西藏甲玛铜多金属矿床斑岩锆石成因研究

阴极发光(CL)成像可以揭示锆石的化学分带现象以及它们的内部生长结构(Pidgeon,1996;Poller,2001)。锆石的化学成分、Hf和O同位素组成广泛应用于岩石成因、壳幔相互作用、区域地壳演化等方面的研究,对锆石微量元素和同位素组成的分析,可以判断锆石的成因和来源。     

岩浆混合作用与火成岩多样性的耦合关系:以东昆仑造山带白日其利长英质岩体为例

壳-幔岩浆相互作用如何影响长英质火成岩的岩石学多样性是当前岩石学研究的焦点问题之一.以岩石类型丰富的东昆仑白日其利长英质岩体和暗色微粒包体为研究对象,开展系统的锆石U-Pb年代学、矿物学、全岩元素地球化学和Sr-Nd-Hf同位素研究,探讨和解析这一重要科学问题.LA-ICPMS锆石U-Pb年代学研究表明,暗色微粒包体（247.8±2.0 Ma）与二长花岗岩（247.5±1.4 Ma）、花岗闪长岩（248.8±2.1 Ma）和石英闪长岩（248.8±1.5 Ma）均侵位结晶于早三叠世.岩相学和矿物学研究表明,白日其利长英质岩石与包体的成因机制与壳-幔岩浆的机械或化学混合作用密切相关.元素地球化学和Sr-Nd-Hf同位素组成研究揭示,幔源镁铁质岩浆端元起源于受俯冲板片流体交代的富集地幔熔融,而壳源长英质岩浆端元则起源于东昆仑古老的变质杂砂岩基底.岩石成因分析揭示,幔源镁铁质岩浆侵入长英质晶粥岩浆房,促使长英质晶粥发生活化,随后壳-幔岩浆端元以不同比例和不同方式发生机械和化学混合等相互作用,从而形成镁铁质岩墙、包体、石英闪长岩和花岗闪长岩等多种岩石类型.晶粥状态下壳-幔岩浆相互作用是控制东昆仑长英质火成岩多样性和大陆地壳生长演化的重要方式.      

湘南宜章地区辉绿岩、花岗斑岩、安山岩的形成时代和成因——锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成

湘南宜章县长城岭地区广泛出露以辉绿岩、花岗斑岩为主的燕山早期岩体,而宜章平和地区主要分布安山岩体,其年龄和成因有待进一步研究。分别用SHRIMP和LA-ICP-MS法测试了它们的年龄和Hf同位素组成,长城岭辉绿岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为153.7Ma±3.1Ma、227.0Ma±4.2Ma;长城岭花岗斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果为153Ma±14Ma和231.58Ma±0.67Ma;平和安山岩的SHRIMP锆石U-Pb测年结果为159Ma±14Ma和229.3Ma±7.6Ma,LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果为161Ma±1Ma,显示为燕山早期岩浆侵位和印支期基性岩浆底侵。锆石Lu-Hf同位素原位分析结果表明,εHf(t)值在正值和负值范围内变化,指示岩浆为壳幔混合来源。结合长城岭花岗岩体中继承锆石的年龄信息,认为花岗质岩石可能来源于中元古代基底的重熔。岩体岩浆很可能是由元古宙火成岩石部分熔融形成的,并伴有年轻或新生幔源物质的加入,岩浆上升侵位的过程中发生了混合作用。     

湘南宜章地区辉绿岩、花岗斑岩、安山岩的形成时代和成因——锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成

