离子探针锆石U-Pb定年

锆石是大型离子探针U-Pb定年技术应用最早和最广的矿物,离子探针U-Pb定年可以有效获取粒径微小锆石或具有复杂环带结构的锆石中不同区域的年龄信息。文中以Cameca IMS 1280型离子探针为例,对离子探针锆石U-Pb定年原理、仪器分析流程、数据校正方法和数据误差分析等多方面进行综述,并总结了近年来离子探针锆石U-Pb定年技术新进展。     

山东半岛高压麻粒岩中锆石的U-Pb定年及其地质意义

在山东半岛早前寒武纪变质基底中,高压麻粗岩常常呈透镜体或不规则脉状体广泛分布于TTG片麻岩之中.锆石中矿物包体激光拉曼测试、阴极发光图像分析及原位U-Pb定年结果表明,山东丰岛高压麻粒岩中锆石成因十分复杂,可划分为3种类型:第一类锆石显示明显或弱的岩浆结晶环带,部分锆石保存磷灰石(Ap)等矿物包体,U-Pb定年结果显示...     

热液锆石U-Pb定年与石英脉型金矿成矿时代:评述与展望

石英脉型金矿床是最重要的金矿床类型之一,对其成矿时代的精确测定却一直是一道难题.近年来同位素质谱技术的发展使得通过含金石英脉中热液锆石的U-Pb定年来精确限定石英脉型金矿床成矿时代成为可能.但含金石英脉中的锆石组成通常较复杂,除有热液锆石外,还可能出现从围岩中捕获的岩浆锆石和变质锆石.锆石成因和组成的这种复杂性,经常导致所获得的U-Pb年龄数据难以解释或缺乏明确的地质意义.因此石英脉型金矿床锆石U-Pb定年的关键是有效区分从成矿流体中直接生长的热液锆石和从围岩中捕获的岩浆锆石或变质锆石.通过锆石形貌、结构、微量元素组成(含稀土元素)、矿物或流体包裹体特征等的系统分析和综合研究,可以较好地区分含金石英脉中的不同成因锆石.在此基础上利用先进的SHRIMP或LA-ICPMS锆石U-Pb分析技术对石英脉中的热液锆石进行微区原位定年,可以获得石英脉型金矿床可靠的成矿年龄.     

含U副矿物的原位微区U-Pb定年方法

同位素地质年代学是解决地质体时、空演化及大陆动力学等地学研究的基础,而副矿物U-Pb年代学是常用的定年方法之一。含U副矿物广泛分布于各种类型的岩石中,其U[CD*2]Pb年龄可提供地质体演化过程中所发生的地质事件的时代,而传统的热电离质谱全溶年代学分析只能提供样品年龄信息的平均值。随着仪器科学和分析技术的进步,副矿物的原位微区U-Pb测年方法成为近年来U-Pb同位素地质年代学发展的主导趋势。与锆石相比,其它副矿物的U-Pb同位素体系相对比较复杂,经常含较高的普通Pb。在仔细阅读相关文献的基础上,结合近年来相关研究工作,综述副矿物原位微区U-Pb定年以及普通Pb校正方法研究的最新进展,以期推动我国副矿物原位微区U-Pb定年方法相关研究及其在地质学中的应用。     

显微激光拉曼光谱锆石定年方法及其应用

锆石是岩浆岩、沉积岩和变质岩中的常见副矿物,由于其具有高Th、U含量的特点,已成为地质年代学研究的理想矿物之一。显微激光拉曼光谱锆石定年方法的原理是锆石中U、Th原子自发的α衰变而引起其自身晶格的辐射损伤,锆石晶格破坏的积累和时间呈正相关关系,并且与锆石拉曼光谱半高宽Γ具有相关性。利用锆石显微激光拉曼光谱仪测量锆石特征峰的半高宽可以计算出锆石的辐射损伤累积,进而计算得到锆石发生辐射损伤所累计的时间。锆石辐射损伤定年方法具有空间分辨率高、样品制备和测试方法简单等优势。但是此方法也受控于诸多影响因素,例如锆石自身结构的不均一性、锆石发生热退火作用的速率、锆石重结晶作用及辐射损伤饱和度等对定年结果均具有影响。显微激光拉曼光谱锆石定年方法的建立将有助于判定碎屑锆石物源区、揭示岩体热演化史以及识别继承锆石经历的后期构造热事件等研究。本文从显微激光拉曼光谱锆石定年方法的基本原理、计算过程及年龄影响因素等方面对该方法进行了介绍,并通过对松多高压变质带中变泥质岩中锆石的年代学研究,结合前人的应用实例,对该方法的应用前景进行了展望,为锆石年代学研究提供新的技术手段。     

