大别地体变质岩石中锆石Lu-Hf同位素基本特征

大别地体变质岩中锆石的Hf同位素研究可以为超高压变质过程中锆石的Lu-Hf地球化学行为及超高压变质原岩的性质和成因提供重要信息.最近Zheng等和Wu等率先对大别造山带变质岩开展了锆石的Hf同位素研究,得到许多新的认识[1-3].我们在对大别山南部超高压变质带新店榴辉岩、双河和黄镇地区榴辉岩片麻岩和硬玉石英岩以及南北大别若干个片麻岩变质锆石微区U-Pb SIMS定年和CL内部结构研究的基础上进行了原位LA-MC-ICPMS的Lu-Hf同位素分析,获得以下一些结果和认识:     

胶东文登长山南花岗闪长岩体的岩浆混合成因：闪长质包体及寄主岩石的地球化学、Sr-Nd同位素和锆石Hf同位素证据

胶东昆嵛山杂岩文登长山南花岗闪长岩体中广泛分布具有火成结构的闪长质包体,这些包体主要为椭圆形或纺锤形,定向排列,大小不等(几cm至几m),颜色较寄主岩深,粒度较细。包体具有与寄主岩石相似的矿物组合,但铁镁质矿物及斜长石含量明显比寄主岩石高,而石英和钾长石含量低于寄主岩石;镜下包体具有明显的不平衡反应结构,广泛发育针状磷灰石。在地球化学特征上,包体和寄主岩石部富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损高场强元素,并具有相近的Sr、Nd同位素组成,ISr为0．70784-0．70818,εNd为-15．0--15．5。然而,包体和寄主岩石的主量元素在相关图上呈明显的线性关系, 并且岩石学和锆石Hf同位素特征也明显表明文登长山南岩体在成岩过程中发生了镁铁质岩浆和长英质岩浆的混合作用。在岩浆混合作用过程中,全岩Sr、Nd同位素和晚期生成的矿物组成比较快速地达到了均一化,而主量元素和高温矿物锆石Hf同位素组成则残留了原始岩浆的部分特征。研究表明,锆石Hf同位素在岩浆混合作用过程中不容易达到同位素平衡,其同位素组成比全岩Sr、Nd同位素更能有效地示踪混合岩浆的源区特征和岩浆混合过程。     

冀北张-宣地区后城组、张家口组火山岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素

冀北张家口-宣化地区(张-宣地区)分布着中生代后城组和张家口组火山岩.锆石的LA-ICPMS U-Pb年龄和LA-MC-ICPMS Hf同位素分析结果表明, 后城组英安岩的结晶年龄为(130±1)Ma, 为早白垩世, 而不是前人所认为的晚侏罗世.张家口组流纹岩的结晶年龄为(126±1)Ma, 也为早白垩世.后城组英安岩中锆石Hf同位素组成为ε_Hf(t)=-18.8~-25.5, Hf平均地壳模式年龄为T_DMC=2.78~2.37 Ga, 平均2.54 Ga, 与冀北分布的基底岩石Nd、Hf模式年龄相同, 考虑到华北克拉通东部地壳生长的主要时期为晚太古代, 我们初步认为后城组粗安岩可能主要来源于晚太古代地壳物质的重熔作用; 而张家口组流纹岩中锆石Hf同位素组成为ε_Hf(t)=-15.1~-18.5, Hf平均地壳模式年龄为T_DMC=2.34~2.13 Ga, 明显比后城组火山岩年轻.张家口火山岩来源于太古代的地壳物质和部分幔源物质混合.这些年代学数据和锆石Hf同位素表明张-宣地区大面积的后城组和张家口组火山岩是华北克拉通东部晚中生代岩石圈强烈减薄作用的结果.      

大别地体新店超高压榴辉岩锆石Lu-Hf同位素研究

对大别山南部新店超高压变质榴辉岩中变质锆石进行了原位LA-MC-ICP-MS的Lu-Hf同位素分析，发现变质增生锆石有低¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf （0.000004-0.000211）和高¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf（0.282544-0.282612）同位素组成，原岩继承锆石和重结晶锆石具有高¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf（0.000090-0.002144）和低¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf（0.282266-0.282466）组成. 增生锆石的低¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf比是变质作用导致锆石中Lu降低和Hf增高造成的, 增生锆石的高¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf特性继承自岩石中其它高Lu/Hf比矿物长期演化所生成的高放射成因Hf. 原岩锆石变质重结晶作用不会引起锆石的Lu-Hf同位素明显再造，锆石Lu-Hf体系比U－Pb体系有更好的稳定性. 有可能根据锆石的Lu－Hf同位素特征来区别它们是增生锆石还是原岩继承锆石. 增生锆石形成时的Hf同位素组成能代表同时刻的变质全岩体系的Hf同位素组成. 新店榴辉岩原岩锆石形成时的ε_Hf值+3.0，表明其物源主要来自弱亏损地幔，或者亏损地幔和古老地壳物质的混合.     

