2017, Vol. 33
2. 北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室, 北京 100871;
3. 山东科技大学地球科学与工程学院, 青岛 266510
2. MOE Laboratory of Orogenic Belt and Crustal Evolution, Peking University, Beijing 100871, China;
3. Institute of Earth Science and Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266510, China
锆石，作为一种常见副矿物，因为其很宽的温压稳定范围和相对稳定的物化性质，被认为是变质岩中承载高压-超高压(HP-UHP)矿物包裹体的最好容器(Chopin and Sobolev, 1995; Tabata et al., 1998; Parkinson and Katayama, 1999; Katayama and Maruyama, 2009; Liu and Liou, 2011)。超基性岩中，锆石是微量矿物，因为这类岩石中缺少Zr元素且Si不饱和，不利于锆石生长(Zhang et al., 2005)。然而，UHP石榴橄榄岩(Grieco et al., 2001; Katayama et al., 2003; Song et al., 2005; Zhang et al., 2005)、大洋蛇绿岩型超基性岩(Yamamoto et al., 2013; Robinson et al., 2015)以及幔源橄榄岩捕掳体(Liati et al., 2004; Zheng et al., 2006a)中都有锆石发现，且为岩石的年代学和成因演化提供了有意义的信息。例如，苏鲁-大别造山带的超高压石榴橄榄岩(Yang et al., 2003, 2007; Zhang et al., 2005; Liu et al., 2006; Liu and Liou, 2011)和含橄榄石辉石岩(刘福来等, 2011)都获得锆石，这些锆石中包裹柯石英等UHP变质矿物指示其为峰期变质锆石，而且锆石代表的峰期变质年龄和区域峰期变质时代相吻合。部分锆石核部还保留了原岩岩浆锆石，记录了原岩形成的时代(刘福来等, 2011)。
超基性岩中锆石的来源，通常认为是来自于软流圈(Griffin et al., 2004)或者俯冲岩石圈脱水(Katayama et al., 2003; Smith and Griffin, 2005)产生的熔/流体的交代作用。超基性岩中锆石通常颗粒细小(约100~150μm)，这表明了生长锆石的物源匮乏。富硅质流体或者熔体的交代作用，使得原本贫Si、Zr的超基性岩能够生长锆石(Grieco et al., 2001; Katayama et al., 2003; Zheng et al., 2003; Gao et al., 2004; Zhang et al., 2005)。另外，锆石的来源还有可能是从地壳物质中直接捕获了锆石晶体(Yamamoto et al., 2013; Robinson et al., 2015)。交代成因锆石在超基性岩中生长，能够记录超基性岩的演化信息；捕获锆石为继承锆石，可能携带的是与超基性岩无关的年龄信息，但也可能因叠加后期变质事件而能部分反映超基性岩的演化过程。关于壳源捕掳晶如何进入到地幔岩中的问题，一些研究者的解释是俯冲到地幔中的壳源岩石的残留或者是俯冲板片脱水产生的熔/流体携带了壳源锆石晶体(Stern et al., 2010; Yamamoto et al., 2013; Zhou et al., 2014; Robinson et al., 2015)。
超基性岩不仅因岩石的特殊性不易生长锆石，而且研究发现很多超基性岩中的锆石年龄很分散，从老到新的年龄都存在，不易确定年龄的地质意义。特别是变质超基性岩中，继承性的原岩锆石，即使有，在后期复杂的变质演化过程中也会发生变质重结晶和Pb丢失，使测得的年龄变新，不具有地质意义(刘福来等, 2011)。因此，有研究者认为超基性岩的锆石年龄的研究很难得到有意义的结论。
但是，超基性岩中锆石的来源以及它们与寄主岩石的关系，对于理解上地幔岩石的构造历史和壳幔相互作用的动力学机制有重要的作用和意义(Belousova et al., 2015)。很多超基性岩锆石中含有特征矿物包裹体等具有变质阶段指示意义的信息，因此，利用锆石的优点，对锆石成因来源进行有效辨别，从而可以为寄主岩石的演化过程提供有效信息。随着新技术的应用，鉴于超基性岩中锆石U-Pb年龄的多解性，将锆石U-Pb年龄与锆石微量元素特征、O同位素和Hf同位素特征结合起来，可能会对年龄的解释更加合理真实(Xiong et al., 2011; Belousova et al., 2015; Zheng et al., 2006a, b)。
目前国内外超基性岩中锆石的研究实例已有很多，但是这些研究有什么规律，不同产出地质背景的超基性岩如造山带石榴橄榄岩、大洋蛇绿岩型超基性岩和地幔岩捕掳体型超基性岩是否有异同等问题，都缺乏相应的总结和探索。本文将试图通过总结前人对产出不同地质背景的超基性岩中锆石的研究成果，发现其中的规律，并对一些问题和现象给出可能的解释。接下来本文将以西南天山超高压蛇纹岩中的锆石为例，报道锆石的矿物学特征、年龄特征，并解释锆石年龄可能代表的演化阶段。
2 不同类型超基性岩中的锆石研究笔者总结了文献中造山带石榴橄榄岩、大洋蛇绿岩型超基性岩和地幔岩捕掳体中锆石的研究成果，见表 1。
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表 1 各地区各种类型的超基性岩中的锆石特征总结 Table 1 A summary of zircon characteristics in different types of ultramafic rocks from different regions |
石榴橄榄岩，是大陆型俯冲带的标志性岩石类型(宋述光等, 2007)。位于汇聚板块边缘俯冲带之上的地幔楔，由于俯冲板片脱流体的交代作用而发生部分熔融。这种经历过交代作用的地幔楔其成分发生了改变，与富硅质熔/流体的交代作用，使得原本贫Si、Zr的超基性岩具备了生长锆石的物质来源。当地幔楔岩石被俯冲板片带入俯冲通道从而发生高压-超高压变质作用，即转变成石榴橄榄岩(Zhang et al., 2005; Liou et al., 2009; Xiong et al., 2011)，锆石也可能在这个过程中生长，并记录该变质过程。造山带(石榴)橄榄岩的锆石通常解释为变质重结晶成因或者熔/流体交代成因(Katayama et al., 2003; Liati et al., 2004; Song et al., 2005; Zhang et al., 2005; Zheng et al., 2006a, b, 2008; Xiong et al., 2011, 2014)。
2.1.1 苏鲁-大别超基性岩中的锆石苏鲁-大别造山带是华北克拉通与杨子板块在三叠纪发生陆陆碰撞而产生的造山带，UHP超基性岩石榴橄榄岩有广泛的出露(Zhang et al., 1995)。据前人的划分，苏鲁-大别超基性岩有两种来源：Type A型和Type B型，分别代表上覆地幔楔“卷入”到俯冲带中的超基性岩和俯冲前就侵入到大陆地壳后随同陆壳岩石一起俯冲到地幔深处并经历了超高压变质的超基性岩(Zhang and Liou, 1998; Liou et al., 2000; Zhang et al., 2000)。在超基性岩的定年工作中锆石起到了非常重要的作用。
芝麻坊UHP超基性岩位于东海苏鲁地体的西部，CCSD-PP1钻孔位于该处。超基性岩体包括的岩石类型有橄榄岩、石榴橄榄岩、石榴二辉橄榄岩和方辉橄榄岩，大部分岩石发生了不同程度的蛇纹石化和绿泥石化(Zheng et al., 2003)。Yang and Jahn (2000)认为该石榴橄榄岩形成于 > 5.1~6.5GPa、1000~1250℃的上地幔条件，发生深俯冲之前曾就位到低温低压的地壳层位，后期与地壳岩石一起发生大陆深俯冲并经历了UHP变质作用(Type B型)，峰期变质条件为4.2GPa、750~850℃。Zhang et al. (2005)则认为芝麻坊UHP橄榄岩为Type A型，从钻孔样石榴二辉橄榄岩、金云母橄榄岩和带状橄榄岩中获得的锆石为圆形到半自形，不具有继承核，含有矿物包裹体如橄榄石(Fo91-92)、辉石(En91-92)、钛斜硅镁石、单斜辉石等，确定其为UHP变质成因锆石，分别得到了221±3Ma、220±2Ma的峰期变质年龄，且该年龄与苏鲁-大别地区榴辉岩和片麻岩类岩石记录的UHP变质年龄220~240Ma一致(Li et al., 1993; Hacher et al., 2000)。这类锆石的成因认为是熔/流体交代地幔楔过程中带来了Zr，上覆地幔楔来源的芝麻坊石榴橄榄岩在构造嵌入俯冲板片之后经历UHP变质的过程中，生长了含有UHP矿物包裹体的锆石，而年龄为212±3Ma的橄榄岩样品认为是后期退变作用造成了Pb丢失或者锆石发生了重结晶，从而获得较为年轻的退变年龄(Zhang et al., 2005)。Zheng et al. (2006b)认为芝麻坊橄榄岩来源于太古代克拉通之下的岩石圈地幔，冷侵位到较为年轻的大陆壳，然后随着大陆深俯冲而发生UHP变质作用(Type B型)。钻孔样品石榴二辉橄榄岩中挑出的锆石均匀不具有内部结构，得到的UHP变质年龄为223.5±7.5Ma，并认为岩石圈地幔存在熔体/流体交代作用，该熔流体来源于软流圈地幔(Zheng et al., 2006b)，这可能是存在锆石的原因。
山东日照境内的胡家岭基性-超基性岩也属于苏鲁超高压变质带的重要部分。Gao et al. (2004)挑选出的胡家岭石榴橄榄辉石岩中锆石具棱柱状特征，有震荡环带且Th/U为0.99~2.81，鉴定为岩浆锆石，得到206Pb/208Pb年龄为185~223Ma，平均年龄为216±3Ma，该年龄晚于UHP峰期变质年龄，却与角闪岩相退变年龄一致。解释为折返过程中，UHP板片快速减压脱流体引发地壳物质发生部分熔融，UHP石榴橄榄辉石岩被这种受到地壳物质混染而富Si、Zr的熔体交代，从而结晶出锆石。
威海超基性岩位于苏鲁高压-超高压变质地体的东北部，其中的角闪岩化橄榄岩(Yang et al., 2003)和含橄榄石辉石岩(刘福来等, 2011)也有锆石年龄数据报道。角闪岩化橄榄岩得到的锆石获得三组年龄(Yang et al., 2003)：一组688~510Ma (平均年龄为581±44Ma)，具有岩浆震荡环带，高的Th/U，推断为超基性岩浆结晶年龄；第二组为253~191Ma(含柯石英锆石年龄221±12Ma)，含有变质矿物包裹体柯石英、石榴石、金红石等，具有低的Th/U，代表了UHP变质年龄；第三组年龄401~378Ma，推断为一期未知热液事件。含橄榄石辉石岩中也获得了三种不同类型的锆石(刘福来等, 2011)：第一类为继承性岩浆锆石，含有橄榄石、辉石、磷灰石矿物包裹体，得到207Pb/206Pb年龄为1835~1845Ma，代表含橄榄石辉石岩原岩形成时代；第二类锆石年龄分散在250~784Ma之间，刘福来等(2011)认为这类锆石是由于继承性岩浆锆石受到了后期岩浆-变质热事件的影响发生了部分重结晶作用和Pb丢失，从而得到的测试年龄较新，可能不具有实际地质意义；第三类锆石为变质锆石，含有矿物包裹体石榴石、单斜辉石，记录的206Pb/208Pb年龄为230~234Ma，代表了峰期超高压变质时代。其中一个辉石岩样品中的个别锆石具有模糊岩浆环带，具有3152±27Ma的老年龄，刘福来等(2011)推测为超基性岩成岩过程中捕获的围岩古老锆石。
碧溪岭石榴橄榄岩体位于大别带的南部，认为是幔源岩浆房在地壳层位堆晶成因，随后跟随杨子克拉通俯冲到深部地幔(Zhang et al., 1995; Zheng et al., 2008)，变质条件为700±100℃、3.5~5.3GPa(Zheng et al., 2008)。锆石U-Pb年龄为211±7Ma ~216±5Ma，与该区退变质年龄一致，代表了大别UHP地体在折返过程中生长的变质锆石，与退变流体相关，大部分锆石具有正的εHf(t)值(+3.6~+8.1)(Zheng et al., 2008)。Liu et al. (2006)获得的碧溪岭石榴橄榄岩中的锆石含有矿物包裹体石榴石、单斜辉石，测得的年龄为226.7±2.6Ma，认为是UHP变质年龄。铙钹寨橄榄岩位于大别带的北部，形成于1000±20℃(Zheng et al., 2008)、≤1.8GPa(Gasparik and Newton, 1984)，岩石显示Ce、Eu和HFSE负异常，表明其原岩来自华北克拉通底部的残余地幔，随后作为构造橄榄岩拼贴到俯冲的大陆壳之上(Zheng et al., 2008)。变质锆石年龄212±6Ma与该区峰期变质年龄一致，表明这些变质锆石形成于大陆碰撞过程中。锆石具有负的εHf(t)值(-16.6~-3.2)，表明锆石的生长与杨子大陆壳俯冲产生的进变质熔流体有关(Zheng et al., 2008)。
另外，Liu et al. (2006)研究大别毛屋石榴辉石岩、苏鲁东海徐沟蛇纹石化石榴橄榄岩中的锆石，得到的UHP变质年龄分别为227.3±1.5Ma和227.8±7.1Ma，这些锆石中含有HP-UHP矿物包裹体如石榴石、单斜辉石等。
这么多超基性岩体中均获得了与超高压变质时代吻合的锆石年龄，说明苏鲁-大别地体中部分超基性岩在超高压变质过程中有新生锆石产生。Si、Zr的来源可能来源于陆壳物质混染，也可能是俯冲带中受到了含Si、Zr变质流体的作用。不同地区锆石的特征表明，在流体存在条件下，锆石的生长可以记录岩石的演化事件，但有的热液事件可能会改造锆石，使得锆石受到不均匀改造而得到不统一年龄，这些年龄可能不具有实际地质意义(刘福来等, 2011)。
