LA-MC-ICPMS分析古老熔体包裹体Pb同位素组成中的误差评价

目前应用LA-MC-ICPMS分析熔体包裹体Pb同位素,由于没有同时测试U和Th的信号,导致熔体包裹体Pb同位素的研究仅局限于中生代以来的样品。本文应用LA-MC-ICPMS分析了玻璃样品以及存在显著U-Th衰变影响的古老熔体包裹体的Pb同位素组成,评价了U/Pb和Th/Pb分析误差对初始Pb同位素比值校正的影响。实验中以国际玻璃标样NKT-1G为外部标样,采用"标样-样品-标样法"进行仪器漂移和质量歧视校正,结果表明,国际玻璃标样BHVO-2G、TB-1G的208Pb/206Pb和207Pb/206Pb分析精度优于0.30%(2RSD),与推荐值的偏差小于0.30%,然而232Th/206Pb和238U/206Pb分析结果显示了较大分散性(外精度约5.0%)。根据误差传递计算,样品的年龄对初始铅的误差有很大影响。对于古生代以来的样品(年龄小于540 Ma),即使测试的232Th/206Pb和238U/206Pb与真值偏差达到10%,经过U-Th衰变校正后的Pb同位素比值与真值的偏差依然小于0.80%。因此本方法可以将熔体包裹体等地质样品的Pb同位素研究由新生代样品(年龄小于65 Ma)扩展到古生代样品。     

单个熔体包裹体激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析及地质学应用

熔体包裹体可以保留岩浆被捕获时的温度、压力及化学组成等信息,为研究岩浆结晶演化过程提供最直接有效的手段;然而由于取样方法、仪器分辨率和灵敏度等技术手段的限制,熔体包裹体研究(尤其是熔体包裹体成分研究方面)发展相对缓慢。本文在简述熔体包裹体特征与分类的基础上,总结了目前熔体包裹体成分研究的主要技术手段,包括技术特点、适用范围及样品制备等;详细介绍单个熔体包裹体激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)原位分析技术(原理、优缺点、定量方法等),并重点阐述分析过程中可能产生的元素分馏、基体效应及激光剥蚀技术要点等。单个熔体包裹体LA-ICP-MS原位分析技术的发展和完善,避免了传统熔体包裹体成分分析技术需加热均一化、样品制备繁琐等缺点,可直接对成分复杂矿物表面100 μm以下以多相形式存在的熔体包裹体进行整体分析,数据精确度可与电子探针分析和二次离子质谱相媲美,增加了样品中可分析熔体包裹体数量,更全面地反映岩浆演化信息,省时、高效、准确,极大地推动了熔体包裹体研究的发展。近年来,国内外单个熔体包裹体LA-ICP-MS原位分析技术应用于地质学和矿床学领域,在地球深部岩浆过程及岩浆热液矿床成矿理论等方面取得了重要成果。随着激光、质谱等设备的发展及定量方法完善,单个熔体包裹体LA-ICP-MS分析的准确性将进一步提高,同时单个熔体包裹体同位素原位分析技术的发展和应用将再次为熔体包裹体研究带来革命性进展。     

花岗岩岩浆中H2O含量测定方法: 综述

花岗岩岩浆中的H₂O含量通过影响熔体物理化学性质, 进而控制了花岗岩岩浆的结晶粒度、岩浆侵位深度以及某些金属元素迁移、富集的过程。因此, 对花岗岩熔体包裹体开展H₂O含量的定量研究具有重要的地质意义。目前, 测试花岗岩岩浆中H₂O含量的方法可分为间接估算和直接测量两种方法。间接估算法, 如利用花岗岩熔体的粘度和岩浆中H₂O溶解度模型进行岩浆H₂O含量估算, 其H₂O含量数据的准确性严重依赖于花岗岩熔体组成、熔体包裹体精确的温压参数; 直接测量法, 如利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、电子探针(EPMA)、二次离子探针(SIMS)等对熔体包裹体H₂O含量直接开展原位微区分析, 这些测试技术具有样品制备繁琐、H₂O容易泄漏、红外光谱分析光斑大, 测试结果受控因素较多等特点, 容易降低测试精度。激光拉曼测试法作为直接测量法中的重要技术, 具有样品制备简单, 原位、无损分析测试的特点, 本文认为激光拉曼在花岗岩岩浆H₂O含量的定量研究中具有较好的应用和推广前景。今后, 可尝试建立热液金刚石压腔+激光拉曼原位检测熔体包裹体H₂O含量的测试方法。