地质样品Sr同位素激光原位等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)测定

Sr同位素在研究岩浆演化及其源区具有重要的示踪作用.MC-ICP-MS的出现为具有高Sr含量地质样品的激光原位Sr同位素测定变成了现实.本文利用Netpune MC-ICP-MS和193nm准分子激光联机,通过滨珊瑚、斜长石、磷灰石和钙钛矿等系列实验,建立了激光原位Sr同位素测定方法.实验结果表明,激光Sr同位素测定中Kr、Rb和稀土元素二价离子的干扰能够有效扣除,而钙聚合物的干扰在Neptune型MC-ICP-MS并不显著.不同激光参数的实验表明,大激光束斑产生更高信号强度,因而Sr同位素精度更高,同一激光束斑大小,激光脉冲频率对Sr同位素精度无明显影响.     

岩石样品快速Hf分离与MC-ICPMS同位素分析: 一个改进的单柱提取色谱方法

建立了一个改进的单柱Ln-Spec提取色谱分离Hf方法.用该方法可以有效地分离出岩石样品的基体元素、REE和干扰元素等,并使Hf的回收率＞90%、本底＜5×10-11g.用该方法对一些国际和国家岩石标样进行了Hf分离,采用单聚焦和双聚焦两种型号的MC-ICPMS测定了Hf同位素组成,国际标样的结果与文献值在误差范围内完全一致,国家标样的Hf同位素结果具有很好的外部重现性.     

地质样品中镥-铪同位素体系的化学分离与质谱测试新进展

对自1980年以来地质样品中Lu—Hf同位素体系的化学分离方法与质谱测试技术的最新进展进行了综述。着重介绍热电离质谱、热二次离子质谱和多接收电感耦合等离子体质谱（MC—ICP—MS）在测定Lu—Hf同位素时，针对不同类型的仪器、不同的样品所采用的各种化学分离方法和质谱测试技术。主要参考文献46篇。通过文献综述表明，MC—ICP—MS技术是当前进行Lu—Hf同位素测试的主要技术，Eichrom Ln—Spec树脂是一次进行Lu—Hf同位素体系化学分离的有效手段，和其他成熟的同位素体系（Rb—Sr、Sm—Nd、U—Pb）结合，成为今后具有很大发展空间的研究方向之一。     

阜新中生代火山岩的铂族元素特征——以碱锅和乌拉哈达为例

采用镍锍火试金法结合ICP—MS分析了碱锅玄武岩和乌拉哈达高镁安山岩样品中的Ir．Ru、Rh、Pt和Pd的含量。原始地幔标准化后的PGE分布模式呈正斜率型，Pd／Ir值高于相应的地幔比值，表明铂族元素发生了分异，这是由于在部分熔融过程中，Ir存在于地幔矿物相尖晶石和合金中，而Pd赋存于硫化物中造成的，乌拉哈达高镁安山岩中的铂族元素还可能在结晶分异过程中受到先期结晶的矿物相和合金的影响。阜新火山岩Pt的负异常可能是包含Pt的金属合金残留在地幔中造成。     

锆石Hf同位素：MC-ICP-MS和LA-MC-ICP-MS分析结果的比较

采用单柱离子色谱法高效提取锆石中的Hf元素，用MC—ICP—MS测定锆石Hf同位素组成。三个锆石样品及其平行样的分析结果显示，同一样品的Hf同位素组成在误差范围内高度一致，表明用单柱离子交换色谱法能够有效分离锆石的Hf元素，可以保证Hf同位素分析结果的再现。对比MC—ICP—MS和LA—MC—ICP—MS分析结果发现，同一样品锆石的Hf同位素在误差范围内一致，具有很好的可对比性。但对颗粒较小的锆石，缩小激光束斑使之不超出锆石颗粒的范围，能够获得更好的结果。     

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。