湘南宜章县长城岭地区广泛出露以辉绿岩、花岗斑岩为主的燕山早期岩体,而宜章平和地区主要分布安山岩体,其年龄和成因有待进一步研究。分别用SHRIMP和LA-ICP-MS法测试了它们的年龄和Hf同位素组成,长城岭辉绿岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄为153.7Ma±3.1Ma、227.0Ma±4.2Ma;长城岭花岗斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果为153Ma±14Ma和231.58Ma±0.67Ma;平和安山岩的SHRIMP锆石U-Pb测年结果为159Ma±14Ma和229.3Ma±7.6Ma,LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果为161Ma±1Ma,显示为燕山早期岩浆侵位和印支期基性岩浆底侵。锆石Lu-Hf同位素原位分析结果表明,εHf（t）值在正值和负值范围内变化,指示岩浆为壳幔混合来源。结合长城岭花岗岩体中继承锆石的年龄信息,认为花岗质岩石可能来源于中元古代基底的重熔。岩体岩浆很可能是由元古宙火成岩石部分熔融形成的,并伴有年轻或新生幔源物质的加入,岩浆上升侵位的过程中发生了混合作用。     

宝兴厂矿区喜山期复式岩体锆石地球化学特征及其地质意义

对滇西宝兴厂矿区复式岩体锆石进行了阴极发光(Cathodoluminescence)和激光探针等离子质谱(LA-ICP-MS)分析。结果显示锆石发育良好的振荡环带,且Th/U比值0.1;大部分锆石REE含量极高,且HREE富集、LREE亏损、强烈的正Ce异常和轻微的负Eu异常,是典型的花岗岩岩浆锆石。锆石Hf同位素结果显示,εHf(t)值变化于-0.4~2.7,二阶段模式年龄(TDM2)介于0.83~1.00Ga,继承锆石年龄为0.93~1.54Ga,指示显著的壳幔混合过程:印度大陆壳与欧亚大陆壳碰撞俯冲,深部地幔岩浆上涌,造成新生代-中生代基底物质部分熔融,形成以壳源为主的壳-幔混源岩浆。     

Pb-Sr-Nd-Hf同位素参数计算及程序设计

Pb、Sr、Nd、Hf同位素都是放射性成因的重稳定同位素,地质过程中不发生同位素分馏,因而其同位素组成只与来源有关而与过程无关.这些同位素组成是成岩(成矿)物质来源及其构造环境判别的重要标志,特别是在研究壳幔分离与壳幔相互作用中起着不可替代的作用.由于这些参数的计算涉及相对复杂的公式推导,许多地质工作者并未系统学习过同...     

福州闽侯地区长安山闪长岩和流纹岩的成因及地质意义

福建沿海广泛发育的白垩纪岩浆岩壳幔相互作用强烈,但对其构造-岩浆事件的细节过程仍存争议。本文对福州闽侯地区福州大学校园内的长安山闪长岩和流纹岩进行了岩石学、同位素年代学和地球化学研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明长安山闪长岩年龄为107. 2±0. 3Ma,形成于早白垩世晚期;流纹岩的形成年龄为98. 6Ma左右,属晚白垩世早期的产物。闪长岩和流纹岩的锆石ε_(Hf)(t)值分别为-2. 1～+0. 5和-2. 7～+1. 1。流纹岩具有富硅、富碱、贫钙镁、高分异指数等特点,属弱过铝质岩石。轻稀土富集而重稀土亏损,具有明显的负Eu异常,部分样品具有A型流纹岩的亲缘性特点。流纹岩的岩浆源区来源于软流圈地幔来源熔体和受俯冲影响的富集地幔楔的相互作用的结果,并经历一定程度的分离结晶而成。闪长岩的成因可能为富水的幔源岩浆与受幔源岩浆底侵产生的长英质壳源岩浆混合而成。结合区域构造背景,认为二者为古太平洋板块俯冲体系中弧后伸展环境下的产物。     

