近期，中国地质调查局武汉地质调查中心（以下简称“武汉地调中心”）在南岭大义山地区锡矿研究的取得新进展。

南岭成矿带是我国重要的稀有金属矿产地。钨锡、区内中生代钨锡多金属成矿作用与同时代广泛分布的花岗岩类的密切成因联系，一直是国内外地质学家研究的热点。大义山岩体是南岭成矿带重要的成锡花岗岩体之一，在其成岩时代、岩石成因类型、锡多金属矿化与不同期次花岗岩的对应关系等方面还存在不同认识。大平锡多金属矿为武汉地调中心在大义山地区新发现的中型规模矿产地，其成矿与高分异花岗岩关系密切，相关研究为回答上述问题提供了新的选择。

武汉地调中心联合辽宁师范大学等单位对大义山岩体及大平锡多金属矿床开展了详细的野外地质调查及岩石学、地球化学年代学研究，取得以下认识：（1）2件中细粒斑状(含电气石)二云母二长花岗岩锆石U-Pb年龄为153.2±0.9Ma、152.3±1.0Ma，为大义山岩体第五期岩浆活动的产物；矽卡岩型、云英岩型锡矿石锡石U-Pb年龄分别为153.4±3.6Ma 和150.22±0.37Ma，成岩、成矿年龄在误差范围内一致，均属于燕山早期。（2）高精度成岩、成矿年代学结果显示大义山地区成矿作用与岩体第三、五期有关；猫仔山、大顺窿锡矿可能发生了多期叠加成矿。（3）提出大义山岩体源自中元古代基性岩和变沉积岩源区混合，且以后者为主，源岩从地幔储库中脱离的时间为中元古代。（4）结合岩相学、岩石地球化学及对比分析，确定大义山岩体属高分异A型花岗岩，形成于太平洋板块俯冲有关的陆内局部伸展环境。（5）构建了大平锡多金属矿成矿模型，助推区内稀有金属矿产找矿勘查。

相关成果以“Tin-polymetallic mineralization and granitic rocks in the Nanling daping mining area_ Geochemical and geochronological constraints”为题在线发表于国际知名地学期刊《Ore Geology Reviews》。

图 1 大义山地区代表性锡矿床成岩、成矿年龄统计图

图2  大平锡多金属矿成矿模式图

近期，自然资源部中国地质调查局所属的中国地质科学院矿产资源研究所（以下简称“资源所”）同位素室，利用飞秒激光-高分辨等离子体质谱对我国矽卡岩型铁、铜、金、钨等矿床中钙铁榴石开展了U-Pb年龄测试工作，获得部分矿床中石榴石形成的精确年龄数据。

石榴石是一种较为常见的造岩矿物，广泛分布于变质岩（麻粒岩、榴辉岩等）、侵入岩（花岗岩、伟晶岩、正长岩、煌斑岩等）及火山岩中。2017年以钙铁系列石榴石为代表的微区原位U-Pb同位素分析方法，首次在自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室利用飞秒激光剥蚀系统-高分辨电感耦合等离子体质谱（fs-LA-HR-ICP-MS）开始建立(图1)。飞秒激光剥蚀系统为 Applied Spectra 公司的 J200，由激光器、飞秒激光光学传输系统、观察系统和剥蚀池等组成。激光输出波长为343nm，激光脉冲宽度为＜480fs。分析石榴石的激光能量设定为50%，束斑为60mm，频率为8Hz。高分辨电感耦合等离子质谱为Thermo Element XR。飞秒激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度，二者在进入ICP之前通过一个T型接头混合。每个点测试的时间包括大约15–20s的空白信号和50s的样品信号。对分析数据的离线处理（包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U–Th–Pb同位素比值和年龄计算）采用软件ICPMSDataCal完成。利用此方法对山西义兴寨金矿床角砾岩筒内的矽卡岩角砾中石榴石进行微区原位U-Pb同位素分析，精确限定了角砾岩筒的形成时代，而金矿化很可能与同时代岩浆释放的热液流体直接相关。2018年2月，该成果《石榴石U-Pb定年对山西义兴寨金矿床角砾岩筒时间的限定和金矿成因的指示》发表在《地球科学》杂志上（图2），7月，陈蕾博士在澳大利亚麦考瑞大学召开的第十届国际地质微束分析大会上做了《U-Pb geochronology of grandite by femtosecond laser ablation high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry》口头报告交流，并得到很好反响。

