光谱-质谱联用技术测定第四纪沉积物中的铀、钍和钾

电感耦合等离子体质谱法和原子发射光谱法(ICP-MS和ICP-OES)是释光或ESR测年中测定放射性元素含量的常见方法,其样品的预处理是保证测量结果准确的重要环节。本研究通过对8个国家标准沉积物样品(GSS-1a~8a)不同灰化温度后加氢氟酸和硝酸进行预处理,以¹⁸⁷Re作为ICP-MS测定时的内标元素,测定U和Th元素,ICP-OES测定K元素。结果表明,相对于350 ℃和450 ℃的灰化温度,550 ℃灰化温度对沉积物中有机质的去除更为彻底,且测定结果的精密度(RSD < 1.3 %)和稳定性更好。将干灰化法(550 ℃)-氢氟酸-硝酸消解体系与常见4种不同湿法消解体系(双氧水-氢氟酸-硝酸、盐酸-氢氟酸-硝酸、王水-逆王水-氢氟酸-硝酸和双氧水-盐酸-氢氟酸-硝酸)对标准沉积物消解后,ICP-MS测定U、Th和ICP-OES测定K元素,干灰化法-氢氟酸-硝酸、盐酸-氢氟酸-硝酸和双氧水-盐酸-氢氟酸-硝酸消解体系下,U、Th和K元素的结果在误差范围内基本一致。进一步将3种消解方式应用于大九湖的15个沉积物样品,结果表明,对于烧失量大于10 % 的样品,盐酸-氢氟酸-硝酸和双氧水-盐酸-氢氟酸-硝酸消解体系下,由于无法完全消解沉积物中全部有机质,导致测定的U、Th和K元素有所偏低。但是沉积物经过干灰化法(550 ℃)处理后,样品极易溶解,消解液透亮无杂质,且加酸量少,对沉积物中U、Th和K元素的测定结果更为稳定。这一结果揭示干灰化法-氢氟酸-硝酸消解体系适宜于对大批量第四纪沉积物样品U、Th和K元素的光谱-质谱联用技术检测。

     

行星地球的起源和演化模式—地球原始不均一性的起源及对后期演…

本文指出地球具原始不均一性，并且，这种原始不均一起源于前地球阶段堆积星子的不均一性。地球不均一性的演化从早期不均一性经１８００Ｍａ前后变格“事件”而发展成为晚期不均一性。地球化学不均一性和地球的形成、演化密切相关。地球形成经历了原地球堆积和补堆积两个阶段，地球的演化可以１８００Ｍａ为转折点具明显两阶段演化特征：早期以初生壳体－星子源地体的形成和发展为特点，后期以岩石圈板块运动为特点。并认为，区域矿     

行星地球不均一成因和演化的理论框架初探

地球是太阳系的一部分 ,研究地球的成因和演化必须要与太阳系的形成结合起来。文章在综合最新的地球化学、地球物理和天体化学研究资料的基础上 ,对地球的不均一成因进行了理论上的推导。对星子学说、地球的多阶段堆积模型和地球化学不均一性以及它们的相互关系进行了论述 ,从行星演化的角度阐述地球不均一成因的理论框架。根据行星起源的星子学说 ,以及天体化学、地球化学和深部地质地球化学和地球物理资料的多重限制 ,行星地球的增生经历了两个主要阶段 ,即原地球的形成阶段和晚期星子堆积形成上地幔镶饰层阶段。早前寒武纪岩石的铅、钕、氧同位素的研究表明 ,在地球形成的初期就存在化学不均一性 ,而这种不均一性很可能代表初始堆积星子化学组成的差异     

扬子地块西南部地球化学异常层与地壳演化和成矿作用

本文通过对扬子地块西南部自上元古界板溪群到三叠系发育在盆地和下斜坡背景中泥质岩的系统元素地球化学研究，首次发现了下寒武统、上泥盆统和上二叠统这三个在元素地球化学性质上明显不同于其它层位的地球化学异常层。通过元素地球化学异常层与本区地壳演化和成矿作用关系的研究，使我们认识到，后太古代沉积地层中的元素地球化学特征与地壳演化之间存在着密切的内在联系，可通过这些地层的元素地球化学体系来恢复地壳发育和演化历史；同时，在正常沉积地层中，元素的富集和亏损程度是有限的，只有在那些与地壳发展演化的特定阶段相对应的层段中，某些元素才有可能高度富集而成为重要的矿源层。这对应用元素地球化学体系正确认识地壳演化和成矿作用的时控性具有重要的指导意义。     

