(2) Resultados de la determinación de la edad de los isótopos de las rocas volcánicas máficas metamórficas de Guojiagou Danfeng y las características geoquímicas de los isótopos de las rocas

1. Edad del Sm-Nd y características geoquímicas de los isótopos de Nd

El análisis de isótopos de la edad de Sm-Nd se realizó en las muestras de roca volcánica metamórfica recolectadas de Guojiagou. Los resultados se muestran en la tabla. 3- Como se muestra en 2-2. Entre ellas, 6 muestras se analizaron repetidamente y se utilizó el valor promedio para calcular la edad. La distribución de muestras en el diagrama 143Nd/144Nd147Sm/144Nd se muestra en la Figura 3-2-5. De la figura se desprende claramente que, a excepción de las muestras Q8720, Q8722, Q8729, Q9436 y Q9437, las otras muestras están distribuidas en un rango similar a un cinturón, al igual que las rocas volcánicas máficas metamórficas de Beikuanping en Shangzhou y Guangdongping en Mahe. Luonan (para más detalles, consulte la Sección 4 de este capítulo), puede haber dos áreas de fuente de magma en las rocas volcánicas máficas de Danfeng. Un miembro final magmático del área de fuente consta de muestras Q8719, Q8724, Q8725, Q8726, Q8727, Q8788, Q9442, Q9445, Q9446, Q9449, Q9450, Q9451, Q9452, Q9453, Q9454, ***15 muestras, edad isócrona t = 960 ±49(2σ)Ma, INd=0,511745±48(2σ), MSWD=1,3. El correspondiente εNd(t) = 6,8. Si no se considera la muestra Q9445 al calcular la edad, entonces la edad isócrona de 14 muestras es t=1006±59 (2σ) Ma, INd=0,511704±56 (2σ) y MSWD=0,77. εNd (t) correspondiente = 7,1; el otro miembro final magmático del área de la fuente incluye 7 muestras: Q8721, Q8723, Q8787, Q9438, Q9439, Q9440, Q9441, edad isócrona t=965±180 (2σ) Ma, INd=0,51163 ±18. (2σ), MSWD=0,37. Correspondientemente εNd(t) = 4,7.

Tabla 3-2-2 Resultados del análisis de isótopos de edad Sm-Nd de rocas volcánicas máficas metamórficas de Guojiagou y sus muestras de rocas volcánicas intermedias y ácidas metamórficas diferenciadas protomagmáticas en el condado de Danfeng, provincia de Shaanxi

Figura 3-2-5 Edad isócrona Sm-Nd de las rocas volcánicas máficas metamórficas de Guojiagou y sus rocas volcánicas metamórficas intermedias y ácidas protomagmáticas diferenciadas en el condado de Danfeng, provincia de Shaanxi

Dos fuentes Los valores tDM de edad del modelo Nd Las muestras de miembros finales magmáticos en la región son muy diferentes. εNd (t) = 6,8 Nd edad del modelo de las muestras del grupo de miembros finales de magma en el área de origen. Excepto la muestra Q9445, que tiene un valor de tDM de 1515 Ma, los valores de tDM de las otras muestras oscilan entre 1033 y 1169 Ma, con un valor de tDM de 1515 Ma. promedio de 1090 ± 35 (σ) Ma; el otro grupo de miembros finales, εNd (t) = 4.7, la edad del modelo Nd tDM varía de 1300 a 1453 Ma, con un valor promedio de 1360 ± 55 (σ) Ma. El cambio en el valor tDM de la muestra tiene poco que ver con el cambio en el valor 147Sm/144Nd. Es fácil ver en la Figura 3-2-6 que, a excepción de las muestras Q9444 y Q9445, los valores 147Sm/144Nd. ​de los otros dos grupos de muestras se encuentran básicamente en el mismo rango. Los altos valores de edad del modo Nd de las muestras Q9444 y Q9445 (tDM son 1477Ma y 1515Ma respectivamente) pueden estar relacionados con los grandes valores de 147Sm/144Nd de las muestras. La proporción de la muestra Q9444147Sm/144Nd es 0,1829 y Q9445 es 0,1895 (Tabla 3-2-2). Al calcular la edad del modelo a partir de la fórmula tDM (consulte el Capítulo 2 de este libro para obtener más detalles), cuando el valor de 147Sm/144Nd de la muestra está cerca del valor de 147Sm/144Nd de MORB (0,2137), el error en el valor de tDM calculado aumenta (Jiang Boming, 1989; Zhang Zong Qing et al., 1997a, 1998c). La diferencia en las edades tDM del modo Nd de las dos muestras unitarias corresponde a sus valores de εNd (t), lo que refleja sus diferentes áreas de origen.

