The integrated application of U–Pb dating, Hf-isotope analysis and trace-element analysis to detrital zircon populations offers a rapid means of assessing the geochronology and crustal evolution history of different terranes within a composite craton. In situ U–Pb and Hf-isotope analyses of 550 zircons from 21 modern drainages across the northern part of the Yilgarn Craton and the adjacent Capricorn Orogen provide a broad view of crustal evolution in Archean and Proterozoic time. The oldest crustal components (3.7 Ga) are identified in the Yeelirrie geophysical domain [A.J. Whitaker, Proceedings of Fourth International Archaean Symposium Ext. Abstracts AGSO-Geoscience Australia Record, vol. 37, 2001, p. 536] that runs N–S down the middle of the craton; these components are represented by ancient zircons and also are reflected in the Hf model ages of younger magmas. Ancient (>3.4 Ga) crust contributed to the generation of younger magmas in the Narryer Province, and the proportion of ancient recycled material increases from east to west across the Murchison Province. In contrast, the Hf-isotope data provide no evidence for crust older than 2.9–3.0 Ga in the Southern Cross or Eastern Goldfields (including the Marymia Inlier) domains. The Yeelirrie domain and the composite Narryer–Murchison block are interpreted as ancient microcontinents, sandwiched with the juvenile terranes of the Southern Cross and Eastern Goldfields domains. There is little evidence for the existence of a Depleted Mantle reservoir beneath the Yilgarn Craton prior to 3.1–3.2 Ga, but this reservoir is a major contributor to crustal generation from 3.1 to 2.6 Ga; this suggests that much of the continental crust in the craton was generated after ca. 3.2 Ga. 1.8–2.3 Ga magmatism, associated with the Capricorn Orogen, involved the recycling of older crust with little obvious contribution from the Depleted Mantle. A significant (and previously unrecognised) 540 Ma episode in the NE part of the craton involved metamorphism or remelting of the 2.7–3.0 Ga crust of the Eastern Goldfields Province.

A worldwide database of over 13,800 integrated U–Pb and Hf-isotope analyses of zircon, derived largely from detrital sources, has been used to examine processes of crustal evolution on a global scale, and to test existing models for the growth of continental crust through time. In this study we introduce a new approach to quantitatively estimating the proportion of juvenile material added to the crust at any given time during its evolution. This estimate is then used to model the crustal growth rate over the 4.56 Ga of Earth's history. The modelling suggests that there was little episodicity in the production of new crust, as opposed to peaks in magmatic ages. The distribution of age-Hf isotope data from zircons worldwide implies that at least 60% of the existing continental crust separated from the mantle before 2.5 Ga. However, taking into consideration new evidence coming from geophysical data, the formation of most continental crust early in Earth's history (at least 70% before 2.5 Ga) is even more probable. Thus, crustal reworking has dominated over net juvenile additions to the continental crust, at least since the end of the Archean. Moreover, the juvenile proportion of newly formed crust decreases stepwise through time: it is about 70% in the 4.0–2.2 Ga time interval, about 50% in the 1.8–0.6 Ga time interval, and possibly less than 50% after 0.6 Ga. These changes may be related to the formation of supercontinents.

U-Pb zircon dating by laser ablation requires a reliable matrix-matched external standard to correct for instrumental isotopic fractionation. The most commonly used reference material, the 91500 zircon from Ontario, i s almost exhausted, and GEMOC has searched for a suitable alternative zircon standard for U-Pb dating. G & J Gem Merchants (Sydney) donated a parcel of large zircon fragments (~1cm across), believed to be from E. African pegmatites. These range in colour from red to pinkish-red, yellowish-green and brown. Assessment of homogeneity by cathodoluminescence (CL), BSE imaging and EMP and LA-ICP-MS major and trace-element analysis found no zoning or trace element variations within individual crystals. We also have found no variation in UPb age or Lu-Hf isotopic composition between differentlycoloured populations of the GJ zircon. However, different colour groups show slightly different trace element composition. The red variety is used as a standard for U-Pb dating because it has a useful U content (230±13 ppm) and higher Th content (18±3ppm) than other GJ populations; the Th content allows more precise measurement of Pb/Th, which is used for the common-Pb correction [1]. Detailed analyses of trace-element composition, U-Pb age and Hf-isotopic composition were performed on 4 different large red GJ crystals. The average of 40 analyses is 11 ± 1ppm Lu and Yb= 61 ± 5 ppm; 20 EMP analyses of HfO2 = 0.79 ± 0.03 wt.%. 46 LA-ICPMS analyses yield an average Pb/U age = 610±1.7 Ma (2s), within error of the TIMS value (608.5±0.4 Ma [2]). The mean ages of different grains are identical within 1s. Hf-isotope analysis by LAM-Multi-Collector ICPMS yields Hf/Hf = 0.282015±19 (2s, n=25). The GJ-red zircon is chemically and isotopically homogeneous, and thus is a suitable standard for in-situ trace element and isotopic analysis by laser ablation ICPMS. Material is available for distribution.