前寒武纪沉积岩地球化学特征及其对地壳演化的指示意义

本文介绍了运用前寒武纪沉积岩地球化学特征推断地球早期地壳的组成、增生历史及太古—元古宙界面构造性质突变问题,这已成为国际前寒武纪地质研究的前沿课题,并已相继在世界典型的前寒武纪低级区及部分高级区开展了这一方面的研究工作,取得了一系列重要进展。     

460火山岩盆地的地质发展与铀,钍演化

在总结460火山岩盆地地质特征和构造-岩浆活动发展历史的基础上。研究了各时代岩石中铀、钍的演化规律。提出该区晚太古代基底岩石的钾质混合岩化所引起的铀、钍增量是影响其后盖屋火山岩演化和铀成矿的物质基础;具有壳源重熔成因的上侏罗统酸性火山岩盖层,由于分布广泛,厚度巨大,有多种告石组台和多样的岩性序列,以及铀、钍含量高,构成了该区铀成矿有利的地层背景;燕山晚期沿区域断裂侵入的高铀酸性次火山岩或小侵入体,是该区成矿定位的决定因崇,它本身常成为赋矿的有刊围岩;后期热液铀成矿是使地层和岩体中铀和钍最终发生分离的主要地质作用。     

青海西部尕斯库勒盐湖沉积物中铀和钍地球化学特征探讨

文章以柴达木盆地西部尕斯库勒盐湖沉积物为研究对象,通过对钻孔沉积物和地表沉积物中铀和钍含量的研究,探讨了盐湖沉积物中铀和钍的地球化学特征。分析表明,钻孔沉积物中铀和钍之间存在明显的正相关关系。在横向上,随地表取样点逐渐远离湖表卤水,沉积物中铀和钍的含量先增高后又急剧降低,且受补给水铀含量影响大;在纵向上,同一个晶间卤水层或者碎屑物沉积层内铀含量垂直分异明显,铀含量随深度增加而递增。就沉积物中铀和钍的赋存形式而言,2/3的铀被黏土质点吸附,1/3的铀夹杂在盐类矿物中;而90%以上的钍被黏土质点吸附,10%以下的钍夹杂在盐类矿物中。干盐滩中毛细蒸发和淋滤等化学沉积分异作用造成盐湖沉积中心的沉积物铀含量相对较高。     

法国阿根特拉花岗岩中锆石的微量元素地球化学特征及地质意义

本文以法国阿根特拉花岗岩中的锆石群为例,系统地阐述了锆石的微量元素地球化学的研究方法及其在花岗岩成因探索中的应用。电子探针分析结果表明,阿根特拉花岗岩中的锆石可以划分为四个相:残留相、析离相、主体相和残余相。它们的微量元素(Hf、U、Y、Th、P)配分一方面表明了各自形成环境的不同,再现了岩浆的产生、定位和结晶等阶段的演化机制;另一方面又反映了该岩体的物质以上地壳的组份为主,含有部分深源物质(上地幔或下地壳)。     

大洋中脊下地壳结晶作用与熔融演化的地球化学证据

2012年8月19日,《自然——地球科学》（Nature Geoscience）发表了题为《大洋中脊下地壳结晶作用与熔融演化》的文章。文章给出了确定大洋中脊下地壳结晶作用发生位置及熔融演化的地球化学方法．,该研究提供了位于太平洋的2个扩张中心（快速扩张的东太平洋隆起和中速扩张的胡安·德富卡洋中脊）大洋中脊轴下方结晶深度...     

核地球化学发展的丰碑:<核转变能与地球物质的演化>--纪念侯德封先生诞辰100周年

1974年出版的《核转变能与地球物质的演化》是一部核物理学、地质学、地球化学相结合的典范,是核地球化学发展中的里程碑。作者侯德封先生以敏锐、严谨的学术思想,系统论述了地球物质中的各种核转变的类型与特征,核转变所产生的能量及其分布、传导与作用,核转变的产物对地球物质组成变异的影响与作用,核转变能随地球历史的演变特征及与地球演化阶段的关系等;其创造性地提出的一系列新概念、观点、模式和科学推测大大推动了尔后核地球化学的发展。     

