对呈小规模岩株状产出的宁家湾岩体进行野外地质、岩石学、岩石地球化学、锆石U-Pb同位素年代学和Hf同位素组成研究, 目的是确定其岩石成因及地球动力学意义。两件样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果分别为2364±6 Ma (MSWD=0.13)和2360±23 Ma (MSWD =4.0), 属古元古代岩浆活动的产物。研究结果表明, 宁家湾岩体富碱、高K和Si, 具有高FeO^T/MgO 比值和高的高场强元素(HFSE)含量, 富集Rb, Ba, Th和U等元素, 具有低的Ca和Mg含量, 明显亏损P和Ti, 具弱轻重稀土分异和强Eu负异常(δEu=0.13~0.36)的海鸥型稀土分配模式, 显示高分异I型花岗岩的特征。较高的Y/Nb值(1.2~2.8)、锆石的ε_Hf(t)均为正值(+1.6~+6.4)以及单阶段模式年龄t_DM1(Hf)和二阶段模式年龄t_DM2(Hf)分别为2449~2629 Ma和2474~2711 Ma的特点, 表明源区可能为壳幔混合。明显的Nb, P 和 Ti负异常及Ce, Nd和Zr正异常, 反映出大陆边缘弧岩浆岩的特征。结合区域地质背景, 认为宁家湾岩体很可能形成于岛弧构造环境。

锆石SHRIMP U-Pb定年结果显示: 内蒙古中部白音乌拉地区原宝力高庙组的流纹岩形成时代为300.0±2.9 Ma, 属晚石炭世; 青格勒宝拉格地区原宝力高庙组的凝灰岩结晶年龄为159.6±1.4 Ma, 并获得 3颗捕获锆石的年龄分别为291.8±3.4, 304.0±3.3和734.7±9.2 Ma, 应属于晚侏罗世满克头鄂博组。锆石LA-MC-ICP-MS Hf同位素分析显示: 流纹岩锆石ε_Hf(t) 值为+10.5~+12.9, T_DM^C值为493~645 Ma; 凝灰岩岩浆锆石ε_Hf(t)值为+10.1~+13.1, T_DM^C值为369~563 Ma。研究结果表明, 流纹岩源于晚古生代新生地壳的重熔并混入少量老地壳物质, 凝灰岩源于晚古生代地壳的熔融。Hf同位素特征显示晚古生代流纹岩和中生代凝灰岩源于相似的源区, 揭示了晚古生代的一次重要的增生事件, 并且在约160 Ma时期发生过地壳的再造。结合前人的研究成果表明, 兴蒙造山带在约300 Ma时处于古亚洲洋演化过程中岛弧向碰撞后伸展环境的转换时期, 在约160 Ma受到蒙古?鄂霍茨克构造域的影响。

为了加深对中亚造山带东段晚古生代构造背景的认识, 选取内蒙古西乌旗地区二叠纪火山岩进行年代学和地球化学研究。分别利用X光荧光光谱(XRF)、SHRIMP锆石U-Pb测年、ICP-MS和ISOPROBE-T方法测定研究区火山岩的主量元素含量、年龄、微量元素和稀土元素含量及Sr-Nd同位素。结果表明, 这套火山岩的SiO₂含量集中分布在53.54%~54.71%和72.61%~80.81%两个区间, 分别属于玄武安山岩和流纹岩, 构成双峰式火山岩组合。流纹岩SHRIMP锆石U-Pb年龄为279 ± 4.3 Ma, 说明它喷发于早二叠世。玄武安山岩轻稀土略富集而重稀土略亏损, (La/Yb)_N为2.06~2.34, 有轻微的Eu负异常, 富集大离子亲石元素和高场强元素, Nb, Ta和Sr有明显的负异常, 推断其来源于深部非原始地幔, 很大程度上受地壳成分的混染。流纹岩亦略富集轻稀土, 略亏损重稀土, (La/Yb)_N为1.70~3.81, 有很强的Eu负异常, Sr, P和Ti相对强烈亏损, Nb和Ta轻度亏损, K, Zr和Hf相对富集, 具有较高的正ε_Nd(t)值(+3.98~+5.62)和年轻的模式年龄T_DM(490~690 Ma), 具有A型花岗岩的特征, 推断其为新生陆壳来源。综合地球化学特征、区域地质特征和前人研究资料, 这套双峰式火山岩具有板内成因特征, 形成于碰撞后的伸展环境。

铜厂闪长岩体位于扬子地台北缘勉县-略阳-阳平关三角地块区域内, 主要由闪长岩、石英闪长岩和花岗闪长岩组成。LA-ICPMS 和 SHRIMP 锆石U-Pb 同位素定年结果表明铜厂闪长岩体存在 3 个侵位结晶阶段: 早期阶段的闪长岩形成于 879 ±7 Ma; 中期阶段的石英闪长岩形成于 848±5 ～840±7 Ma, 含矿钠长岩脉于 834±7 Ma侵位结晶, 与中期阶段石英闪长岩侵位时代在误差范围内一致; 晚期阶段花岗闪长岩形成于 824±5 Ma。这些新的年代学数据表明铜厂闪长岩体及其相伴生的大型铜厂铜矿形成于晋宁期, 而不是古生代, 揭示了扬子地台北缘存在重要的新元古代早期岩浆活动, 与 Rodinia 超大陆的裂解事件在时间上( 860 ～750 Ma) 基本一致, 是Rodinia 超大陆事件在扬子地台北缘的重要响应。

