巴西古鲁皮带变火山-沉积序列的地层学、年代学与物源分析：对Rhyacian期地球动力学演化的构造环境启示

本研究针对巴西古鲁皮带(Gurupi Belt)Chega Tudo组变火山-沉积序列的构造背景争议，通过岩相学、锆石U-Pb年代学(LA-MC-ICP-MS)分析，揭示其形成于2.20-2.14 Ga的弧后盆地环境，识别出三期火山活动(2.20/2.18/2.16 Ga)，提出下部单元(深水相)与上部单元(浅水相)的二分模式，为哥伦比亚超大陆聚合过程提供关键约束。

　　

在探索地球早期大陆形成机制的宏大命题中，古元古代Rhyacian期(2.3-2.05 Ga)的构造活动被认为是哥伦比亚超大陆聚合的关键阶段。位于巴西北部的古鲁皮带(Gurupi Belt)作为南美平台重要的前寒武纪造山带，其内赋存金矿的Chega Tudo组变火山-沉积序列长期存在构造背景争议——究竟是岛弧、弧内盆地还是弧后环境？这个问题的解答不仅关乎区域成矿规律，更是理解南美与西非克拉通拼合过程的重要拼图。然而，强烈的变质变形改造和风化剥蚀使得该套序列的原生特征支离破碎，传统研究手段难以重建其原始面貌。

针对这一难题，巴西地质调查局等机构的研究团队创新性地选取钻芯样品中未受变质变形影响的"时间胶囊"，通过多尺度岩相学解析结合高精度锆石年代学，首次系统重建了该序列的沉积-火山作用时空框架。研究发现Chega Tudo组可划分为两个沉积单元：下部单元以含碳质千枚岩与镁铁质-长英质火山岩互层为特征，形成于弧后盆地初始阶段的深水环境；上部单元则以安山岩-英安岩为主的火山碎屑岩占主导，指示浅水条件下的火山活动。锆石U-Pb定年揭示该序列形成于2.20-2.14 Ga，其中2.20 Ga、2.18 Ga和2.16 Ga的三期火山活动构成韵律性喷发旋回。尤为关键的是，碎屑锆石物源分析显示早期沉积物(2.22-2.24 Ga)源自圣路易斯克拉通碎块(S?o Luís cratonic fragment)的弧相关岩体，而晚期(约2.3 Ga)则混入西非克拉通或亚马逊克拉通Bacajá域的基底物质，这种物源转变完美记录了从增生弧到碰撞弧的构造转换过程。该成果发表于《Precambrian Research》，为Rhyacian期弧后盆地演化提供了经典案例。

关键技术方法包括：1) 基于钻芯和露头样品的岩相学分析，划分9类岩相组合；2) LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年技术，对315颗锆石颗粒进行年代学测定；3) 火山岩地球化学数据整合分析。

【岩相学特征】通过未变质样品识别出火山碎屑岩、外碎屑岩和火山-次火山岩三大组合，发现碳质千枚岩与火山角砾岩的韵律互层，证实了低能沉积与高能火山喷发的周期性交替。

【年代学框架】锆石年龄谱显示：火山岩结晶年龄(2.20/2.18/2.16 Ga)限定沉积时限，碎屑锆石揭示物源从单一弧物质(2.22-2.24 Ga)向古老基底(约2.3 Ga)转变，暗示构造体制转换。

【构造模型】地球化学特征与岩相组合共同支持弧后盆地模型：下部单元代表盆地裂陷阶段的深水沉积，上部单元反映碰撞引发的浅水火山碎屑堆积。

这项研究的意义在于：首次建立古鲁皮带Rhyacian期完整的地层格架，揭示弧后盆地是哥伦比亚超大陆聚合过程中的重要构造单元；物源演变规律为南美-西非克拉通重建提供直接证据；提出的"深水-浅水"二分模式对区域金矿勘探具有指导价值。正如通讯作者Evandro L. Klein强调的，该成果"将Chega Tudo组从单纯的金矿宿主岩系提升为理解全球古元古代构造演化的关键地质档案"。