激光原位LA-MC-ICP-MS测定地质样品Sm-Nd同位素方法新进展

本文综述了近10年来激光原位LA-MC-ICP-MS测定地质样品Sm-Nd同位素测试技术的最新进展,着重介绍了同质异位素干扰校正的关键技术难点及校正方案。LA-MC-ICP-MS技术对轻稀土富集矿物可以获得可靠的~(147)Sm /~(144)Nd and~(143)Nd /~(144)Nd值,是当前进行地质样品激光原位Sm-Nd同位素测定的主要技术,配合矿物微区U-Th-Pb年龄测定和微量元素分析,可以对矿物的成因演化提供重要的制约参数。多元同位素体系(Sr-Nd-Hf同位素、U-Th-Pb年龄和微量元素)的原位微区联合测定,低含量地质样品(小于500μg/g)和高Sm/Nd值矿物(如磷钇矿Sm/Nd远远大于1,有时甚至达到10)的Sm-Nd同位素组成的准确测定是未来LA-MC-ICP-MS激光原位Sm-Nd同位素测定的主要发展方向之一,具有广阔的应用前景。     

安徽歙县—休宁一带海相火山岩的Sm-Nd同位素研究及其地质意义

火山岩及其相关岩石的全岩Sm-Nd等时线年龄测定表明,安徽省歙县—休宁—带广泛分布的海相火山岩形成于12.86亿年前。这一结果证实皖南地区与江南古陆东南缘其它地段一样,也存在两个元古代岛弧系,即位于南部江湾—街口一带的晚元古代岛弧系及位于北部歙县—休宁一带的中元古代岛弧系。Nd同位素特征研究表明,歙县—休宁一带的火山岩的Sm/Nd比值都大于或接近于0.318(球粒陨石的现代标准值),Nd的初始值(~(143)Nd/~(144)Nd)_1=0.51118,ε_(Nd)(t)=+3.9±0.4,位于亏损地幔演化线附近。因此推断,歙县—休宁一带海相火山岩可能来自亏损地幔源。     

钕同位素比值~(143)Nd/~(144)Nd标准溶液研制

钕同位素比值(~(143)Nd/~(144)Nd)是Sm-Nd同位素方法的关键量值,由于被测样品的~(143)Nd/~(144)Nd比值变化范围很小,所以对~(143)Nd/~(144)Nd比值测试的精准度要求很高(精度优于0.005%)。为了获得高精度和高准确度的测试数据,分析过程中所用Nd同位素标准物质起着重要作用。以往的Nd同位素标准物质都是氧化钕,经过近三十年有的已消耗殆尽。本文阐述了钕同位素比值~(143)Nd/~(144)Nd标准溶液的研制,经检验标准溶液的均匀性和稳定性良好,由11家实验室协同定值,采用MC-TIMS和MC-ICP-MS方法测定~(143)Nd/~(144)Nd,确定了Nd同位素标准溶液的特性值~(143)Nd/~(144)Nd=0.512438,不确定度为5×10-6。此标准溶液于2015年5月获得国家标准样品证书(批号为GSB 04-3258—2015),可被用于地质、资源、海洋、环境、考古等多种样品~(143)Nd/~(144)Nd比值测定时的仪器校准和分析过程的质量监控。     

