《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Middle Permian tectono-magmatism in the southern part of the peri-Gondwanan Sydney Basin, southeastern Australia: insights from detrital zircon morphology, U?Pb dating and Hf isotopic signatures
编辑推荐：
位于冈瓦纳周缘的悉尼盆地南段在中二叠世经历了重要的构造-岩浆事件，其地质记录对理解东冈瓦纳汇聚边缘的构造演化具有关键意义。研究人员对悉尼盆地南段中二叠世地层（Wandrawandian Siltstone、Nowra Sandstone及Berry Silts
位于冈瓦纳周缘的悉尼盆地南段在中二叠世经历了重要的构造-岩浆事件，其地质记录对理解东冈瓦纳汇聚边缘的构造演化具有关键意义。研究人员对悉尼盆地南段中二叠世地层（Wandrawandian Siltstone、Nowra Sandstone及Berry Siltstone）的6个砂岩样品开展了碎屑锆石U?Pb定年，并对最上部Wandrawandian Siltstone中的二叠纪锆石进行了原位Hf同位素分析。碎屑锆石年龄谱揭示，下伏Wandrawandian Siltstone、Nowra Sandstone与Berry Siltstone均以1200–900 Ma、650–600 Ma和480–410 Ma的重复年龄峰值组合为特征，指示物源主要来自长期持续的Lachlan造山带。然而，最上部Wandrawandian Siltstone中识别出显著的~274 Ma年龄峰值（n=58），该峰值锆石具有均一的正εHf(t)值（约+8至+11）和较高的Th/U比值（0.44–1.08），表明其源自年轻亏损地幔源区并伴有少量古老地壳混染，指示东冈瓦纳古太平洋边缘存在一期短暂的年轻岩浆碎屑注入事件。结合锆石形态学特征（较高的磨圆度和较低的轴比），研究人员认为这些二叠纪锆石可能源于悉尼盆地东南方向的年轻二叠纪岩浆弧或相关陆块。该~274 Ma碎屑锆石年龄峰值被解释为悉尼盆地南缘在中二叠世开始受汇聚边缘构造作用影响、盆地由热沉降转向构造不稳定的关键地层学信号，其时代与Bowen盆地及新英格兰造山带记录的构造变形事件相吻合。
研究背景与科学问题：东冈瓦纳边缘在晚古生代至早中生代经历了Hunter-Bowen造山运动，该事件深刻改变了东部澳大利亚盆地的构造-沉积格局。Bowen-Gunnedah-Sydney盆地系统（BGSBS）在中二叠世由弧后裂陷体制转化为周缘前陆盆地系统。其中，悉尼盆地南段（SSB）靠近活动大陆边缘，保存了对构造强迫敏感的海相至海陆过渡相二叠纪沉积序列。已有研究在Wandrawandian Siltstone中识别出最大海泛面、软沉积变形构造（震积岩）、凝灰质层及基性侵入体，表明中二叠世沉积期间构造-岩浆活动逐渐增强。然而，此前对中二叠世地层的碎屑锆石年代学约束十分稀疏，尤其是缺少对构造转变关键时期的精确年龄限定，限制了对该盆地初始构造不稳定的时间识别。
研究内容与结论：研究人员对SSB中二叠世的Wandrawandian Siltstone（3件）、Nowra Sandstone（2件）和Berry Siltstone（1件）共6个样品进行了碎屑锆石U?Pb定年，并对最上部Wandrawandian Siltstone（22WWS-24.5）中25颗二叠纪锆石开展了原位Hf同位素分析。主要结论包括：（1）下伏Wandrawandian Siltstone、Nowra Sandstone及Berry Siltstone的年龄谱以1200–900 Ma、650–600 Ma和480–410 Ma的重复峰值为特征，表明物源主要来自Lachlan造山带长期剥蚀供给；（2）最上部Wandrawandian Siltstone出现显著的~274 Ma年龄峰值（n=58），伴随均一正εHf(t)值（+8至+11）和Th/U>0.4，指示年轻亏损地幔源区，物源可能来自悉尼盆地东南方向的年轻二叠纪岩浆弧或相关陆块；（3）该~274 Ma峰值被解释为SSB初始汇聚边缘构造-岩浆作用的地层学信号，盆地由此从热沉降阶段进入构造不稳定阶段。该时代与Bowen盆地及新英格兰造山带记录的275–263 Ma构造事件可对比，为区域中二叠世盆地演化提供了精确时间框架。