2.1.2 柴北缘超基性岩中的锆石柴北缘UHP变质带绿梁山石榴橄榄岩(又名胜利口石榴橄榄岩)具有复杂的演化历史，主要岩石类型有石榴石二辉橄榄岩，纯橄岩和石榴石辉石岩，其岩石成因不同的研究者具有不同的观点。Song et al.(2005, 2007)认为石榴二辉橄榄岩和石榴辉石岩经历了早期堆晶结晶，侵位到浅部地幔(认为是该岩体中石榴纯橄岩的原岩)，随后被俯冲板片刮擦带入到深地幔发生了UHP变质作用，最后发生折返，峰期变质条件为960~1040℃、5.0~6.5GPa。Yang and Powell (2008)则认为该石榴橄榄岩为上地幔残片侵位到近洋底位置，经历了洋底变质作用，然后经历UHP深俯冲并发生折返，估算的峰期温压条件为700℃、3.3GPa，该温压条件对应于该区含柯石英泥质片岩和榴辉岩(Yang et al., 2001; Zhang et al., 2009)，以及经历后期麻粒岩相叠加并产生部分熔融的现象(Cao et al., 2017)。Shi et al. (2010)认为绿梁山石榴橄榄岩可能来源于太古代大陆岩石圈地幔，这种经过岩浆抽取的古老地幔残余后期受到了成分与石榴辉石岩相似的基性岩浆的交代作用，通过年龄特征说明有些交代作用可能发生在古元古代。Xiong et al.(2011, 2014)认为主体岩石石榴二辉橄榄岩的原岩来源于祁连地块下经历过交代作用的太古代岩石圈地幔楔残片(其中的石榴辉石岩脉为岛弧岩浆堆晶成因)，后被俯冲的大陆板片刮擦包裹进俯冲板片中经历了深俯冲而后发生了折返。
石榴二辉橄榄岩中的锆石普遍具有复杂的成分环带，含有矿物包裹体如石榴石、橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和金刚石，这些包裹体位于锆石的幔部(Song et al., 2005)。SHRIMP定年得到了四组不同的年龄，分别解释为：岩浆核(484~444Ma，平均年龄为457±22Ma，代表原岩岩浆堆晶年龄)、变质幔(435~414Ma，平均年龄为423±5Ma，代表俯冲UHP变质年龄)、变质次边(402~384Ma，平均年龄为397±6Ma，代表折返时代)和变质外边(368~349Ma，代表造山后热事件)(Song et al., 2005)。其中的两个锆石具有老的继承核，具有元古代年龄。研究者推测该石榴二辉橄榄岩母岩浆(由地幔楔部分熔融产生的玄武质岩浆)可能在侵位到上覆古老大陆岩石圈地幔过程中受到了混染，用以解释老的元古代年龄(Song et al., 2005)。次要岩石类型纯橄岩和石榴辉石岩中的锆石分别给出了420±5Ma和399±8Ma的变质年龄，对应于石榴二辉橄榄岩中的锆石幔部和次边部年龄，记录了峰期和折返阶段年龄(Song et al., 2005)。Xiong et al.(2011, 2014)也研究了胜利口石榴二辉橄榄岩和石榴辉石岩中的锆石，锆石为不规则形状或圆形，具有补丁状结构，没有或者具有弱环带，含有矿物包裹体石榴石、橄榄石、斜方辉石和金云母，具有很低的微量元素含量，指示其为变质成因。其中石榴辉石岩中的锆石除了在基质中还存在于石榴石和斜方辉石包裹体中(Xiong et al., 2014)。LA-ICP-MS方法获得平均U-Pb年龄分别为427±3Ma(石榴二辉橄榄岩)，429±3Ma(石榴辉石岩)，430±5Ma(石榴辉石岩)和401±7Ma(石榴辉石岩)，认为~429Ma年龄代表了超高压变质时代，对应Song et al. (2005)石榴二辉橄榄岩的变质幔年龄和纯橄岩的变质年龄，而~400Ma年龄代表了大陆折返年龄，对应Song et al. (2005)石榴二辉橄榄岩的变质次边年龄。橄榄岩和辉石岩中的锆石具有相似的微量元素和Hf同位素特征，εHf(t)为-7.0~+3.5，说明这些锆石是从变质流体中结晶出来，这些流体主要来源于周围的含石榴石超基性岩(Xiong et al., 2011)。另外，胜利口辉石岩的Sr-Nd-Hf-O同位素体系的深入研究为探索辉石岩母岩浆的来源以及交代事件的本质提供了有效手段。锆石的Hf同位素，以及锆石和石榴石O同位素，连同Sr-Nd同位素特征表明辉石岩熔体最有可能来源于强烈交代的岛弧下地幔(Xiong et al., 2014)。胜利口石榴橄榄岩中锆石的生长认为是俯冲大陆板片最初发生折返的过程中，流体的局部活动带来了Si、Zr等元素，促使锆石在UHP/HP阶段生长(Xiong et al., 2011, 2014)。另外，该区蛇纹石化纯橄岩中发育巨晶锆石(2~4mm)，SHRIMP U-Pb年龄为414±13Ma和371±9Ma(Meng and Zhang, 2009)。这些锆石通常包裹斜锆石生长，而且具有橄榄石/蛇纹石包裹体，认为是蛇纹石化过程中斜锆石与富Si质流体反应形成。
柴北缘石榴橄榄岩的锆石研究表明，处于特殊构造背景如地幔楔、俯冲带这些流体交代活动特别频繁的区域，由于后期交代作用，超基性岩获得了Si、Zr，即能生长锆石，并记录年龄。绿梁山石榴二辉橄榄岩中获得的锆石有的具有较老的岩浆继承核；有的却没有，仅仅记录了峰期或者峰期后事件(Song et al., 2005; Xiong et al., 2011)，这也是研究者们对原岩来源得出不同结论的原因之一。锆石的O、Hf同位素，对于示踪生长锆石的熔/流体的来源是一种的新的、有效的技术手段。
2.1.3 Kokchetav UHP massif石榴橄榄岩中的锆石Kokchetav UHP massif位于欧亚板块中部，形成于哥伦比亚造山期(Dobretsov et al., 1995; Katayama et al., 2003)，是一例国际上的超高压石榴橄榄岩出露区，且有年代学研究。含钛斜硅镁石石榴橄榄岩仅限于含有金刚石的Kumdy-Kol区，该区榴辉岩记录的超高压变质条件为 > 4.0GPa、780~1000℃(Zhang et al., 1997)。Katayama et al. (2003)挑选的锆石为半自形-他形，大部分均匀无环带，少量具有亮的继承核。继承核锆石具有高的U含量(达799×10-6)和高的Th/U，获得的元古代年龄(2200~1100Ma)可能代表橄榄岩侵位或者重结晶的时代；均匀锆石含有包裹体石榴石、磷灰石，获得的平均年龄为528Ma，与该区UHP变质时代一致。研究者(Katayama et al., 2003)认为该具有元古代年龄的石榴橄榄岩，在Kokchetav上地壳发生深俯冲UHP变质过程中，被其脱出的超临界流体/熔体交代，从而具备了产生锆石的物源，生长了UHP锆石，同时拼贴到俯冲板片之上，随着俯冲板片一起发生了折返。
2.2 大洋蛇绿岩型超基性岩中的锆石与石榴橄榄岩是大陆型碰撞造山带的特征岩石对应，大洋型俯冲带通常以蛇绿岩带作为标志特征。由于成因不同，蛇绿岩型的超基性岩中的锆石特征也不同。
澳大利亚东南部Tumut蛇绿岩中铬铁矿中的锆石，具有从奥陶纪(442±5Ma)到古元古代的年龄(2289±25Ma)，Belousova et al. (2015)认为这些锆石为壳源的捕掳晶锆石。通过锆石O同位素，Hf同位素，以及与伴生岩体年龄的对比，认为这些壳源锆石是晚期来自花岗岩的熔体/流体携带着锆石颗粒通过微细脉体渗透到地幔岩中，后期的演化使得这些脉体闭合且很难在岩石中找到证据。
中国西藏南部罗布莎蛇绿岩套中的豆荚状铬铁矿中，不同研究者分别分选出了锆石。锆石年龄具有很宽的范围：如100~2700Ma(Yamamoto et al., 2013)和545~1675Ma(Robinson et al., 2015)。锆石中含有石英、钾长石、磷灰石、白云母、黑云母等壳源矿物包裹体，证明锆石为捕掳晶锆石(Yamamoto et al., 2013; Robinson et al., 2015)。研究者认为存在古俯冲过程使得壳源物质进入到上地幔，这些物质与地幔岩相互作用，在铬铁矿形成过程中获得锆石捕掳晶(Yamamoto et al., 2013)。然而，McGowan et al. (2015)从罗布莎铬铁矿挑出的锆石获得了谐和的U-Pb年龄376±7Ma，与前人不同的是，这些锆石半自形且具有岩浆环带，不是捕掳晶锆石，是地幔熔体的交代作用形成的。
同样，西藏东巧蛇绿岩的锆石年龄为484~2695Ma；Oman蛇绿岩获得锆石年龄为84~1411Ma(Robinson et al., 2015)，这些蛇绿岩型超基性岩中普遍获得年龄分布很广的锆石，具有壳源捕掳晶锆石特征。Robinson et al. (2015)认为大陆壳物质通过俯冲作用进入到上地幔，循环到了新生蛇绿岩中，从而使得蛇绿岩中存在壳源继承锆石。
2.3 地幔岩的捕掳体中的锆石来自深部的地幔岩捕掳体可能携带丰富的深部地幔的信息，诸如地幔的成分和结构，同时也可能记录地幔事件发生的时间。锆石难熔的优点，使其可以在很高的温度下甚至是熔体中存在。
汉诺坝玄武岩位于华北地台北缘，含有大量的二辉橄榄岩、石榴辉石岩以及麻粒岩捕掳体，石榴辉石岩通常以脉体或者层状出现在尖晶石二辉橄榄岩中，橄榄石的含量变化表征了二辉橄榄岩受到硅质熔体作用而向辉石岩转变的过渡关系(Liu et al., 2005)。大麻坪橄榄辉石岩捕掳体中得到的锆石具有复杂的年龄：中生代年龄97~158Ma和228±8.7Ma、早古生代年龄418~427Ma、古元古代年龄1844±13Ma、新太古代年龄2541±54Ma和中太古代年龄3123±4.4Ma(Liu et al., 2004)。其中两期具有中生代年龄的锆石具有典型的岩浆震荡环带，这与该区麻粒岩捕掳体的年龄一致，说明中生代的麻粒岩相变质是这期岩浆事件的热作用。而418~427Ma的年龄记录了蒙古洋壳俯冲到华北克拉通之下的事件；老的年龄1.84Ga、2.54Ga和3.12Ga分别与华北克拉通前寒武纪时期重要的三期地质事件相对应(Liu et al., 2004)。Liu et al. (2010)在大麻坪地幔岩捕掳体中的石榴石/尖晶石辉石岩脉中也得到了表征大陆壳来源的前寒武纪锆石，具有三组年龄：2.4~2.5Ga、1.6~2.2Ga和0.6~1.2Ga，而且这三组年龄也同样与华北卡拉通的主要地质事件的时间相对应。~2.5Ga的锆石εHf(t)的值为2.9~10.6；1.6~2.2Ga和0.6~1.2Ga年龄的锆石的εHf(t)主要是负值，表明这些锆石来自于古老的大陆壳，在陆壳再循环过程中幸存下来并通过硅质流体的携带作用进入到寄主岩石辉石岩中(Liu et al., 2010)。另外，该岩石中得到了年轻的年龄：315±3Ma、80~170Ma和48~64Ma，锆石的εHf(t)分别具有不同的特征，表明了岩石受到了多期熔体-岩石交代事件，而且熔体的来源不同(Liu et al., 2010)。
信阳橄榄岩捕掳体(Zheng et al., 2006a)采集于位于华北克拉通南缘的7号火山口，样品为从碎斑状到细粒状的尖晶石相方辉橄榄岩或二辉橄榄岩。研究发现其中的锆石记录了一个长期的复杂的岩石圈演化历史，具有三组年龄：3.2Ga、2.3~2.4Ga和210~240Ma。老的太古代锆石指示老的克拉通地幔，70%的锆石具有210~240Ma的变质年龄，记录了华北克拉通与扬子板块碰撞的时代，Hf同位素的研究表明这些锆石的生长不是老的锆石的重结晶作用，而是受到了富集Si、Zr、Hf的流体的交代作用。
纳米比亚南部Gibeon Kimberlite Province中的石榴橄榄岩捕掳体(Liati et al., 2004)的结晶温压条件为910~1000℃、3.3~3.5GPa。其中选出的锆石为棱柱状、半自形到自形，有的为圆形，具有或强或弱的震荡生长环带，表明锆石生长在岩浆中或者热液流体中。锆石年龄分为三组：1013±22Ma、751±28Ma、627±24Ma，每期年龄都与区域上的地质事件相关：Namaqua碰撞事件以及碰撞后岩浆作用期间的麻粒岩相变质时代为ca.1000~1100Ma、强烈岩浆活跃期以及Damara带隆升初期时代730~770Ma、泛非造山早期以及Darama造山带形成期时代~650Ma。捕掳体中锆石的成因与地幔中的熔体/流体的产生与迁移相关，这些熔流体可能来自于软流圈地幔上涌或者俯冲的岩石圈板片的脱流体作用。
位于Rio Grande Rift(RGR)南部的Kilbourne Hole也有很多来自上地幔和下地壳的捕掳体(Liati and Gebauer, 2002)。其中橄榄岩捕掳体中的锆石也记录了多期年龄：1610~1870Ma，与RGR南部地壳基底增生到北美大陆边缘事件时代一致(1.6~1.8Ga)；~208Ma年龄可能形成于伸展相关的地幔熔融事件；73.5±2.9Ma反映可能与Laramide俯冲/增生事件相关的地幔熔融事件；35Ma可能与岩浆活动和早期的伸展有关；5.5Ma可能与非造山和伸展相关的地幔部分熔融事件相关。
以上研究表明，壳层的地质演化与地幔演化密切相关，板块运动产生的深俯冲作用，造成地壳与地幔物质之间的循环和交换。在地壳演化过程中，由于熔/流体对下覆地幔具有交代作用，使得地幔橄榄岩具有了生长锆石的Si、Zr物质。地幔演化过程中，锆石携带的信息可能对橄榄岩的演化历史具有指示作用，特别是锆石微量元素和Hf同位素的应用，可以追索生长锆石的物质来源，解密交代作用的流体来源。
3 西南天山UHP蛇纹岩中的锆石研究实例 3.1 地质背景天山造山带位于显生宙以来最大的增生型造山带——中亚造山带的西南缘，是其构造演化的重要组成部分(Windley et al., 2007; Xiao and Kusky, 2009; Xia et al., 2014)。中国天山造山带东西延长约1500km，夹持于北部的准噶尔板块和南部的塔里木板块之间。前人研究认为天山造山带形成于晚古生代准噶尔板块和塔里木板块的碰撞融合(Coleman, 1989; Gao et al., 1998)。这两个板块之间识别出来的两条缝合带：一条是晚石炭纪到早二叠纪的北天山缝合带，该带将伊犁-中天山板块与准噶尔板块上的北天山岛弧分开；另一条是晚泥盆纪到石炭纪的南天山缝合带，位于塔里木板块和伊犁-中天山板块之间(Windley et al., 1990; Allen et al., 1993)。
