云南马关地区岩石圈地幔组成和年龄:地幔橄榄岩包体的Re-Os同位素限制

本文对马关地区新生代碱性玄武岩中的地幔包体进行了系统的岩石学和地球化学研究,并首次进行了包体的Re-Os同位素测试。马关地区的橄榄岩包体主量成分上表现为饱满肥沃的特征;具有不同程度的轻稀土亏损特征,亏损Nb、Ti和Zr等高场强元素(HFSE)以及Ba等大离子亲石元素(LILE);橄榄岩包体的Nd同位素特征表明橄榄岩包体代表的是不均一的亏损地幔。5个橄榄岩全岩样品的Re-Os同位素分析结果表明,样品的Os含量总体较高(3.29×10^-9~3.78×10^-9),接近于造山带橄榄岩体的Os含量,Re含量变化范围较大(0.24×10^-9~0.54×10^-9),与Re的迁移能力较强有关。样品的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os值在0.12295~0.12530之间变化,与¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os值和Al₂O₃含量之间都不存在较好的相关性,说明Re-Os体系不单纯由熔体抽取过程所控制。橄榄岩包体的Re亏损年龄t_RD为254~604Ma,说明马关地区岩石圈地幔形成的时代应该在新元古代之前。马关地区岩石圈地幔并非是由软流圈上涌新增生的地幔,而是经历了如下演化历史:在新元古代之前,由原始地幔的部分熔融和熔体抽取作用形成了岩石圈地幔,之后经历了熔/流体交代和改造而发生了再富集作用,导致部分地幔橄榄岩逐渐从亏损难熔的特征向饱满肥沃转变,而未遭受熔/流体的改造的橄榄岩仍然保持了难熔亏损的特征。这种熔/流体交代和改造作用很可能与晚二叠纪峨眉山地幔柱的活动有关,而新生代以来印度-亚洲大陆碰撞导致地幔物质向东南方向的侧向流动,诱发软流圈上涌和马关地区的钾质岩浆的活动,也对马关地区岩石圈地幔的改造具有重要的影响,但由于喷发时间较新对Os同位素组成的影响还未显现出来。     

汉诺坝幔源橄榄岩包体的微量元素和Re-Os同位素地球化学：SCLM的性质和形成时代

本文报道了汉诺坝新生代碱性玄武岩中地幔橄榄岩包体的主量、微量元素和Re-Os同位素。14个尖晶石橄榄岩Re、Os含量分别为0.022～0.193ng/g和1.237～4.304ng/g，^187Os/^188Os比值为0.1183～0.1244，与^187Os/^188Os比值相关性不好，但与熔体亏损指标如重稀土元素Yb的含量、全岩Al2O3的百分含量有很好的线性关系，可能反映了地幔熔融后的Re或/和Os的活动。全岩Al2O3、CaO、TiO2含量均与MgO有很好的负相关性，全岩原始地幔标准化REE丰度模式呈现了LREE亏损，表明该区橄榄岩包体是由软流圈地幔经过部分熔融，亏损了玄武质组分后形成的。由Os同位素代理等时线得到该区陆下岩石圈地幔的形成年龄为1.7～2.0Ga，表明尖晶石相橄榄岩所代表的岩石圈地幔是中元古代的陆下岩石圈地幔减薄后的残留体。     

东南沿海晚中生代镁铁质岩的Re-Os同位素组成

从浙东、闽东南的早白垩世“双峰式火山岩”和“复合岩体”中选择了有代表性的玄武岩和角闪辉长岩，分离出钛-磁铁矿，进行Re—Os同位素分析。角闪辉长岩的γos（130Ma）为-83．7～ -47．1，其（^187 Os／^188 Os）。过低，为0．0667和0．0205。这低得不合理的（^187 Os／^188 Os）i表明成岩之后Re-Os体系可能受到扰动，某些地质过程导致外加Re的进入，使岩石的^187 Re／^188 Os比值偏高、（^187 Os／^188 Os）;及γOs（t）值偏低。玄武岩的γOs（130Ma）=21．4—267．8，其（^187 Os／^188 Os）。为0．1531～0．4639。Re—Os、Sm—Nd同位素及微量元素地球化学研究表明，早白垩世玄武岩浆不是来自富集地幔，而是来自亏损的地幔源区，在其演化过程中经受了地壳岩石和熔体的混染。晚中生代时期，东南沿海“大陆弧”下的地幔可能不是富集的岩石圈地幔，具有亏损特性，因而是软流圈地幔。     