     

甘肃干沙鄂博稀土矿床熔体和流体包裹体对成矿的制约

甘肃天祝干沙鄂博稀土矿床产于霓辉正长岩和霓辉正长斑岩中,矿体形态呈不规则脉状、透镜状和板状。成矿过程可分为岩浆期、岩浆-热液期、热液期和表生期,其中岩浆-热液期为主要成矿期。本矿床中的包裹体有熔体包裹体、流体-熔体包裹体、H_2O包裹体、CO_2包裹体、CO_2-H_2O包裹体、含子矿物H_2O包裹体和含子矿物CO_2-H_2O包裹体7类,并以富含流体-熔体包裹体、CO_2-H_2O包裹体为显著特征。包裹体组合从熔体包裹体→流体-熔体包裹体、H_2O包裹体、CO_2包裹体和CO_2-H_2O包裹体→H_2O包裹体的变化,反映本矿床的形成经历了从岩浆→岩浆+热液→热液的演化过程。岩浆期熔体包裹体均一温度为780℃;岩浆-热液期均一温度为191~700℃,盐度为5.26%~22.24%,属中低盐度,成矿压力为68~95 MPa,相应的成矿深度为2.6~3.6 km;热液期均一温度为129~225℃,盐度为0.35%~7.73%,为低盐度。从岩浆期到岩浆-热液期再到热液期,温度逐渐降低,矿化作用主要发生在岩浆-热液期,属中高温、中深成岩浆-热液过渡型矿床。     

熔体包裹体分析技术进展

熔体包裹体是岩浆岩中矿物生长或结晶过程中捕获的少量硅酸盐熔体,成为地球深部过程的重要见证者。因此,有效识别其记录的岩浆演化信息显得十分重要。文章在前人对熔体包裹体研究的基础上,系统梳理其研究方法,总结了5步研究过程：① 利用偏光显微镜,开展详细的岩相学观察以识别具有代表性的熔体包裹体类型;② 为加热实验和成分分析制备样品;③ 利用高温热台,对熔体包裹体进行加热实验使其内部均一化,并测得捕获温度;④ 通过电子探针、二次离子探针、LA-ICP-MS、显微激光拉曼等技术对熔体包裹体中的主、微量元素、同位素以及挥发分组成进行分析测试;⑤ 熔体包裹体数据分析,与全岩成分和相关实验得出的流体成分进行对比。虽然熔体包裹体的研究经历了近百年的发展,但有效还原其代表的初始岩浆信息,仍然是当前研究的难点和热点。尤其是地球系统科学发展引发宜居地球深部过程的探讨,使得开展熔体包裹体分析新方法的探讨成为重中之重。     

火山岩中熔体包裹体研究进展

火山岩斑晶矿物中保存完好的熔体包裹体含有原始熔浆的成分和挥发分含量,带有原始岩浆的信息,是恢复火山喷发前岩浆化学成分和了解岩浆作用过程及源区特征的最好工具。本文概述了熔体包裹体研究的发展历程和国内外研究进展及应用,总结了目前对熔体包裹体的分析测试仪器,还对熔体包裹体均一实验和熔体挥发分及脱气作用展开了充分讨论。随着现代测试仪器精度的不断提高和测试应用范围的扩大,熔体包裹体研究从传统的高温热台研究转向地球化学研究和应用领域,可以更好地解释岩浆过程中的地质现象、了解岩浆演化,目前熔体包裹体的研究已进入更快发展阶段。     