Las muestras Q9444 y Q9445 son similares y tienen casi las mismas características geoquímicas (Figura 3-2-3, Figura 3-2-4, Tabla 3-2-1. La diferencia en la composición de isótopos de Nd puede ser). estar relacionado con εNd (t) = 4.7 está relacionado con la contaminación de magma en el área de fuente (Figura 3-2-5). Las proporciones 147Sm/144Nd y 143Nd/144Nd de las muestras Q9722, Q8729, Q8736 y Q8737 son más bajas que los valores de las muestras de miembros finales de magma en el área de fuente εNd (t) = 4,7. La edad promedio del modelo Nd es. 1439±22 (σ) Ma, en tDM- El mapa de 147Sm/144Nd está ubicado aproximadamente en la misma área que la muestra de εNd (t) = 4,7 unidades (Figura 3-2-6). el área de origen de εNd (t) = 4,7 está contaminada por materiales rocosos de la corteza terrestre antiguos. La geoquímica elemental y las características geoquímicas del isótopo Nd de la muestra Q8720 son bastante diferentes de las de las rocas volcánicas máficas metamórficas de Danfeng, y pueden ser rocas graníticas metamórficas intruidas en una etapa posterior. El patrón de distribución de tierras raras de Q8720 es diferente de otras muestras (Figura 3-2-3). Las tierras raras ligeras están fuertemente enriquecidas. La es 450,1 veces mayor que la de las condritas (La/Yb) N=35,6. enriquecimiento. El fraccionamiento es pequeño, (La)N<92.2, (La/Yb)N<29.4. El sistema de isótopos Nd también es diferente de otras muestras y está lejos de la isócrona (Figura 3-2-5). El modelo Nd es joven y tiene un valor tDM de 810 Ma.

Figura 3-2-6 Mapa tDM-147Sm/144Nd de edad del modelo Nd de rocas volcánicas máficas metamórficas de Guojiagou y sus muestras de rocas volcánicas intermedias y ácidas metamórficas diferenciadas protomagmáticas en el condado de Danfeng, provincia de Shaanxi

Ⅰ—εNd (t) = 6,8 muestra de miembro final de magma en el área de la fuente; II—εNd (t) = 4,7 muestra de miembro final de magma en el área de la fuente. La diferencia en los valores de edad del modo Nd de las dos muestras de los miembros finales no tiene nada que ver con el valor 147Sm/144Nd

En términos de composición química, las composiciones de elementos principales de los dos miembros finales Las muestras son similares y no hay signos de que se hayan formado en diferentes áreas de origen. Solo εNd (t) = 4,7 Hay muchas muestras ricas en MgO en la serie de magma en el área de origen, lo que muestra que el grado de diferenciación del magma es. baja, pero todavía existen algunas diferencias en los oligoelementos incompatibles con iones grandes. La Figura 3-2-7 muestra que dos isótopos de Nd forman diferentes unidades de área de origen, y los elementos traza grandes incompatibles con iones aún muestran algunas características pequeñas pero obviamente diferentes, K-Rb, La-Nb, La-Th. Las dos muestras unitarias de Nb -Zr, Ce-La y La-Zr muestran diferentes tendencias de evolución. Los oligoelementos fuertemente incompatibles, como K, Rb, Th, Nb, La, Ce, Zr, etc., cuando se funden parcialmente desde el manto u otras áreas fuente, ingresan preferentemente al magma y mantienen sus proporciones mutuas sin cambios. Las diferentes tendencias evolutivas de los elementos traza incompatibles con iones grandes mencionados anteriormente reflejan las diferencias en sus áreas de origen. Así como lo reflejan los isótopos de Nd, el protomagma de roca volcánica máfica metamórfica de Guojiagou puede provenir de dos áreas de origen con diferentes agotamientos de composición de isótopos de Nd. de mezcla de magma.

