Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用及进展

在总结不同地质储库中Fe同位素分布特征的基础上,对Fe同位素在地幔地球化学研究中的应用进行了较素在地幔包体全岩及单矿物中的分布特征,进一步确认了Fe同位素不均一性在地幔中的存在,探讨了导致这种不均一性的可能机理,指出了FE同位素在示踪地幔交代、部分熔融和氧逸度演化方面的潜力.     

低温环境下Zn同位素分馏的若干重要过程

锌同位素是一种新的地球化学示踪剂,详细了解锌同位素分馏过程与机理是运用其解决科学问题的关键.本文对前人研究的吸附、沉淀、扩散、还原、生物过程中的锌同位素分馏研究结果进行了系统总结.在沉淀过程中.沉淀富集轻同位素;随着扩散距离增加,溶液Zn同位素组成变轻;还原生成的金属Zn富集轻同位素;在生物参与的Zn地球化学循环过程中,硅藻表面吸附重同位素,但生物本身优先利用轻同位素.     

地质样品铜、铁、锌同位素标准物质的研制

合适的标准物质是进行同位素准确分析的基础和关键,本文介绍了基于地质样品的铜、铁、锌同位素分析标准参考物质的研制过程.所研制的标准物质为CAGSR-1,用于该标准物质研制的原始样品为玄武质组分的岩石成分分析国家标准物质GBW07105.按照国家一级标准的要求,对该标准物质进行了严格的均一性、稳定性检验和同位素定值分析.标准物质CAGSR-1的主要特性量值δ65Cu、δ56Fe、δ66Zn的推荐值及95%置信水平的不确定度为:δ65CuSRM976(‰)=0.10±0.02、δ56FeIRMM014(‰)=0.12±0.02、δ66ZnRomil(‰)=7.45±0.01.该标准物质可用于地质与环境样品铜、铁、锌同位素测定中化学流程评价和验证、质谱仪的校正及整个过程的分析质量控制.     

低温环境下铁同位素分馏的若干重要过程

详细了解同位素分馏的过程与机理是运用稳定同位素体系解决科学问题的关键.本文对沉淀、溶解、吸附、氧化、还原、生物等过程中的Fe同位素分馏研究结果进行了系统总结.在沉淀过程中,优先沉淀轻同位素;在吸附过程中,Fe(Ⅲ)矿物优先吸附重同位素;氧化还原过程中,Fe的化合价越高,Fe同位素组成越重.     

绿片岩-低角闪岩相变质条件下磁铁矿与黄铁矿间的Fe同位素分馏

对辽宁省鞍山-本溪地区经历了绿片岩-低角闪岩相变质的新太古代条带状铁建造中磁铁矿和黄铁矿矿物对的Fe同位素分析结果显示：相对于标准IRMM-014,所有样品的磁铁矿和黄铁矿均显示Fe的重同位素富集;且黄铁矿的Fe同位素比值均大于磁铁矿的Fe同位素比值（ε^57 Fe黄铁矿〉ε^57 Fe磁铁矿）,两种矿物的Fe同位素比值之差为△^57 Fe黄铁矿-磁铁矿=2．23-5．13。黄铁矿富集铁的重同位素表明矿物的Fe同位素组成并不代表其原始沉积的特征,而是在区域变质作用过程中Fe同位素发生了交换的结果。由同位素平衡判别图解可知,在绿片岩-低角闪岩相变质作用中,磁铁矿-黄铁矿间的Fe同位素基本达到了平衡,且在平衡条件下黄铁矿比磁铁矿更富集Fe的重同位素,二者之间的Fe同位素平衡分馏系数口黄铁矿-磁铁矿≈1．0004‰±0．06‰（2σ）。这一研究成果是对变质作用过程中Fe同位素的地球化学行为认识的重要进展。     

辽北辉绿岩墙(床)群及二道沟组玄武岩锆石年龄及其构造意义

辽东半岛北部铁岭市泛河流域位于郯庐断裂北段,归属于中朝板块华北块体的东北端。此地区发育巨厚的玄武岩(二道沟组)及辉绿岩墙(床)群,过去认为系中元古代时期的基性岩浆活动。对玄武岩及辉绿岩锆石SHRIMP年龄测定,获得二道沟组玄武岩喷发定位的时间在古近纪始新世((36.4±1.8)Ma);辉绿岩浆侵位结晶时间为晚白垩世((93.5±1.4)Ma)。辽北基性岩岩浆定位年龄明确显示,分割中朝板块内部华北块体与胶辽朝块体的北部边界——郯庐断裂北段在晚白垩世处于东西向伸展拉张构造环境,导致辉绿岩侵位;古近纪发育了近南北向的拉张构造,伸展作用进一步发展,形成二道沟组巨厚玄武岩。新的SHRIMP锆石U-Pb年龄不支持辉绿岩及二道沟组玄武岩形成年代为中元古代的传统认识。     

