屑锆石数据不仅有助于确定这些沉积单元的最大沉积年代，还揭示了沉积物的来源特征和沉积过程。这些数据表明，悉尼盆地南部的沉积物主要来源于早于石炭纪的基岩区域，特别是Lachlan造山带。而石炭纪和早二叠纪的碎屑锆石则可能来自更远的岩浆源，如Bathurst花岗岩体，或者是通过沉积物再循环过程从其他区域输送而来。

此外，研究还对碎屑锆石的形态进行了分类。通过测量锆石的圆度和球度，研究人员发现不同年龄组的锆石形态存在明显差异。早于石炭纪的锆石显示出较高的成熟度，这可能意味着它们经历了更长的搬运距离或多次的沉积再循环过程。而石炭纪和早二叠纪的锆石则显示出较低的成熟度，表明它们可能来源于更接近的岩浆源，如Bathurst花岗岩体。

研究结果表明，悉尼盆地南部的碎屑锆石年龄分布与Lachlan造山带的沉积岩和变质岩的年龄特征高度一致，这进一步支持了Lachlan造山带作为主要沉积来源的观点。同时，石炭纪和早二叠纪的碎屑锆石的增加趋势也表明，这一时期可能发生了构造变化，导致新的沉积来源的出现。这可能与悉尼盆地的初始裂谷过程相关，因为裂谷过程中可能会有新的岩浆活动和沉积物输入。

通过这些数据，研究人员能够重建悉尼盆地南部在早二叠纪时期的沉积来源历史和沉积过程。这一历史表明，早期的沉积物主要来自Lachlan造山带，而随着盆地的演化，石炭纪和早二叠纪的碎屑来源可能变得更加重要。这种变化可能反映了区域构造活动的演变，如裂谷作用的启动和持续。

总之，本研究通过对碎屑锆石的年代学和形态学分析，揭示了悉尼盆地南部在早二叠纪时期的沉积来源和构造演化过程。这些发现不仅为理解该地区的地质历史提供了重要依据，也为未来的地质研究提供了新的视角和数据支持。