矿床中石榴石的U-Pb同位素定年法，能精确限定变质和岩浆活动的时间，对矿床成因研究具有重要的指示意义。

图1  飞秒激光-高分辨等离子体质谱

 图2 钙榴石、锆石U-Pb谐和图和206Pb/238U 加权平均年龄图 

古老大陆的起源以及超大陆的恢复与重建是全球地球科学家关注和竞相研究的热点。国内扬子地块中–新元古代岩石的成因和构造背景研究对揭示罗迪尼亚超大陆的形成与演化过程至关重要。目前，主要有以下两种认识：（1）地幔柱模式，扬子西缘洋壳俯冲过程起始于1100–1000 Ma，并且一直持续至850 Ma左右，随后的岩浆作用受控于850–830 Ma、830–795 Ma和780–745 Ma的多期地幔柱活动；（2）洋壳俯冲模式，扬子西缘洋壳俯冲过程从1100 Ma一直持续到750 Ma左右，相关岩浆作用与洋壳俯冲和弧后拉张相关。基于此，自然资源部中国地质调查局地质研究所胡培远副研究员和翟庆国研究员项目组对扬子西缘地区的石棉杂岩开展了一系列的研究工作，取得了阶段性进展。

详细的野外调研、剖面测制和室内综合研究表明（图1），石棉杂岩保留了3期中–新元古代岩浆作用记录。第1期（1066 Ma）包括变质橄榄岩、玄武岩、辉长岩、辉绿岩和少量异剥钙榴岩。其中，玄武岩和辉长岩兼具N-MORB和岛弧玄武岩的特征，明显亏损的锆石Hf同位素（εHf(t)=+10.8~+18.3）和类似于幔源的锆石氧同位素组成（δ18O=4.6–5.6‰），与典型俯冲相关型（SSZ）蛇绿岩特征类似。第2期（937 Ma），主要为辉长岩，侵入于第1期变质橄榄岩中，具有相对稍微富集的锆石Hf同位素（εHf(t)=+7.9~+17.1）和类似于壳源的锆石氧同位素组成（δ18O=6.0–7.7‰），这些特征与岛弧玄武岩类似。第3期（839–836 Ma），包括辉绿岩和流纹岩；辉绿岩呈脉状侵入于第1期变质橄榄岩中，具有岛弧玄武岩类似的地球化学特征；流纹岩地球化学组成类似于A型花岗岩。综上所述，石棉杂岩记录了中–新元古代罗迪尼亚超大陆周缘的洋壳俯冲过程。

图1 扬子地块西缘及石棉地区地质简图及中–新元古代主要岩浆记录的时空分布

值得注意的是，扬子西缘地区尚没有与SSZ型蛇绿岩（1066 Ma）同时代岛弧岩浆岩的报道。已知的最古老弧岩浆岩为盐边地区的冷水箐岩体（936 Ma）和本次研究获得的第2期辉长岩（937 Ma）。扬子北缘存在近同时代的SSZ型蛇绿混杂岩（庙湾：1115 Ma）和弧岩浆岩（神农架：1103 Ma）以及稍年轻的弧岩浆岩（西厢群下段：950 Ma）。在综合这些研究资料的基础上，研究团队初步提出扬子西缘中–新元古代穿时性俯冲消减的新见解：（1）约1100–1000 Ma，扬子北缘开始发生洋壳的俯冲消减，形成了神农架弧，庙湾和石棉蛇绿混杂岩记录了相应的弧后扩张作用（图2a）；（2）约1000–940 Ma，随着扬子北缘持续的洋壳俯冲，西厢群下段的玻安质岩石形成，与此同时扬子西缘的洋壳俯冲刚刚开始，并形成了冷水箐岩体和石棉蛇绿混杂岩中的新元古代基性岩脉（图2b）；（3）约940–780 Ma，受俯冲板片后撤及断离的影响，扬子地块西–北缘岩浆活动逐渐增强，形成了广泛分布的俯冲增生杂岩和火山弧岩浆带（图3）。本研究成果符合前人提出的洋壳俯冲模式，对深入理解罗迪尼亚超大陆形成与演化过程具有重要的科学意义。

图2 扬子地块西缘中元古代晚期–新元古代早期穿时性俯冲造山示意图

图3扬子地块西缘俯冲增生杂岩和火山弧岩浆带形成示意图

上述研究受到了国家自然科学基金（41872240和42072268）、中国地质调查局（DD20190060和DD20190370）等项目的资助。相关研究成果发表在国际知名地学期刊《Precambrian Research》上。1.Pei-yuan Hu, Qing-guo Zhai, Jun Wang, Yue Tang, Guang-ming Ren, Zhi-cai Zhu, Hao Wu. 2020. U–Pb zircon geochronology, geochemistry, and Sr–Nd–Hf–O isotopic study of Middle Neoproterozoic magmatic rocks in the Kangdian Rift, South China: Slab rollback and backarc extension at the northwestern edge of the Rodinia. Precambrian Research 347, 105863. 原文链接：https://doi.org/10.1016/j.precamres.2020.105863。2. Pei-yuan Hu, Qing-guo Zhai, Jun Wang, Yue Tang, Guang-ming Ren. 2017. The Shimian ophiolite in the western Yangtze Block, SW China: Zircon SHRIMP U-Pb ages, geochemical and Hf-O isotopic characteristics, and tectonic implications. Precambrian Research 298, 107-122. 原文链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.precamres.2017.06.005