华北古陆中、新元古代年代地层框架SHRIMP锆石年龄新依据

建立中国晚前寒武纪地层的标准剖而,并使其成为国际地层对比的参考标准,一直是中国地质学家的追求.华北蓟县中、新元古代地层一直作为这一标准地层的主要研究剖面,已进行了岩石地层、生物地层、化学地层、磁性地层和层序地层等多学科研究.但是,高质量的同位素年代学研究和以此为基础的年代地层框架的优化一直是华北古陆中、新元古界研究的薄弱环节.长期以来,由于关键层位和关键界而缺乏高质量的同位素年龄标定,致使蓟县剖面争取成为国际层面标准剖面的竞争力受到影响.近期,随着锆石SHRIMP年龄测定技术在华北古陆前寒武纪地层学研究中的成功应用,在几个关键层位定年研究中取得实质性进展.北京西山下马岭组中部班脱凝灰岩中获得锆石SHRIMP加权平均年龄为(1370±11)Ma,使得下马岭组这个青白口群的关键地层单位划归为中元古界.天津蓟县大红峪组碱性火山岩中获得锆石SHRIMP加权平均年龄为(1625.9±8.9)Ma.可用于标定华北古陆中元古代裂解时间得北京密云环斑花岗岩获得锆石SHRIMP加权平均年龄为(1685±15)Ma.这些SHRIMP测年结果使华北古陆中、新元古界年代地层划分与全球对比有了年龄"锚点",必定有利于准确厘定华北地区中、新元古界的内涵.由于华北蓟县中、新元占界剖面是我国晚前寒武纪地层的标准剖面,因此上述年代地层框架的优化对于我国地质填图的修正和精确地层对比有着重要的促进作用.同时,对于我国前寒武纪生物演化,特别是宏观藻类发育的时间研究具有重要意义.这必定有助于提升华北中、新元古界剖面的国际地位.     

中国湖北宜昌王家湾剖面奥陶系顶部斑脱岩SHRIMP锆石U-Pb定年

湖北西部宜昌王家湾北剖面观音桥层底界之下0．39m处被定义为上奥陶统最后一个阶——赫南特阶的全球界线层型剖面和点位（GSSP）,但此颗“金钉子”却缺乏可信的同位素年代学数据．对王家湾北剖面观音桥层顶部斑脱岩的锆石进行了高精度离子探针（SHRIMPII）定年研究．结果表明,观音桥层顶部斑脱岩形成年龄为（443．2±1．6）Ma,也就是说,赫南特阶顶部即奥陶系／志留系界线处的同位素年龄应接近但略小于（443.2±1．6）Ma,此年龄与国际地层委员会公布的奥陶系／志留系界线年龄（443．7±1．5）Ma在误差范围内一致．因此,这一研究为赫南特阶和奥陶系／志留系界线的全球对比提供了可靠的年代学依据．     

大别山北淮阳带东段石榴斜长角闪岩石炭纪变质作用的测定

北淮阳带位于大别碰撞造山带北部,相对于南部三叠纪超高压变质带来说,通常被认为是一个相对低级变质的构造岩石单位.以商(城)-麻(城)为界,分为西段和东段.其中,东段未发现与西段相对应的古生代大洋俯冲记录,也缺乏相关的古生代岩浆作用和变质作用方面报道.因而严重地阻碍了对大别造山带形成和演化的深刻理解和准确认识.北淮阳带东段岩石类型丰富,主要包括3类(套)岩石:(1)变质岩,如变质花岗岩(花岗片麻岩)、(石榴)斜长角闪岩、大理岩、云母石英片岩和变质复理石等;(2)岩浆岩,主要为中生代花岗岩、正长岩和火山岩等;(3)盆地沉积岩,主要为中新生代沉积及少量石炭纪沉积.然而,该区一直未发现古生代变质作用的岩石学记录.为此,对北淮阳带东段金寨县铁冲一带与大理岩相共生的石榴斜长角闪岩开展了锆石SHRIMP U-Pb定年和初步的岩石学研究.结果表明,该区石榴斜长角闪岩经历了355±5 Ma变质作用,因而首次发现研究区经历了石炭纪变质作用,为秦岭-桐柏造山带的东延以及大别山碰撞造山带的古生代构造演化过程提供了新的制约.      

海洋沉积物的铁和锌同位素测定

介绍海洋沉积物Fe和Zn同位素化学前处理及测定方法,报道南海西部夏季上升流区两个沉积物柱样的Fe和Zn同位素组成。样品采用HF+HNO3+HClO4常压消解,经脱盐后,转化为氯化物形式并经离子交换柱分离纯化后,用多接收器等离子体质谱法测定Fe和Zn同位素比值。该前处理方法可以快捷地实现海洋沉积物的消解、有机质的去除和海盐脱离;结合相关测试流程,可获得较高的δ56Fe(0.10‰,2SD)和δ66Zn分析精度(0.11‰,2SD)。两个沉积物柱样的δ56Fe值(相对于IRMM-014)和δ66Zn值(相对于JMC3-0749C)随深度变化不明显,两柱之间也无明显差异。总体上,南海西部上升流区1～2 ka以来的沉积物δ56Fe值(0.04‰～0.20‰)和δ66Zn值(0.12‰～0.30‰)与已报道的黄土和气溶胶、火成岩以及大部分海洋沉积物接近,明显高于静海相海洋沉积物的δ56Fe值。