巴尔哲碱性花岗岩中的熔体和熔体-流体包裹体: 岩浆-热液过渡的信息

熔体包裹体由被封存在矿物中的原始岩浆组成,有效的保存了有关其主矿物形成时周围岩浆介质的物理化学信息,是研究岩浆演化和成矿作用的原始样品。本文以内蒙古巴尔哲超大型稀有稀土金属矿床中伟晶岩壳和石英斑晶中的熔体包裹体和流体-熔体包裹体为研究对象,使用高温热台和激光拉曼进行分析。结果显示熔体包裹体的熔融温度在750~1027℃之间(平均为916℃),熔体-流体包裹体的均一温度在475~650℃之间(平均为562℃),而包裹体内的硅酸盐矿物和稀土矿物的存在表明巴尔哲岩体的岩浆-热液演化及其对稀有稀土矿化的制约。     

济南辉长岩岩浆演化过程:来自熔体包裹体的证据

本研究首次报道了早白垩世济南辉长岩中橄榄石斑晶捕获的熔体包裹体的研究结果。济南辉长岩中橄榄石的Fo(60.3~74.6),Mn(2500~3500μg/g),Ni(70~1349μg/g),Fe/Mn比值(61.2~83.5),与源区母岩为纯的橄榄岩形成的熔体结晶出的橄榄石性质不同,可能与源区存在辉石岩的贡献有关。橄榄石中熔体包裹体主量元素具有较大的变化范围。熔体包裹体成分的标准矿物计算(CIPW)表明,MgO10%的熔体包裹体为含有霞石和橄榄石标准矿物分子的硅不饱和熔体,Mg O10%时为含石英标准矿物分子的硅饱和熔体。橄榄石中包裹有辉石和斜长石,说明岩浆演化过程应该处于开放环境。熔体包裹体的(~208Pb/~206Pb)i和(~207Pb/~206Pb)i与MgO具有良好的负相关关系,与SiO_2具有良好的正相关关系,以及熔体包裹体具有较高的SiO_2特征表明岩浆演化过程中可能有下地壳长英质组分的加入。熔体包裹体的Pb同位素落在EMI附近并向EMII延伸,其源区可能有EMI和EMII的贡献,熔体包裹体的主量元素成分说明其源区母岩可能有橄榄岩和辉石岩的贡献。     

岩浆岩中的熔体包裹体

熔体包裹体是岩浆岩矿物生长过程中捕获的天然岩浆珠滴 ,它们有效地保存了大量有关其主矿物形成时周围岩浆介质的物理化学信息 ,所以它们是其主矿物结晶演化史的忠实记录员 ,它们能够提供岩浆系统成分和演化的重要信息。文中对熔体包裹体研究的若干基本原理进行了讨论 ,它们涉及 :(1)熔体包裹体的一般特征 ;(2 )熔体包裹体封闭过程中和封闭后的演化 ;(3)熔体包裹体的均一化研究 ;(4 )熔体包裹体化学成分和挥发组分研究。熔体包裹体研究可以对岩浆岩石学中的一些重要问题进行更为深入的探索 :(1)重建天然岩浆结晶演化的热历史 ;(2 )提供有关岩浆沿下降液相线的成分数据 ;(3)查明天然岩浆结晶演化过程中化学成分的变迁规律 ;(4 )解决岩浆岩石学中的一些疑难问题 ,如岩浆不混溶作用、岩浆混合作用、岩浆混染作用、岩浆中硫的性状、地幔部分熔融和地幔交代作用等方面的问题。将熔体包裹体数据和常规的岩石学、地球化学和实验岩石学信息综合一体 ,可以提高我们模拟岩浆作用过程的能力。熔体包裹体研究已经成为现代岩浆岩石学的一个独立的分支 ,其前景十分广阔。     