苏皖地区幔源橄榄岩捕瞄虏体的锇同位素组成、模式年龄及其意义

苏皖地区发育的新生代玄武岩中富含地幔橄榄岩捕虏体，测定了25个橄榄岩全岩的锇同位素组成。结果表明大部分样品呈亏损特征,187Os/188Os=0.119～0.129.Os同位素比值与主量成分之间有显著的相关性.采用187Os/188Os-Al2O3代用等时线方法,由截距得到初始值(187Os/188Os)0=0.109,在对流地幔的187Os/188Os比值演化线上获得模式年龄t=2.5(±0.1)Ga,为晚太古-早元古代。用样品组中最低的锇同位素组成,即187Os/188Os=0.119,计算Re亏损模式年龄,t=1.2Ga,为中元古代。表明苏皖地区新生代玄武岩中的地幔橄榄岩捕虏体具有古老的形成年龄,它们是经过显生宙减薄作用后的残余地幔的碎片。大陆岩石圈地幔的古老形成年龄与上覆地壳克拉通的古老稳定年龄相耦合。     

Re-Os同位素体系在蛇绿岩应用研究中的进展

Re-Os不同于由亲石元素构成的同位素体系，在原始上地幔（PUN）部分熔融过程中，母体Re是中等不相容元素，优先进入熔体相，子体Os是强相容元素，富集在残留相中，是研究蛇绿岩的极好示踪剂。在蛇绿岩应用研究中已经取得了4个方面的进展：（1）明确了熔体相的Re／Os和^187Os／^188Os比值高，而残留相的低；（2）铬铁矿中铂族元素矿物（PGM）的Re亏损年龄（TRD）证实了蛇绿岩中复杂的超镁铁岩体是多阶段部分熔融的产物；（3）现代大洋橄榄岩和玄武岩的Re-Os同位素研究表明熔体相和残留相的^187Os／^188Os比值在高于亏损地幔值（DMM）的部分是一致的，而低于DMM的存在不一致性，为研究蛇绿岩中熔体相与残留相是否存在“耦合”关系提供了新的制约因素；（4）揭示了蛇绿岩地幔橄榄岩中含有古大陆岩石圈地幔，这是前所未知的。虽然取得了不少进展，但是由于Re-Os同位素体系用于蛇绿岩研究的时间较短，尚存在一些问题，如显生宙蛇绿岩地幔橄榄岩的定年问题，有待进一步深化研究。     

扬子克拉通东北缘岩石圈地幔的Re-Os同位素地球化学:大陆岩石圈地幔的形成和演化的制约

苏皖地区新生代碱性玄武岩中有丰富的地幔橄榄岩捕虏体 ,测定了 2 0多个样品的Re Os元素丰度和锇同位素组成 ,结果 :Re =0 .0 2 7× 10 - 9～ 0 .375×10 - 9,Os=0 .112×10 - 9～ 3.35× 10 - 9,1 87Os 1 88Os=0 .117～ 0 .134。由代理等时线法1 87Os 1 88Os Yb获得该区岩石圈地幔早期熔体亏损事件的年龄为 1.7Ga(中元古代 )。苏皖地区岩石圈地幔的古老性表明它是元古代后岩石圈拆沉 减薄作用的残余地幔部分。岩石圈地幔经过了亏损 富集多阶段演化。     