南天山HP-UHP带沿着南天山缝合带分布，东西长~200km，由塔里木板块向北俯冲到伊犁-中天山板块之下而形成，是目前世界上出露规模最大的洋壳型HP-UHP变质带(Zhang et al., 2013; 图 1)。带内出露的高压和超高压岩石类型主要有榴辉岩、蓝片岩、石榴-白云母变泥质岩、大理岩、蛇纹岩化超基性岩等(Zhang et al., 2002, 2003; Lü et al., 2008, 2009; Li et al., 2012, 2013, 2014, 2015, 2016; Du et al., 2014; Tian and Wei, 2013, 2014; Shen et al., 2015)。特别是榴辉岩相枕状熔岩(Gao and Klemd, 2003)，以及放射虫硅质岩(王作勋等, 1990)等岩石类型的出现，从岩石学角度证明了该变质带为肢解的大洋型变质蛇绿岩套组合。地球化学特征显示变基性岩蓝片岩和榴辉岩的原岩具有OIB、E-MORB、N-MORB属性(Gao and Klemd, 2003; Ai et al., 2006; Zhang et al., 2007; van der Straaten et al., 2008)，这也从地球化学角度证明了区内岩石的洋壳来源。柯石英在榴辉岩、变泥质岩、含碳酸盐榴辉岩等岩石中均有发现(Lü et al., 2008, 2009, 2012a, 2012b; 2013, 2014; Wei et al., 2009; Lü and Zhang, 2012; Yang et al., 2013; Tan et al., 2017)。相平衡模拟计算区内UHP变泥质岩的峰期变质温压条件为~570℃、27~33kbar(Lü et al., 2008; Wei et al., 2009)；UHP榴辉岩的峰期温压条件为420~520℃、27kbar(Lü et al., 2009)；蛇纹岩化超基性岩的峰期变质条件为510~530℃、> 7±7kbar(Shen et al., 2015)。据研究区内大部分岩石类型的P-T演化轨迹为顺时针演化，达到压力峰期之后存在一个热驰预的过程到达温度峰期，然后再经历降温降压的演化过程(Wei et al., 2009; Zhang et al., 2013; Shen et al., 2015; Li et al., 2016)。根据该带南北地区出露的高压-超高压岩石的温压条件不同，有研究认为可将该带划分出为北部的超高压亚带和南部的高压亚带，从而印证了俯冲极性为从南向北俯冲，确定了一个约80km长，10km宽的大型大洋型超高压带(Lü et al., 2012a; Lü and Zhang, 2012; Zhang et al., 2013; 图 1)，并形成了HP/LT带和HT/LP带分布于缝合带两侧的双变质带构造特征(Zhang et al., 2007, 2013)。
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图 1 研究区中国天山高压-超高压带地质简图 (a)天山造山带西部的构造格架简图(据Tian and Wei, 2013修改)；(b)中国西南天山HP-UHP带的地质简图(据Zhang et al., 2013; Shen et al., 2016修改)；(c)研究区(长阿吾子)的详细地质图和采样位置.样品的采样位置根据野外GPS点位绘制 Fig. 1 Schematic diagrams of Chinese southwestern Tianshan high-pressure-ultrahigh pressure belt (a) tectonic framework of the western part of the Chinese Tianshan (modified after Tian and Wei, 2013); (b) simplified geological map of the Chinese southwestern Tianshan HP-UHP belt (modified after Zhang et al., 2013; Shen et al., 2016); (c) detailed geological map of the study area (Changawuzi) showing the sampling locations. The sample localities are based on GPS data |
本文研究的蛇纹岩样品取自西南天山高压-超高压变质带长阿吾子断裂以南的超基性岩出露区。区内超基性岩以透镜体包裹于围岩含石榴石云母片岩中，超基性岩蛇纹石化严重，蛇纹岩中还包裹异剥钙榴岩和退变榴辉岩残余(Shen et al., 2015)。岩石学研究过程中，曾在蛇纹岩与异剥钙榴岩接触带blackwall中发现锆石、斜锆石、钙钛矿(图 2a, b)。图片中矿物简写引Whitney and Evans (2010)。前期研究样品C11107、C1239中都挑选出锆石，因此，天山蛇纹岩中存在锆石应该是普遍现象。本文研究的2个蛇纹岩样品：C10728和C10730，采样位置见图 1c。C10728和C10730均为纯蛇纹岩样品，细粒结构，块状构造，颜色为绿色到墨绿色。主要矿物为叶蛇纹石，出现少量的橄榄石、磁铁矿、菱镁矿、氢氧镁石、利蛇纹石和纤蛇纹石。
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图 2 西南天山蛇纹岩blackwall中的锆石、斜锆石和钙钛矿的单偏光显微照片(a)和BSE照片(b)及蛇纹岩样品C10728 (c)和C10730 (d)中锆石的单偏光显微照片 Fig. 2 Plane-polarized light photomicrograph (a) and BSE image (b) of zircon, baddeleyite, perovskite bearing blackwall, and plane-polarized light photomicrograph of zircons from serpentinite samples C10728 (c) and C10730 (d), in Chinese southwestern Tianshan |
2个样品锆石的分选工作在河北省廊坊市地调院完成。选样之前，对样品进行剥皮并清洗干净，并在整个选样流程过程中，尽可能避免外界环境污染，以保证得到的锆石真实可靠。C10728分选出30粒锆石，C10730得到12颗锆石，见图 2c, d。随后将锆石颗粒和锆石标样Plešovice(Sláma et al., 2008)和Qinghu(Li et al., 2009)粘贴在环氧树脂靶上，然后抛光使其曝露一半晶面。对锆石进行透射光和反射光显微照相以及阴极发光图象分析，以检查锆石的内部结构、帮助选择适宜的测试点位。样品靶在真空下镀金以备分析。该项工作在中国科学院地质与地球物理研究所离子探针中心完成。
U、Th、Pb的测定在中国科学院地质与地球物理研究所CAMECA IMS-1280二次离子质谱仪(SIMS)上进行，加速电压为13kV，电流1.2~1.8nA，束斑为20μm×30μm，详细分析方法见Li et al. (2009)。锆石标样与待测样品以1：3比例交替测定。U-Th-Pb同位素比值用标准锆石Plešovice(337Ma, Sláma et al., 2008)校正获得，U含量采用标准锆石91500(81×10-6, Wiedenbeck et al., 1995)校正获得，以长期监测标准样品获得的标准偏差(1SD=1.5%, Li et al., 2010a)和单点测试内部精度共同传递得到样品单点误差，以标准样品Qinghu(159.5Ma, Li et al., 2009)作为未知样监测数据的精确度。普通Pb校正采用实测204Pb值。同位素比值及年龄误差均为1σ。数据结果处理采用ISOPLOT软件(Ludwig, 2001)。
3.3 锆石的图像特征和U-Pb定年的结果岩浆锆石和变质锆石的鉴别方法，可以从CL图像以及Th/U进行鉴别。CL图像上岩浆锆石通常具有震荡环带(e.g. Vavra, 1990; Hanchar and Miller, 1993)而变质锆石表现为扇形或者补丁状的结构(Watson and Liang, 1995)；岩浆锆石的Th/U通常高于0.5，而变质锆石通常低于0.1。
样品C10728挑选出的锆石有长棱柱状自形晶，半自形晶和他形晶，有的为圆形。长50~150μm，长宽比1：1到5：1(图 2c)。阴极发光(CL)图像显示锆石有多种，有的均匀，有的具有完好的结晶环带，有的具有核边结构(图 3a-c)。测试了26个锆石颗粒的28个点的U-Pb同位素(见表 2)。锆石的年龄具有特别大的跨度309~2081Ma。对这些锆石进行分组(见下一节3.4)：年龄309±5Ma仅有一颗，CL图像显示不具有结晶环带，U=379×10-6，Th=122×10-6，Th/U=0.32，推测为变质锆石；一组为409~448Ma的四颗锆石，这组锆石有两个具有非常好的结晶环带，年龄分别是448Ma和444Ma。这组锆石U=299×10-6~609×10-6，Th=122×10-6~611×10-6，Th/U=0.63~1.04，普通铅含量较低(f206=0.12%~0.33%)，这组锆石具有较高的Th/U，且有的颗粒具有非常好的岩浆结晶环带，推测其为岩浆锆石残余；有一颗锆石的年龄为537±8Ma，U=1184×10-6，Th=72×10-6，Th/U=0.06，普通铅含量很低(f206=0.14%)，该颗粒的CL图像均匀，因高U而呈暗色，未见内部结构。其余锆石为老的早中元古代锆石：1068~2081Ma，推测为继承锆石。从206Pb/238U-207Pb/235U图解上(图 4a)可以看出，所有锆石的年龄都落在了谐和线上，没有得到不一致线的上下交点年龄。从年龄分布图(图 4b)上可以看出，该样品的年轻年龄有一个峰值，代表了309~537Ma。老的锆石出现了几个峰值，分别是：2075Ma、1718Ma、1458Ma、1073Ma、1185Ma和1243Ma。
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图 3 西南天山蛇纹岩样品C10728 (a-c)和C10730 (d)中锆石的阴极发光图像及U-Pb定年结果 Fig. 3 Cathodoluminescence (CL) images and U-Pb ages of zircons from serpentinite samples C10728 (a-c) and C10730 (d) in Chinese southwestern Tianshan |
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表 2 蛇纹岩样品中锆石的SIMS U-Pb定年结果 Table 2 The SIMS zircon U-Pb isotopic data of serpentinites from Chinese southwestern Tianshan |
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图 4 西南天山蛇纹岩样品C10728 (a、b)和C10730 (c、d)中锆石的206Pb/238U、207Pb/235U年龄关系图和年龄分布图 Fig. 4 The diagrams of 206Pb/238U, 207Pb/235U relationship of zircons and age distribution of these zircons from serpentinite samples C10728 (a, b) and C10730 (c, d) in Chinese southwestern Tianshan |
样品C10730获得的锆石形态为长棱柱状，半自形到他形。长50~100μm，长宽比1：1至4：1(图 2d)。从阴极发光(CL)图像上可以看出锆石的种类多样：有的具有清晰结晶环带，有的具有暗的核和亮的边(图 3d)。对11颗锆石颗粒进行了U-Pb同位素分析(表 2)，发现有3个锆石颗粒核部具有老的早元古代的年龄：1769Ma、1834Ma和1876Ma。这三颗锆石的U=646×10-6，316×10-6和1849×10-6；Th=206×10-6，44×10-6和23×10-6；Th/U=0.32，0.14和0.01，普通铅含量很低(f206=0.06%~0.17%)。另有3个颗粒具有很年轻的年龄：155Ma、168Ma和185Ma，从CL图像上看，这三颗锆石均具有结晶环带，但是CL发光特征不同，表现了U、Th含量的不同，三颗锆石的U=1481×10-6、425×10-6和157×10-6；Th=452×10-6，238×10-6和39×10-6；Th/U=0.31、0.56和0.25，相比较于老的锆石，Th/U相对较高，而且普通铅的含量较高(f206=2.49%~8.13%)。其余五颗锆石的年龄为238~271Ma，U=1452×10-6~2810×10-6，Th=8×10-6~176×10-6，Th/U=0.01~0.07，普通铅含量较低(f206=0.06%~0.72%)。这五颗锆石均具有核边结构，具有暗的核和亮的边，由于亮边太窄无法测试，得到的年龄均为核部或近核部年龄。206Pb/238U-207Pb/235U图解上该样品的锆石分成了新和老的两个端元，且基本都落在谐和线上。不一致线给出的上交点的年龄为1831±44Ma，下交点的年龄为223±47Ma，误差范围较大(图 4c)。年龄分布图给出的年龄峰值为：1791Ma、241Ma和155Ma(图 4d)。
3.4 西南天山蛇纹岩中的锆石记录的变质演化过程与上述总结的几种类型的超基性岩不同，西南天山UHP蛇纹岩属于另外一种类型——经历了俯冲带超高压变质作用的变质蛇绿岩型超基性岩，峰期变质条件为510~530℃、> 37±7kbar(Shen et al., 2015)。