关键技术方法：研究采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法（LA-ICP-MS）对Wandrawandian Siltstone和Nowra Sandstone的4个样品进行锆石U?Pb定年，并使用高分辨率二次离子探针（SHRIMP RG）对Nowra Sandstone砾岩（PCNS-1）和Berry Siltstone（BCBS-2）两个样品进行U?Pb定年；对22WWS-24.5中二叠纪锆石进行原位多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）Hf同位素分析。所有锆石均进行CL成像和形态学量化（磨圆度1–5级、轴比测量）。年龄数据处理采用IsoplotR绘制核密度估计（KDE）图，并通过YSG、YPP、YC1σ(2+)及最大似然年龄（MLA）等方法约束最大沉积年龄。
研究结果：
（1）碎屑锆石年龄分布与形态分类：总共获得457个U?Pb年龄，多数样品呈多峰年龄谱，重复出现1200–900 Ma、650–550 Ma和480–410 Ma年龄簇。前寒武纪锆石磨圆度显著高于显生宙锆石，指示更长的搬运距离和再旋回历史。
（2）22WWS-19.9：来自Lagoon Head的下Wandrawandian Siltstone，95个年龄，主峰位于~1700 Ma、1050 Ma、650 Ma和440 Ma，前寒武纪锆石磨圆度高，显生宙锆石磨圆度中等。
（3）22WWS-22D.2：来自Warden Head的Wandrawandian Siltstone，96个年龄，主峰~470 Ma，次要年龄簇1100–900 Ma、650–500 Ma和340–300 Ma，形态特征与22WWS-19.9类似。
（4）22WWS-24.5：来自Penguin Head的最上部Wandrawandian Siltstone，96个年龄，出现显著单峰~274 Ma（58颗），占样品总数60%，其余为前石炭纪年龄。该二叠纪锆石磨圆度较高（70.7%），轴比1.47，表明经历了较强物理磨蚀。
（5）22NRS-24.12：来自Nowra Sandstone下部，95个年龄，多峰分布（2700 Ma、2440 Ma、1150 Ma、1010 Ma、590 Ma、430 Ma），仅1颗~289 Ma二叠纪锆石。前寒武纪锆石含量较高，磨圆度>85%。
（6）PCNS-1：来自Purnoo砾岩，39个校正年龄，主峰~410 Ma，两颗前寒武纪年龄（~1031 Ma、662 Ma）。显生宙锆石低-中磨圆度、高轴比。
（7）BCBS-2：来自Berry Siltstone顶部，36个校正年龄，峰值430 Ma和310 Ma，显生宙锆石高轴比（>2.4）、中磨圆度。
（8）Th/U特征：49颗二叠纪锆石Th/U为0.44–1.08，平均0.70，均为岩浆成因，排除变质锆石。
（9）Hf同位素组成：25颗二叠纪锆石εHf(t)集中于+8至+11，两阶段Hf模式年龄（TDM2）为0.70–0.54 Ga，指示亏损地幔源区为主，伴有少量古老地壳混染。
讨论总结：最大沉积年龄计算表明，最上部Wandrawandian Siltstone的YC1σ(2+)给出266.2±1.7 Ma（n=11，MSWD=0.37），MLA为270.9±1.1 Ma，与区域孢粉地层年龄一致，而~274 Ma峰值被解释为源区岩浆脉冲信号而非直接沉积年龄。物源分析表明长期Lachlan-derived物源系统被短期年轻二叠纪岩浆碎屑注入所打断，以上资料支持该峰值对应初始汇聚边缘构造-岩浆作用。该~274 Ma信号与软沉积变形层位、凝灰质层及区域内Bowen盆地记录的275.9±6.2 Ma、268.6±2.8 Ma年龄事件相吻合。
研究结论：悉尼盆地南缘中二叠世沉积记录显示，长期持续的Lachlan造山带物源被短暂输入的年轻二叠纪岩浆碎屑（可能来自东或东南方向）所中断，这很可能响应了汇聚边缘的构造重组。下Wandrawandian Siltstone、Nowra Sandstone和Berry Siltstone均以1200–900 Ma、650–600 Ma和480–410 Ma重复年龄峰值为特征，反映Lachlan造山带内Ordovician浊积岩（Adaminaby Group）、Macquarie Arc及Benambran造山运动后火山作用和大陆弧活动的持续剥蚀；次要石炭纪峰值来自Kanimblan期花岗岩类（如Bathurst Batholith和Gulgong Suites）。最上部Wandrawandian Siltstone中~274 Ma的独特二叠纪年龄峰值伴随均一正εHf(t)值（约+8至+11），指示物源为东冈瓦纳古太平洋边缘附近的年轻岩浆源区。该~274 Ma碎屑锆石年龄峰值被解释为悉尼盆地南缘初始汇聚驱动构造-岩浆作用和盆地不稳定的精细地层学信号，这一时代与Bowen盆地及新英格兰造山带独立的变形和物源记录相吻合。
