钛同位素地球化学综述

随着分析技术的进步,非传统稳定同位素体系在地球化学、天体化学和生物地球化学等研究领域的应用日益广泛。钛(Ti)是一个非常重要的过渡族金属元素,在地球和其他类地球行星中广泛存在。但是由于Ti是一种难熔的、流体不活动性元素,高温地质过程中Ti同位素分馏很小。人们对Ti同位素体系的地球化学应用的关注相对其他非传统稳定同位非常有限。而近年来,随着化学纯化方案的优化以及双稀释剂方法的改进和仪器质谱性能的提高,Ti同位素组成的高精度测试已经能够实现。天然样品中Ti同位素组成的变化随之得以发现,使得学者们能够利用这一新的稳定同位素体系来解决与高温和低温地球化学相关的问题。很快Ti同位素体系地球化学研究成为当前国际地质学界的前沿研究课题和新的发展方向之一。本文首先在简要介绍Ti元素和Ti同位素体地球化学性质的基础上,介绍了Ti元素化学分离和Ti同位素分析方法。随后笔者总结了已有的不同类型球粒陨石和地球样品的质量相关Ti同位素组成研究结果,对硅酸盐地球的Ti同位素组成做了初步评估。前人对高温地质样品的Ti同位素组成研究初步探明Ti同位素在岩浆演化过程,例如部分熔融和结晶分异等重要地质过程中的分馏行为。笔者在此基础上探讨了结晶分异过程中引起Ti同位素分馏的主要控制因素,指出Ti同位素是潜在的研究岩浆演化过程的新工具。最后笔者探讨了Ti同位素地球化学未来的发展方向,以加速我国在Ti同位素地球化学方面的应用研究。     

岩石铷-锶和钐-钕同位素标准物质的研制

通常样品的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr和¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd同位素比值分析采用SRM9⁸⁷、JNdi-1作为标准物质,它们分别是纯的碳酸盐和氧化物,适用于监控质谱测试过程。中国现有的钐-钕地质和铷-锶年龄标准物质,分别为玄武岩和钾长石,它们与很多地质样品的基质存在差别。仅有这两种基质的标准物质不能有效地监控不同地质样品Rb-Sr、Sm-Nd同位素分析过程,因此研制不同岩性的Rb-Sr、Sm-Nd同位素标准物质具有重要现实意义。本文采集中国典型地区的橄榄岩、榴辉岩和花岗岩作为候选物,严格按照《一级标准物质技术规范》(JJF 1006-1994)和《标准物质定值的通用原则及统计学原理》(JJF 1343-2012)等相关标准物质国家计量技术规范和国家标准,研制了橄榄岩、榴辉岩和花岗岩铷-锶、钐-钕同位素标准物质(编号为GBW04139、GBW04140、GBW04141),其中橄榄岩标准物质适用于高Mg、Fe,低Rb、Nd含量样品的分析,榴辉岩和花岗岩标准物质适用于含有难溶副矿物的岩石样品的分析。每个标准物质具有6个特性量值,Rb、Sr、Sm和Nd含量分布分别为0.16~64μg/g、12~560μg/g、0.1~3.2μg/g和0.3~15.3μg/g,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值分布为0.70446~0.71309,¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值分布为0.51115~0.51267,同位素比值精度达到或优于同类标准物质。这些特性量值更接近实际样品,使用时将更加有效和方便。该系列标准物质可用于校准仪器和评价方法,并能有效监控实验室此类样品的铷-锶、钐-钕同位素分析过程。     

钼同位素比值的双稀释剂测定方法研究

本文报道了运用多接收器等离子体质谱测定Mo同位素组成的方法,测定过程中使用双稀释剂法校正仪器的质量分馏.Fisher-Mo标准溶液和双稀释剂的100Mo/97Mo使用Fisher-Pd标准溶液中的104pd/102pd标定,其他Mo同位素比值通过100Mo/97Mo标定;本文对运用双稀释剂技术进行Mo同位素测定的长期重...     