西南天山造山带的峰期变质年龄问题一直是国内外研究者关注的热点，不同研究者对区内榴辉岩、蓝片岩采用多种定年方法如40Ar/39Ar法(Gao et al., 2000; Gao and Klemd, 2003; Klemd et al., 2005; 高俊等，2006; Simonov et al., 2008; Wang et al., 2010)，全岩-矿物Sm-Nd，Rb-Sr和Lu-Hf等时线法(Gao and Klemd, 2003; Klemd et al., 2005, 2011)，以及锆石和金红石U-Pb定年法(Zhang et al., 2007; Su et al., 2010; Li et al., 2011)，得到了跨时较广的变质年龄区间(415~226Ma)。早期的年龄(340~350Ma)因当时技术原因造成测试年龄偏老；而其后的一大批高精度年龄数据(Su et al., 2010; Li et al., 2011; Klemd et al., 2011; Yang et al., 2013; Du et al., 2014; Liu et al., 2014; Tan et al., 2017)都将峰期年龄限定在315~320Ma。Yang et al. (2013)研究含柯石英石榴石云母片岩获得的UHP锆石U-Pb年龄为320±3.7Ma。锆石边部的年龄233~226Ma代表了退变年龄，岩石经历了长达 > 70Ma的退变演化过程(Yang et al., 2013; Zhang et al., 2013)。Shen et al. (2016)利用蛇纹岩与异剥钙榴岩之间的blackwall中的变质钙钛矿的U-Pb定年法获得了317±11Ma的单个年龄和308±5Ma的平均年龄，认为该年龄代表了变质超基性岩的近峰期-退变的年龄。Li et al. (2010b)获得异剥钙榴岩中的锆石有两组：422±10Ma和291±15Ma，前者可能代表早期蛇绿岩侵位的时间，后者代表折返过程中在俯冲带中发生异剥钙榴岩化的时间。UHP带的北部为LP/HT带，木扎尔特河谷内泥质麻粒岩中独居石U-Th-Pb定年的结果为280±8Ma(苟龙龙和张立飞, 2009)；该区花岗质岩石的锆石U-Pb年龄有三组333±8Ma~326±3Ma，293±3Ma~294±2.2Ma，266±13Ma~278±3Ma，分别代表同碰撞、碰撞后和S-型花岗岩的年龄(Gou et al., 2012)。蛇纹岩化超基性岩是该区内出露广泛的岩石类型，但由于超基性岩中锆石很少且其年龄的解释存在困难，因此，尚没有报道其中的锆石年龄。
研究者们认为超基性岩锆石年龄具有多解性，有几个方面的原因。一是岩石本身生长很少的锆石，在做单矿物分离的时候要特别注意人为的污染；二是该类岩石中的锆石很大程度上是在演化过程中通过熔/流体交代作用过程获得，或者直接捕获锆石晶，在这种情况下，如果没有矿物包裹体或者同位素、微量元素特征进行来源限定，很难对锆石获得准确的判断，因此，用其来理解地质过程的时候要特别谨慎；三是具有继承锆石的超基性岩在后期演化过程中，熔/流体可能改造原来的锆石并重结晶，测试的时候很可能获得混合年龄，并不代表锆石结晶年龄。
基于以上的理解，笔者不以定年为目的，主要关注西南天山UHP蛇纹岩的锆石携带了什么信息，从而探索锆石的来源，以便对蛇纹岩的演化过程有更深的理解，本文对天山蛇纹岩中锆石的解释给出了推演，供大家探讨。
样品C10728中老的锆石年龄为2.1~1.0Ga，C10730中老的锆石年龄为1.8~1.7Ga。天山碎屑锆石的年代跨越从古元古代到泥盆纪，具有几个主要的年龄峰值：2520~2400Ma、1890~1600Ma、1168~651Ma和490~390Ma，分别对应的地质事件有：晚新太古代-早古元古代时期的陆核生长期(~2.5Ga)，Columbia超大陆演化期(2.1~1.6Ga)和Rodinia超大陆演化期(1.3~0.57Ga)，以及显生宙以来造山带岛弧岩浆作用时期(Xia et al., 2014; Liu et al., 2014)。蛇纹岩中老的锆石年龄与碎屑锆石的年龄峰值相吻合，说明在演化过程中，超基性岩捕获了锆石，而且这些锆石在后期演化过程中没有分解，从形态上看也没有受到重结晶改造。蛇纹岩中年轻的锆石年龄有309~537Ma(样品C10728)和155~270Ma(样品C10730)。409~537Ma的锆石可能与超基性成岩时代相关，与蛇纹岩化超基性岩密切伴生的异剥钙榴岩中Type Ⅰ锆石边部得到的206Pb/238U年龄为422±10Ma，可能代表了该蛇绿岩套沿古天山洋海岸侵位的时间(Li et al., 2010b)。该区榴辉岩、蓝片岩和变泥质岩确定的超高压变质时代为~320Ma(见本节开头参考文献)。蛇纹岩和异剥钙榴岩之间的blackwall中的钙钛矿定年得到的年龄为308±5Ma和317±11Ma，代表了与蛇纹岩变质演化相关的变质时代，为近峰期-早期退变的时代(Shen et al., 2016)。蛇纹岩中，仅一颗锆石获得309±5Ma的年龄，从锆石形态和CL图像看出应该是变质锆石，但是总体来看，峰期或者近峰期的变质年龄并未在蛇纹岩中普遍发育。退变榴辉岩锆石边部得到233~226Ma的退变年龄，可能与造山带后期流体事件相关，该年龄在蛇纹岩中也有反映，主要出现了270~155Ma的锆石年龄，而且，该流体事件持续时间更长。笔者推测，天山深俯冲变质带较低的变质温度，以及缺乏Si、Zr物质来源，是蛇纹岩峰期变质时代没有得到锆石记录的原因。后期退变过程中，由于热弛豫升温作用，以及长期的流体作用，补充了少量Si、Zr物质，从而生长了热液锆石，记录了后期退变质时代。
当然，另一种可能性是，所有锆石都可能是流体携带而来的，特别是在折返过程中，流体携带了各种不同年龄的锆石捕掳晶，交代了蛇纹岩；但是这种可能性使得锆石推测蛇纹岩演化的意义消失；或者是以确定的变质峰期年龄~320Ma为界，认为之前的老年龄为捕获锆石年龄，后期为退变年龄，这种解释具有强烈的人为划分性。因此，笔者倾向于第一种推测。当然，由于数据量少，且缺乏包裹体、同位素分析等重要信息，因此笔者尚不能做出准确推断。在以后的研究中笔者需要补充锆石的包裹体矿物特征、微量元素特征，特别是锆石的O、Hf同位素特征，这对于区分各类不同的锆石的来源具有重要意义。
4 讨论 4.1 超基性岩中锆石的可能成因石榴橄榄岩通常出现于高温高压的地质环境，各地区研究实例表明，其中的锆石通常能够记录峰期或者近峰期变质的时代，而且代表橄榄岩结晶年龄的锆石继承核也存在(Katayama et al., 2003; Yang et al., 2003; Song et al., 2005; 刘福来等, 2011)，但是具有宽广年龄跨度的捕掳晶来源的锆石却少有报道；而在蛇绿岩型橄榄岩中和地幔岩捕掳体中的锆石普遍具有广泛的捕掳晶锆石年龄，西南天山经历过UHP变质作用的变质蛇绿岩型超基性岩也具有同样的特征。这应该与超基性岩经历的不同演化过程相关。Type A石榴橄榄岩在地幔楔交代过程中，可能受到来自俯冲板片的富Si、Zr的熔/流体交代，生长锆石；Type B石榴橄榄岩在侵位到大陆壳的过程中最有可能受到大陆壳物质的混染，获得Si、Zr物质或者锆石捕掳晶。虽然锆石可以在很高的温度下甚至是在岩浆中存在，但是石榴橄榄岩长期的高温高压环境还是不利于继承锆石或者捕掳晶锆石的存在，从而发生分解重结晶作用，重置了U-Pb同位素体系，记录了后期变质时代或者退变质时代年龄。这可能是石榴橄榄岩中的锆石很少具有很老的、连续的、碎屑锆石特征的年龄的原因。而且，继承锆石或者捕掳晶锆石的熔解为生长变质锆石提供了丰富的物源，因此能够在后期变质事件中生长变质锆石。
大洋蛇绿岩型超基性岩和地幔岩捕掳体中都普遍存在锆石捕掳晶，这让我们不得不思考这些锆石晶体的可能来源。按照现有的板块构造理论，大洋蛇绿岩形成于大洋中脊部位，软流圈上涌减压部分熔融，产生玄武质岩浆，形成层状序列的一整套岩石构成大洋地壳的组成部分。随着远离大洋中脊，软流圈地幔物质也逐渐冷却，构成了大洋岩石圈的地幔部分。大洋蛇绿岩中的超基性岩部分包括大洋地壳底部的堆晶超基性岩以及大洋地幔岩。大洋蛇绿岩中的捕掳晶锆石的年龄通常能够对应区域上主要地质事件的时代。从成因上分析可能获得锆石捕掳晶的过程有：(1)成岩过程捕获。大陆刚刚开始裂开形成大洋的时候，初始形成的大洋蛇绿岩可能受到上覆大陆物质的混染而获得锆石捕掳晶。但是这种特殊的大洋蛇绿岩是否有机会在大洋俯冲过程中被残留在大陆边缘还有待证明。成熟的大洋中脊附近很少有陆源沉积物，但是已发表的大量海洋地质、地球物理调查和海底钻探文献资料表明，现代大西洋、印度洋、太平洋的不同部位—海底高原、深海平原、海沟、转换断层以及大洋中脊都可以找到大陆残块或者大陆壳的痕迹(任纪舜等, 2015)。如在赤道大西洋中脊附近多处发现前寒武纪变质岩和古生代、中生代岩石，年龄为1850~150Ma(任纪舜等, 2015; Yano et al., 2009)，这些残余陆壳物质也可能会混染大洋蛇绿岩。还有一种看法，Robinson et al. (2015)认为之前俯冲的古老板片(携带陆壳物质)能够俯冲到地幔过渡带深度(410~660km)，并通过地幔对流作用循环到大洋中脊，从而使得大洋超基性岩中存在“幸存”的捕掳晶锆石；(2)超基性岩“冷侵”过程中捕获。虽然有学者认为这个过程可能发生，但是笔者认为几率较低。超基性岩蛇纹石化之后密度降低，发生浮力上升而“冷侵”，或者由于构造作用发生“冷侵”，但是这个过程中若有地壳物质加入到超基性岩中，仅仅是物理混合，超基性岩并未真正获得锆石捕掳晶；(3)俯冲带中捕获。进入俯冲带的大洋蛇绿岩在俯冲带一定深度，俯冲板片脱出流体携带捕掳晶锆石进入到大洋蛇绿岩中。以上是列出的可能的获得捕掳晶锆石的途径，或者还有其他的途径，但是多个研究实例证明大洋蛇绿岩含有捕掳晶锆石是较普遍存在的事实，有待以后的研究取得更多大洋蛇绿岩获得捕掳晶锆石的证据。大洋蛇绿岩不同于石榴橄榄岩经历过高温高压变质过程，其中的捕掳晶锆石没有或者很少受到熔/流体改造，从而保留了捕掳晶锆石的年龄特征。天山UHP蛇纹岩虽然经历了超高压变质作用，但是由于温度很低，仍旧保留了大洋蛇绿岩型的锆石特征。
地幔岩捕掳体也具有大洋蛇绿岩型超基性岩相似的锆石特征，几个研究实例皆表明地幔岩捕掳体中也普遍存在捕掳晶锆石。携带地幔岩捕掳体的火山岩多发生于构造带等地质活动活跃的区域。这些区域的地幔受到了构造活动的影响，如俯冲带上覆地幔楔，受到了陆壳物质混染从而获得捕掳晶锆石，因此这些地幔岩的捕掳晶锆石年龄也与壳层的地质事件相对应。
4.2 蛇纹石化过程对锆石成因的影响超基性岩发生蛇纹石化是非常普遍的现象，无论是在大洋底、俯冲带还是地幔楔，只要温度压力尚在蛇纹石的稳定域内，在流体存在的条件下，橄榄岩类超基性岩即可发生蛇纹石化过程。洋底变质作用中，橄榄岩与海水作用产生蛇纹岩，这个过程中海水中的Zr组分很少，可能不会给全岩加入足够产生锆石的Zr含量。俯冲带和地幔楔环境，流体的成分复杂一些，特别是地幔楔，富Si质流体可能携带Zr元素，甚至是锆石捕掳晶，这个过程的蛇纹岩化，全岩可能受到流体的影响，获得生长锆石的物质。天山蛇纹岩中不仅具有老的捕掳晶锆石，而且具有年轻的后期退变锆石，说明在退变过程中蛇纹岩中有锆石生长。从天山蛇纹岩普遍发育的脉体(野外观察)可知，俯冲过程中流体在蛇纹岩中特别活跃，笔者推断先前俯冲下去的蛇纹岩在俯冲到深地幔深度发生脱水，以及俯冲带中榴辉岩、片岩等岩石退变过程中脱水，这些丰富的流体可能会携带捕掳晶锆石或者生长锆石的Si、Zr物质，使得蛇纹岩中生长退变质热液锆石。
5 结论不同地质背景的超基性岩，具有不同的演化历史，因此含有的锆石特征不同。现有的研究实例表明，经历高温高压作用的石榴橄榄岩通常通过交代作用获得锆石，并记录峰期变质时代，继承锆石较少，可能在高温高压条件下，继承锆石发生分解重结晶；大洋蛇绿岩型超基性岩和地幔岩捕掳体中通常具有年龄分布很广的锆石年龄特征，而且具有与区域上构造事件相吻合的捕掳晶锆石年龄特征。
西南天山UHP蛇纹岩中的锆石具有捕掳晶锆石和变质锆石，捕掳晶锆石的年龄为2.1~1.0Ga，对应于该区变泥质岩中碎屑锆石记录的年龄峰期。409~537Ma可能代表了蛇纹岩原岩结晶时代。区域上的变质峰期年龄(~320Ma)在蛇纹岩中没有记录，仅有一颗锆石记录了309±5Ma的近峰期时代。270~155Ma的退变质时代在西南天山蛇纹岩中出现较广，这与榴辉岩中出现的退变年龄相符合，代表了折返过程中较为普遍的后期热液事件。
超基性岩中的锆石虽然具有多解性，但是锆石也携带了很多演化信息，通过研究锆石的年代学，结合锆石矿物学、包体矿物学、同位素地球化学特征，不仅可以提供年代学信息，还可以对超基性岩的来源和演化过程进行解析。
致谢 感谢野外工作中北京大学李小犁博士、中国地质大学(武汉)夏彬博士、北京大学彭卫刚博士研究生等的帮助。感谢中国科学院地质与地球物理研究所李献华老师课题组对本文实验的帮助和支持。感谢北京大学刘凤麟博士对本文实验部分的帮助。非常感谢本文的两位评审专家：山东科技大学李旭平教授和中国科学院地质与地球物理研究所李继磊副研究员对本文的意见和建议，这对文章的发表有重要贡献。
Ai YL, Zhang LF, Li XP and Qu JF. 2006. Geochemical characteristics and tectonic implications of HP-UHP eclogites and blueschists in southwestern Tianshan, China. Progress in Natural Science, 16(6): 624-632. DOI:10.1080/10020070612330044 |
Allen MB, Windley BF and Zhang C. 1993. Palaeozoic collisional tectonics and magmatism of the Chinese Tien Shan, central Asia. Tectonophysics, 220(1-4): 89-115. DOI:10.1016/0040-1951(93)90225-9 |