粤北长江铀矿田花岗岩独居石U-Pb同位素定年及其地质意义

长江铀矿田位于诸广山复式岩体中南部,是典型的花岗岩型铀矿田.前人采用锆石U-Pb定年方法对赋矿花岗岩进行了年代学研究,但由于全岩和锆石铀含量较高,锆石往往发生了蜕晶化,可能导致锆石U-Pb定年数据散乱,影响锆石U-Pb年龄的可靠性.独居石是花岗岩中广泛存在的含铀副矿物,铀和钍含量均较高,可达10000×10-6,普通铅...     

塔里木柯坪地区二叠系沉积岩碎屑锆石U-Pb定年和Hf同位素特征及其对塔里木块体地质演化的限定

塔里木早二叠世大火成岩省是我国继峨眉山大火成岩省得到国际公认后的又一个重要的大火成岩省,对其中广泛出露的多层玄武质熔岩的夹层沉积岩中的锆石年代学和Hf同位素特征研究可以对塔里木早二叠世大火成岩省的岩浆演化以及之前的地质史方面的认识提供重要的信息。本文选取塔里木西北缘柯坪地区印干村大湾沟剖面玄武岩的夹层粉砂岩中3个不同层位的沉积岩样品,对其中碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成进行了较系统的研究。研究表明3个样品碎屑锆石U-Pb年龄中最年轻的一组年龄峰值介于284~291Ma之间,与前人对塔里木早二叠世大火成岩省大规模溢流玄武质岩浆事件相吻合。此外,还存在老于1.7Ga、0.9~1.0Ga和750~850Ma以及410~450Ma的几组年龄,可能分别对应于塔里木哥伦比亚超大陆聚合、罗迪尼亚超大陆的聚合和裂解以及志留系地层的剥蚀沉积等一系列地质事件的发生。对上述3个沉积岩样品中锆石Hf同位素成分分析得出其碎屑锆石源区成分复杂,主要源自塔里木前寒武纪基底、志留系地层和塔里木早二叠世大火成岩省岩浆事件。具有二叠纪年龄的锆石ε_Hf(t)值在-10~4之间,平均值为-4.8,Hf同位素亏损地幔模式年龄t_DM^Hf为 801~1363Ma,表明这些玄武质熔岩中沉积岩夹层的碎屑锆石应该来自古老的富集岩石圈地幔。通过对柯坪地区这些夹层沉积岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素成分研究,有助于对塔里木早二叠世大火成岩省岩浆演化的认识。     

东阿拉善地块叠布斯格杂岩的形成与变质时代:来自黑云斜长片麻岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年的新证据

叠布斯格杂岩作为阿拉善地块变质程度最高、形成时代最老的变质岩系,是进一步深入认识阿拉善地块形成、演化与构造亲缘性的最佳对象.本文对叠布斯格杂岩中黑云斜长片麻岩开展了系统的野外地质调查、岩相学观察和锆石U-Pb年代学研究.碎屑锆石U-Pb定年和野外地质调查表明,叠布斯格杂岩中黑云斜长片麻岩碎屑锆石年龄介于2 177~2 010 Ma,最小年龄峰值为2 050 Ma,结合变质锆石年龄数据,限定其沉积时代在2 050~1 969 Ma之间.区域对比研究表明,阿拉善地块叠布斯格杂岩中黑云斜长片麻岩与西阿拉善地块龙首山杂岩、华北克拉通孔兹岩带（尤其是孔兹岩带西部）中的变沉积岩系在沉积时代与源区特征上具有高度的一致性.此外,变质锆石U-Pb定年和微量元素分析表明,叠布斯格杂岩中黑云斜长片麻岩记录了古元古代晚期1 969~1 811 Ma连续的变质年龄.对比分析阿拉善地块与孔兹岩带变沉积岩系的碎屑锆石年龄谱系-变质时代表明,阿拉善地块与孔兹岩带在古元古代可能具有相同的沉积-变质演化历史,在古元古代期间阿拉善地块应是华北克拉通孔兹岩带的西延部分.      

