沙特阿拉伯Jabal Radwa碱性花岗岩中五色锆石群的多期年龄揭示晚卡多米期岩浆活动

本研究针对阿拉伯地盾最年轻的Jabal Radwa过碱性花岗岩开展高精度锆石U-Pb年代学与地球化学分析，通过SHRIMP和LA-ICPMS技术厘定了褐色、绿色、蓝色、棕黄色及黄色五类锆石群的形成年龄（518–493 Ma），证实该岩体记录了早古生代卡多米造山运动相关的岩浆事件，为阿拉伯地盾构造演化提供了关键年代学约束。

在阿拉伯地盾的构造演化研究中，传统观点认为新元古代岩浆活动于约570 Ma前终止。然而，沙特阿拉伯西北部Jabal Radwa岩体此前通过TIMS技术获得的~480 Ma年龄暗示可能存在更年轻的岩浆事件，这一异常年龄挑战了地盾形成模型，亟需多技术交叉验证与成因解析。

为精确限定Jabal Radwa碱性花岗岩的成岩时代与锆石成因，美国地质调查局研究团队对同一岩样中五类颜色-形态迥异的锆石群（深褐色、绿色、蓝色、棕黄色、黄色）及共生的黄色榍石开展系统研究。他们采用电子探针(EPMA)分析主量元素组成，通过电子背散射衍射(EBSD)确认矿物相，并联合应用高分辨率离子探针(SHRIMP)和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICPMS)进行U-Pb年代学测定，辅以SHRIMP-RG获取微量元素及稀土元素(REE)数据。

锆石群特征与年代学结果

1. 深褐色锆石

形态呈半自形-他形双锥状，Th含量极高（1000–20000 ppm）、普通Pb含量达17–77%，REE配分呈轻稀土亏损-重稀土富集型（LREE-depleted/HREE-enriched）。因基体效应显著（UO/U值异常），未获得可靠年龄，但其被棕黄色或绿色锆石包裹的结构表明为古老捕虏晶（xenocryst）。

2. 绿色与蓝色锆石

绿色锆石普通Pb含量（1.2–99%）与蓝色锆石（0–78%）均较高，LA-ICPMS数据分散，但SHRIMP筛选后分别获得518±12 Ma与519±11 Ma的年龄。二者REE配分曲线近水平（flat patterns），暗示热液成因（hydrothermal zircon）。

3. 棕黄色锆石

呈典型岩浆锆石的自形柱状结构，普通Pb含量低（<0.6%），振荡环带清晰。SHRIMP与LA-ICPMS数据高度一致，加权平均年龄为501.3±3.9 Ma（SHRIMP）和501.2–506.7 Ma（LA-ICPMS），被确定为岩体就位年龄。

4. 黄色锆石与榍石

黄色锆石LA-ICPMS年龄为493±13 Ma，而共生榍石的U-Pb年龄为507±10 Ma，进一步佐证岩体~500 Ma的岩浆活动。

成因与构造意义

研究提出锆石群可分为两类：

• •
  热液成因组（绿色、蓝色锆石）：形成于518–515 Ma，REE平缓配分与热液活动相符；
• •
  岩浆成因组（棕黄色、黄色锆石）：形成于510–480 Ma，具典型岩浆锆石的HREE富集特征。
  结合区域构造背景，Jabal Radwa岩体~500 Ma的年龄与冈瓦纳北缘卡多米造山运动（Cadomian orogeny）的向南俯冲时间窗吻合，指示阿拉伯地盾可能存在早古生代俯冲相关岩浆活动的“尾声”。

发表于《Mineralogical Magazine》的这项研究，通过多色锆石群精细年代学与地球化学解析，不仅校正了Jabal Radwa岩体的就位年龄，更揭示了阿拉伯地盾晚新元古代-早古生代过渡阶段的深部动力学过程，为全球冈瓦纳大陆边缘演化提供了关键年代学证据。