含U副矿物的地质年代学研究综述

简要介绍了目前已经发展起来的各种微区原位测年技术的特点和研究矿物内部结构的技术。微区原位测年技术有离子探针、激光探针同位素测年技术、电子探针、质子探针和X射线荧光探针Th U 全Pb化学等时线年龄技术。综述了锆石、独居石、磷钇矿、榍石、磷灰石、金红石、斜锆石等含U副矿物在U Th Pb年代学研究方面的应用及进展,并介绍了锆石、独居石、磷钇矿、榍石等具有多世代性的矿物的成因判别方法,概括了用于岩浆过程、变质过程和沉积过程年代学研究常用的含U副矿物,及其相应的年代学研究需要注意及可解决的地质问题和适用性。总结了岩石年代学研究的主要进展和提取贮存在副矿物中有价值的年龄和成因信息需要解决的问题。     

U-Pb同位素测年新方法——激光烧蚀等离子体质谱法直接测定探针片中锆石和磷灰石年龄

通过实验研究,笔者确定了激光烧蚀等离子体质谱法直接测定探针片中锆石、磷灰石U-Pb同位素年龄的流程,包括样品制备、矿物成因分析、仪器测试条件和测试过程。该方法最大的优势在于,可在探针片上确定测年矿物的共生组合及地质意义,将测得的年龄与特定地质事件,如变质事件、热液事件等相联系,对年龄数据给予合理的地质解释。利用此方法对一些岩石中的锆石、磷灰石在探针片上进行了测试,与用传统单矿物制靶方法测试的结果在误差范围内一致,表明在探针片上进行含铀矿物原地原位U-Pb测年是完全可行的。     

内蒙古别鲁乌图铜多金属矿床锆石U-Pb年龄和S、Pb同位素特征及其地质意义

为了明确内蒙古别鲁乌图铜多金属矿床的成矿年龄与矿床成因,对该矿床中与成矿关系密切的流纹岩进行了锆石U-Pb年龄以及主要金属硫化物的S、Pb同位素测试。其中流纹岩的锆石206Pb/238U加权平均年龄为(271.7±1.6)Ma(MSWD=1.02),显示成矿作用发生于二叠纪。金属硫化物的S同位素分析结果显示δ34SV-CDT值分布在-0.6‰~1.0‰之间,平均为0.49‰,变化范围较窄,显示S的来源单一;Pb同位素组成比较集中,206Pb/204Pb为18.207~18.674,207Pb/204Pb为15.620~15.699,208Pb/204Pb为38.144~38.790,具有壳幔混源的特征。S、Pb同位素特征均指示成矿物质主要来源于岩浆热液。结合区域地质、矿床地质、空间分带等特征以及S、Pb同位素组成可知,别鲁乌图铜多金属矿床为VHMS型矿床,形成于二叠纪陆缘弧裂谷中。     

锆石微量元素及其揭示的深部过程

近十年来对锆石研究已从早期的U-Pb放射性同位素定年和锆石同位素分析,发展到大量研究锆石的微量元素。锆石微量元素不仅可以作为锆石Ti温度计估算岩浆温度,也可以用来识别锆石及其母岩的岩石类型和成因,区分岩浆熔体或者流体控制的岩浆作用、变质作用、成矿作用等深部作用过程。文中在归纳总结岩浆锆石、变质锆石、热液锆石、碎屑锆石等不同类型锆石的微量元素成分基础上,以青藏高原碰撞后超钾质岩石中产出的锆石为例,系统介绍了超钾质岩石中各类锆石的结构、年龄和微量元素特征,并应用于解释超钾质岩石成因、岩浆源区成分、岩浆演化和上部地壳物质的混染、下地壳加厚和高原隆升之间的关系。     