宽甸橄榄岩包体微区地球化学特征及其岩石圈地幔演化

华北克拉通东部宽甸新生代碱性玄武岩中携带的地幔橄榄岩包体为我们认识该地区岩石圈地幔性质和演化过程提供了约束。根据橄榄石的Mg^#可将宽甸橄榄岩包体分成两类: 第1类为低Mg^#二辉橄榄岩包体(橄榄石Mg^#相对较低: 89.8～90.3),其单斜辉石具有高TiO₂(0.38%～0.57%)、Al₂O₃(4.41%～6.87%)、FeO_T(2.46%～3.73%)、MnO(0.08%～0.11%)含量和低Cr^#(7.42～14.2)的特征,它们所经历的部分熔融程度较低,这些特征类似于中国东部晚白垩世和新生代玄武岩中低Mg^#橄榄岩,代表了新生饱满的岩石圈地幔;第2类为高Mg^#方辉橄榄岩包体(橄榄石Mg^#相对较高:91.0～92.3),其单斜辉石具有低TiO₂(0.03%～0.33%)、Al₂O₃(2.27%～5.49%)、FeO_T(2.04%～2.40%)、MnO(0.07%～0.08%)含量和高Cr^#(15.3～25.8)的特征,它们经历了较高程度的部分熔融作用,其难熔的地球化学特征完全不同于低Mg^#二辉橄榄岩,却与克拉通内部太古宙和元古宙地幔包体类似,代表了古老难熔岩石圈地幔的残留。两类橄榄岩包体的平衡温度没有显著差异说明宽甸岩石圈地幔不存在明显的分层现象,而是新老岩石圈地幔混杂出现。宽甸橄榄岩包体的微量元素特征表明了它们受到过多期复杂的地幔交代作用,交代介质类型不仅有硅酸盐熔/流体还有碳酸盐熔体,其来源既有太平洋板块俯冲释放的熔/流体,又有因受太平洋板块俯冲扰动而上涌的软流圈熔体,因此太平洋板块俯冲可能对华北克拉通的破坏起到了重要作用。     

中国东部地幔橄榄岩捕虏体的Re-Os同位素地球化学：岩石圈地幔的形成年龄和减薄作用的制约

我国东部新生代玄武岩中包含丰富的地幔橄榄岩捕虏体，近年来一些研究者对兴蒙造山带的双辽、汪清，华北克拉通的龙岗、汉诺坝、栖霞、女山和扬子克拉通的盘石山、练山等地8个新生代玄武岩区近百个地幔橄榄岩捕虏体全岩粉末样品获得了Re-Os同位素数据，对澎湖列岛新生代玄武岩的地幔橄榄岩捕虏体中不同产状的硫化物包裹体作了原位的Re-Os同位素体系分析，此外，对辽宁复县和山东蒙阴古生代金伯利岩中的3个地幔橄榄岩捕虏体全岩粉末样品作了Re-Os分析。本文综合了文献中已有的数据，采用Re-Os同位素体系常用的方法，如Os同位素代理等时线年龄和Re亏损模式年龄，计算了SCLM的年龄。结果表明这些地区SCLM的形成年龄主要为早-中元古代，局部地区如辽宁复县有更老的年龄。我国东部新生代玄武岩中的尖晶石相地幔橄榄岩代表的SCLM主体上是元古代SCLM经过显生宙减薄作用后的残余部分，它对我国东部SCLM减薄作用在纵向上的规模和强度提供了制约。     

女山地幔橄榄岩捕虏体Re-Os同位素地球化学

Re-Os同位素体系可以为大陆岩石圈地幔形成和演化提供重要制约.在近百个女山地幔橄榄岩捕虏体样品经不同程度的岩石学、岩石化学、矿物化学、单斜辉石微量元素等岩矿和地球化学研究基础上,选择了12个有代表性的样品作Re-Os同位素地球化学研究.其中有5个尖晶石二辉橄榄岩;1个尖晶石方辉橄榄岩;2个角闪石-尖晶石二辉橄榄岩;1个金云母-尖晶石二辉橄榄岩;3个石榴石-尖晶石二辉橄榄岩.     