四合屯玄武岩斑晶中单个熔体包裹体元素组成及其对岩浆演化的指示

玄武岩斑晶中熔体包裹体成分特征可以推断玄武岩源区物质组成,反映岩浆形成演化过程。利用LA—ICPMS对四合屯义县组玄武岩橄榄石、单斜辉石斑晶中单个熔体包裹体的元素组成进行了分析测试。研究结果表明,橄榄石、单斜辉石斑晶中的熔体包裹体在主、微量元素含量上表现出了比全岩更大的变化范围,但微量元素分配特征总体和全岩一致。单斜辉石斑晶中包裹体的CaO含量、CaO／Al2O3比值和Cr2O3含量随着单斜辉石Mg#值的降低而降低,反映了单斜辉石结晶分离的影响,Al2O3与Sr之间的显著相关关系则记录了斜长石结晶分离作用的影响,MgO—Ni和MgO—CaO／Al2O3的变化则反映了橄榄石的分离结晶作用。包裹体元素组成变化总体受橄榄石、单斜辉石和斜长石的结晶分离作用控制。结合前人研究成果,认为四合屯玄武岩在微量元素和同位素组成上的壳源组分特征可能部分地继承自原岩（即橄榄岩＋榴辉岩部分熔融体反应形成的（橄榄）辉石岩）,而不是岩浆上升过程中受地壳岩石混染的结果。高Mg#值单斜辉石斑晶中少量高Mg馆、高Si含量,低CaO、TiO2、Al2O3和微量元素含量的熔体包裹体反映玄武岩浆上升过程中受到了S1质岩石的混染,这与义县组玄武岩下伏地层为长城系大红裕组石英岩、石英砂岩的地质特征一致。因此,高Fo橄榄石斑晶中的熔体包裹体比采用向全岩中简单添加橄榄石方式计算出的原始熔体可能更能真实反映原始熔体组成。     

岩浆熔体包裹体研究进展

近现代对于熔体包裹体的研究已经有50余年,但它们在反映岩浆系统特征方面的价值是直至最近10~15年间才逐渐被火山学家、岩石学家和包裹体学者所意识到。熔体包裹体的研究结果之所以难以被接受主要有以下几个因素:1)缺乏可靠的分析技术;2)熔体包裹体捕获后会发生一系列的变化;3)包裹体中熔体存在不均匀的现象;4)较高的均一温度,很难测定。但随着分析方法的改进和熔体包裹体的系统研究,学者们逐渐确定了熔体包裹体在解开岩浆系统复杂性方面的实用性,可以这么说"熔体包裹体的研究正值当年"。例如:现代的研究提供了岩浆中溶解和出溶的挥发分含量的不可否认的证据,并且从熔体包裹体中得到的气相、盐类卤水和岩浆不混溶信息证明岩浆的相分离远比从结晶相图中推论得到的要复杂得多;包裹体岩相学已详细地描绘了熔体包裹体捕获之后经历的特定变化——结晶,挥发分的扩散,气相出溶,以及泄露等。因此,如果有细致的包裹体岩相学的观察以及精确的测试分析,那么,从熔体包裹体中得到的成分数据是有用且可靠的。     

福建永定大坪铌钽矿化花岗斑岩体的流体演化对铌钽富集的制约

福建永定大坪铌钽矿化花岗斑岩体位于永定县城南部的大石凹-蓝地火山喷发盆地,对斑岩型铌钽矿床的产出具有重要的指示意义。本文通过岩相学、显微测温和激光拉曼等实验对大坪岩体ZK10001和ZK10401钻孔不同深度岩石样品中的流体和熔体包裹体进行了研究,试图揭示岩体的熔体-流体演化过程,分析铌钽等成矿元素的富集机制。观测结果表明,大坪岩体主要发育气液两相盐水溶液包裹体和硅酸盐熔体包裹体。流体包裹体均一温度集中在175～225℃,盐度集中在3%～7%NaCleq,密度集中在0.75～0.95g/cm~3,成矿流体主要为中低温、低盐度和低密度的流体,总体属于H_2O-NaCl体系。熔体包裹体主要分布于石英斑晶雪球结构的环带中,含有钠长石、石英和钽铁矿等子矿物。熔体包裹体完全均一温度较高,能够代表早期原始岩浆的组成。研究表明,大坪岩体的原始岩浆富铌钽等成矿元素和碱性组分,大坪岩体的铌钽矿化是岩浆高度分异的产物,铌钽的富集过程经历了斑晶阶段和基质阶段等两阶段结晶分异过程:在早期斑晶结晶阶段,少量铌钽矿物与斑晶一起结晶,并被斑晶包裹;岩浆演化晚期发生流体出溶现象,但未分异出大量流体,F等挥发分促进了铌钽在结晶残余熔体中富集,并在基质间隙中沉淀。大坪矿化岩体的存在指示出斑岩型铌钽矿床存在的可能性。     