湘西渣滓溪钨锑矿床白钨矿的Sm-Nd和Sr同位素地球化学

渣滓溪钨锑矿床位于湘西雪峰山弧形构造带的中段,是我国典型的脉状充填型锑矿床。本文对渣滓溪矿区不同产状产出的白钨矿进行了Sm-Nd和Sr同位素研究。研究表明,渣滓溪矿区白钨矿Sm/Nd变化范围相对较宽（0.36~0.63）,143Nd/144Nd为0.51211~0.51288;在147Sm/144Nd-143Nd/144Nd图解中,该矿白钨矿样品没有明显的线性分布趋势,无法厘定出该矿的准确成矿时间。该矿白钨矿的Nd(t)明显可分为两组（-10.2~-14.7和-3.79~+0.01）,其成矿流体中的Nd主要有两个来源,一部分可能来自晚元古代地层或下伏陆壳基底的碎屑岩,另一部分很可能与冷家溪群的基性、超基性岩有关。与Nd同位素不同,渣滓溪成矿流体中Sr同位素组成均一化程度较高,该矿白钨矿87Sr/86Sr为0.7304~0.7329;该矿这种明显富放射成因87Sr的成矿热液,排除了成矿流体来自海水和赋矿围岩作为唯一矿源层的可能性,下伏陆壳的结晶基底很可能是这种高放射成因Sr的提供者。沃溪和渣滓溪矿区白钨矿Sr-Nd同位素组成的对比研究表明,两矿区的成矿物质来源有所不同,前者应来自一种更古老、更成熟、更富放射成因Sr的下伏陆壳基底。     

钐-钕模式年龄测定简介

Sm和Nd均属稀土元素,放射性同位素~(147)Sm经α衰变的产物是稳定同位素~(143)Nd,其半衰期为1.06×10~(11)年。由于岩石中的稀土元素丰度一般都非常低,而~(147)Sm的半衰期又特别长,对稀土同位素的分离和超微量测定难度就相当大。因此,Sm-Nd法在地质年代学中长期得不到实际应用。直至近十年来,随着Sm-Nd同位素分离测试技术的迅速发展,并对它们的地球化学演化规律取得了新的认识之后,Sm-Nd法的应用才日趋广泛。它也同Rb-Sr法一样不仅可进行等时线年龄测定,而且还可以进行模式年龄测定。     

贵州织金含稀土磷矿床的Sm-Nd同位素年龄及其地质意义

为探讨贵州织金含稀土磷矿床的形成时间和成矿物源, 利用Sm-Nd同位素稀释法对该矿床磷块岩中6个小壳化石及胶磷矿样品进行了年龄测定.样品的质谱分析测试结果显示, 样品的147Sm/144Nd与143Nd/144Nd构成了一条相关性良好的线性等时线; 计算结果表明织金含稀土磷矿床具有533±22Ma的Sm-Nd等时年龄, ε_Nd (t) 值为-2.44~-2.77, 表明它们具有相同的成因和相近的形成时代, 本次测得年龄代表着真实的成矿年龄; 二阶段Nd的模式年龄为1313~1338Ma.结合前人对该矿床稀土元素地球化学的研究成果表明, 织金含稀土磷矿床的成矿物源有新生地幔物质组分的加入.      

皖南浅变质岩和沉积岩的钕同位素特点及其大地构造意义

根据Nd同位素模式年龄通常保留源区大陆地块的平均年龄的原理,作者研究了皖南上溪群千枚岩和震旦系到二叠系沉积岩的Nd同位素组成和模式年龄。发现千枚岩和沉积岩具有不同的Nd同位素组成和模式年龄,它们明显地分成二组。千枚岩的~(147)Sm/~(144)Nd=0.1220~0.1290,T_(DM)~(Nd)＝1.63~1.69Ga;沉积岩的~(147)Sm/~144Nd＝0.1100~0.1182,T_(DM)~(Nd)=1.92~2.14Ga。这表明,它们来自不同的物源区:上溪群可能来自附近的古岛弧双桥山群;沉积岩可能来自大别古陆和华北地台。     