南京直立人的U/Th和U/Pa年代

中国直立人化石的准确定年对于研究人类演化有着极为重要的意义。1993～1994年在南京汤山葫芦洞发现的两个直立人头盖骨化石和一枚牙化石被称为“南京直立人”。其中1号头盖骨化石之上的方解石钙板的U/Th年龄为53.3_(-1.2)~(+1.5)万年;但考虑到定年的准确性,则为53.3_(-3.0)~(+3.5)万年。其~(231)Pa/~(235)U活度比值为0.998±0.006。这表明“南京直立人”的年代应该大于50万年。与”南京直立人”伴生的动物牙化石U/Th年代为18.5～29.0万年;U/Pa年代为13.7～17.2万年。此外,对于同一颗牙化石,牙釉的年龄小于牙本质的年龄。同一样品的U/Pa年龄也显著小于其U/Th年龄。因此,牙化石的U摄取过程并不符合U早期摄取模式。多数牙化石分析点在~(234)U/~(238)U-~(230)Th/~(238)U图上落在位于U早期摄取和线性摄取模式曲线之间,指示牙化石的U摄取过程很可能介于上述两种模式之间。如果这一假设成立,那么牙化石的U/Th和U/Pa线性摄取模式年龄则为其年代的上限。因为不受U摄取过程~(234)U/~(238)U变化的影响,U/Pa线性摄取模式年龄比U/Th较为可靠。最小的U/Pa线性摄取模式年龄为1Ma,这是”南京直立人”上限年龄的估计。从定年结果看,”南京直立人”可能生活在海洋同位素(MIS)16阶段,但这不是最终结论。     

大别山变质岩锆石微区稀土元素和Th,U特征

对进行过微区U-Pb定年和阴极发光成像研究的大别山辛店榴辉岩、双河榴辉岩、黄镇榴辉岩和双河硬玉石英岩中锆石,进行了微区核部与边部稀土元素测定.结合U-Pb年龄和CL图象,探讨了超高压变质过程中稀土元素从原岩锆石到变质锆石的变化.结果表明,原岩锆石和变质锆石有很不相同的稀土元素含量,它取决于变质锆石是由变质重结晶还是变质增生作用形成及形成时间.一般说来,边部变质锆石比原岩锆石亏损稀土元素,特别是重稀土,并且有更低的Th/U比.变质锆石的稀土元素和Th/U比可以为变质锆石形成时的物理化学环境和变质锆石成因提供重要信息.     

外地核中U、Th的分布、核裂变及其对地球动力学的影响

笔者认为地球的外地核中存在大量的生热元素U和Th,它们正是驱动地球内部物质运动、包括板块运动的主要动力。按照地震波资料,地球内部最热的地区在太平洋中部,地磁资料表明地磁中心及相应的热对流中心也向太平洋板块偏离400km,因此U、Th更多地富集在太平洋之下的外地核中。前寒武纪天然核反应堆的发现及行星质量与光度的研究显示,外地核中的U、Th存在周期性核裂变,太平洋热点火山岩及其包体中富集与U、Th核裂变或衰变有密切成因联系的惰性气体也说明了这一点。外地核中的U、Th存在周期性的核裂变可能是地质历史中超静磁带形成的主要原因,也可能是地球上火山活动等地质作用存在节律性及地球膨胀的原因。     

鞍山地区始—古太古代花岗质地壳的形成及演化——深沟寺杂岩的岩石学、年代学及地球化学证据

鞍山是华北克拉通唯一保存有完整太古宙地质记录(3.81~2.5Ga)的地区。为了进一步了解本区太古宙早期花岗质地壳的形成及演化,本文对鞍山地区典型的太古宙杂岩——深沟寺杂岩进行了详细的岩石学、年代学及地球化学研究。根据岩石学及产状分析确定了始太古代奥长花岗质片麻岩和古太古代混合岩化片麻岩杂岩两个主要岩石单元:前者SIMS锆石U-Pb定年结果为3803±9Ma,代表始太古代古老的花岗质陆壳;后者年龄为3311~3335Ma,代表古太古代强烈构造-变质热事件。始太古代奥长花岗岩以高Si、富Na、贫K为特征;轻重稀土分异不明显,(La/Yb)N值介于6.76~35.96,具有弱的负铕异常(δEu=0.57~1.43);微量元素相对富集Rb、La、Hf和Zr等,亏损Nb、Ta、Sr和Ti等,且Sr/Y比值(8~29)、Mg#(21~30)、Cr(8.81×10~(-6)~28.00×10~(-6))和Ni(0.881×10~(-6)~18.55×10~(-6))含量较低,表明源区无地幔物质参与,且未与石榴子石发生平衡,斜长石可能残留源区,形成深度相对较浅。同时结合鞍山地区~3.8Ga锆石具有正的εHf(t)值,始太古代奥长花岗岩来源于地幔岩浆底侵导致地壳底部含水玄武质岩石(角闪岩)部分熔融形成的新生地壳。古太古代混合岩化片麻岩杂岩的主要矿物组合为石英+斜长石+黑云母,无不一致相矿物(钾长石、矽线石和石榴子石等),表明熔融过程中含水矿物未发生脱水反应,主要反应为Qtz+Pl±H2O=melt。此外,混合岩化片麻岩杂岩中未见富铝矿物和碎屑岩结构,推断其为正片麻岩,原岩为奥长花岗岩或英云闪长岩;结合岩石中存在大量始太古代继承锆石,且~3.3Ga锆石εHf(t)多为负值,混合岩化片麻岩杂岩形成于始太古代奥长花岗质地壳的重熔。本文研究结果表明,鞍山地区始—古太古代花岗质地壳演化可划分为两个主要阶段:始太古代奥长花岗质地壳生长(~3.8Ga)和古太古代花岗质地壳重熔(~3.3Ga)。     