岩浆热液出溶和演化对斑岩成矿系统金属成矿的制约

岩浆热液过渡阶段对于与岩浆热液有关矿床的形成非常重要。以往的研究多侧重于岩浆结晶阶段和低于固相线的热液阶段过程和演化 ,但对于流体从熔体出溶到熔体最后固结过程的理解却很有限。基于流体包裹体冷热台研究、单个流体和熔体包裹体原位无损成分分析技术 ,并结合挥发份和成矿元素在共存相间分配的实验和质量平衡计算模拟 ,岩浆热液出溶和演化对金属成矿制约的研究取得了很大进展。文中从岩浆中挥发份的出溶和演化、成矿元素在岩浆热液过渡体系各相之间的分配、斑岩矿床成矿流体及与金属成矿的关系、浅成热液矿床成矿流体及与金属成矿的关系几个方面进行了阐述。研究表明 :( 1)岩浆熔体不仅含有足够的挥发性组分 ,而且出溶的挥发份能够被圈闭在流体包裹体中而成为岩浆出溶热液的实物证据。 ( 2 )挥发份和成矿元素不仅在岩浆熔体和出溶的溶液间分配 ,还将在熔体与盐水溶液、熔体与气相以及盐水溶液与气相间进行分配。Cu在岩浆蒸气中比在共存的熔体中要富集数百倍 ,而Cu ,As,Au(可能作为HS配合物 )则偏向于分配进入与液体相共存的蒸气相中。 ( 3 )成矿元素在熔体 /溶液间的分配系数受控于熔体中初始水含量与饱和水含量之比值和岩浆熔体与共存出溶水溶液的w(Cl) /w(H2 O)和w(F) /w(Cl)比值。 ( 4 )斑岩     

岩浆熔体包裹体研究正当时

<正>近现代对于熔体包裹体(melt inclusion)的研究已经有50余年,但它们在反映岩浆系统特征方面的价值是直至最近10~15年间才逐渐被火山学家,岩石学家和包裹体学者所意识到。熔体包裹体的研究结果之所以难以被接受主要有以下几个因素:(1)缺乏可靠的分析技术;(2)熔体包裹体捕获后会发生一系列的变化;(3)有的包裹体中熔体存在不均匀的现象;(4)较高的均一温度,很难测定。但随着分析方法的改进和熔体包裹体的系统研究的进展,学者们逐渐确定了熔体包裹体在解开岩浆系统     

熔体包裹体在镁铁质火山岩成因研究中的应用

熔体包裹体是矿物在生长或结晶过程中捕获的小的硅酸盐熔体,它保存了原生岩浆、岩浆演化以及源区性质等方面的重要信息。然而,全岩成分只保留了经历复杂地质过程(如分离结晶、岩浆混合、地壳混染和后期蚀变等)之后的"混合"成分,有关岩石起源方面的重要信息部分或全部消失。本文系统总结了熔体包裹体的研究方法,包括岩相学观察、挑选寄主矿物、加热均一化、镶嵌和磨制样品靶、成分分析等,介绍了熔体包裹体方法在镁铁质火山岩成因研究中一些应用实例。     

收缩泡对熔体包裹体原始CO_2含量的影响

<正>岩浆中的H_2O和CO_2含量不仅影响了火山喷发的强度和形式,也是推断斑晶结晶条件以至于岩浆演化途径的重要指标。矿物中的熔体包裹体是常用的限定岩浆中H_2O和CO_2含量的样品。熔体包裹体被捕获后,在冷却的过程中由于压力的降低,经常会产生收缩泡(shrinkage bubble),从而可能导致低溶解度的CO_2的出溶,造成熔体包裹体中CO_2的     

