铂族元素作为地球化学指示剂有关问题讨论

铂族元素在研究地球化学过程中发挥着越来越重要的示踪作用。根据铂族元素在不同圈层中的分布,可以探索地球的形成历史和地外撞击事件。根据铂族元素之间的分异性,可用来研究岩浆的部分熔融程度、岩石的形成过程以及大地构造环境的判别等。然而,多年来,由于分析手段和分析方法等的限制,对铂族元素在地质作用过程中的化学行为的认识尚欠深入,对其作为地球化学指示剂的研究还存在诸多问题,许多现象尚不能得到很好的解释。本文提出,应加强地质样品中超痕量铂族元素的高精度分析方法研究和铂族元素在地质作用过程中分异行为、分异规律的研究。     

构造煤13C NMR 谱及其结构成分的应力效应

运用NMR(CP/MAS+TOSS)方法, 获得了不同类型构造煤的¹³C NMR高分辨谱. 在此基础上, 进行谱的拟合和峰的解叠, 求出各种碳官能团的相对含量, 并结合R_{o, max}, XRD和元素分析成果, 进一步研究了不同类型构造煤结构及成分变化的应力效应. 结果表明: R_{o, max}不仅是反映煤级的重要指标, 而且也是反映构造煤结构应力效应的有效指标. 煤大分子基本结构单元堆砌度L_c以及L_a /L_c参数的变化可以区分温度和应力对变质和变形环境的影响, 总体上反映了构造变形强弱的变化, 可以当作构造煤结构的应力效应指标. 在不同变质变形环境下由于构造应力作用形成的不同类型构造煤, 其结构及成分变化总的特征是, 除韧性变形较弱的揉皱煤外, 从脆性变形至韧性变形, 随着构造变形的增强, 芳碳与脂碳峰半高宽之比H_fa/H_fal增高, 芳碳率f_a不断增加, 脂碳率f_al却逐渐减少, 各结构成分的变化具有阶跃性和波折性的特点, 这正是构造应力对不同类型构造煤大分子结构的不同所引起的. 韧性变形较弱的揉皱煤的内部结构的变化主要反映在物理结构上. 中、高煤级变质变形环境形成的构造煤与低煤级变质变形环境形成的构造煤相比, H_fa/H_fal, f_a和f_al以及各结构成分的变化幅度更大些. 因而H_fa/H_fal, f_a和f_al等结构成分参数的变化也从某种程度上反映了煤级增高和构造煤结构成分的应力效应.     

华北中—新生代大陆岩石圈转型的研究现状与方向 ——兼评“岩石圈减薄”和“克拉通破坏”

对我国大陆岩石圈的持续热点研究领域——华北中-新生代大陆岩石圈巨厚减薄研究中所涉及的问题再次进行了评述,特别是将对问题认识过程与克拉通陆内造山研究相联系。综述了岩石地球化学、地球物理、构造地质等不同学科对中生代华北大陆岩石圈演化特征研究的最新进展,以及对大陆岩石圈诸多学科不同定义内涵及由此产生的讨论。在分述了国际大陆岩石圈研究背景,岩石圈转型的空间特征及时间特征,新技术方法的应用,地表构造体系转折的再认识,以及几种可能的转型机制基础上,再次建议以大陆岩石圈全面转型,即一系列大陆岩石圈地质、物理及化学参量的系统变化,来描述这一大尺度东亚地球动力学过程,并提出目前以“克拉通破坏”作为大陆岩石圈改造研究的提法应予修正。呼吁大力鼓励及进行多学科交叉综合研究,重视各学科新技术新方法的引进及应用。在相关研究中高度重视地球深部圈层相互作用,将中生代全球深部地幔事件对中国东部岩石圈地幔全面转型的影响作为今后研究重点。     

大陆岩石圈地幔定年

大陆岩石圈地幔是伴随地壳熔体抽取而形成的低密度地幔残留,是联系软流圈与地壳的重要纽带。虽然大陆岩石圈地幔一直是固体地球科学研究的重要内容,但对其形成时代的准确厘定则是当前研究的难点。传统方法是采用岩石圈地幔中橄榄岩主要元素的贫瘠程度来对岩石圈进行定年,即古老的岩石圈地幔Al2O3和CaO含量低,而MgO含量高(同时导致橄榄石高Fo值),而年轻岩石圈地幔的特征正好相反。显然,这种间接的方法不能给出确切的年龄信息。尽管Sr-Nd和锆石U-Pb等同位素方法也被用来进行地幔橄榄岩定年,但岩石圈地幔通常具有的较高温度使上述同位素体系不能保持封闭,因而给出的年龄大多与岩石圈地幔的形成时代无关。近几年发展起来的Re-Os同位素技术是目前进行岩石圈地幔定年的最理想工具,但也存在一系列需要研究的问题。文中对这一方法的基本原理、发展现状和存在的问题进行了全面的介绍。同时,根据目前获得的Os同位素资料,对中国东部岩石圈地幔的时代进行了讨论,并简要论述所获得的资料对岩石圈减薄研究的启示。     

华北古生代地幔岩捕掳体中石榴石和巨晶石榴石的主、微量元素

山东蒙阴和辽宁复县古生代金伯利岩中产有众多的地慢岩捕掳体（橄榄岩、榴辉岩）和巨晶矿物．通过对这些捕掳体中石榴石以及石榴石巨晶的电子探针、离子探针微区分析及有关模拟计算,发现这些石榴石在捕获前都受到过金伯利岩质的硅酸盐岩浆不同程度的交代改造．其中辽宁复县榴辉岩型石榴石受地慢交代作用的影响很小,反映原亏损地幔石榴石的组成．相反,山东蒙阴橄榄岩中的石榴石和所有石榴石巨晶则受到了交代流体的彻底改造,并与流体相达到完全的平衡,因此反映的是富集地幔的特征,据此可推测中国华北克拉通下古老的岩石圈地幔在古生代金伯利岩岩浆喷出之前已受到过相当强烈的交代作用的改造。     

