《Lithos》：Zircon Hf–O isotopic evidence for the crust-mantle interaction during protracted (ca. 1.88–1.85 Ga) magmatism of the Sancheong-Hadong-Gaya AMCG suite, Yeongnam Massif, Korea
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斜长岩–纹长二长岩–紫苏花岗岩–花岗岩（AMCG）套系是元古宙大陆地壳的特征岩石单元，为了解壳幔相互作用和地球动力学过程提供了重要信息。然而，其岩石成因仍存在争议，这反映了对岩浆源区性质和演化认识的根本不确定性。本研究对韩国岭南地块山清–河东–伽
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斜长岩–纹长二长岩–紫苏花岗岩–花岗岩（AMCG）套系是元古宙大陆地壳的特征岩石单元，为了解壳幔相互作用和地球动力学过程提供了重要信息。然而，其岩石成因仍存在争议，这反映了对岩浆源区性质和演化认识的根本不确定性。本研究对韩国岭南地块山清–河东–伽倻（SHG）AMCG杂岩体进行了系统的锆石原位Hf-O同位素分析。研究人员报道了来自伽倻杂岩体一个斜长岩样品、以及山清–河东（SH）杂岩体一个角闪石辉长岩和一个花岗质片麻岩样品的新的原位Hf-O同位素数据，并将其与SH杂岩体五个斜长质岩石和四个紫苏花岗质–花岗质片麻岩样品的已有锆石U-Pb-Hf数据集相结合。锆石U-Pb定年结果表明，SHG杂岩体记录了从约1885?Ma到1850?Ma的长期岩浆作用。斜长质岩石的锆石δ1?O值（5.08‰–6.85‰）接近地幔值，而其εHf(t)值变化范围较大（?6.2至+2.0），表明其母岩浆源自地幔，但在上升和侵位过程中经历了约10%–30%的下地壳物质混染。相比之下，花岗质岩石表现出显著升高的锆石δ1?O值（7.24‰–9.02‰）和更负的εHf(t)值（?5.4至0.1），指示其主要来源于古老下地壳的重熔。锆石Hf-O同位素的系统性差异揭示了地幔与地壳两种截然不同的源区，排除了单一均一源区的可能性。结合全岩地球化学数据，研究人员提出SHG AMCG杂岩体的形成涉及地幔来源的母岩浆与下地壳物质之间的复杂相互作用。这种长期、多阶段的岩浆活动发生在华北克拉通晚古元古代造山作用的衰减阶段，为理解东亚地区哥伦比亚/努纳超大陆汇聚过程中的地壳生长与再造提供了新约束。
论文解读文章
1. 研究背景与科学问题
斜长岩–纹长二长岩–紫苏花岗岩–花岗岩（AMCG）套系是元古宙大陆地壳中一类特征性的岩石组合，对于理解壳幔相互作用和地球动力学过程至关重要。然而，关于AMCG套系的岩石成因长期存在三大类端元模型的争论：（1）斜长质岩石源于地幔派生岩浆，而伴生的花岗质岩石由下地壳部分熔融形成；（2）所有AMCG成员均由源自下地壳的中间性母岩浆经分离结晶作用生成；（3）混合模型，涉及地幔派生熔体与同位素演化的地壳组分（包括大陆地壳或低温蚀变洋壳物质）之间的复杂相互作用。传统全岩地球化学和同位素方法易受岩浆混合、同化作用和后期蚀变影响，难以有效区分这些模型。锆石因其能保存岩浆过程的时空分辨同位素记录且抗后期改造能力强，成为解决这一问题的理想矿物。
韩国岭南地块的山清–河东–伽倻（SHG）AMCG杂岩体是研究上述科学问题的理想对象。该杂岩体空间上与紫苏花岗岩和花岗质片麻岩密切伴生，前人已积累了全岩Sr-Nd和锆石Hf同位素数据，但锆石氧同位素数据十分有限。为此，研究人员开展了系统的锆石原位Hf-O同位素分析，旨在厘清母岩浆的性质与起源，检验AMCG岩石成因的竞争性模型，并为华北克拉通晚古元古代造山作用及哥伦比亚/努纳超大陆聚合过程中的地壳生长与再造提供新证据。
2. 主要研究方法
研究人员采用了以下关键技术方法：
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SHRIMP锆石U-Pb定年：对伽倻杂岩体两个斜长岩样品（GA0220-1、GA0621-1）、山清-河东杂岩体一个角闪石辉长岩（SC 49）和一个花岗质片麻岩（SH 194）进行高精度离子探针定年。
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二次离子质谱（SIMS）锆石氧同位素分析：利用Cameca IMS 1300多接收离子微探针对上述样品及前期研究的九个样品（包括两个斜长岩、一个苏长岩、一个角闪石辉长岩、一个含Fe-Ti氧化物镁铁质岩墙、四个长英质片麻岩）进行原位δ1?O测定。