地幔捕虏体中的流体-熔体包裹体

地幔流体的研究现已成为国内外前沿课题。地幔岩捕虏体中的流体-熔体包裹体是地幔流体的直接证据,通过对它们的研究可以直接获取地授流体的信息。包裹体按相态特征主要有三类：二氧化碳流体包裹体、二氧化碳-硅酸盐熔体包裹体、硫化物-熔体流体包裹体。本总结了地幔岩中流体-熔体包裹体的基本特征、微量元素地球化学、硫化物-熔体包裹体和二氧化碳流体包裹体稳定同位素特征的研究进展状况。讨论认为：地幔流体是由C、H、O、S等元素的挥发份和硅酸盐熔体组成;上地幔流体在化学成分上明显富含CO2、硫化物、LILE和BEE,它引起地幔交代作用和地授部分熔融;上地授流体的分布存在不均匀性,其组成也存在地区性差异。     

激光拉曼光谱仪定量测定硅酸盐熔体包裹体中水含量及其地质应用

水作为深熔熔体中最常见的一种挥发分,是影响熔体的物理和化学性质的主要因素.由于现有的测试技术以及熔体包裹体自身的局限性,很难定量确定熔体包裹体中水的含量和种型,导致对俯冲带熔体产生机制和演化过程的认识也极为有限.共聚焦显微激光拉曼光谱仪具有高的空间分辨率、快速、无损分析、样品制备简单等优点,且可分析暴露于表面或包裹于内部的样品,因此对探测微小熔体包裹体具有极大的优势.该方法的原理是基于拉曼谱峰高度/强度与其对应基团含量具有良好的线性关系,以人工合成硅酸盐玻璃为标准样品,用于硅酸盐熔体包裹体中水的含量和种型的定量限定.作为新发展起来的技术和方法,越来越多地引起地质学家的关注,但是目前大量的研究还集中于该分析方法自身的推演和校正,对天然样品的研究还相对缺乏.目前有限的研究表明,该方法可被广泛应用于岩浆岩和高级变质岩体系中,不仅可定量限定岩浆岩基质或斑晶中硅酸盐熔体包裹体水含量,有效示踪岩浆侵入或喷发过程中岩浆的流变学行为;而且可定量限定俯冲带内经历过部分熔融的高级变质岩中代表初始熔体的多晶矿物包裹体中水的含量和种型,示踪俯冲带熔体组成和演化,进而为研究深俯冲地壳分异、板片-地幔楔界面的熔体交代作用等重要问题提供新的制约.      

单矿物中熔体包裹体研究进展及地质指示意义

熔体包裹体是矿物在生长过程中捕获的原始岩浆,能有效的保留大量主矿物结晶和周围岩浆介质的物理化学信息,是岩浆演化和成矿过程的良好指示刺.文章从熔体包裹体在主矿物中的赋存状态,均一化试验和测试技术等方面总结了目前的研究进展,并结合具体的矿床揭示熔体包裹体对岩浆和成矿方面的指示意义.同时笔者也建议,将熔体包裹体信息和岩石学、地球化学、找矿学联系起来,可以加深对岩浆演化过程的了解程度,提高勘查找矿的效果.熔体包裹体作为一种较新的微区分析对象具有十分广阔的应用前景.     

激光能量密度对LA-ICP-MS分析数据质量的影响研究

LA-ICP-MS分析矿物元素含量时激光能量密度会影响样品的剥蚀速率,从而影响测试过程的信号强度。激光能量密度变化对测试数据精确度的影响,以及不同天然矿物对激光能量密度的响应尚需进一步明确。本文测定了不同莫氏硬度天然矿物可稳定剥蚀的最小激光能量密度,评估了193nm ArF准分子激光系统中能量密度对地质标准样品(NIST SRM614、USGS BCR-2G、USGS GSC-1G)和天然矿物测试数据质量的影响。研究结果表明:①稳定剥蚀石英和萤石所需的最小激光能量密度为4～5J/cm~2,低于前人的报道值(10J/cm~2),而稳定剥蚀其他矿物(如滑石、磷灰石、刚玉等)所需的最小能量密度一般在1～2J/cm~2;②不同激光能量密度剥蚀条件下,标准样品中大部分微量元素测试结果与推荐值的相对误差小于20%,相对标准偏差(RSD)小于10%,而天然矿物中含量1μg/g的大部分微量元素测试数据的RSD小于20%;③在一定范围内,激光能量密度越大,数据平均相对误差越小,整体质量更好。