羌塘地块南部晚白垩世火山岩离子探针测年及其对红层时代的约束

羌塘地块南部广泛出露陆相红层,1:25万区域地质调查将大部分红层划归为中新统康托组,但缺乏可靠的年代学依据。野外观测发现火山岩与红层之间存在喷发不整合接触关系,室内从火山岩选出很多岩浆锆石;应用离子探针U-Pb同位素测年方法精确测定岩浆锆石年龄,能够为研究火山喷发期次和红层形成时代提供重要依据。对羌塘地块南部红层内部粗面安山岩夹层—比洛错火山岩和扎加藏布北侧红层上覆安山岩,挑选岩浆锆石进行高精度的离子探针U-Pb同位素测年,发现比洛错粗面安山岩锆石206Pb/238U同位素年龄为(83.3±1.3)Ma,扎加藏布北侧安山岩锆石206Pb/238U同位素年龄为(75.65±0.82)Ma。这些年龄良好地揭示了晚白垩世不同期次的火山喷发时代,同时为红层形成时代和红层盆地演化提供了重要的年代学约束。根据比洛错和扎加藏布北侧火山岩的锆石U-Pb同位素测年资料,将羌塘盆地南部红层时代归属上白垩统阿布山组,这对分析羌塘地块南部油气地质构造保存条件和构造地貌演化具有重要意义。     

内蒙古羊蹄子山-磨石山锐钛矿矿床富矿层和花岗岩锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义

在详细地质勘查和岩石学研究的基础上,选取了矿区北部磨石山矿带元古宙沉积变质型富锐钛矿矿层和南部羊蹄子山矿带西段与热液改造型富矿体接触的花岗岩体中的锆石,分别进行了较系统的SHRIMP锆石U-Pb定年研究。结果显示,富矿层的火山-沉积变质岩系中锆石存在2540～1158Ma(207Pb/206Pb年龄)的年龄谱范围,具有1751Ma、1859Ma和2525Ma3个主要年龄峰,其中以1751Ma左右的岩浆事件最为强烈,可能代表了海底火山热液喷气或喷流作用形成的锆石年龄或与之有关的成矿年龄;1158Ma的数据点为锆石增生事件年龄,可能记录了含矿岩系遭受低角闪岩相或绿片岩相的变质事件或与之有关的变质成矿作用年龄,由此确定火山-沉积岩的沉积作用应发生于1751Ma,时代为中元古代,是华北地台北缘结晶基底最早的沉积盖层,而非前人认为的古元古界上部二道凹群;其他几组较老年龄的碎屑锆石是沉积物源区的或由强烈的海底火山喷发作用从深部结晶基底带来的,它们主要表现为岩浆事件。花岗岩体的侵位(或结晶)年龄为118Ma,属燕山晚期产物,代表了羊蹄子山矿带西段局部遭受后期热液改造的成矿期年龄。     

东天山卡拉塔格早古生代红海块状硫化物矿床精确定年及其地质意义

东天山卡拉塔格矿带红海块状硫化物Cu-Zn矿床产于卡拉塔格海相火山岩建造中,矿层主要与两个岩性段的火山-碎屑岩地层有关:(1)盖层为中性-酸性火山岩、火山角砾岩、凝灰岩,夹凝灰质砂岩;(2)赋矿层位主要由中基性-中酸性火山角砾岩、凝灰角砾岩、凝灰岩和沉凝灰岩组成。高精度的锆石离子探针U-Pb同位素定年获得矿体上盘围岩底部酸性火山岩的年龄为416.3±5.9Ma,为成矿时代的上限年龄;K-Ar同位素定年获得矿体下盘强绢云母化蚀变围岩年龄为424±7Ma,记录了最晚一期成矿热液活动的时代。同位素年代学研究显示,卡拉塔格地区在早古生代末期存在一期铜多金属成矿作用,这个认识不仅为吐哈盆地南缘古生代火山岩地层的时代划分提供了年代学限制,而且扩大了卡拉塔格地区和区域找矿空间。     