Belousova EA, González Jiménez JM, Graham I, Griffin WL, O'Reilly SY, Pearson N, Martin L, Craven S and Talavera C. 2015. The enigma of crustal zircons in upper-mantle rocks:Clues from the Tumut ophiolite, Southeast Australia. Geology, 43(2): 119-122. DOI:10.1130/G36231.1 |
Cao YT, Liu L, Chen DL, Wang C, Yang WQ, Kang L and Zhu XH. 2017. Partial melting during exhumation of Paleozoic retrograde eclogite in North Qaidam, western China. Journal of Asian Earth Sciences, 148: 223-240. DOI:10.1016/j.jseaes.2017.09.009 |
Chopin C and Sobolev NV. 1995. Principal mineralogic indicators of UHP in crustal rocks. In:Coleman RG and Wang XM (eds.). Ultrahigh Pressure Metamorphism. Cambridge:Cambridge University Press, 96-131
|
Coleman RG. 1989. Continental growth of Northwest China. Tectonics, 8(3): 621-635. DOI:10.1029/TC008i003p00621 |
Dobretsov NL, Sobolev NV, Shatsky VS, Coleman RG and Ernst WG. 1995. Geotectonic evolution of diamondiferous paragneisses, Kokchetav complex, northern Kazakhstan:The geologic enigma of ultrahigh-pressure crustal rocks within a Paleozoic foldbelt. The Island Arc, 4(4): 267-279. DOI:10.1111/iar.1995.4.issue-4 |
Du JX, Zhang LF, Shen XJ and Bader T. 2014. A new P-T-t path of eclogites from Chinese southwestern Tianshan:Constraints from P-T pseudosections and Sm-Nd isochron dating. Lithos, 200-201: 258-272. DOI:10.1016/j.lithos.2014.04.009 |
Gao J, Li MS, Xiao XC, Tang YQ and He GQ. 1998. Paleozoic tectonic evolution of the Tianshan Orogen, northwestern China. Tectonophysics, 287(1-4): 213-231. DOI:10.1016/S0040-1951(98)80070-X |
Gao J, Zhang LF and Liu SW. 2000. The 40Ar/39Ar age record of formation and uplift of the blueschists and eclogites in the western Tianshan Mountains. Chinese Science Bulletin, 45(11): 1047-1052. DOI:10.1007/BF02884989 |
Gao J and Klemd R. 2003. Formation of HP-LT rocks and their tectonic implications in the western Tianshan Orogen, NW China:Geochemical and age constraints. Lithos, 66(1-2): 1-22. DOI:10.1016/S0024-4937(02)00153-6 |
Gao J, Long LL, Qian Q, Huang DZ, Su W and Klemd R. 2006. South Tianshan:A Late Paleozoic or a Triassic orogeny?. Acta Petrologica Sinica, 22(5): 1049-1061. |
Gao TS, Chen JF, Xie Z, Yang SH and Yu G. 2004. Zircon SHRIMP U-Pb age of garnet olivine pyroxenite at Hujialin in the Sulu terrane and its geological significance. Chinese Science Bulletin, 49(20): 2198-2204. DOI:10.1007/BF03185788 |
Gasparik T and Newton RC. 1984. The reversed alumina contents of orthopyroxene in equilibrium with spinel and forsterite in the system MgO-Al2O3-SiO2. Contributions to Mineralogy and Petrology, 85(2): 186-196. DOI:10.1007/BF00371708 |
Gou LL and Zhang LF. 2009. Petrology and U-Th-Pb chemical monazite dating of the low-P metapelitic granulites at the region of Muzhaerte River in southwestern Tianshan, NW China, and their geological implications. Acta Petrologica Sinica, 25(9): 2271-2280. |
Gou LL, Zhang LF, Tao RB and Du JX. 2012. A geochemical study of syn-subduction and post-collisional granitoids at Muzhaerte River in the Southwest Tianshan UHP belt, NW China. Lithos, 136-139: 201-224. DOI:10.1016/j.lithos.2011.10.005 |
Grieco G, Ferrario A, Von Quadt A, Koeppel V and Mathez EA. 2001. The zircon-bearing chromitites of the phlogopite peridotite of Finero (Ivrea zone, Southern Alps):Evidence and geochronology of a metasomatized mantle slab. Journal of Petrology, 42(1): 89-101. DOI:10.1093/petrology/42.1.89 |
Griffin WL, Graham S, O'Reilly SY and Pearson NJ. 2004. Lithosphere evolution beneath the Kaapvaal Craton:Re-Os systematics of sulfides in mantle-derived peridotites. Chemical Geology, 208(1-4): 89-118. DOI:10.1016/j.chemgeo.2004.04.007 |
Hanchar JM and Miller CF. 1993. Zircon zonation patterns as revealed by cathodoluminescence and backscattered electron images:Implications for interpretation of complex crustal histories. Chemical Geology, 110(1-3): 1-13. DOI:10.1016/0009-2541(93)90244-D |
Katayama I, Muko A, Iizuka T, Maruyama S, Terada K, Tsutsumi Y, Sano Y, Zhang RY and Liou JG. 2003. Dating of zircon from Ti-clinohumite-bearing garnet peridotite:Implication for timing of mantle metasomatism. Geology, 31(8): 713-716. DOI:10.1130/G19525.1 |
Katayama I and Maruyama S. 2009. Inclusion study in zircon from ultrahigh-pressure metamorphic rocks in the Kokchetav massif:An excellent tracer of metamorphic history. Journal of the Geological Society, 166(4): 783-796. DOI:10.1144/0016-76492008-019 |
Klemd R, Bröcker M, Hacker BR, Gao J, Gans P and Wemmer K. 2005. New age constraints on the metamorphic evolution of the high-pressure/low-temperature belt in the western Tianshan Mountains, NW China. The Journal of Geology, 113(2): 157-168. DOI:10.1086/427666 |
Klemd R, John T, Scherer EE, Rondenay S and Gao J. 2011. Changes in dip of subducted slabs at depth:Petrological and geochronological evidence from HP-UHP rocks (Tianshan, NW-China). Earth and Planetary Science Letters, 310(1-2): 9-20. DOI:10.1016/j.epsl.2011.07.022 |
Li JL, Klemd R, Gao J and Meyer M. 2012. Coexisting carbonate-bearing eclogite and blueschist in SW Tianshan, China:Petrology and phase equilibria. Journal of Asian Earth Sciences, 60: 174-187. DOI:10.1016/j.jseaes.2012.08.015 |
Li JL, Gao J, John T, Klemd R and Su W. 2013. Fluid-mediated metal transport in subduction zones and its link to arc-related giant ore deposits:Constraints from a sulfide-bearing HP vein in lawsonite eclogite (Tianshan, China). Geochimica et Cosmochimica Acta, 120: 326-362. DOI:10.1016/j.gca.2013.06.023 |
Li JL, Klemd R, Gao J and Meyer M. 2014. Compositional zoning in dolomite from lawsonite-bearing eclogite (SW Tianshan, China):Evidence for prograde metamorphism during subduction of oceanic crust. American Mineralogist, 99(1): 206-217. DOI:10.2138/am.2014.4507 |
Li JL, Klemd R, Gao J, Jiang T and Song YH. 2015. A common high-pressure metamorphic evolution of interlayered eclogites and metasediments from the 'ultrahigh-pressure unit' of the Tianshan metamorphic belt in China. Lithos, 226: 169-182. DOI:10.1016/j.lithos.2014.12.006 |
Li JL, Klemd R, Gao J and John T. 2016. Poly-cyclic metamorphic evolution of eclogite:Evidence for multistage burial-exhumation cycling in a subduction channel. Journal of Petrology, 57(1): 119-146. DOI:10.1093/petrology/egw002 |
