Sm—Nd模式年龄和等时线年龄的适用性与局限性

陈江峰(1994)与杨晓松(1994)关于“二元混合体系的端元Sm-Nd同位素模式年龄计算方法”的讨论,提出了有关Sm-Nd同位素体系的基本原理和应用的一些问题。他们的讨论很有意义。近十年来,我国Sm-Nd同位素地球化学和地质年代学的研究和应用得到了迅速发展,并在岩石成因、壳幔演化、前寒武纪地质等研究中取得了大量的成果。同时,由于基础理论知识学习、实验技术推广、研究经费等方面诸多因素的限制,我国的Sm- Nd同位素研究和应用也出现了一些问题,这些问题在近年来发表的一些论文中不同程度地有所反映。本文在陈江峰和杨晓松讨论的基础上,着重对Sm-Nd模式年龄和等时线年龄的适用性和局限性及其有关问题进行讨论。     

对《二元混合体系的端元Sm-Nd模式年龄计算方法》的商榷

Nd模式年龄的地质解释有多解性(Arndt et al 1987s Jahn et al., 1990),杨晓松等(1993)在《二元混合体系的端元Sm-Nd模式年龄计算方法》一文(下简称杨文)中提出端元模式年龄的概念和计算方法,试图解决模式年龄的多解性问题.公式推导基本正确,但在公式的内涵、适用性和应用条件等方面尚存在一些值得商榷之处。     

二元混合体系的端元Sm-Nd模式年龄计算方法

报道二元混合体系的端元Sm-Nd模式年龄的计算方法,即利用二元混合体系的Rb-Sr、Sm-Nd同位素分析结果,可以计算2个端元的Sm-Nd同位素组成,两端元在混源样品中的质量百分比,以及地壳残留时间。同时计算了广西花山复式花岗岩的端元模式年龄,结果显示该岩体的物质来源于2500Ma华南古陆壳和622Ma从亏损地幔分异出来的大洋地壳的混合物。     

二元混合系的端元Sm—Nd模式年龄及在造山带基底研究中的意义

本文提出二元混合体系的端元Sm-Nd模式年龄的计算方法,利用该方法计算二元混合体系两端元的Sm-Nd同位素组成,二端元在混源样品中的重量百分比及地壳残留时间。借助此方法,笔者计算了东秦岭褶皱带基底的Sm-Nd同位素物质组成及形成时代,并讨论了其基底演化过程。研究结果表明,南、北秦岭褶皱带的基底在物质来源和形成时代上存在明显的差别。北秦岭褶皱带基底由 3000Ma和 608Ma两个端元混合组成;而南秦岭褶皱带的基底,则由 1700Ma和 989Ma两个端元混合组成。研究暗示了东秦岭褶皱带存在二次重要的壳幔分异事件,时间分别为989Ma和608Ma。     

塔里木盆地北部沥青、干酪根Pb-Sr-Nd同位素体系及成因演化

 Pb、Sr、Nd同位素体系研究表明沥青与寒武纪、奥陶纪地层中的干酪根具有明显的同位素组成差异,表明来自异源。沥青Pb同位素组成具有明显的幔源与壳幔混合特征,而干酪根显示出壳源特征。沥青与干酪根的Nd同位素组成也存在着明显的差别,反映出老地壳源与新地壳源的明显差别。来自柯坪隆起大湾沟沥青的Nd-Sr同位素体系给出了晚元古的相关等时线,年龄分别为872Ma与1195Ma,可能代表了沥青的最早形成年龄。但来自塔北隆起的沥青其Sm-Nd体系显示出介于大湾沟沥青与干酪根之间的混合相关,表明具有壳源与幔源的二元混合成因。Rb-Sr和Pb-Pb等时线趋向和Pb模式年龄还给出加里东期(～440Ma)和印支期(～250Ma)的原油运移与沥青沉淀年龄信息。Nd模式年龄还表明柯坪-阿克苏地区存在太古宙基底(3.2-2.5Ga).塔里木油藏受深断裂控制。     

塔里木盆地北部沥青、干酪根Pb-Sr-Nd同位素体系及成因演化

Pb、Sr、Nd同位素体系研究表明沥青与寒武纪、奥陶纪地层中的干酪根具有明显的同位素组成差异,表明来自异源。沥青Pb同位素组成具有明显的幔源与壳幔混合特征,而干酪根显示出壳源特征。沥青与干酪根的Nd同位素组成也存在着明显的差别,反映出老地壳源与新地壳源的明显差别。来自柯坪隆起大湾沟沥青的Nd-Sr同位素体系给出了晚元古的相关等时线,年龄分别为872Ma与1195Ma,可能代表了沥青的最早形成年龄。但来自塔北隆起的沥青其Sm-Nd体系显示出介于大湾沟沥青与干酪根之间的混合相关,表明具有壳源与幔源的二元混合成因。Rb-Sr和Pb-Pb等时线趋向和Pb模式年龄还给出加里东期(～440Ma)和印支期(～250Ma)的原油运移与沥青沉淀年龄信息。Nd模式年龄还表明柯坪-阿克苏地区存在太古宙基底(3.2-2.5Ga).塔里木油藏受深断裂控制。     