The goal of this study is to evaluate the global age distribution of granitoid magmatism and juvenile continental crust production with U/Pb isotopic ages from igneous and detrital zircons, and with Nd isotopic data. Granitoid age peaks, which are largely defined by TIMS data, are narrow and precise in contrast to detrital peaks that are often broad and hump-shaped due to the larger uncertainties of SHRIMP and LAM-ICPMS data. Granitic age peaks do not always have detrital counterparts and vice versa. Possible contributing factors to this mismatch are removal of crustal sources by erosion, inadequate sampling of granitoids because of cover by younger rocks, or small age peaks hidden by large age peaks in detrital spectra. Seven igneous peaks are found on five or more cratons or continents (3300, 2700, 2680, 2500, 2100, 1900 and 1100 Ma) and seven detrital peaks occur on three or more continents (2785, 2700, 2600, 2500, 1900, 1650 and 1200 Ma). Nd isotope distributions suggest important additions of juvenile continental crust at 2700, 2500, 2120, 1900, 1700, 1650, 800, 570 and 450 Ma. Tight clusters of craton ages occur for Superior–Karelia, Sao Francisco–Nain, and Kaapvaal–Siberia in the early Archean and for Wyoming–Kaapvaal–Slave, Superior–Nain, and West Africa–Amazonia in the late Archean. The global 2700-Ma peak is not a simple spike, but involves several peaks between 2760 and 2650 Ma. Events older than 3700 Ma are limited to the Yilgarn, Slave, Nain and North China cratons, and events between 2600 and 2500 Ma are widespread only in East Asia, Central and East Africa, and India. Single, short-lived mantle plume events at 2700 and 1900 Ga (or any other time) cannot easily account for prolonged episodes of granitoid magmatism during the Precambrian. The causes of geographically widespread and geographically restricted events are probably not the same.

In situ laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry analysis of trace elements, U–Pb ages and Hf isotopic compositions of magmatic zircon from I- and S-type granitoids from the Lachlan Fold Belt (Berridale adamellite and Kosciusko tonalite) and New England Fold Belt (Dundee rhyodacite ignimbrite), Eastern Australia, is combined with detailed studies of crystal morphology to model petrogenetic processes. The presented examples demonstrate that changes in zircon morphology, within single grains and between populations, generally correlate with changes in trace element and Hf-isotope signatures, reflecting the mixing of magmas and changes in the composition of the magma through mingling processes and progressive crystallization. The zircon data show that the I-type Kosciusko tonalite was derived from a single source of crustal origin, whereas the S-type Berridale adamellite had two distinct sources including a significant I-type magma contribution. Complex morphology and Hf isotope variations in zircon grains indicate a moderate contribution from a crustal component in the genesis of the I-type Dundee rhyodacite. The integration of data on morphology, trace elements and Hf isotope variations in zircon populations provides a tool for the detailed analysis of the evolution of individual igneous rocks; it offers new insights into the contributions of different source rocks and the importance of magma mixing in granite petrogenesis. Such information is rarely obtainable from the analysis of bulk rocks.