Li QL, Li XH, Liu Y, Tang GQ, Yang JH and Zhu WG. 2010a. Precise U-Pb and Pb-Pb dating of Phanerozoic baddeleyite by SIMS with oxygen flooding technique. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 25(7): 1107-1113. DOI:10.1039/b923444f |
Li QL, Lin W, Su W, Li XH, Shi YH, Liu Y and Tang GQ. 2011. SIMS U-Pb rutile age of low-temperature eclogites from southwestern Chinese Tianshan, NW China. Lithos, 122(1-2): 76-86. DOI:10.1016/j.lithos.2010.11.007 |
Li SG, Xiao YL, Liou D, Chen YZ, Ge NJ, Zhang ZQ, Sun SS, Cong BL, Zhang RY, Hart SR and Wang SS. 1993. Collision of the North China and Yangtse blocks and formation of coesite-bearing eclogites:Timing and processes. Chemical Geology, 109(1-4): 89-111. DOI:10.1016/0009-2541(93)90063-O |
Li XH, Liu Y, Li QL, Guo CH and Chamberlain KR. 2009. Precise determination of Phanerozoic zircon Pb/Pb age by multicollector SIMS without external standardization. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 10: Q04010. |
Li XP, Zhang LF, Wilde SA, Song B and Liu XM. 2010b. Zircons from rodingite in the Western Tianshan serpentinite complex:Mineral chemistry and U-Pb ages define nature and timing of rodingitization. Lithos, 118(1-2): 17-34. DOI:10.1016/j.lithos.2010.03.009 |
Liati A and Gebauer D. 2002. U-Pb SHRIMP-dating of zircon domains from xenoliths of the Rio Grande Rift (Kilbourne Hole):Implications for the timing of mantle events. Goldschmidt Conference Abstracts, A455 http://www.researchgate.net/publication/288535262_U-Pb_SHRIMP-dating_of_zircon_domains_from_xenoliths_of_the_Rio_Grande_Rift_Kilbourne_Hole_Implications_for_the_timing_of_mantle_events
|
Liati A, Franz L, Gebauer D and Fanning CM. 2004. The timing of mantle and crustal events in South Namibia, as defined by SHRIMP-dating of zircon domains from a garnet peridotite xenolith of the Gibeon Kimberlite Province. Journal of African Earth Sciences, 39(3-5): 147-157. DOI:10.1016/j.jafrearsci.2004.07.054 |
Liou JG, Hacher BR and Zhang RY. 2000. Into the forbidden zone. Science, 287(5456): 1215-1216. DOI:10.1126/science.287.5456.1215 |
Liou JG, Ernst WG, Zhang RY, Tsujimori T and Jahn BM. 2009. Ultrahigh-pressure minerals and metamorphic terrane:The view from China. Journal of Asian Earth Sciences, 35(3-4): 199-231. DOI:10.1016/j.jseaes.2008.10.012 |
Liu DY, Jian P, Kröner A and Xu ST. 2006. Dating of prograde metamorphic events deciphered from episodic zircon growth in rocks of the Dabie-Sulu UHP complex, China. Earth and Planetary Science Letters, 250(3-4): 650-666. DOI:10.1016/j.epsl.2006.07.043 |
Liu FL and Liou JG. 2011. Zircon as the best mineral for P-T-time history of UHP metamorphism:A review on mineral inclusions and U-Pb SHRIMP ages of zircons from the Dabie-Sulu UHP rocks. Journal of Asian Earth Sciences, 40(1): 1-39. DOI:10.1016/j.jseaes.2010.08.007 |
Liu FL, Shi JR, Liu JH, Ye JG, Liu PH and Wang F. 2011. Protolith and ultranhigh-pressure (UHP) metamorphic ages of ultramafic rocks in Weihai area, North Sulu UHP terrane. Acta Petrologica Sinica, 27(4): 1075-1084. |
Liu X, Su W, Gao J, Li JL, Jiang T, Zhang X and Ge XM. 2014. Paleozoic subduction erosion involving accretionary wedge sediments in the South Tianshan Orogen:Evidence from geochronological and geochemical studies on eclogites and their host metasediments. Lithos, 210-211: 89-110. DOI:10.1016/j.lithos.2014.09.017 |
Liu YS, Yuan HL, Gao S, Hu ZC, Wang XC, Liu XM and Lin WL. 2004. Zircon U-Pb ages of olivine pyroxenite xenolith from Hannuoba:Links between the 97-158 Ma basaltic underplating and granulite-facies metamorphism. Chinese Science Bulletin, 49(10): 1055-1062. |
Liu YS, Gao S, Aeolus Lee CT, Hu SH, Liu XM and Yuan HL. 2005. Melt-peridotite interactions:Links between garnet pyroxenite and high-Mg# signature of continental crust. Earth and Planetary Science Letters, 234(1-2): 39-57. DOI:10.1016/j.epsl.2005.02.034 |
Liu YS, Gao S, Hu ZC, Gao CG, Zong KQ and Wang DB. 2010. Continental and oceanic crust recycling-induced melt-peridotite interactions in the Trans-North China Orogen:U-Pb dating, Hf isotopes and trace elements in zircons from mantle xenoliths. Journal of Petrology, 51(1-2): 537-571. DOI:10.1093/petrology/egp082 |
Ludwig KR. 2001. Users manual for Isoplot/Ex rev. 2.49. Berkeley Geochronology Centre Special Publication. No. 1a, 56
|
Lü Z, Zhang LF, Du JX and Bucher K. 2008. Coesite inclusions in garnet from eclogitic rocks in western Tianshan, northwest China:Convincing proof of UHP metamorphism. American Mineralogist, 93(11-12): 1845-1850. DOI:10.2138/am.2008.2800 |
Lü Z, Zhang LF, Du JX and Bucher K. 2009. Petrology of coesite-bearing eclogite from Habutengsu Valley, western Tianshan, NW China and its tectonometamorphic implication. Journal of Metamorphic Geology, 27(9): 773-787. DOI:10.1111/jmg.2009.27.issue-9 |
Lü Z and Zhang LF. 2012. Coesite in the eclogite and schist of the Atantayi Valley, southwestern Tianshan, China. Chinese Science Bulletin, 57(13): 1467-1472. DOI:10.1007/s11434-012-4979-4 |
Lü Z, Bucher K, Zhang LF and Du JX. 2012a. The Habutengsu metapelites and metagreywackes in western Tianshan, China:Metamorphic evolution and tectonic implications. Journal of Metamorphic Geology, 30(9): 907-926. DOI:10.1111/j.1525-1314.2012.01002.x |
Lü Z, Zhang LF, Du JX, Yang X, Tian ZL and Xia B. 2012b. Petrology of HP metamorphic veins in coesite-bearing eclogite from western Tianshan, China:Fluid processes and elemental mobility during exhumation in a cold subduction zone. Lithos, 136-139: 168-186. DOI:10.1016/j.lithos.2011.10.011 |
Lü Z, Bucher K and Zhang LF. 2013. Omphacite-bearing calcite marble and associated coesite-bearing pelitic schist from the meta-ophiolitic belt of Chinese western Tianshan. Journal of Asian Earth Sciences, 76: 37-47. DOI:10.1016/j.jseaes.2013.07.034 |
Lü Z, Zhang LF and Chen ZY. 2014. Jadeite-and dolomite-bearing coesite eclogite from western Tianshan, NW China. European Journal of Mineralogy, 26(2): 245-256. DOI:10.1127/0935-1221/2014/0026-2373 |