西藏羊八井地热田硼同位素地球化学特征初步研究

基于国外大量硼同位素示踪的地热研究实例,在先期建立的MC-ICP-MS测定水中硼同位素分析方法基础上,以羊八井地热田为研究对象,进行了热田地热流体的硼同位素地球化学初步研究。研究表明,羊八井地热田区热储流体的硼同位素值为 -10.5‰～-9.1‰,为非海相来源; 结合区域地质特征,研究认为热储内的硼组分来源于蚀变花岗岩围岩,并且蚀变花岗岩的硼同位素特征可能与深层地热流体相似。研究表明羊八井浅层热储内硼元素的地球化学行为并非完全是保守元素,存在着一定的硼同位素分馏。在端元硼同位素特征差异较小的羊八井热田,为硼同位素二元混合模型示踪水体混合过程带来了相当的复杂性。本文从热田开采过程与采样时间、水-岩相互作用、气-液相分离以及结垢过程等方面分析了浅层热储内引起硼同位素分馏的可能因素,其中从整体来看,气-液相分离过程的影响相对较大;而在个别井位水-岩相互作用与结垢的影响可能相对较为显著。     

辽河盆地东部凹陷早第三纪火山岩地球化学及形成环境

中新生代频繁的岩浆活动是辽河盆地重要特征之一,东部凹陷作为各时期岩浆活动的中心,下第三系火山岩基本覆盖了整个凹陷.受构造运动差异影响,东部凹陷各地区不同时期岩浆活动强度不同,房身泡组火山岩分布最广,从沙三段到东营组沉积时期岩浆活动具有自中部向南、北转移的特征.岩石学和地球化学研究表明,主要火山熔岩类型为碱性玄武岩、粗面岩和辉绿玢岩;岩石化学组成上具有高碱、高铝和镁,较富集轻稀土元素,Eu异常不明显(δEu为0.70～1.05),弱亏损Ti、P、Sr、Ta元素的特征.岩石εNd(t)和(N(87Sr)/N(86Sr))i组成分别为-2.8～2.8和0.704 6～0.706 7.综合研究表明,玄武质岩浆来源于岩石圈地幔,而粗面岩和辉绿玢岩可能源于幔源玄武质岩浆的分异,但辉绿岩受地壳物质污染较重;该火山岩形成于大陆裂谷环境,反映出早第三纪辽河盆地处于拉张构造背景.     

大别造山带祝家铺辉长岩的铂族元素特征

采用镍锍火试金法结合ICP-MS分析了祝家铺14个辉长岩样品中的Ir，Ru，Rh，Pt和Pd的含量。结果显示其PGE的含量较低，原始地幔标准化后的PGE分布模式呈正斜率型，PPGE相对原始地幔略微亏损，而IPGE强烈亏损，Pd／Ir值(22—138)远高于相应的地幔比值，表明铂族元素发生了分异。对祝家铺辉长岩的铂族元素研究表明，在其源区发生过硫化物的分异作用，地壳的混入可能促进了硫化物的饱和。祝家铺辉长岩中铂族元素的分异是因为在地幔部分熔融和岩浆演化过程中，PPGE主要受硫化物控制，而Ir则存在于非硫化物相如尖晶石、可能还有合金之中。     

大陆深俯冲后效作用的地球化学记录——华北中生代岩石圈地幔源区特征变异的讨论

早中生代扬子板块与华北板块之间的俯冲及其后两陆块间的碰撞为大陆深俯冲后效作用研究提供了一个少见的实例。本文在系统论述华北中生代深部年代学记录、深源岩类源区地球化学特征的时空变化规律,普遍的 Sr 同位素高度富集现象及其空间变化指向、高场强元素强烈分馏以及时间制约分析基础上,提出了导致这些源区特征变化最可能的机制为扬子板片深俯冲中析出的熔体/流体交代并改造了华北大陆岩石圈地幔。而其后中生代全球事件引发的中国东部广泛而强烈白垩纪构造-岩浆幕则提供了侵位于地壳层位深源岩类的成岩条件。本文强调指出对华北岩石圈地幔这种大尺度实体上的改造,应被视为扬子板片深俯冲后效作用中最具深远意义的一种表现,并对中生代华北岩石圈整体转型产生了重要影响。     

北京密云环斑花岗岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素及其地质意义

密云岩体位于华北克拉通东部,由环斑花岗岩和斑状黑云母花岗岩组成,是典型 A 型环斑花岗岩岩体之一。锆石的 LA-ICPMS U-Pb 年代学研究表明,密云环斑花岗岩形成于1681±10Ma 和1679±10Ma,而围岩片麻岩的原岩形成于2521±14Ma。锆石的 LA-MC-ICPMS Hf 同位素研究表明,太古代片麻岩来源于亏损地幔物质的部分熔融,从而表明2.5 Ca 是华北克拉通地壳重要的生长期;环斑花岗岩中锆石 Hf 同位素组成为δ_(Hf)(t)=～-5,两阶段模式年龄为 T_(DM2)=2.6～2.8Ga,表明它们来源于太古代新生地壳的部分熔融,密云环斑花岗岩侵位于华北克拉通大陆裂解、伸展环境,可能与全球古元古代未期Columbia 超大陆的裂解有关。