胶东谭格庄地区奥长花岗质片麻岩和斜长角闪岩的野外地质和锆石SHRIMP定年

对胶东谭格庄地区一地质剖面进行了详细野外观察和锆石SHRIMP年代学研究.剖面主要是由奥长花岗质片麻岩和斜长角闪岩组成,两者互层产出并一起发生褶皱变形,在强变形域两者完全平行化.所以,在强变形地区,不同成分岩性的薄层状互层产出不能作为变质沉积岩的识别标志.奥长花岗质片麻岩(S1105)形成于2496±10Ma,遭受了古元古代早期和晚期变质.两个斜长角闪岩样品(S1238和S0812)都只发育变质锆石,年龄分别为1842±3Ma和1833±13Ma.该剖面岩石记录的两期变质作用在胶东地区具有普遍意义.结合前人研究,作者指出该地区太古宙末存在区域性变质深熔作用,早期地壳受到了强烈的再造;古元古代末的变质作用具有带状分布特点,与造山作用有关.     

滇西马登地区晚二叠世-早三叠世地层组合及年代学:火山岩锆石U-Pb定年证据

在西南"三江"造山带中段的兰坪盆地内,由于露头状况不好,盆地基底岩石出露状况不详,导致地层划分、归属相当混乱。详细的野外地质调查揭示,盆地东缘马登地区出露的基底岩石主要由2个构造地层单元组成,上部为火山-沉积序列,下部为浅海相泥岩、灰岩及生物碎屑灰岩。上部火山-沉积序列出露厚约1200m,可分为4个喷发-沉积韵律,由英安质熔岩、流纹质熔岩与晶屑凝灰岩、火山集块岩、火山角砾岩、流纹质凝灰岩、火山碎屑岩及少量泥岩相间组成。火山岩锆石LAICP-MS U-Pb法测年数据显示,岩浆活动始于250Ma,持续至244Ma,总体处于早三叠世,构成江达-维西-云县弧火山岩带的一部分。强烈变形的海相地层与火山岩二者呈断层接触,其时代老于250Ma。结合砂岩中碎屑锆石年龄结果(大于260Ma)判定,这套沉积岩应属于晚二叠世,其与早三叠世-中三叠世火山岩一起组成兰坪盆地的基底岩石。     

基于重砂鉴定技术的火山岩锆石精选与测年方法关系探讨

针对中浅变质沉凝灰岩锆石U-Pb同位素年龄分散幅度较大的现状,在湘中地区碧溪长安组底部凝灰岩几次采集样品测年不成功的情况下再次取样,通过室内重砂样品加工分选等工序,利用立体显微镜和偏光显微镜对锆石进行详细的矿物学特征对比分析,确定样品是否有来自不同时代、不同成因或不同地质背景的锆石。将精选出的锆石进行再次分选,分离成两组样品送往测年,采用LA-ICP-MSU-Pb法测得同沉积期的火山岩岩浆成因锆石年龄751±5 Ma和构造岩浆热事件年龄431.3±4.3 Ma,两组年龄数据与区域地质事实吻合。由此认为对此类样品的锆石进行成因、形态与光学性质等方面的综合分析研究,将混合锆石进行分组,有助于同位素测年数据的有效集中,保证测年数据精度。本文研究表明重砂精细分析鉴定是同位素精准定年的基础。     

伊勒呼里山中生代火山岩:锆石U-Pb年代学及其对岩浆事件的制约

伊勒呼里山地区中生代火山岩由安山岩、粗面英安岩、流纹岩、流纹质凝灰岩和流纹质玻屑凝灰岩等组成。中生代火山岩中的锆石多呈半自形-自形晶,振荡环带发育,Th/U值略高（0.30~2.56）,为岩浆成因。锆石U-Pb同位素年代学研究表明：塔木兰沟组安山岩年龄为（161.0±1.0）Ma（n=22）,形成于中侏罗世;满克头鄂博组流纹岩年龄为（157.8±2.3）Ma（n=24）,形成时代属于晚侏罗世;玛尼吐组火山岩2个样品的年龄分别为（154.0±2.0）Ma（n=23）和（151.7±1.4）Ma（n=25）,形成时代属于晚侏罗世;白音高老组火山岩2个样品的年龄分别为（124.1±1.1）Ma（n=25）和（125.1±0.7）Ma（n=23）,形成时代为早白垩世。捕获锆石的定年结果显示,本区存在前寒武纪岩浆事件（774 Ma）、加里东期岩浆事件（472 Ma）、印支期岩浆事件（214、210 Ma）,这与周边基底岩石中锆石U-Pb的定年结果相吻合。     