McGowan NM, Griffin WL, González-Jiménez JM, Belousova EA, Afonso JC, Shi RD, McCammon CA, Pearson NJ and O'Reilly SY. 2015. Tibetan chromitites:Excavating the slab graveyard. Geology, 43(2): 179-182. DOI:10.1130/G36245.1 |
Meng FC and Zhang JX. 2009. Genesis of the mega-crystal zircons in the dunite veins of North Qaidam Mountains, northwestern China. Chinese Science Bulletin, 54(24): 4688-4696. |
Parkinson CD and Katayama I. 1999. Present-day ultrahigh-pressure conditions of coesite inclusions in zircon and garnet:Evidence from laser Raman microspectroscopy. Geology, 27(11): 979-982. DOI:10.1130/0091-7613(1999)027<0979:PDUPCO>2.3.CO;2 |
Ren JS, Xu QQ, Zhao L and Zhu JB. 2015. Looking for submerged landmasses. Geological Review, 61(5): 969-989. |
Robinson PT, Trumbull RB, Schmitt A, Yang JS, Li JW, Zhou MF, Erzinger J, Dare S and Xiong FH. 2015. The origin and significance of crustal minerals in ophiolitic chromitites and peridotites. Gondwana Research, 27(2): 486-506. DOI:10.1016/j.gr.2014.06.003 |
Shen TT, Hermann J, Zhang LF, Lü Z, Padrón-Navarta JA, Xia B and Bader T. 2015. UHP metamorphism documented in Ti-chondrodite-and Ti-clinohumite-bearing Serpentinized ultramafic rocks from Chinese Southwestern Tianshan. Journal of Petrology, 56(7): 1425-1458. DOI:10.1093/petrology/egv042 |
Shen TT, Wu FY, Zhang LF, Hermann J, Li XP and Du JX. 2016. In-situ U-Pb dating and Nd isotopic analysis of perovskite from a rodingite blackwall associated with UHP serpentinite from southwestern Tianshan, China. Chemical Geology, 431: 67-82. DOI:10.1016/j.chemgeo.2016.03.029 |
Shi RD, Griffin WL, O'Reilly SY, Zhao GC, Huang QS, Li J and Xu JF. 2010. Evolution of the Lüliangshan garnet peridotites in the North Qaidam UHP belt, Northern Tibetan Plateau:Constraints from Re-Os isotopes. Lithos, 117(1-4): 307-321. DOI:10.1016/j.lithos.2010.03.006 |
Simonov VA, Sakiev KS, Volkova NI, Stupakov SI and Travin AV. 2008. Conditions of formation of the Atbashi Ridge eclogites (South Tien Shan). Russian Geology and Geophysics, 49(11): 803-815. DOI:10.1016/j.rgg.2008.04.001 |
Sláma J, Košler J, Condon DJ, Crowley JL, Gerdes A, Hanchar JM, Horstwood MSA, Morris GA, Nasdala L, Norberg N, Schaltegger U, Schoene B, Tubrett MN and Whitehouse MJ. 2008. Plešovice zircon:A new natural reference material for U-Pb and Hf isotopic microanalysis. Chemical Geology, 249(1-2): 1-35. DOI:10.1016/j.chemgeo.2007.11.005 |
Smith D and Griffin WL. 2005. Garnetite xenoliths and mantle-water interactions below the Colorado Plateau, Southwestern United States. Journal of Petrology, 46(9): 1901-1924. DOI:10.1093/petrology/egi042 |
Song SG, Zhang LF, Niu YL, Su L, Jian P and Liu DY. 2005. Geochronology of diamond-bearing zircons from garnet peridotite in the North Qaidam UHPM belt, Northern Tibetan Plateau:A record of complex histories from oceanic lithosphere subduction to continental collision. Earth and Planetary Science Letters, 234(1-2): 99-118. DOI:10.1016/j.epsl.2005.02.036 |
Song SG, Su L, Niu YL, Zhang LF and Zhang GB. 2007. Petrological and geochemical constraints on the origin of garnet peridotite in the North Qaidam ultrahigh-pressure metamorphic belt, northwestern China. Lithos, 96(1-2): 243-265. DOI:10.1016/j.lithos.2006.09.017 |
Song SG, Zhang LF, Niu YL and Zhang GB. 2007. Two types of peridotite in continental orogenic belts:A case study from the North Qaidam UHP metamorphic belt. Earth Science Frontiers, 14(2): 129-138. |
Stern RJ, Ali KA, Liégois JP, Jhonson PR, Kozdrojs W and Kattan FH. 2010. Distribution and significance of pre-Neoproterozoic zircons in juvenile Neoproterozoic igneous rocks of the Arabian-Nubian shield. American Journal of Science, 310: 791-811. DOI:10.2475/09.2010.02 |
Su W, Gao J, Klemd R, Li JL, Zhang X, Li XH, Chen NS and Zhang L. 2010. U-Pb zircon geochronology of Tianshan eclogites in NW China:Implication for the collision between the Yili and Tarim blocks of the southwestern Altaids. European Journal of Mineralogy, 22(4): 473-478. DOI:10.1127/0935-1221/2010/0022-2040 |
Tabata H, Yamauchi K, Maruyama S and Liou JG. 1998. Tracing the extent of a UHP metamorphic terrane:Mineral-inclusion study of zircons in gneisses from the Dabie Shan. In:Hacker BR and Liou JG (eds.). When Continents Collide:Geodynamics and Geochemistry of Ultrahigh-Pressure Rocks. Dordrecht:Kluwer Academic Publisher, 261-273
|
Tan Z, Agard P, Gao J, John T, Li JL, Jiang T, Bayet L, Wang XS and Zhang X. 2017. P-T-time-isotopic evolution of coesite-bearing eclogites:Implications for exhumation processes in SW Tianshan. Lithos, 278-281: 1-25. DOI:10.1016/j.lithos.2017.01.010 |
Tian ZL and Wei CJ. 2013. Metamorphism of ultrahigh-pressure eclogites from the Kebuerte Valley, South Tianshan, NW China:Phase equilibria and P-T path. Journal of Metamorphic Geology, 31(3): 281-300. DOI:10.1111/jmg.2013.31.issue-3 |
Tian ZL and Wei CJ. 2014. Coexistence of garnet blueschist and eclogite in South Tianshan, NW China:Dependence of P-T evolution and bulk-rock composition. Journal of Metamorphic Geology, 32(7): 743-764. DOI:10.1111/jmg.2014.32.issue-7 |
van der Straaten F, Schenk V, John T and Gao J. 2008. Blueschist-facies rehydration of eclogites (Tian Shan, NW-China):Implications for fluid-rock interaction in the subduction channel. Chemical Geology, 255(1-2): 195-219. DOI:10.1016/j.chemgeo.2008.06.037 |
Vavra G. 1990. On the kinematics of zircon growth and its petrogenetic significance:A cathodoluminescence study. Contributions to Mineralogy and Petrology, 106(1): 90-99. DOI:10.1007/BF00306410 |
Wang B, Faure M, Shu LS, de Jong K, Charvet J, Cluzel D, Jahn BM, Chen Y and Ruffet G. 2010. Structural and geochronological study of high-pressure metamorphic rocks in the Kekesu section (Northwestern China):Implications for the Late Paleozoic tectonics of the Southern Tianshan. The Journal of Geology, 118(1): 59-77. DOI:10.1086/648531 |
Wang ZX, Lü XC, Wu JY, Zhang JG and Liu C. 1990. The Polycyclic Tectonic Evolution and Mineralization of Tianshan Mountain. Beijing: Science Press: 1-215.