En términos de ubicación de producción, las muestras de unidades de magma en el área de origen con εNd(t) = 4,7 se distribuyen principalmente en la parte norte del valle de Guojia, es decir, en el cerebro del valle.

Los resultados de edad Sm-Nd obtenidos anteriormente son consistentes con los resultados de edad Sm-Nd de rocas máficas metamórficas recolectadas en el mismo lugar reportadas por Jiang Changyi (1998). Jiang Changyi et al. (1998) recolectaron 7 muestras de rocas volcánicas máficas metamórficas de Guojiagou y las analizaron en el Laboratorio de Cronología de Isótopos del Instituto de Geología y Geofísica de la Academia de Ciencias de China. Los resultados se muestran en la Tabla 3-23. La distribución de muestras en el diagrama isócrono se muestra en la Figura 3-2-8. Entre las 7 muestras, excepto las muestras Ga3B3 y Ga3B5, las 5 muestras restantes forman una línea isócrona. La edad isócrona t se calcula utilizando Ludwing (2000). software = 952 ± 100 (2 σ) Ma, INd = 0,51163 ± 8 (2 σ), MSWD = 0,61 (los datos calculados originales son t = 973,9 ± 85,9, INd = 0,511614 ± 7 (2 σ)). El valor de edad isócrona es consistente dentro del rango de error con el valor de edad isócrona que obtuvimos anteriormente (Tabla 3-2-2, Figura 3-2-5).

El valor de INd es consistente con el valor de INd de la muestra del miembro final de magma en el área de origen con εNd(t) = 4,7. Las dos muestras que quedan fuera de la línea en la Figura 3-2-8 caen en la línea isócrona de la muestra del miembro final de magma en el área de origen donde εNd(t) = 6,7 que obtuvimos (Figura 3-2-9). Tabla 3-2-2 Calculado junto con los datos de la literatura, a excepción de las muestras Q8720, Q8722, Q8729, Q9436, Q9437, Q9444, hay 17 muestras como Q8719 y Q8724, la edad isócrona t=972±82 (2σ) Ma, INd= 0,511737±80 (2σ), MSWD=2,4, correspondiente εNd (t) = 6,9; 12 muestras como Q8721 y Q8723 tienen t=1003±61 (2σ) Ma, INd=0,511595±57 (2σ), MSWD= 0,57, el correspondiente εNd(t) = 4,9.

Figura 3-2-7 Roca volcánica máfica metamórfica de Guojiagou en el condado de Danfeng, provincia de Shaanxi y su metamorfismo diferencial de magma de roca original de muestras de roca volcánica de ácido intermedio K-Rb, La-Nb, La-Th, Nb -Los diagramas de Zr, Ce-La, La-Zr

son muestras de la unidad de magma en el área de fuente con εNd(t) = 6.8, incluyendo las muestras Q9444 y Q9445 que son muestras de la unidad de magma en el; área de origen con εNd(t) = 4,7. Las muestras de las dos unidades tienen diferentes relaciones evolutivas; la muestra Q8720 no está incluida en la figura; las muestras Q8722, Q8729, Q9436 y Q9437 pertenecen a la unidad de magma en el área de fuente εNd(t) = 4.7. El gráfico se dibuja de acuerdo con la Tabla 3-2-1

Tabla 3-2-3 Jiang Changyi et al. (1998) Datos de análisis de isótopos de edad Sm-Nd de rocas volcánicas máficas metamórficas de Guojiagou

* Vuelva a calcular según la fórmula de cálculo de tDM y los parámetros relacionados en el Capítulo 2 de este libro.