中国陆相侏罗系—白垩系界线及其国际地层对比——以冀北—辽西地区侏罗系—白垩系年代地层为例

冀北—辽西地区陆相侏罗系—白垩系发育,各类生物化石丰富,并夹有火山岩,是利用岩石地层、生物地层、同位素测年和磁性年代地层综合研究侏罗系\\白垩系界线的理想地区。冀北滦平盆地侏罗系\\白垩系界线附近的地层为大北沟组和大店子组,辽西义县—北票地区侏罗系\\白垩系界线附近的地层为土城子组和义县组。大店子组含有孢粉Cicatricosisporites Luanpingspora Jugella 组合;介形类Yanshanina Cypridea Rhinocypris组合,Cypridea Yanshanina Timiriasevia组合,Cypridea sulcata亚组合和叶肢介Eosestheria Abrestheria组合等各类化石,这些生物组合与国内、外的对比,尤其是孢粉和介形类与英、法、德、俄和加拿大等地相关地层同类化石组合的对比,其时代为早白垩世早期（Berriasian）。辽宁西部义县组下部的孢粉、介形类和叶肢介与国内、外的对比,也得出与大店子组的时代大致相同的结论。大北沟组含孢粉Poceites Podocarpidites Schizaeoisporites组合,介形类Luanpingella Torinina Eoparacypris组合以及叶肢介Nestoria Keratestheria组合等,这些生物组合与国内、外同类生物组合的对比,得出的时代结论是晚侏罗世晚期（Tithonian）。土城子组含有孢粉、介形类及叶肢介等6大门类化石,根据已有的研究成果,得出的时代结论是晚侏罗世。因此,侏罗系\\白垩系的界线划在大北沟组与大店子组之间。生物地层的国际对比表明：此界线与国际侏罗系\\白垩系界线,即Tithonian\\Berriasian界线是一致的。根据冀北—辽西地区一系列同位素测年数据推断,侏罗系\\白垩系界线年龄应接近1307Ma 。     

冀东、五台和吕梁地区条带状铁矿的稀土元素特征及其地质意义

详细报道了冀东、五台和吕梁地区条带状铁矿全岩样品的稀土元素分析结果。结果表明,研究区BIF具有非常相似的特征：稀土总量均较低;经页岩标准化的稀土元素配分模式均呈现轻稀土亏损、重稀土富集的特征;Y/Ho比值较高;具有明显的Eu、Y、La的正异常,且这些特征表明研究区BIF的稀土元素来源于火山热液和海水的混合溶液。虽然BIF均显示Eu正异常,但不同类型、不同沉积年龄BIF的铕异常程度不同：与吕梁地区Superior型铁矿相比,冀东和五台地区的Algoma型铁矿显示了更大的Eu正异常;并且自中太古代-新太古代-古元古代,BIF的铕正异常逐渐减小,这可能反映了随着BIF沉积年龄的减小,进入到该地区海水中的高温热液流体逐渐减少;同时,研究区BIF缺乏明显的Ce负异常,可能暗示在BIF沉积时海水的氧化还原状态为缺氧环境。     

多接收电感耦合等离子体质谱Cu同位素测定中的干扰评估

多接收电感耦合等离子体质谱（MC—ICP—MS）是高精度测定铜同位素的新方法,然而在测定中也可能存在干扰。为此对MC—ICPMS Cu同位素测定中的可能干扰进行了评估。主要包括以下方面的内容：（1）对所用标准物质和试剂进行了纯化,所用标准物质和试剂对Cu同位素的同质异位素干扰可以忽略;（2）运用K和／参数进行了讨论,其中K为样品中的Cu浓度与标准溶液中Cu浓度的比值,f为在一定Cu浓度的标准溶液中干扰信号相对于^63Cu真实信号的比值。理论模拟表明,当K值小于1时,即使在质量为63处的干扰很小,对ε^65 Cu的影响也可能很大;（3）通过对理论模拟结果与实际测定结果的对比,发现对所用的试剂而言质量数为65的干扰可以忽略不计;（4）实际测定结果表明,当样品中Cu的浓度是标样中Cu的浓度的0．5～4倍时,测试获得的样品的ε^65值与其真值在误差范围内一致;（5）对潜在的基质效应重点研究了Fe和Co对Cu同位素测定的影响。实验结果表明,当Fe／Cu〈100,Co／Cu〈7时,Fe,Co不影响Cu同位素比值的测定;（6）10个月的重现性研究结果为ε^65=3．5±1．0（2SD）。该测定值在误差范围内与文献报道的值一致     