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激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱（LA-MC-ICPMS）锆石Lu-Hf同位素分析：在相同锆石域进行原位Hf同位素组成测定。
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全岩主微量元素分析：对十个代表性花岗质和紫苏花岗质岩石样品进行X射线荧光光谱（XRF）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析。
所有锆石分析均在韩国基础科学研究院（KBSI）完成。
3. 研究结果
3.1 锆石CL结构及U-Pb年龄
伽倻斜长岩（GA0220-1）锆石核部加权平均2??Pb/2??Pb年龄为1862±14?Ma，边部为1848±18?Ma，合并年龄为1853±10?Ma；另一伽倻斜长岩（GA0621-1）年龄为1850±15?Ma。山清角闪石辉长岩（SC 49）获得谐和年龄1872±6?Ma。花岗质片麻岩（SH 194）锆石核部年龄为1885±11?Ma（代表花岗岩侵位时间），边部年龄为1866±5?Ma（代表高温变质和深熔作用时间）。综合前人数据，SHG杂岩体AMCG岩浆作用持续约35?百万年，主期约15?百万年（约1880–1850?Ma），斜长质岩石与花岗质岩石的加权平均年龄分别为1865±4?Ma和1871±4?Ma，显示两者大致同时但部分花岗质岩石略早于斜长质岩石。
3.2 锆石氧同位素组成
六个斜长质岩石样品锆石加权平均δ1?O值为5.61±0.18‰至6.09±0.23‰，多数测点低于6‰，接近地幔锆石值（5.3±0.3‰），表明地壳表层物质贡献极小。一个含Fe-Ti氧化物镁铁质岩墙（SH 228-2）例外，δ1?O值为6.45±0.17‰。四个花岗质岩石样品锆石δ1?O值显著偏高（8.17–8.50‰），紫苏花岗岩（SH 202）略低（7.76±0.19‰）。
3.3 锆石Hf同位素组成
伽倻斜长岩（GA0220-1）初始1??Hf/1??Hf比值为0.281557–0.281625，εHf(t)值为?1.5至+0.9；山清角闪石辉长岩（SC 49）εHf(t)值为?3.3至?1.0。花岗质片麻岩（SH 194）εHf(t)值为?3.3至?2.0，明显低于多数斜长质岩石。两阶段模式年龄（TDM2）集中在2.4–2.6?Ga。
3.4 全岩地球化学
花岗质片麻岩SiO?含量66–73?wt%，富碱（K?O+Na?O=5–7?wt%），属铁质、弱过铝质到准铝质系列；紫苏花岗岩SiO?较低（63–65?wt%），属高钾钙碱性至钾玄岩系列。两者在Rb-Y-Nb构造判别图解中主要落入后碰撞花岗岩区，微量元素表现为大离子亲石元素（LILE）富集和高场强元素（HFSE）亏损，具Nb、Ta、Ti负异常。
4. 讨论与结论
4.1 长期AMCG岩浆作用
锆石U-Pb年代学数据显示SHG杂岩体AMCG岩浆作用持续时间长达约35?百万年（约1885–1850?Ma），主期约15?百万年。花岗质岩石略早于斜长质岩石，与阿迪朗达克AMCG套系中花岗质岩浆先于斜长质岩浆结晶的模式一致，反映了地幔热供给下地壳的过程。但紫苏花岗岩（SH 202）年龄较年轻（约1862?Ma），与经典模型中紫苏花岗岩为早期原始岩浆产物的预期不符，暗示AMCG岩浆演化可能更为复杂，或反映了下地壳岩浆储库的周期性活化。
4.2 岩浆源区与壳幔相互作用
斜长质岩石具地幔状δ1?O值（5.08–6.85‰）但εHf(t)值变化大（?6.2至+2.0），呈现Hf-O同位素解耦特征，表明其母岩浆源自地幔，但在演化过程中与古老下地壳物质发生不同程度混染。基于DePaolo（1981）的地壳同化-分离结晶（AFC）模型定量模拟显示：两个角闪石辉长岩样品对应<10%的地壳混染，而靠近围岩接触带的斜长岩（SC 40）和苏长岩（SC 42）显示高达约30%的地壳贡献。花岗质岩石则具高δ1?O值（7.24–9.02‰）和负εHf(t)值（?5.4至0.1），TDM2集中于2.5–2.8?Ga，指示其来源于古老下地壳的部分熔融。
4.3 结论
SHG AMCG杂岩体记录了约1.88–1.85?Ga的长期、多阶段岩浆活动。斜长质岩石的母岩浆主要源自地幔，但在上升侵位过程中经历了约10–30%的下地壳物质混染；花岗质岩石则主要通过古老下地壳的重熔形成。锆石Hf-O同位素体系有效区分了地幔与地壳两种截然不同的源区，支持混合成因模型而非单一源区模型。该AMCG岩浆作用发生于晚古元古代造山作用的衰减阶段，为东亚地区哥伦比亚/努纳超大陆汇聚过程中的地壳生长与再造提供了关键约束。