Sr-Nd同位素初始比值和Nd模式年龄的误差估算

SrNd同位素参数广泛应用于岩石物质来源及其成因研究,但绝大多数研究者在应用这些参数时并未说明它们的误差大小,这种做法并不科学。作者首次利用误差传播定律推导出了有关参数的误差估算公式,这些参数包括Sr同位素的初始比值(87Sr/86Sr)t、Nd同位素的初始比值(143Nd/144Nd)t、εSr(t)、εNd(t)、Nd同位素模式年龄等。Rb、Sr含量的高低及其测定误差决定着(87Rb/86Sr)s的误差,Sm、Nd含量的高低及其测定误差决定着 (147Sm/144Nd)s的误差,(87Rb/86Sr)s的大小及其误差、(87Sr/86Sr)s误差、年龄值大小及其误差共同影响着(87Sr/86Sr)t的误差。同样,(147Sm/144Nd)s的大小及其误差、(143Nd/144Nd)s 的误差、年龄值大小及其误差共同影响着(143Nd/144Nd)t的误差。Nd同位素球粒陨石模式年龄TCHUR和单阶段亏损地幔模式年龄TDM的误差影响因素主要包括(147Sm/144Nd)s的大小、(143Nd/144Nd)s 的大小及这两个比值的误差,而Nd同位素两阶段亏损地幔模式年龄TDM2的误差除上述影响因素之外,还包括年龄值大小及其误差。通过对广西姑婆山4个花岗岩样品SrNd同位素参数及其误差的计算,作者对各个影响因素进行了详细分析,认为采用同位素稀释质谱法测试数据和高精度的年龄数据是获得理想示踪参数的保证,Rb、Sr、Sm、Nd含量沿用微量（包括稀土）元素测试结果的做法是不可取的,对高Rb样品更应该谨慎从事。建议研究者在使用SrNd同位素参数时能够估算这些参数的误差,并在文章中有所说明。     

西秦岭甘南早子沟金锑矿床白云石Sm-Nd同位素地球化学及其意义

西秦岭造山带广泛发育脉状金锑矿化,但其成矿时代和成矿物质来源仍存在争议,影响了对该区矿床成因的深入认识。甘南早子沟超大型金锑矿床位于西秦岭造山带,矿体赋存于三叠系古浪堤组板岩和中酸性侵入岩内,包括蚀变岩型矿化和脉状矿化两种样式,是研究脉状金锑矿化成矿年代学和成矿物质来源的理想选区。本研究选择早子沟金锑矿床脉状矿化中与辉锑矿、金密切共生的白云石为研究对象,系统分析了其Sm、Nd同位素组成。结果表明,早子沟金锑矿床脉状矿化白云石Sm含量为0. 3221×10~(-6)～4. 918×10~(-6),Nd含量为0. 5667×10~(-6)～22. 76×10~(-6)。147Sm/144Nd和143Nd/144Nd分别为0. 1306～0. 2891和0. 511847～0. 512141,Sm-Nd假等时线年龄为282. 5±5. 1Ma。白云石εNd(0)为-15. 42～-9. 70,εNd(t)为-13. 66～-12. 19,tDM2为2. 03～2. 10Ga,变化范围相对较窄,表明样品源区相同。εNd(t)值与秦岭及其周边地区对比显示,早子沟金锑矿床成矿流体与英安斑岩围岩具有相同的Nd源区,可能来源于扬子板块北缘或南秦岭的古元古代结晶基底。白云石Sm/Nd分馏很弱且成矿流体混染了古元古代结晶基底物质可能是Sm-Nd假等时线产生的原因。这表明白云石Sm-Nd同位素体系可能无法为西秦岭广泛发育的脉状(金)锑矿床提供正确年代学信息。     

金沙江中段元古宙变质岩的Sm-Nd同位素年龄报道

金沙江中段的古老变质岩由多期变质的元古宙变质岩石单元组成。利用Sm-Nd同位素方法获得了雄松群二云母片岩全岩同位素等时线年龄1594Ma和1723Ma、2011Ma两组模式年龄。前者代表了成岩年龄,后者代表金沙江中段地层的基底年龄,这与金沙江流域乃至整个华南地壳最初形成的年龄十分相似。表明,川西、藏东地区雄松群变质岩可能属于华南地壳的组成部分。其形成时间应在早元古代或更早的时期内。     

大直径桩承载特性的研究进展评述

从大直径桩的荷载传递特性、在竖向荷载作用下承载特性的试验和理论、在水平向荷载作用下承载特性的试验和理论方面评述大直径桩承载特性的研究进展。同时指出各种研究中存在的问题,以及各种研究方法的优点和不足。     

三组结构面状态下不同产状结构面的力学效应研究

本文分析了三组结构面产状模型力学实验结果, 揭示了这种组合条件岩体中产生压剪区、张剪区及结构面、结构体的多种变形成分, 也揭示了压剪区和张剪区形成机理、及三组结构面组合下结构面产状的力学效应。     

安徽省观赏石资源开发利用研究

观赏石是一种可开发利用的经济矿产资源,安徽复杂的地质背景造就了丰富多样的观赏石资源,为了合理开发和利用安徽的观赏石资源,本文对安徽观赏石资源的品种、分布、开发利用现状与前景、存在的主要问题进行了初步研究,并提出合理开发和利用观赏石资源的建议.     