华北和扬子陆块及秦岭-大别造山带地表和深部太古宙基底的新信息

本文根据华北和扬子陆块及秦岭-大别造山带地表和深部出露的各种岩石中发现的继承性锆石的测年数据,报道了太古宙基底和岩浆事件的新信息,并简要地论述其地质意义。华北陆块东北缘、东南缘、北缘、西北缘共6个地区的深部都存在新太古代和中、古太古代岩浆事件的新信息;南缘深部也存在古太古代岩浆事件的新信息。在华北陆块早前寒武纪同位素年龄直方图(以太古宙岩浆事件为主)上,最高峰值位于2.45-2.6 Ga区间,而以2.5-2.55 Ga最为突出,显示该区间岩浆事件最为强烈,可能代表一次重要的碰撞事件。此外还见有2.7 Ga,2.8 -2.85 Ga,2.95-3.0 Ga,3.1-3.15 Ga,3.3-3.4 Ga,3.45-3.5 Ga,3.6 Ga和3.8 Ga等较高峰值,反映了岩浆事件不同活动阶段的演化趋势。扬子陆块北缘地表和深部有与华北陆块相似的太古宙古老基底信息。扬子陆块中部的长江中下游地区、东南缘相当于江南古陆的地区以及扬子陆块西南缘地区在地壳深部均保留有新太古代和/或古太古代岩浆锆石的年龄信息。秦岭-大别造山带从东到西,多处(主要是深部)也发现有新-中太古代残余岩浆锆石的年龄信息。     

湖北省随州三里岗地区二长花岗岩Rb-Sr、40Ar/39Ar同位素年龄

三里岗二长花岗岩与花山蛇绿混杂岩中的基性火山岩呈侵入接触关系,其年龄的确定可解决花山蛇绿混杂岩中基性岩形成年龄的上限问题. 本文对三里岗二长花岗岩分别进行了Sm、Nd同位素研究及Rb-Sr、40Ar/39Ar同位素年龄测定.3个全岩样品的Nd模式年龄平均值为1 064±105 Ma;12个全岩样品的Rb-Sr等时线年龄为422±53(2σ)Ma;二长花岗岩中所含角闪石矿物的40Ar/39Ar坪年龄为141.4±0.3 Ma,等时线年龄为142±2 Ma.这些结果暗示了花山蛇绿混杂岩中基性火山岩的形成年龄不可能晚于422 Ma.     

湖北省随州杨家棚地区辉长岩Rb-Sr同位素年龄

对湖北省随州地区组成花山蛇绿混杂岩的杨家棚MORB型辉长岩进行了RbSr同位素分析,其矿物(辉石、斜长石)等时线年龄为435±49(2σ)Ma,ISr为0.70516±28(2σ),与该地区出露的三里岗二长花岗岩的RbSr等时线年龄(422Ma)在误差范围内是一致的;反映了该地区在加里东期曾受到强烈地质事件的作用,并进一步表明花山洋盆可能是一个形成年龄较老的洋盆,以前有关花山洋盆存在时限(海西印支期)的推测在这里没有得到确证。     

鞍山地区陈台沟变质表壳岩的年龄

鞍山市东部陈台沟村附近，有一套以斜长角闪岩类、石英岩类和长英质片麻岩类等组成的变质表壳岩（陈台沟表壳岩），它虽被划归为鞍山群但同该地区公认的鞍山群明显不同。它同白家坟花岗岩（３．８Ｇａ）和陈台沟花岗岩（３．３Ｇａ－３．１Ｇａ）为断层接触。采用Ｋｏｂｅｒ提出的单颗粒锆石逐层蒸发－沉积方法，测定了侵入陈台沟表壳岩的两条花岗岩脉（Ａ９２１２－３，Ｃｈ１０）中锆石的年龄，Ａ９２１２－３测定了８粒锆石，年龄为３３５７±４Ｍａ－３３１５±４Ｍａ（误差均为２ｄ，Ｃｈ１０测定了３粒锆石，结果为３３３７±１２Ｍａ，３２２８±３７Ｍａ和１８１３±７Ｍａ。３３５７Ｍａ和３３３７Ｍａ是这两条花岗岩脉侵位时间。１８１３Ｍａ是后期地质作用的时间。陈台沟表壳岩的年龄大于３．３５Ｇａ，建议将陈台沟表壳岩从鞍山群分离出来单独建群。