为了研究南秦岭岚皋地区基性火山岩的岩石成因和区域构造背景, 选择岚皋县境内的玄武岩和火山角砾岩进行岩相学、常量元素、微量元素和稀土元素的分析。通过分析发现, 它们同属于碱性玄武岩系列, 轻重稀土分异明显, Rb, K 相对Th, Hf 亏损, 不具 Nb, Ta, Zr, Ti 负异常, 整体表现出与 OIB( 洋岛玄武岩) 高度一致的稀土图谱和微量元素特征。岩石成因分析表明, 它们为同源岩浆演化序列, 其原始岩浆起源于尖晶石-石榴石二辉橄榄岩和石榴石二辉橄榄岩地幔源区的低度部分熔融, 在上升过程中基本未受地壳混染的影响。岩浆演化过程中主要经历了单斜辉石、少量斜长石的分离结晶作用。综合区域地质学和微量元素特征, 该组火山岩最有可能形成于洋盆台地或大洋岛构造环境。

柞水岩体和东江口岩体位于秦岭造山带南秦岭构造域, 主要由似斑状花岗闪长岩和二长花岗岩组成。通过LA-ICP-MS 锆石U-Pb 同位素定年, 结合锆石阴极发光图像, 揭示柞水岩体的似斑状二长花岗岩(样品ZS01-01)存在两个谐和年龄, 分别为209±2和199±2Ma;东江口岩体似斑状二长花岗岩(样品ZS04-01)也存在两个谐和年龄, 分别为219±2 和209±2 Ma。结合前人的地球化学和区域构造背景研究, 判定这两个岩体属于同一岩浆事件的不同阶段侵位, 东江口岩体的似斑状二长花岗岩侵位结晶略早于柞水岩体, 柞水岩体主期岩浆侵位时, 东江口岩体也有同期岩浆侵位结晶。这两个岩体年龄的准确测定, 表明在219 ～199 Ma 期间沿商丹断裂有3个阶段的构造-岩浆活动。

西坝花岗岩位于南秦岭构造带陕西境内, 主要由花岗闪长岩、二长花岗岩和英云闪长岩组成。LA-ICP-MS 锆石U-Pb 原位同位素定年结果表明, 西坝岩体侵位于印支期, 由二长花岗岩样品(XB01-2)得到了219±1 Ma的年龄, 花岗闪长岩样品(XB06-1) 给出的年龄是218±1 Ma, 二者在误差范围内一致, 约218Ma代表了西坝花岗岩体的成岩时代。西坝岩体的年龄结合区域构造背景以及前人研究的地球化学特征, 说明它可能是秦岭主造山期岩浆活动的产物。

光头山花岗岩体出露于勉略缝合带北侧, 主要由英云闪长岩和二长花岗岩组成。英云闪长岩表现为片麻状构造, 局部英云闪长岩糜棱岩化形成花岗质糜棱岩。而二长花岗岩在糜棱岩带形成之后侵位, 含有少量的石榴石,弱的片麻状到块状构造。LA-ICPMS 锆石原位U-Pb同位素定年结果表明, 光头山岩体为两个阶段侵位, 糜棱岩化英云闪长岩( 样品GT18-01)的侵位结晶年龄是221±6Ma, 而二长花岗岩(样品GT11-01)的结晶年龄是199±4Ma,代表了晚期二长花岗岩形成的时代。结合区域构造背景和前人研究的地球化学特征, 早期的英云闪长岩可能在勉略洋盆闭合前的岛弧发育阶段侵位, 代表了洋壳俯冲的弧岩浆活动的产物。然后扬子地台与秦岭微陆块拼合, 形成勉略缝合带。约199Ma秦岭主造山期同碰撞岩浆活动形成了晚期(石榴石)二长花岗岩。因此, 勉略洋盆闭合和勉略缝合带形成时期大约为221～199Ma 。

五台山西段王家会古元古代花岗岩侵入体主要由石英二长闪长岩、花岗闪长岩和二长花岗岩组成。岩石地球化学分析表明这些岩石具有亚铝钙碱性特征（A/CNK<1.1），在原始地幔标准化的蜘蛛网图上表现Nb、Ta、Sr、P和Ti的亏损，大离子亲石元素富集。ε_Nd(2.1Ga) 在 -3.82～-2.80 范围，表明王家会古元古代花岗岩最有可能形成于大约 2.6Ga 五台山大洋岛弧火山岩物质和更老的陆壳物质在 <1.2GPa 条件下的部分熔融。岩石学和地球化学研究表明王家会花岗岩属于后碰撞花岗岩，结合区域上古元古代地质特征，表明华北克拉通中部带南段古元古代晚期的花岗岩构成了与正常造山过程花岗岩浆演化相反的序列。这个花岗岩演化序列说明古元古代晚期可能发生了从伸展到挤压的构造环境的转换。

五台山晚太古代花岗岩（～2.540 Ga），主要由花岗闪长岩、二长花岗岩、少量的英云闪长岩、奥长花岗岩组成，全岩化学分析表明它们具有中～高钾钙碱性花岗质岩浆性质，LILE富集和高的 w(Rb)/w(Sr) (即: Rb/Sr)比值，相对较低的 w(Sr)/w(Y)、w(La)_n/w(Yb)_n、w(Nb)/w(Ta) 和 w(Zr)/w(Hf) 比值，右斜式稀土配分模式，Nb、Ta、Ti亏损，但是它们均表现了Nd T_DM＝2.54～2.72 Ga和明显的正ε_Nd(t)值。这些地球化学特征表明其钙碱性花岗质岩浆形成于晚太古代大洋岛弧环境，来源于弧下玄武质初生地壳的部分熔融，并经历了一定程度的结晶分异。由于晚太古代洋壳向大洋岛弧俯冲、脱水，引起上覆地幔楔的部分熔融形成弧下初生地壳玄武质物质，这些弧下玄武质物质在少于37km环境下部分熔融形成五台山晚太古代钙碱性花岗质岩浆。