成矿预测中证据权重法与信息量法及其比较

本文简述了证据权重法及信息量法的理论基础及计算方法,并对二者进行了比较,同时分别用证据权重法模型和信息量法模型对同一研究区进行预测,取得了极为相似的效果。     

黄钇钽矿形成条件的实验研究

本文实验表明,黄钇钽矿需要在温度≥500℃,溶液pH≈4.0-7.5,压力500—1500bar的范围内形成,与褐钇铌矿相比,其形成条件的范围要窄得多。 不同的稀土元素在形成黄钇钽矿时的成矿温度亦不同。钇族稀土成矿温度相对较低且相互接近,铈族稀土的成矿温度比钇族稀土高得多,并随原子序数减小而迅速增高,以致La、Ce、Pr、Nd在一般的地质条件下难以形成这种结构的矿物,这就是至今在自然界发现的黄钇钽矿均为钇族稀土占优势的原因之一。实验还表明,大量F、P等组分的存在,对黄钇钽矿的形成是不利的。     

氟碳铈矿形成条件的实验研究

本文研究了氟碳铈矿的形成条件及Lr、Pr、Nd、Sm……Lu及Y的氟碳酸盐形成氟碳铈矿结构的可能性。主要实验结果及讨论如下: 1.氟碳铈矿的形成条件范围很宽,在常温到400℃,常压到1000bar,溶液pH从6.7到11.0的范围内均可形成。 2。氟碳铈矿与独居石有类似的形成条件,控制它们形成量的因素是氟与磷的比例。 3.La—DY的氟碳酸盐矿物能够从成矿溶液中直接形成,而Ho—Lu的则不能。 4.氟碳铈矿的晶胞参数与成矿溶液性质有一定的关系,在碱性溶液中合成的氟碳铈矿的晶胞要比在中性溶液中合成的大些。     

齐Ⅰ金矿床石英热发光研究

通过对石英热发光特征研究,发现石英热发光曲线的复杂与否,与矿床的形成深度、多期次成矿作用和矿化的贫富有一定的关系。进而,为在该区进一步深入找矿及寻找其它内生矿床提供一项新的研究途径。     

断裂多期活动及其研究意义

本文从断层多期活动的客观存在出发,在理论和实验两个方面论述了断层多期活动的必然性,并提出了对断裂多期活动研究的方法、途径和意义。      

有关《中国古地理图》的点滴追忆

The Atlas of Palaeogeography of China was published in 1955. This paper will introduce the impor- tant historical background of the compilation and publishing of the atlas. Actually it was a direct outcome of the famous Main geological structural units of China written by Huang Jiqing in 1945. Confined by the status of geological development of that stage, the atlas mainly presents the variation of the distribution of old landmasses and oceans during different geological stages. The compilation was based on facies types, palaeontological species , and features of regional fauna assemblages . The basic scale of the atlas was 1:1 000 000. There are totally 20 maps, spanning from the Sinian to Triassic of the Mesozoic. The compila-tion was finished in more than three years. The outline of landmasses and oceans, main direction of trans-gression and regression, distribution of fossils, crustal deformation, mineral deposits, as well as volcanic and glacial activities are shown with various patterns and colors     

导水裂隙带高度探测新方法综述

确定导水裂隙带高度的方法主要有两类：一类是实际探测法；另一类是理论计算和经验公式计算法。随着科技技术的发展，近年来又产生和发展了许多新的探测技术和方法。本文主要介绍了几种探测新方法的工作原理和方法，并对其进行了分析比较。为准确地探测导水裂隙带高度，实际应用中应根据实际情况具体分析，合理地选择探测方法和手段。