滇中易门地区新元古代澄江组凝灰岩锆石U-Pb年龄及其地质意义

扬子西缘广泛出露的新元古代澄江组是一套与晋宁运动密切相关的沉积岩夹火山岩系,其形成时限对华南新元古代区域地层格架、地层划分对比及古大陆再造具有重要意义。出露于滇中易门地区的新元古代澄江组底部发育有厚数米的凝灰岩夹层,本次采集凝灰岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年研究,结果表明,锆石206Pb/238U年龄加权平均值为812±5. 5Ma(n=17,MSWD=0.46),可以代表滇中澄江组的底界年龄,从而进一步确定澄江组底界年龄为812Ma左右。此外,凝灰岩中捕获的锆石年龄信息指示扬子西缘可能存在2. 5Ga、1. 8～1. 6Ga、1. 5Ga、1. 3Ga及1.0Ga等数期重要的区域构造-热事件。     

湖南冷家溪群划分及同位素年龄约束

依据区域岩石组合特征,参照岩石地层的划分原则,对冷家溪群进行重新划分:下部为海相深水盆地沉积细碎屑岩系,划分出易家桥组、潘家冲组、雷神庙组;上部为盆地斜坡相浊流(扇)沉积粗碎屑岩系,分为黄浒洞组、小木坪组、大药菇组。在冷家溪群各岩组中的凝灰岩夹层内取得一批新的SHRIMP锆石U-Pb测年数据,对其沉积时代归属提供了新的约束。锆石SHRIMP年龄数据表明其沉积时限介于820～>862 Ma之间,时代属于新元古代早期。     

粤北大瑶山地区前泥盆纪地层中的火山岩特征及LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

通过1︰5万地质填图及剖面测制,作者在粤北大瑶山地区的震旦-寒武纪地层中首次发现多层火山岩,岩性主要为火山-沉积碎屑岩类的变质凝灰质不等粒岩屑石英砂岩、变质凝灰质不等粒长石石英砂岩、沉凝灰岩等,局部见变流纹质熔结凝灰岩。对变流纹质熔结凝灰岩、变质凝灰质砂岩用LA-ICP-MS法测定锆石U-Pb年龄,206Pb/238U年龄介于614~2869 Ma之间,年龄值较为分散,说明碎屑锆石是多来源的。火山岩年龄数据与地层时代归属矛盾,粤北大瑶山地区前泥盆纪地层的时代归属值得进一步探讨。     

东昆仑闹仓坚沟组流纹质凝灰岩锆石U-Pb年龄及其地质意义

应用激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICP MS)方法对东昆仑秀沟盆地闹仓坚沟组火山岩样品进行了锆石U-Pb定年研究。流纹质凝灰岩(DG25-4)中锆石的阴极发光图像具有振荡环带结构,属于典型的岩浆锆石。15个岩浆锆石206Pb/238U表面年龄集中在239~249 Ma之间,206Pb/238U加权平均值为243.5 ± 1.7 Ma,它记录了火山岩的形成年龄,说明该地区闹仓坚沟组形成于中三叠世早期。这一研究还在闹仓坚沟组火山岩中发现了早古生代和元古宇继承锆石,提供了昆南地体可能存在元古宇基底的信息。      

鄂尔多斯盆地延长组凝灰岩夹层展布特征及其地质意义

鄂尔多斯盆地延长组凝灰岩夹层分布广泛,通过众多凝灰岩夹层的实际岩心观察,归纳总结出凝灰岩夹层的常规测井曲线表现为具有相对低电位、高自然伽马、高电阻率、高声波时差值的特征,并且高值常略低于致密泥岩段;单井分析凝灰岩夹层与上、下部岩石整合接触,较少发育同沉积构造,以典型的火山尘灰大气降落沉积产物为主,但也偶见凝灰岩与砂泥岩一起发育扰动构造,明显经受了水动力改造;连井剖面分析说明延长组长1—长9皆有凝灰岩分布,横向上可对比性凝灰岩主要有4套,分别为长91、长73底、长72、长71期,以盆地西南部长73期最发育;凝灰岩平面展布特征整体呈北西向展布,由南西—北东向凝灰岩厚度逐渐变薄,并且与烃源岩、放射性异常展布形态一致,因此认为凝灰岩的沉积作用所引起的元素迁移和古环境变化,可能对延长组优质烃源岩的发育具有重要意义。