Figura 3-2-8 Mapa 143Nd/144Nd—147Sm/144Nd de una muestra de roca máfica metamórfica de Guojiagou en el condado de Danfeng, provincia de Shaanxi

Edad según los datos de la Tabla 3-2-3 cálculo

Figura 3-2-9 Comparación de los resultados del análisis de isótopos de edad Sm-Nd de rocas volcánicas máficas metamórficas de Guojiagou en el condado de Danfeng, provincia de Shaanxi

es la muestra para este análisis; Las muestras fueron recolectadas por Jiang Changyi et al. (1998) y analizadas por el Laboratorio de Cronología de Isótopos del Instituto de Geología y Geofísica de la Academia de Ciencias de China. Se puede ver que los resultados del análisis en diferentes momentos, diferentes muestreadores y diferentes laboratorios son básicamente consistentes

2 edad de Rb-Sr y características geoquímicas del isótopo de Sr

edad de Rb-Sr. muestras de determinación Igual que la muestra de determinación de edad de Sm-Nd. Se utilizaron veinticinco muestras de rocas metavolcánicas para el análisis de isótopos de edad de Rb-Sr. Los resultados del análisis se enumeran en la Tabla 3-2-4. Las muestras tienen un contenido bajo de Rb y un contenido alto de Sr. La relación 87Rb/86Sr oscila entre 0,01606 y 0,4831. La relación 87Sr/86Sr es inferior a 0,70738, excepto en la muestra Q9443, que es 0,70931. La distribución de la muestra en el diagrama isócrono Rb-Sr se muestra en la Figura 3-2-10. Se puede ver que la distribución de la muestra está dispersa y no hay una isócrona estricta, pero hay una cierta direccionalidad. A excepción de las muestras Q9443 y Q9452, se puede obtener un valor de edad isócrono de Rb-Sr con una gran incertidumbre mediante el cálculo de las 23 restantes. muestras, t=474±180(2σ)Ma, ISr=0,70482±48(2σ), MSWD=014. Esto muestra que las rocas sufrieron un intenso metamorfismo alrededor de 474 Ma en el Paleozoico Temprano. El bajo valor de ISr refleja las fuertes características de agotamiento de los elementos traza incompatibles con iones grandes en el área de origen de la roca. El valor de ISr cuando se formó la roca era sin duda menor.

Tabla 3-2-4 Resultados del análisis de isótopos de edad Rb-Sr de muestras de roca volcánica ácida intermedia de rocas volcánicas máficas metamórficas de Guojiagou y su metamorfismo de diferenciación de magma protomagmático en el condado de Danfeng, provincia de Shaanxi

Figura 3-2-10 Edad isócrona Rb-Sr de rocas volcánicas máficas metamórficas de Guojiagou y sus rocas volcánicas ácidas intermedias protomagmáticas metamorfoseadas diferencialmente en el condado de Danfeng, provincia de Shaanxi

