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Nd-HF-O同位素：东北延边地区显生宙地壳演变的密码

一、引言

1.1研究背景

延边地区地处吉林省东部，处于中、俄、朝三国交界处，边境线总长达768.5千米。在大地构造分区上，其属于兴蒙造山带东南部，东邻新生代日本海弧后盆地，南接华北克拉通，北靠佳木斯-兴凯地块，是古亚洲洋构造域与古太平洋构造域的叠加部位。这种独特的地质位置，使其经历了复杂的地质演化过程，成为研究大陆地壳增生和改造的关键区域。

大陆地壳的增生和改造是地球科学领域的核心问题之一。大陆地壳的形成和演化不仅记录了地球内部物质循环和能量交换的历史，还对地球表面的地形地貌、矿产资源分布以及生命的起源和演化产生了深远影响。传统观点认为地壳主要在前寒武纪时期形成，显生宙以来新地壳的形成不占主导。然而，近些年的研究发现，显生宙时期也存在重要的地壳生长。中亚造山带作为一条重要的增生型造山带，前人通过对其内部花岗岩的Sr-Nd同位素特征研究发现，该区域花岗岩普遍具有低的初始锶同位素比值和正的εNd值，且具有年轻的模式年龄（1000Ma），表明其源区为地幔物质底侵形成的新生地壳。延边地区作为中亚造山带的重要组成部分，对其显生宙地壳增生和改造过程的研究，有助于深入理解中亚造山带的构造演化，进而揭示大陆地壳的形成和演化机制。

1.2研究目的与意义

本研究旨在利用Nd-HF-O同位素等地球化学手段，深入探讨东北延边地区显生宙地壳增生和改造的过程，明确不同时期地壳物质的来源、演化及其相互作用。通过对延边地区典型岩石样品的Nd-HF-O同位素分析，结合岩石学、地质学等多学科研究方法，建立该地区显生宙地壳增生和改造的地球化学模型，为揭示区域地质演化历史提供关键证据。

这一研究对于理解区域地质演化具有重要意义。延边地区复杂的地质构造背景使其成为研究古亚洲洋构造域与古太平洋构造域叠加与转换的天然实验室。通过对该地区显生宙地壳增生和改造过程的研究，可以详细了解两大构造域在该区域的相互作用方式、时间节点以及对地壳物质组成的影响，从而完善区域地质演化理论。从全球地壳形成的角度来看，大陆地壳的增生和改造是地球演化的重要过程。延边地区作为大陆地壳的一部分，其研究成果可以为全球地壳形成和演化的研究提供区域实例，有助于深入理解地球内部物质循环和能量交换对大陆地壳形成和演化的控制机制，进一步丰富和发展全球地壳演化理论。

1.3国内外研究现状

国内外学者对延边地区及类似区域地壳增生改造开展了大量研究。在延边地区，前人通过岩石学、年代学等研究，对该地区的岩浆活动、地层划分等方面取得了一定成果。研究发现延边地区存在华北克拉通的古老再循环地壳，古生代期间由于古亚洲洋的俯冲、消减导致了强烈的地壳增生作用，中生代由于古太平洋板块的俯冲作用也存在新增生的弧地壳。对延边地区晚古生代-早中生代镁铁质岩浆成因的研究表明，该地区岩浆来源包括地幔上涌岩浆和地壳深部岩石熔融产物，岩浆活动与区域构造演化紧密相关。

在类似区域研究方面，对中亚造山带的研究揭示了其古生代俯冲增生作用下玄武质洋内弧地壳向长英质大陆地壳转变的关键机制，以及中生代多重增生造山叠合背景下深部物质组成架构、演变及其动力学过程。对中国阿尔泰地区的研究构建了其泥盆纪造山及二叠纪改造的动力学过程，揭示了多期次构造-热事件的P-T-t-D演化过程。

然而，当前研究仍存在不足。在延边地区，对于显生宙不同时期地壳增生和改造过程的精细地球化学制约还不够完善，尤其是Nd-HF-O同位素在揭示地壳物质来源和演化方面的综合研究相对较少。不同学者对于该地区构造演化的一些关键问题，如古亚洲洋与古太平洋构造域转换的具体过程和机制，尚未达成共识。本文将针对这些不足，通过系统的Nd-HF-O同位素研究，结合详细的岩石学和地质学分析，深入探讨延边地区显生宙地壳增生和改造过程，以期为区域地质演化研究提供新的认识和证据。

二、区域地质背景

2.1区域构造

延边地区在大地构造分区上，处于兴蒙造山带东南部，是古亚洲洋构造域与古太平洋构造域的叠加部位。其南接华北克拉通，北靠佳木斯-兴凯地块，东邻新生代日本海弧后盆地。这种独特的大地构造位置，使其经历了复杂的构造演化过程。

古亚洲洋构造域对延边地区的影响主要体现在古生代时期。古亚洲洋的俯冲、消减导致了强烈的地壳增生作用，使得该地区形成了一系列的岛弧、海沟和增生楔等构造单元。古亚洲洋板块向北俯冲，在延边地区形成了活动大陆边缘，导致了岩浆活动和变质作用的发生，形成了大量的火山岩和侵入岩，同时也使得地层发生了褶皱和断裂变形。在古生代晚期，古亚洲洋逐渐闭合，延边地区与周边地块发生碰撞拼合，形成了统一的大陆地壳。

中生代时期，古太平洋构造域开始对延边地区产生影响