华北克拉通岩石圈地幔置换作用和壳幔生长耦合的Re-Os同位素证据

测定了辽宁复县奥陶纪金伯利岩和河北汉诺坝与山东栖霞第三纪碱性玄武岩中产出的地幔包体的Re Os同位素组成。金伯利岩中地幔包体的Re贫化Os同位素模式年龄 (TRD)为 2 .5～ 2 .8Ga ,从Re Os同位素定年角度证明了华北克拉通确实存在太古宙岩石圈地幔。对汉诺坝二辉橄榄岩包体获得了 (1.9± 0 .18)Ga的Re Os同位素等时线年龄 ,表明现今保存在那里的地幔主要是古元古代时形成的。汉诺坝地区出露有大量新太古代岩石 ,表明曾存在太古宙地幔。由于缺乏太古宙年龄 ,说明由汉诺坝所代表的克拉通中部曾存在的太古宙地幔在古元古代时已被减薄 ,并被 1.9Ga的新生岩石圈地幔置换。该事件与华北克拉通中部广泛的古元古代碰撞造山过程导致的麻粒岩相变质作用的时代相同 ,说明有关的岩石圈置换作用可能主要与拆沉作用有关。栖霞地幔包体具有与现代对流地幔相同的Os同位素组成 ,且Os同位素组成与Re/Os比值没有明显相关性 ,表明年龄很新。结合其它地质地球化学证据 ,说明克拉通东部的太古宙岩石圈地幔的置换作用主要发生在中生代 ,且可能与三叠纪华北和扬子陆块的陆陆碰撞造山导致的岩石圈地幔和下地壳的拆沉作用有关。本研究表明华北克拉通岩石圈地幔置换作用在时空上的分布是十分不均一的。 2 .5～ 2 .8Ga与 1.9Ga不仅?     

月球物质的Re-Os同位素组成研究：对月球后期增生历史的指示

Re-Os同位素体系是理解月球强亲铁元素的分布规律和示踪月球的后期增生历史的重要手段。目前人们对月球物质Re-Os同位素成分的了解还是十分有限的,已有的Re-Os同位素数据显示一些能代表月幔成分特征的月海玄武岩具有很低的Re和Os的浓度,以及类似于球粒陨石的187Os／188Os成分特征,而月球火山玻璃和月壤等表现出相对高的Re-Os丰度和相对富放射成因Re-Os同位素成分。一般认为月球月幔的Re、0s和其他强亲铁元素相对球粒陨石是非常亏损的,而地球地幔则具有相对较高的强亲铁元素丰度（0．008倍CI球粒陨石的丰度）。新的Re-Os同位素结果证明月幔确实是亏损的,但是月球和地球在太阳系演化的较晚时期都有外来的球粒陨石物质的大量加入,即后期增生（late accretion）过程,导致了月球和地球上部物质（如月球火山玻璃、月壤等）相对地富集Os同位素和强亲铁元素,这些外来物质的后期增生可能是长期和持续的,增生过程主要发生在3．9～4．4Ga。但目前仍不清楚后期增生的陨石物质是被逐渐加入的,还是在一个相对较短的时期大量加入的,因此尚需对更多的月球物质做进一步的Re-Os同位素和强亲铁元素成分的研究。     

班公湖MOR型蛇绿岩Re-Os同位素特征对班公湖-怒江特提斯洋裂解时间的制约

西藏北部班公湖MOR型蛇绿岩主要由角砾状的地幔橄榄岩和玄武岩组成,其中地幔橄榄岩主要是低Cr#尖晶石相含单斜辉石(Cpx)方辉橄榄岩和少量不含Cpx的方辉橄榄岩,玄武岩具有MORB地球化学特点。岩石地球化学特征和二元混合模拟计算表明,含Cpx方辉橄榄岩是由较为亏损的方辉橄榄岩与玄武质熔体发生反应再富集形成的,玄武质熔体和方辉橄榄岩的混合比例为1∶9至1∶4。9个含Cpx方辉橄榄岩样品(含5个重复测试样)的Re和Os含量分别为0.19×10-9~1.49×10-9和2.91×10-9~5.40×10-9,187Re/188Os变化范围为0.169±0.009(2σ)~1.833±0.183(2σ),187Os/188Os变化范围相对较小,介于0.121 13±0.000 44~0.128 53±0.000 36(2σ)之间。含Cpx方辉橄榄岩的Re-Os参考等时线年龄为254±28 Ma。由于不同比例熔体的加入造成橄榄岩具有不同的Re/Os比值,因而不同含Cpx方辉橄榄岩样品具有不同187Os/188Os比值。样品的Re含量与烧失量中的H2O没有相关性,说明蛇纹石化对样品Re-Os体系的影响可以忽略,Re-Os同位素体系在低温地质作用下能够保持相对封闭。参考等时线年龄可能代表亏损方辉橄榄岩与玄武质熔体发生反应的时间,即含Cpx方辉橄榄岩的形成年龄,它表明在该时期特提斯洋经历了一次构造热事件。这一构造岩浆热事件的时间与早期定义的班公湖-怒江特提斯洋的裂解时间晚二叠世至早三叠世较为一致,推测本文MOR型蛇绿岩地幔橄榄岩的Re-Os同位素年龄可能代表班公湖-怒江特提斯洋开始裂解的时间。     