滇西六合正长斑岩和花岗岩包体中锆石U-Pb年代和微量元素地球化学研究

六合正长斑岩是滇西新生代富碱斑岩的典型代表,以发育各类深浅不一的岩石包体而闻名,其中包括了同期的花岗岩包体;主岩和包体所蕴含的深部地质过程对于富碱岩浆的形成和演化具有重要约束作用。本文以六合正长斑岩和其中花岗岩包体的锆石微量元素地球化学为研究重点,结合主岩主量元素、锆石U-Pb年龄、Ti温度、锆石氧逸度的对比研究,分析和探讨富碱岩浆的形成和演化过程。研究表明:锆石U-Pb年龄所限定的六合富碱岩浆活动时限为(37.89±0.96)~(35.87±0.58) Ma;而花岗岩包体代表的同期富硅酸性岩浆活动时限为(38.21±0.44)~(36.21±0.36) Ma;两者几乎同步活动。锆石微量元素成因判别图显示主岩锆石主要位于钾镁煌斑岩范围,暗示富碱岩浆源区具地幔属性;花岗岩包体锆石大多位于花岗岩范围,两者在花岗岩范围有部分重叠,证实了主岩锆石和花岗岩包体锆石结晶时存在共同的生长环境。Ce^(Ⅳ)/Ce^(Ⅲ)比值估算和Ti温度计算显示,在36.42~36.41 Ma范围内富碱岩浆氧逸度和锆石结晶温度发生突变,指示在该时限内富碱岩浆及所裹挟的花岗质岩浆发生了混合作用;氧逸度的振荡降低反映了后期幔源岩浆的补充。综合研究认为,六合地区来自富集地幔的喜山期富碱岩浆底侵熔化上覆深部地壳长英质岩石形成花岗质岩浆,随即以富碱岩浆为主与少量花岗质岩浆不均一混合并同步结晶成岩形成含有花岗岩包体的正长斑岩。     

柴北缘构造带深部岩石的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及微量元素研究:对全吉地块基底演化的启示

通过LA-ICP-MS方法对柴北缘全吉地块基底的斜长角闪岩和花岗闪长岩进行了锆石U-Pb年代学及锆石微区微量元素的研究。斜长角闪岩中的岩浆锆石上交点年龄为2 396±26 Ma,代表了锆石结晶的年龄,下交点为905±140 Ma,代表了锆石发生铅丢失事件的年龄。其岩浆锆石具有U/Yb较高(0.1~1),Hf值较低(10 000×10~(-6)),U值较低(150×10~(-6))的特点,显示其岩浆源区与富集地幔密切相关。在锆石微量元素判别图解中数据主要落在陆弧区和洋岛区,指示其形成的构造环境为弧后盆地。花岗闪长岩中岩浆锆石的加权平均年龄为484±21 Ma,岩浆锆石具有U/Yb较高(1)和U值较高(平均值为640×10~(-6))的特点,显示岩浆源区为典型陆壳。锆石微量元素判别图解显示其形成于陆弧。研究结果表明,全吉地块基底除前寒武纪岩石外,还包含早古生代的岩石组合。全吉地块基底内部岩石组合与形成时代的复杂性,与全吉地块经历的多次洋壳俯冲、陆陆碰撞密切相关。     

造山带橄榄岩中锆石的成因及其地质意义

造山带橄榄岩记录了板块俯冲、碰撞、折返等复杂过程信息,可分为壳源和幔源两种类型.造山带橄榄岩（特别是幔源类型）中锆石极为罕见,锆石内部具有橄榄岩的特征矿物或组合包裹体说明这些锆石可以生长于地幔中.造山带橄榄岩在经历板块汇聚（例如超高压变质等）复杂作用过程中,经历了不同时期的熔/流体的交代作用,对橄榄岩的矿物组合和元素组成都能产生重要影响.橄榄岩中锆石作为典型的交代作用产物,它的形成受控于熔/流体的化学组成、来源属性以及形成物理化学环境等.幔源型造山带橄榄岩中锆石的形成过程可能包括:（1）锆石结晶能力强,在地幔环境变化中Zr优先与其他地幔硅酸盐矿物中的Si结合,形成锆石;（2）原始锆石的溶解和含Zr矿物相（如石榴石等）的破坏或晶间熔体析出,在亚固相线条件下形成锆石;（3）再循环地壳物质来源的熔/流体,交代地幔楔并结晶形成锆石.因此利用锆石可以揭示特定岩石圈域的演化历史,有助于深刻理解大陆克拉通及其边缘过程.      