用生物标志物定量计算混合原油油源的数学模型

多烃源层叠合盆地混源油油源的定量计算是十分困难的问题.典型原油的人工混合配比实验显示,当两个生物标志物浓度不同的原油相混合时,各类生物标志物的比值参数随端元原油混入量呈非线性变化,以生物标志物比值参数和简单的二元线性关系方程定量计算混源油的混合比例将导致错误的结论.三个或者三个以上原油相混合时,各类生物标志物比值参数的变化更加复杂,各端元原油的贡献更加难以判识.但是,人工混合模拟实验表明混合油中生物标志物绝对含量与端元油的混入量呈线性关系,数学推导证明了这种线性关系,由此推导出相应的数学计算模型,其中:二元混合时比值参数与混入量呈双曲线关系,三元混合呈双曲面关系,四元及其以上的多元混合呈多维曲面,可以矩阵的方式定量计算各端元油的比例.依据这些数学模型,应用生物标志物的绝对含量和(或)生物标志物比值参数均可以定量计算出混源原油中各类原油的贡献比例.数学模型比通常的人工模拟实验方法更加经济、方便、精确和可靠.     

扬子块体南缘四堡群Sm－Nd同位素体系及其他壳演化意义

 详细的主元素和Sm-Nd同位素体系研究表明,扬子块体南缘元宝山地区四堡群中镁铁质-超镁铁质岩可能来源于Al亏损地幔;而宝坛地区镁铁质-超镁铁质岩的源区则可能包括了A1未亏损和A1亏损两种地幔端元组分,部分样品可能受到围岩混染。镁铁质-超镁铁质岩的Sm-Nd数据构成了一条无地质意义的假等时线,由其斜率获得的年龄约2.2Ga明显偏老。四堡群浅变质沉积岩的Nd模式年龄限定了镁铁质-超镁铁质岩和四堡群的地层年龄应小于1.8Ga.扬子南缘最老的基底四堡群(及相应地层)主要是由地壳存留年龄为1.8-1.9Ga的未成熟陆壳再循环物质组成,明显不同于华南块体(华夏古陆)的早-中元古代变质基底。迄今为止获得的沉积岩和花岗岩的Sm-Nd同位素资料都不支持扬子南缘存在早元古代-晚太古代基底。     

华南前寒武纪地壳形成时代的Sm-Nd和锆石U-Pb同位素制约

华南前中生代地壳岩石的Nd模式年龄分布在1.2—3.2Ga之间,并且在1.8Ga和1.4Ga出现明显的峰值。各类岩石的残留锆石U-Pb年龄主要集中在1.2—1.4Ga、1.8Ga和2.5Ga。Sm-Nd同位素体系和锆石U-Ph年龄的综合制约表明,华南前寒武纪地壳主要以幕式增生的方式形成,形成时代为晚太古(2.5Ga或更老)、中元古早期(～1.8Ga)和中元古晚期(1.2～1.4Ga)。     

扬子块体南缘四堡群Sm－Nd同位素体系及其他壳演化意义

详细的主元素和Sm-Nd同位素体系研究表明,扬子块体南缘元宝山地区四堡群中镁铁质-超镁铁质岩可能来源于Al亏损地幔;而宝坛地区镁铁质-超镁铁质岩的源区则可能包括了A1未亏损和A1亏损两种地幔端元组分,部分样品可能受到围岩混染。镁铁质-超镁铁质岩的Sm-Nd数据构成了一条无地质意义的假等时线,由其斜率获得的年龄约2.2Ga明显偏老。四堡群浅变质沉积岩的Nd模式年龄限定了镁铁质-超镁铁质岩和四堡群的地层年龄应小于1.8Ga.扬子南缘最老的基底四堡群(及相应地层)主要是由地壳存留年龄为1.8-1.9Ga的未成熟陆壳再循环物质组成,明显不同于华南块体(华夏古陆)的早-中元古代变质基底。迄今为止获得的沉积岩和花岗岩的Sm-Nd同位素资料都不支持扬子南缘存在早元古代-晚太古代基底。     