大陆地壳的形成与演化一直是固体地球科学领域最核心的科学问题之一，其中，造山带过程中的岩浆作用是核心内容之一。以中亚造山带和美洲科迪勒拉造山带为代表的增生造山带，地壳的生长与显著的新生弧岩浆作用有关；以特提斯造山带为代表的碰撞造山带，由于其强烈的大陆俯冲-碰撞作用，使得早期的新生的岩浆记录并不明显，因此，碰撞造山带的大陆地壳增长过程一直被认为主要与古老陆块的增生有关。近些年，在特提斯带中段的藏南冈底斯带发现有新生弧岩浆作用发育，而对于特提斯带最东段是否发育新生弧岩浆作用，以及新生弧岩浆作用何时、何地、如何造成地壳的生长则研究尚少，这极大地限制了对整个东特提斯带岩浆作用、造山过程及地壳的形成研究的认识。

自然资源部中国地质调查局地质研究所李舢副研究员、台湾大学地质科学系钟孙霖教授及其合作者近期报道了该团队在特提斯最东段——东南亚印尼苏门答腊地区的详细工作。该工作通过对中生代花岗岩类的深入研究，揭露了特提斯最东段中生代新生地壳形成的过程和时间，提升了对特提斯最东段大陆地壳生长过程的认识。在此基础之上，结合西藏南部冈底斯和缅甸等地同时代地质记录，为认识特提斯东部中生代新生弧岩浆作用的发育和形成过程提供了关键证据。研究团队在特提斯最东段的新发现，不仅为研究该区的构造-岩浆演化提供了新的资料，而且为研究整个东特提斯中生代新生地壳的发育在全球地壳形成中的重要作用提供了重要依据。

图1.(A) 印尼苏门答腊地区碎屑锆石U-Pb年龄直方图。

(B) 印尼苏门答腊地区中生代花岗岩类锆石εHf(t)值—U-Pb年龄图解，以及全球其他地区同期岩浆作用的对比图。

研究结果显示：

1.苏门答腊地区中生代岩浆活动可分为三个明显的期次：分别为晚三叠世（214 - 201 Ma）、晚侏罗世（148 - 143 Ma）和晚白垩世（102 - 84 Ma）。其中本次研究中的侏罗纪侵入体是东南亚地区该时期花岗岩类年龄的首次报道。

2.晚三叠世（214-201 Ma）花岗岩类锆石εHf(t)值从-13.1急剧变化到+17.7（>30-ε units）（图1B），反映岩浆活动至少涉及两个主要源区：一个是古老的大陆地壳；另一个是中特提斯俯冲所形成的新生地壳，这说明从该时期开始岩浆源区不再仅仅局限于古陆壳，而且有年轻物质的加入。而新生地壳的形成，要么由于巽他古陆最西端边缘可能遭受了北西-南东向的伸展，导致苏门答腊西部边缘弧（fringing arc）的形成，并在苏门答腊西部形成年轻地壳；要么由于Sibumasu地块与东马来地块从中三叠世开始碰撞，使包括西苏门答腊在内的巽他古陆西缘形成一个伸展的增生造山带，伴随可能的板片后撤导致的弧后盆地的形成，同时引起新生地壳物质向弧体系的初始添加（图2A）。

3.晚侏罗世及晚白垩世两期岩浆活动均以显著正的锆石εHf(t)值为特征（图1B），且沿中特提斯或班公-怒江-密支那洋发育大致同时期的具有类似特征的弧花岗岩类（图1B），本研究认为这些新生弧形成于中特提斯洋向苏门答腊西部的俯冲-增生过程（图2B）。此后，晚白垩世之前，Woyla弧同西缅甸地体一起增生拼贴到Sibumasu地块边缘，导致了新生地壳物质不断地增添到苏门答腊西部（图2C）。到晚白垩世，新生弧岩浆活动遍布于西苏门答腊、缅甸西部以及藏南的冈底斯地区，构成了整个南亚和东南亚新特提斯洋俯冲形成的岛弧体系。

相比藏南冈底斯弧以及北美和西兰大陆的科迪勒拉弧系统，本次研究突出了东南亚苏门答腊西部中生代新生弧岩浆作用在全球新生地壳形成中的重要地位，为特提斯带最东段岩浆演化和地壳重建提供了新的视角。

本研究受中国国家自然科学基金（41772232）和中国地质调查局项目（DD20190358，DD20190001）资助。研究成果近期发表于国际著名地学期刊《Geology》上：Li, S., Chung, S.-L., Lai, Y.-M., Ghani, A.A., Lee, H.-Y., Murtadha, S., 2020. Mesozoic juvenile crustal formation in the easternmost Tethys: Zircon Hf isotopic evidence from Sumatran granitoids, Indonesia, Geology, doi: 10.1130/G47304.1。

原文链接：https://doi.org/10.1130/G47304.1