中祁连党河南山碱性系列岩浆岩-埃达克岩成因及其对俯冲带壳幔相互作用的启示

碱性系列岩浆岩和埃达克岩是通常产生于汇聚板块边缘的特殊岩石类型,记录了俯冲物质与地幔橄榄岩相互作用的过程.笔者对中祁连南缘党河南山地区贾公台杂岩体和鸡叫沟岩体进行了岩石学、地球化学和锆石U-Pb年代学研究.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年表明,鸡叫沟岩体中的二长闪长岩形成于(467±4.7)Ma,贾公台岩体花岗闪长岩...     

岛弧环境中不同成因的火成岩组合及其地质意义

岛弧环境的形成是与大洋板块俯冲作用有关,由俯冲流体作用于地幔楔部分熔融形成的钙碱性火成岩组合是岛弧环境中物质组成的主体。此外,目前还识别出与俯冲作用有关的其它的岩石类型:埃达克岩、富铌玄武岩、TTG、赞岐岩、玻安岩等,它们指示着不同的地球动力学背景、壳—幔相互作用过程以及源岩发生部分熔融的物理化学条件。本文主要对形成于岛弧环境中不同成因的火成岩组合的特征、形成机制、成矿作用及动力学意义进行了综述。     

Combining trace-element compositions, U–Pb geochronology and Hf isotopes in zircons to unravel complex calcalkaline magma chambers in the Upper Cretaceous Srednogorie zone (Bulgaria)

Precise U–Pb geochronology and Hf isotope tracing of zircon is combined with whole-rock geochemical and Sr and Nd isotope data in order to unravel processes affecting mafic to felsic calcalkaline magmas prior to and during their crystallization in crustal magma chambers along the southern border of Central Srednogorie tectonic zone in Bulgaria (SE Europe). ID-TIMS U–Pb dating of single zircons from felsic and mixed/mingled dioritic to gabbroic horizons of single plutons define crystallization ages of around 86.5–86.0, 85.0–84.5 and 82 Ma. Concordia age uncertainties are generally less than 0.3 Ma (0.35%–2σ), and as good as 0.08 Ma (0.1%), when the weighted mean ²⁰⁶Pb/²³⁸U value is used. Such precision allows the distinction of magma replenishment processes if separated by more than 0.6–1.0 Ma and when they are marked by newly saturated zircons. We interpret zircon dates from a single sample that do not overlap to reflect new zircon growth during magma recharge in a long-lived crustal chamber. Mingling/mixing of the basaltic magma with colder granitoid mush at mid- to upper-crustal levels is proposed to explain zircon saturation and fast crystallization of U- and REE-rich zircons in the hybrid gabbro.Major and trace-element distribution and Sr and Nd whole-rock isotope chemistry define island arc affinities for the studied plutons. Slab derived fluids and a sediment component are constrained as enrichment sources for the mantle wedge-derived magma, though Hf isotopes in zircon suggest crustal assimilation was also important. Inherited zircons, and their corresponding ε-Hf, from the hybrid gabbroic rocks trace the lower crust as possible source for enrichment of the mantle magma. These inherited zircons are about 440 Ma old with ε-Hf of − 7 at 82 Ma, whereas newly saturated concordant Upper Cretaceous zircons reveal mantle ε-Hf values of + 7.2 to + 10.1. The upper and middle crusts contribute in the generation of the granitoid rocks. Their zircon inheritance is Lower Palaeozoic or significantly older and crustal dominated with 82–85 Ma corrected ε-Hf values of − 28. The Cretaceous concordant zircons in the granitoids are mantle dominated with a ε-Hf values spreading from + 3.9 to + 7.     