Edad U-Pb del circón

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Circón separado de la muestra de roca volcánica andesítica metamórfica Q9449. La roca es de color blanco grisáceo claro, de grano fino y densa, compuesta principalmente de plagioclasa y hornblenda, seguidas de cuarzo y biotita. La composición química de la roca se muestra en la Tabla 3-2-1. en la Figura 3-2-3. El circón es una columna de color rojo púrpura claro, incolora y transparente con grietas en la superficie. Los resultados del análisis de isótopos de edad U-Pb se enumeran en la Tabla 3-2-5. Como puede verse en la tabla, hay dos tipos de circonitas en la muestra Q9449. El primer tipo de circón consta de las muestras de circón No.1 y No.2. Las edades de la superficie son básicamente las mismas. El sistema de isótopos U-Pb del circón permanece básicamente cerrado después de su formación. No existe una diferencia obvia entre los isótopos padre e hijo. El sistema se saca o se trae. En el diagrama de armonía, la muestra está casi ubicada en la línea consistente (Figura 3-2-11). La edad de la intersección de la línea inconsistente y la línea consistente es 709 ± 48. Ma, y la edad de la intersección inferior es <0. La edad de la intersección superior está cerca de la edad de la superficie. Otro tipo de circón está representado por la muestra de circón No. 3. El sistema de isótopos U-Pb es obviamente diferente del circón No. 1 y No. 2. El Pb obviamente se pierde y la edad de la superficie es t (207Pb/206Pb) > t (207Pb/235U)>t (206Pb/238U). La edad de 207Pb/206Pb es de aproximadamente 1380Ma. A juzgar por las características geoquímicas y la edad isócrona Sm-Nd de la roca volcánica metamórfica obtenida anteriormente, es obvio que el circón No. 3 era magma capturado por rocas antiguas de la corteza terrestre cuando se formó la roca, mientras que el circón No. 1 y No. 2 pueden se han formado cuando las rocas volcánicas fueron sometidas a un fuerte metamorfismo regional después de su formación. Las muestras de circonio se clasificaron a partir de la muestra de roca volcánica andesítica metamáfica metamorfoseada Q9449. La roca tiene un contenido de SiO2 de 53,61, TiO20,72, Fe2O3, FeO 9,04 y MgO 4,80. Es poco probable que se encuentre circón primario en esta roca volcánica litológica. Se ha trabajado mucho para demostrar que el circón es muy raro en las rocas volcánicas máficas metamórficas de las montañas Qinling. Incluso si se separa el circón, solo puede tener dos orígenes: uno es el circón de origen metamórfico, es decir, el circón. son circones formados cuando las rocas sufren un fuerte metamorfismo después de la formación rocosa; el otro tipo son circones heredados, que son circones detríticos que se capturan o se mezclan con magma de rocas de formación antiguas cuando se formaron las rocas (Zhang Zongqing et al., 1994, 2002). La muestra Q9449 tiene un bajo contenido de Zr, sólo 33×10-6. Es poco probable que se forme circón, un mineral independiente de Zr, durante su formación. Además de las rocas volcánicas máficas metamórficas de grano grueso en las rocas volcánicas máficas metamórficas de Guojiagou, el resto de las rocas volcánicas máficas metamórficas incluyen rocas volcánicas metamórficas de ácido intermedio con partículas muy pequeñas. La mayoría de las rocas volcánicas metamórficas de ácido intermedio son afaníticas. y densas, masivas y con bandas, incluso si hay piedras de circón extremadamente pequeñas, las condiciones técnicas actuales no pueden separarlas.

Tabla 3-2-5 Edad Zircón U-Pb de la roca metavolcánica Guojiagou en el condado de Danfeng, provincia de Shaanxi

Figura 3-2-11 Valle de Guojia en el condado de Danfeng, provincia de Shaanxi Zircón Edad U-Pb de las rocas volcánicas metamórficas

¿Es el protolito de roca volcánica metamórfica de ácido intermedio una roca intrusiva que se emplazó en una etapa posterior y es homóloga al protolito de roca volcánica metamórfica máfica? Existe tal posibilidad. Las rocas y las rocas volcánicas máficas metamórficas tienen afinidad geoquímica independientemente de sus características geoquímicas elementales o de sus características geoquímicas de isótopos de Nd. Sin embargo, hasta ahora no hemos encontrado ninguna relación de contacto intrusivo entre las rocas de la muestra Q9449 y las rocas volcánicas máficas metamórficas. Es poco probable que la roca Q9449 sea una roca intrusiva en etapa tardía. Los datos cronológicos de isótopos Sm-Nd obtenidos tampoco respaldan esta opinión, ya que se ubican en la isócrona t=960±49Ma (Figura 3-2-5).

4. Características geoquímicas del isótopo de Pb

Los resultados del análisis de isótopos de Pb de las rocas volcánicas máficas metamórficas de Guojiagou se enumeran en la Tabla 3-2-6. 207Pb/204Pb oscila entre 15.419 y 15.594, y 208Pb/204Pb oscila entre 37.840 y 38.146. Zhang Qi et al. (1995) creían que los isótopos de Pb se ven afectados por la influencia de los materiales rocosos de la corteza inferior y la mezcla de materiales del manto enriquecidos. En el diagrama (208Pb/204Pb)i-(206Pb/204Pb)i, la muestra es. ubicado dentro de la corteza inferior y cae en la Línea de Referencia del Hemisferio Norte (NHRL).

Tabla 3-2-6 Resultados del análisis de isótopos de Pb de rocas volcánicas máficas metamórficas de Guojiagou en el condado de Danfeng, provincia de Shaanxi