Over 700 apatite grains from a range of rock types have been analysed by laser-ablation microprobe ICPMS for 28 trace elements, to investigate the potential usefulness of apatite as an indicator mineral in mineral exploration. Apatites derived from different rock types have distinctive absolute and relative abundances of many trace elements (including rare-earth elements (REE), Sr, Y, Mn, Th), and chondrite-normalised trace-element patterns. The slope of chondrite-normalised REE patterns varies systematically from ultramafic through mafic/intermediate to highly fractionated granitoid rock types. (Ce/Yb)cn is very high in apatites from carbonatites and mantle-derived lherzolites (over 100 and over 200, respectively), while (Ce/Yb)cn values in apatites from granitic pegmatites are generally less than 1, reflecting both HREE enrichment and LREE depletion. Within a large suite of apatites from granitoid rocks, chemical composition is closely related to both the degree of fractionation and the oxidation state of the magma, two important parameters in determining the mineral potential of the magmatic system. Apatite can accept high levels of transition and chalcophile elements and As, making it feasible to recognise apatite associated with specific types of mineralisation. Multivariate statistical analysis has provided a user-friendly scheme to distinguish apatites from different rock types, based on contents of Sr, Y, Mn and total REE, the degree of LREE enrichment and the size of the Eu anomaly. The scheme can be used for the recognition of apatites from specific rock types or styles of mineralisation, so that the provenance of apatite grains in heavy mineral concentrates can be determined and used in geochemical exploration.

Research Article| June 01, 2008 Mesozoic decratonization of the North China block Jin-Hui Yang; Jin-Hui Yang * 1State Key Laboratory of Lithospheric Evolution, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, P.O. Box 9825, Beijing 100029, China *E-mail: jinhui@mail.igcas.ac.cn. Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Fu-Yuan Wu; Fu-Yuan Wu 1State Key Laboratory of Lithospheric Evolution, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, P.O. Box 9825, Beijing 100029, China Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Simon A. Wilde; Simon A. Wilde 2Department of Applied Geology, Curtin University of Technology, P.O. Box U1987, Perth, Western Australia 6845, Australia Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Elena Belousova; Elena Belousova 3Australian Research Council's National Key Centre for Geochemical Evolution and Metallogeny of Continents (GEMOC), Department of Earth and Planetary Sciences, Macquarie University, New South Wales 2109, Australia Search for other works by this author on: GSW Google Scholar William L. Griffin William L. Griffin 3Australian Research Council's National Key Centre for Geochemical Evolution and Metallogeny of Continents (GEMOC), Department of Earth and Planetary Sciences, Macquarie University, New South Wales 2109, Australia Search for other works by this author on: GSW Google Scholar Geology (2008) 36 (6): 467–470. https://doi.org/10.1130/G24518A.1 Article history received: 17 Oct 2007 rev-recd: 13 Feb 2008 accepted: 15 Feb 2008 first online: 02 Mar 2017 Cite View This Citation Add to Citation Manager Share Icon Share MailTo Twitter LinkedIn Tools Icon Tools Get Permissions Search Site Citation Jin-Hui Yang, Fu-Yuan Wu, Simon A. Wilde, Elena Belousova, William L. Griffin; Mesozoic decratonization of the North China block. Geology 2008;; 36 (6): 467–470. doi: https://doi.org/10.1130/G24518A.1 Download citation file: Ris (Zotero) Refmanager EasyBib Bookends Mendeley Papers EndNote RefWorks BibTex toolbar search Search Dropdown Menu toolbar search search input Search input auto suggest filter your search All ContentBy SocietyGeology Search Advanced Search Abstract Cratons are old, stable parts of the continental crust that have survived at least since Proterozoic time and have not undergone strong magmatism or tectonism since their stabilization. Traditionally, the growth of continental crust in the North China craton is considered to have been complete by Paleoproterozoic time, Phanerozoic events being largely restricted to surrounding orogenic belts. However, the eastern part of the North China craton contains large volumes of Mesozoic igneous rocks, with widespread metamorphic core complexes and pull-apart basins. Hf isotope compositions of magmatic zircon grains from igneous rocks in the Liaodong Peninsula indicate that widespread late Mesozoic granitoids formed by partial melting of ancient crust, but with significant input of a mantle component via magma mixing and crustal assimilation. This magmatism has resulted from removal and modification of lithospheric mantle, accompanied by asthenospheric upwelling. The Hf isotopic signatures thus record the addition of juvenile crust beneath the eastern part of the North China craton, which appears related to major extension and possibly slab rollback of the Pacific plate. Whatever the mechanism, it is apparent that since ca. 200 Ma, ancient lithosphere beneath the eastern North China craton has been progressively reactivated and replaced, resulting in “decratonization.” Tertiary to Holocene volcanism in the area and major subsidence around the Gulf of Bohai suggest that the effects of the process are continuing. Similar processes probably operated in the geological past, leading to significant modification of continental crust and requiring reconsideration of mechanisms for continental breakup and dispersal and of continental growth rates. You do not have access to this content, please speak to your institutional administrator if you feel you should have access.