Advances in Re-Os Isotopic Dating in Geochronology of Hydrocarbon Accumulation

Rhenium-Osmium (Re-Os) isotopic dating applied to the geochronology of hydrocarbon accumulation has been the forefront of international research in the last 10 years and has achieved significant achievements. However, our current researches are lacking in Re-Os isotopic chronology on the geochronology of hydrocarbon accumulation. The successful application of the Re-Os geochronology has enabled the determination of accurate and precise depositional ages for Organic-Rich Sedimentary rocks (ORS), the establishment of timing constraints of oil generation or migration, and the fingerprinting of the source of oil. On the basis of literatures study both at home and abroad, this article mainly dealt with the principle of Re-Os isotopic dating and analyzed the accumulation processes of Re and Os in a seawater-sediment system. Meanwhile, the test samples, sample preparation and analytical methodology of Re-Os isotopic dating were summarized. The results revealed that the initial ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os ratio could constrain the age of oil generation or migration, and effectively evaluated the relationship between source rock and oil. The radiogenic ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os ratio showed a positively correlated relationship with source rock age. This article proposed that hydrocarbon mature, biodegradation and water washing had minimal or no effect on data scatter about Re-Os isochron. However, the effects of postdepositional mobility of Re and Os, variations in the initial ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os ratio, and thermochemical sulfate reduction could result in data scatter. The reproducibility and accuracy of Re-Os age was also closely related to the sample particle size and sample amount. Compared with other isotopic dating, the biggest advantage of Re-Os isotopic dating is to study geological body related to accumulation process, and to obtain direct evidence of hydrocarbon accumulation period. From what was discussed above, the article discussed the existing problems and put forward the future hot research and development direction of Re-Os isotope system, so as to promote the deep development of relative theory and technology of Re-Os isotopic dating.     

西藏日喀则蛇绿岩镁铁质岩石Re-Os同位素特征及意义

通过对日喀则蛇绿岩的镁铁质岩石进行岩石学和地球化学研究,探讨其岩石成因及源区性质,同时根据Re-Os同位素的地球化学约束来探索雅鲁藏布蛇绿岩的形成机制。研究表明,日喀则蛇绿岩镁铁质岩石微量元素的标准化配分型式与洋中脊玄武岩类似,又具有岛弧玄武岩的地球化学特征。结合微量元素和同位素特征,均表明岩石的形成与俯冲作用有关。日喀则蛇绿岩产出于远离大陆地壳的SSZ环境,其形成过程未受到陆壳的混染;同时,Re-Os同位素体系受蚀变作用的影响也不明显。日喀则蛇绿岩镁铁质岩石的Re、Os含量低,¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os同位素比值较高,主要是源区性质和俯冲作用影响的结果。特提斯洋早期发生的多次俯冲作用造成地幔源区不均一。新特提斯洋壳俯冲过程中,上述不均一地幔发生部分熔融产生的镁铁质岩浆上升,经过遭受了早期熔体/岩石作用的纯橄岩通道,发生强烈的Re-Os同位素分馏,使熔体与地幔残余Os同位素组成表现出明显的解耦现象,进而形成现今的日喀则蛇绿岩。     