地壳早期演化的研究进展

地壳早期演化研究的主题是探讨早期大陆形成、生长和再循环的地质过程及其地球化学和地球物理模式。由于陆上古老岩石分布极为有限,围绕着陆壳生长速率的争论持续了30多年。地球化学家基于陆壳从地幔萃取而成并导致被萃取后的地幔在地球化学上产生亏损的认识,提出了许多重要的大陆形成、生长、再循环模式。近年来发展起来的高精度MC ICPMS分析技术,使单颗粒锆石Lu Hf同位素系统分析为评价早期地壳演化提供了更多的信息和更为可靠的证据。不同大陆早前寒武纪地壳及地幔地球物理和地球化学状态研究表明,陆壳再循环作用、壳—幔以及壳内（如古老的地壳重熔作用及其与相对较新的地壳发生广泛的混合作用）相互作用是早期大陆演化的重要地质过程。     

造山带橄榄岩记录的大陆俯冲带多期壳幔相互作用

俯冲带是地壳与地幔之间物质交换的主要场所.前人对大洋俯冲带壳幔相互作用进行了大量研究,但是对俯冲带壳幔相互作用的物理化学过程和机理仍缺乏明确认识.在大陆俯冲带出露有造山带橄榄岩,它们来自俯冲板片之上的地幔楔,是解决这个问题的理想样品.通过对大别-苏鲁和柴北缘造山带橄榄岩进行系统的岩石学和地球化学研究,发现地幔楔橄榄岩由于俯冲地壳的交代作用而含有新生锆石和残留锆石,它们能为地壳交代作用时间、交代介质来源、性质和组成提供制约.地幔楔橄榄岩在大陆碰撞过程的不同阶段受到了俯冲大陆地壳衍生的多期不同性质流体的交代作用.地幔楔橄榄岩还受到了陆壳俯冲之前古俯冲洋壳衍生流体的交代作用.深俯冲陆壳衍生熔体与橄榄岩反应形成的石榴辉石岩具有高的水含量,能提供高水含量的地幔源区.      

Crust–mantle interaction triggered by oblique subduction of the Pacific plate: geochronological,geochemical, and Hf isotopic evidence from the Early Cretaceous volcanic rocks of Zhejiang Province,southeast China

Large-scale volcanism in the late Mesozoic was a prominent geological event in southeast China. The late Mesozoic volcanic sequences, named the Moshishan Group, are exposed in Zhejiang Province and are predominantly felsic in composition with subordinate mafic magma and rare andesites. To understand the late Mesozoic tectonic evolution of southeast China, we present zircon U–Pb dating, major and trace element analyses, and Hf isotopic compositions from felsic volcanic rocks of the Moshishan Group. Zircon U–Pb dating shows that the Moshishan Group formed between 145 and 129 Ma. The ε_Hf(t) of the analysed zircons ranges from ?16.58 to +6.89, and the T_DM2 age ranges from 753 to 2238 Ma with a major peak at ca. 1870 Ma. Hf isotopic compositions of zircons in Early Cretaceous volcanic rocks are more radiogenic than that of the metamorphic basement rocks, indicating a juvenile component in these magmas. Major element concentrations show that the volcanic rocks mainly belong to the high-K calc-alkaline series. Both zircon saturation temperatures and the ε_Hf(t) values of zircons gradually increased with the evolution of the magma. Trace element data indicates that neither magmatic differentiation of mantle-derived magma nor mixing of magmas from different sources were the predominant magmagenetic processes. Earlier studies suggest that contemporaneous underplating contributed to the heat source that induced crustal melting and to the material origin that inconsistently mixed with the local crustal melts. Magmatic underplating is likely to have occurred because of the southwestward subduction of the Pacific plate with episodic slab rollback. The data obtained in this study suggest that the crust–mantle interaction under the influence of slab rollback played a progressive role in the formation of Early Cretaceous felsic volcanic rocks in southeast China.