|
Watson EB and Liang Y. 1995. A simple model for sector zoning in slowly grown crystals:Implications for growth rate and lattice diffusion, with emphasis on accessory minerals in crustal rocks. American Mineralogist, 80(11-12): 1179-1187. |
Wei CJ, Wang W, Clarke GL, Zhang LF and Song SG. 2009. Metamorphism of high/ultrahigh-pressure pelitic-felsic schist in the South Tianshan Orogen, NW China:Phase equilibria and P-T path. Journal of Petrology, 50(10): 1973-1991. DOI:10.1093/petrology/egp064 |
Whitney DL and Evans BW. 2010. Abbreviations for names of rock-forming minerals. American Mineralogist, 95(1): 185-187. DOI:10.2138/am.2010.3371 |
Wiedenbeck M, Allé P, Corfu F, Griffin WL, Meier M, Oberli F, Von Quadt A, Roddick JC and Speigel W. 1995. Three natural zircon standards for U-Th-Pb, Lu-Hf, trace element and REE analyses. Geostandards and Geoanalytical Research, 19(1): 1-23. DOI:10.1111/ggr.1995.19.issue-1 |
Windley BF, Allen MB, Zhang C, Zhao ZY and Wang GR. 1990. Paleozoic accretion and Cenozoic redeformation of the Chinese Tien Shan Range, central Asia. Geology, 18(2): 128-131. DOI:10.1130/0091-7613(1990)018<0128:PAACRO>2.3.CO;2 |
Windley BF, Alexeiev D, Xiao WJ, Kröner A and Badarch G. 2007. Tectonic models for accretion of the Central Asian Orogenic Belt. Journal of the Geological Society, 164(1): 31-47. DOI:10.1144/0016-76492006-022 |
Xia B, Zhang LF, Xia Y and Bader T. 2014. The tectonic evolution of the Tianshan Orogenic Belt:Evidence from U-Pb dating of detrital zircons from the Chinese southwestern Tianshan accretionary mélange. Gondwana Research, 25(4): 1627-1643. DOI:10.1016/j.gr.2013.06.015 |
Xiao WJ and Kusky T. 2009. Geodynamic processes and metallogenesis of the Central Asian and related orogenic belts:Introduction. Gondwana Research, 16(2): 167-169. DOI:10.1016/j.gr.2009.05.001 |
Xiong Q, Zheng JP, Griffin WL, O'Reilly SY and Zhao JH. 2011. Zircons in the Shenglikou ultrahigh-pressure garnet peridotite massif and its country rocks from the North Qaidam terrane (western China):Meso-Neoproterozoic crust-mantle coupling and Early Paleozoic convergent plate-margin processes. Precambrian Research, 187(1-2): 33-57. DOI:10.1016/j.precamres.2011.02.003 |
Xiong Q, Zheng JP, Griffin WL, O'Reilly SY and Pearson NJ. 2014. Pyroxenite dykes in orogenic peridotite from North Qaidam (NE Tibet, China) track metasomatism and segregation in the mantle wedge. Journal of Petrology, 55(12): 2347-2376. DOI:10.1093/petrology/egu059 |
Yamamoto S, Komiya T, Yamamoto H, Kaneko Y, Terabayashi M, Katayama I, Iizuka T, Maruyama S, Yang JS, Kon Y and Hirata T. 2013. Recycled crustal zircons from podiform chromitites in the Luobusa ophiolite, southern Tibet. Island Arc, 22(1): 89-103. DOI:10.1111/iar.12011 |
Yang JJ and Jahn BM. 2000. Deep subduction of mantle-derived garnet peridotites from the Su-Lu UHP metamorphic terrane in China. Journal of Metamorphic Geology, 18(2): 167-180. DOI:10.1046/j.1525-1314.2000.00249.x |
Yang JJ and Powell R. 2008. Ultrahigh-pressure garnet peridotites from the devolatilization of sea-floor hydrated ultramafic rocks. Journal of Metamorphic Geology, 26(6): 695-716. DOI:10.1111/jmg.2008.26.issue-6 |
Yang JS, Xu ZQ, Song SG, Zhang JX, Wu CL, Shi RD, Li HB and Brunel M. 2001. Discovery of coesite in the North Qaidam Early palaeozoic ultrahigh pressure (UHP) metamorphic belt, NW China. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences-Series ⅡA-Earth and Planetary Science, 333(11): 719-724. |
Yang JS, Wooden JL, Wu CL, Liu FL, Xu ZQ, Shi RD, Katayama I, Liou JG and Maruyama S. 2003. SHRIMP U-Pb dating of coesite-bearing zircon from the ultrahigh-pressure metamorphic rocks, Sulu terrane, East China. Journal of Metamorphic Geology, 21(6): 551-560. DOI:10.1046/j.1525-1314.2003.00463.x |
Yang JS, Zhang RY, Li TF, Zhang ZM and Liou JG. 2007. Petrogenesis of the garnet peridotite and garnet-free peridotite of the Zhimafang ultramafic body in the Sulu ultrahigh-pressure metamorphic belt, eastern China. Journal of Metamorphic Geology, 25(2): 187-206. DOI:10.1111/jmg.2007.25.issue-2 |
Yang X, Zhang LF, Tian ZL and Bader T. 2013. Petrology and U-Pb zircon dating of coesite-bearing metapelite from the Kebuerte Valley, western Tianshan, China. Journal of Asian Earth Sciences, 70-71: 295-307. DOI:10.1016/j.jseaes.2013.03.020 |
Yano T, Choi DR, Gavrilov AA, Miyagi S and Vasiliev BI. 2009. Ancient and continental rocks in the Atlantic Ocean. New Concepts in Global Tectonics. Newsletter, 53: 4-37. |
Zhang GB, Ellis DJ, Christy AG, Zhang LF, Niu YL and Song SG. 2009. UHP metamorphic evolution of coesite-bearing eclogite from the Yuka terrane, North Qaidam UHPM belt, NW China. European Journal of Mineralogy, 21(6): 1287-1300. DOI:10.1127/0935-1221/2009/0021-1989 |
Zhang LF, Ellis DJ, Williams S and Jiang WB. 2002. Ultra-high pressure metamorphism in western Tianshan, China:Part Ⅱ.Evidence from magnesite in eclogite. American Mineralogist, 87(7): 861-866. DOI:10.2138/am-2002-0708 |
Zhang LF, Ellis DJ, Arculus RJ, Jiang W and Wei CJ. 2003. 'Forbidden zone' subduction of sediments to 150km depth:The reaction of dolomite to magnesite+aragonite in the UHPM metapelites from western Tianshan, China. Journal of Metamorphic Geology, 21(6): 523-529. DOI:10.1046/j.1525-1314.2003.00460.x |
Zhang LF, Ai YL, Song SG, Liou J and Wei CJ. 2007. A brief review of UHP meta-ophiolitic rocks, southwestern Tianshan, western China. International Geology Review, 49(9): 811-823. DOI:10.2747/0020-6814.49.9.811 |
Zhang LF, Du JX, Lü Z, Yang X, Gou LL, Xia B, Chen ZY, Wei CJ and Song SG. 2013. A huge oceanic-type UHP metamorphic belt in southwestern Tianshan, China:Peak metamorphic age and P-T path. Chinese Science Bulletin, 58(35): 4378-4383. DOI:10.1007/s11434-013-6074-x |
Zhang RY, Liou JG and Cong BL. 1995. Talc-, magnesite-and Ti-clinohumite-bearing ultrahigh-pressure meta-mafic and ultramafic complex in the Dabie Mountains, China. Journal of Petrology, 36(4): 1011-1037. DOI:10.1093/petrology/36.4.1011 |
Zhang RY, Liou JG, Ernst WG, Coleman RG, Sobolev NV and Shatsky VS. 1997. Metamorphic evolution of diamond-bearing and associated rocks from the Kokchetav massif, northern Kazakhstan. Journal of Metamorphic Geology, 15(4): 479-496. DOI:10.1111/j.1525-1314.1997.00035.x |
Zhang RY and Liou JG. 1998. Ultrahigh-pressure metamorphism of the Sulu terrane, eastern China:A prospective view. Continental Dynamics, (Suppl.1): 32-53. |
Zhang RY, Liou JG, Yang JS and Yui TF. 2000. Petrochemical constraints for dual origin of garnet peridotites from the Dabie-Sulu UHP terrane, eastern-central China. Journal of Metamorphic Geology, 18(2): 149-166. DOI:10.1046/j.1525-1314.2000.00248.x |
Zhang RY, Yang JS, Wooden JL, Liou JG and Li TF. 2005. U-Pb SHRIMP geochronology of zircon in garnet peridotite from the Sulu UHP terrane, China:Implications for mantle metasomatism and subduction-zone UHP metamorphism. Earth and Planetary Science Letters, 237(3-4): 729-743. DOI:10.1016/j.epsl.2005.07.003 |
Zheng JP, Griffin WL, O'Reilly SY, Zhang M and Pearson N. 2006a. Zircons in mantle xenoliths record the Triassic Yangtze-North China continental collision. Earth and Planetary Science Letters, 247(1-2): 130-42. DOI:10.1016/j.epsl.2006.05.011 |
Zheng JP, Griffin WL, O'Reilly SY, Yang JS and Zhang RY. 2006b. A refractory mantle protolith in younger continental crust, east-central China:Age and composition of zircon in the Sulu ultrahigh-pressure peridotite. Geology, 34(9): 705-708. DOI:10.1130/G22569.1 |
Zheng JP, Sun M, Griffin WL, Zhou MF, Zhao GC, Robinson P, Tang HY and Zhang ZH. 2008. Age and geochemistry of contrasting peridotite types in the Dabie UHP belt, eastern China:Petrogenetic and geodynamic implications. Chemical Geology, 247(1-2): 282-304. DOI:10.1016/j.chemgeo.2007.10.023 |
Zheng YF, Fu B, Gong B and Li L. 2003. Stable isotope geochemistry of ultrahigh pressure metamorphic rocks from the Dabie-Sulu orogen in China:Implications for geodynamics and fluid regime. Earth-Science Reviews, 62(1-2): 105-161. DOI:10.1016/S0012-8252(02)00133-2 |
Zhou MF, Robinson PT, Su BX, Gao JF, Li JW, Yang JS and Malpas J. 2014. Compositions of chromite, associated minerals, and parental magmas of podiform chromite deposits:The role of slab contamination of asthenospheric melts in suprasubduction zone environments. Gondwana Research, 26(1): 262-283. DOI:10.1016/j.gr.2013.12.011 |
高俊, 龙灵利, 钱青, 黄德志, 苏文, Klemd R. 2006. 南天山:晚古生代还是三叠纪碰撞造山带?. 岩石学报, 22(5): 1049-1061. |
苟龙龙, 张立飞. 2009. 新疆西南天山木扎尔特河一带低压泥质麻粒岩岩石学特征、独居石U-Th-Pb定年及其地质意义. 岩石学报, 25(9): 2271-2280. |
刘福来, 施建荣, 刘建辉, 叶建国, 刘平华, 王舫. 2011. 北苏鲁威海地区超基性岩的原岩形成时代和超高压变质时代. 岩石学报, 27(4): 1075-1084. |
任纪舜, 徐芹芹, 赵磊, 朱俊宾. 2015. 寻找消失的大陆. 地质论评, 61(5): 969-989. |
宋述光, 张立飞, 牛耀龄, 张贵宾. 2007. 大陆碰撞造山带的两类橄榄岩——以柴北缘超高压变质带为例. 地学前缘, 14(2): 129-138. |
王作勋, 吕喜朝, 邬继易, 张经国, 刘成. 1990. 天山多旋回构造演化及成矿. 北京: 科学出版社: 1-215.
|