特提斯洋对流上地幔Os同位素组成估算的新方法及初步运用

对流上地幔Os同位素组成的准确估算是运用Re-Os同位素体系探讨地幔演化的基础。前人研究主要是以地幔橄榄岩为研究对象,由于地幔橄榄岩Os同位素存在明显的不均一性,因而直接影响估算值的准确性。对流上地幔中包含的不同亏损程度的难熔组分在部分熔融过程中难以熔融,对形成的熔体相的Os同位素组成贡献很少或者没有。因此,与对流上地幔具有相同的Os同位素组成初始值的早期分离结晶岩石(如堆晶岩),结合堆晶岩中锆石的准确定年,可以用来估算对流上地幔Os同位素组成。本文根据这一方法测试了那曲地区弧后盆地堆晶岩的Os同位素组成和锆石U-Pb年龄,推测那曲地区新特提斯洋对流上地幔Os同位素组成为碳质球粒陨石型的。根据这一模型,对比了罗布莎和东巧铬铁矿岩、含矿围岩以及不含矿围岩的Os同位素特征,揭示出矿石及围岩均具有古老大陆岩石圈地幔信息,而不含矿围岩(泽当岩体)的Os同位素组成为碳质球粒陨石型的,无古老大陆岩石圈地幔信息。     

江西城门山铜矿铼-锇同位素年龄研究

城门山铜矿中，侵入到花岗闪长岩中的石英斑岩，其Ｒｅ－Ｏｓ法同位素测年结果为１４０×１０６ａ，进而确定了该区二次岩浆侵入活动时间相隔约１０×１０６ａ，在这期间内，岩浆由中酸性演变为酸性；与其相应的成矿作用则从夕卡岩型铜、硫矿化演变为细脉浸染型铜、金矿化，构成了一个演化序列。在细脉浸染型辉钼矿化作用中，石英细脉中辉钼矿比石英斑岩中浸染状辉钼矿形成略早，二者在空间上呈正消长，而整个成矿过程大约经历了４×１０６～３×１０６ａ。     

富有机质地质样品Re-Os同位素体系研究进展

Re-Os同位素的研究在过去几十年取得了重要进展。Re、Os能够在各种不同类型的富有机质地质样品中富集,Re-Os同位素体系在各种富有机质样品的研究已成为同位素地球化学研究领域一个新的热点。文章介绍了Re-Os同位素体系研究应用于富有机质地质样品研究的原理及其地质样品种类,从风化淋滤和熟化两方面对Re-Os同位素体系的封闭性进行了说明,并且结合实例论述了Re-Os同位素体系应用于富有机质地质样品的重大意义,还对不同类型富有机质样品的采样和溶样方法进行了归纳。此外,还提出了当前富有机质地质样品Re-Os同位素研究亟待解决的问题,指出富有机质地质样品Re-Os同位素分析将成为解决地质难题一种新的有力工具。     

Re-Os同位素定年对岩浆型Cu-Ni硫化物矿床成矿时代的制约

Re-Os同位素体系被认为是岩浆Cu-Ni硫化物矿床直接定年的有力工具。通过研究世界级典型岩浆Cu-Ni硫化物矿床的Re-Os等时线表面年龄,发现有时能得到成矿年龄,有时得到与成矿年龄不一致的表面年龄或根本得不到Re-Os等时线,还有时同一矿床的不同类型矿石给出不同的Re-Os等时线表面年龄。文章介绍了能够解释上述现象的理论模型。模型预测对与基性-超基性岩共生的Cu-Ni硫化物矿床,除一些特殊情况外,块状矿石可得到有地质意义的Re-Os等时线年龄,浸染状矿石常得到没有地质意义的假等时线;而浸染状矿石常得到有地质意义的Os同位素初始比值,而块状矿石给出的"Os同位素表面初始比值"往往没有地质意义。因此,建议在应用Re-Os同位素体系定年时要结合矿床类型、矿石类型以及成矿过程等因素综合考虑;对Re-Os数据的科学合理解释同样需要从矿床学和同位素地球化学的基本原理出发,结合矿床的实际情况,进行深入分析研究。