中国东部中生代安山岩的定量化研究

我国东部广泛发育着中生代火山岩,除台湾省为海相火山岩外,其余绝大部分为陆相火山岩,这是一套基、中、酸性陆相火山岩,次火山岩杂岩体,可概括称为安山岩建造,是环太平洋安山质火山岩带的一部分。 对我国东部火山岩和含矿火山岩盆地,前人已进行过很多研究,这些工作提供了大量基本地质资料和重要成果。本文在前人工作的基础上,从数学地质角度,应用数学方法和电子计算机研究了中国东部安山岩问题,并得到了初步结果。     

青藏高原隆升的构造热演化机制

对“地球的第三极”青藏高原近代隆起成因的探讨,是地球科学中重要的地质命题之一,长期以来,中外地质学家对隆起的时代、幅度、速度、形式和过程,作了大量探讨和论述,并发表了一批隆起速率和起迄年代的数据。     

矿物热电效应测试

1965年笔者曾简要地介绍过有关热电效应的基本概念,国外有关矿物热电效应研究及其在地质学中的应用。 近年笔者装配了一套热电效应测试仪器,先后对33种矿物共103块标本作了测试。现将测试设备及结果简介如下。     

含氧酸盐矿物生成自由能的计算

地质科学近年来发展的一个重要方向是热力学理论和热化学方法的应用。在地质领域内应用热力学理论的基础是矿物及有关化合物的热力学性质(或热化学数据)。     

锆石的裂变径迹年龄测定技术

六十年代初发展起来的核裂变径迹测定年龄技术,已在地质年代学、宇宙年代学和考古工作等领域得到了广泛应用。裂变径迹测定年龄技术,是应用各种天然矿物或材料中微量杂质铀的自发裂变碎片,在绝缘固体介质中产生的辐射损伤痕迹(即裂变径迹)测定年龄的方法。该法的优点之一是应用范围广,在火成岩、沉积岩和变质岩中常可找到合适的测定对象。     

铸石结晶过程中球体的发育特征

在火成岩、变质岩、混合岩中,“球状”岩石是不乏见的。“球状”岩石最早为伯奇(Buch)所描述,以后一直为岩石学家所注意。对“球状”岩石中球体的成因,有各种各样的解释莱维森(Leveson)。凯斯勒(Kesler)用电子探针研究了球状安山岩中球体和基质的化学成分特点,并据基思(Keith)假说,推测了球体形成温度为900-1000℃,球体生长速度为10^-6厘米/秒。     

岩体透水性的分析

本文以坝区渗漏研究为例,按其不均一性和各向异性进行了分类。用渗透系数"矢端图"描述每一类型。用实例说明了"矢端图"的分析、综合、量测和应用的方法,并且阐述了它的实用意义。     

各种斜长石成分的分布规律和低结构态斜长石分类

斜长石是自然界最常见的造岩矿物,一般认为它是完全类质同象系列的典型代表。然而近代研究发现,斜长石在地质体中出现的概率是不均等的,呈不连续的众数分布。在斜长石的X射线衍射、电子衍射、光学性质以及红外吸收光谱所记录的相关曲线上,出现反映结构变化的不连续点,这些不连续点与上述稳定斜长石(呈众数者)的成分点一致。另外,斜长石的非布拉格“卫星”衍射等都说明斜长石超结构对斜长石的稳定性起着重要的制约作用。本文以大量的实际资料,把斜长石的内部结构和斜长石各种物理化学性质联系起来,讨论各种斜长石成分的分布规律,并提出低结构态斜长石分类。     

平缓褶皱的趋势面分析举例

趋势面分析应用于构造地质学已有十几年的历史。本文除一般沿用前人的分析方法外,在陈太源同志的启发下,对趋势面分析结果的解释采用了构造力学的理论。一、趋势面分析的数学原理趋势面分析的方法较多,常用的有两种:一是多项式趋势面分析,一是富里叶趋势面(又称调和趋势面)分析。     

锂型蒙脱石——锂的快离子导体

快离子导体的离子电导率很高(大于1×10^-3Ω^-1&3183;cm^-1),电子电导率很低(小于总电导率的1%)。它的一个重要应用是作固体电池的电解质隔膜。已知的离子导体不下千种,而快离子导体却为数甚少,锂的快离子导体则几乎尚未发现。从研制高能量密度电池的角度考虑,锂的快离子导体是关键材料,这是近几年来对探索锂的快离子导体给予极大重视的原因。在锂型快离子导体中,Li₃N是研究得最多的材料,室温下多晶片的离子电导率为6.6×10^-4Ω¹&3183;cm^-1(B.A.Boukamp and R.A.Huggins,1978),但分解电压太低(～0.45V),稳定性差,不可能在电池中应用它。