大别-苏鲁造山带高级变质岩中锆石微区U，Th和Pb化学组成特征统计

对大别-苏鲁造山带27个高级变质岩(以榴辉岩和片麻岩为主)中锆石进行了337次微区离子探针U.Th和Pb测定和U-Pb年龄研究。根据测定点年龄的不同，可以把变质岩中锆石分成三种不同成因区域，一是变质岩原岩(继承)锆石区域，它遭受了不同程度的变质重结晶作用，其^206Pb/^238U年龄值大于277Ma；二是三叠纪高压.超高压变质阶段形成的变质锆石区域，其年龄限定为273-184Ma；三是碰撞造山变质作用后形成的锆石区域，其年龄小于148Ma。对三种类型锆石中U，Th和Pb特征分析发现：片麻岩锆石中U的含量是榴辉岩类锆石中U的丰度的两倍，片麻岩类和榴辉岩类锆石中Th的丰度大致相近。各类岩石变质阶段形成的变质锆石和原岩锆石区域相比，U含量有升有降，而Th含量则大幅下降，下降幅度一般在2-10倍，高者可达20-30倍以上。除石榴石橄榄岩外，各类岩石变质锆石中区域的Th/U比都小于0.1，这是判断高压-超高压变质成因锆石的极重要化学指标。大别山超高压变质阶段后形成的锆石的Th/U比多数类似于其原岩锆石，少数接近变质锆石，说明白垩纪后期热扰动对变质岩中已存在的锆石的影响如同岩浆结晶过程。各类岩石中锆石Pb的含量变化比较复杂，Pb-U正相关性表明锆石中普通铅含量很低，绝大部分为放射成因铅。     

U and Th Contents and Th/U Ratios of Zircon in Felsic and Mafic Magmatic Rocks: Improved Zircon-Melt Distribution Coefficients

High-precision data on U and Th contents and Th/U ratios of zircon obtained using secondary ion mass spectrometry analysis have been collected from the literature. Zircon in the granitic rocks has median values of 350 ppm U, 140 ppm Th, and Th/U=0.52; the recommended zircon-melt partition coefficients are 81 for DU and 8.2 for DTh. In zircon from mafic and intermediate rocks, the median values are 270 ppm U, 170 ppm Th, and Th/U=0.81, and the recommended zircon-melt partition coefficients are 169 for DU and 59 for DTh. The U and Th contents and Th/U ratios of magmatic zircon are low when zircon crystallizes in equilibrium with the melt. Increasing magma temperature should promote higher Th contents relative to U contents, resulting in higher Th/U ratios for zircon in mafic to intermediate rocks than in granitic rocks. However, when zircon crystallizes in disequilibrium with the melt, U and Th are more easily able to enter the zircon lattice, and their contents and Th/U ratios depend mainly on the degree of disequilibrium. The behavior of U and Th in magmatic zircon can be used as a geochemical indicator to determine the origins and crystallization environments of magmatic zircon.     

Petrology and Geochemistry of Eclogite Xenoliths from the Colorado Plateau: Implications for the Evolution of Subducted Oceanic Crust

Eclogite xenoliths from the Colorado Plateau, interpreted asfragments of the subducted Farallon plate, are used to constrainthe trace element and Sr–Nd–Pb isotopic compositionsof oceanic crust subducted into the upper mantle. The xenolithsconsist of almandine-rich garnet, Na-clinopyroxene, lawsoniteand zoisite with minor amounts of phengite, rutile, pyrite andzircon. They have essentially basaltic bulk-rock major elementcompositions; their Na₂O contents are significantly elevated,but K₂O contents are similar to those of unaltered mid-oceanridge basalt (MORB). These alkali element characteristics areexplained by spilitization or albitization processes on thesea floor and during subduction-zone metasomatism in the fore-arcregion. The whole-rock trace element abundances of the xenolithsare variable relative to sea-floor-altered MORB, except forthe restricted Zr/Hf ratios (36·9–37·6).Whole-rock mass balances for two Colorado Plateau eclogite xenolithsare examined for 22 trace elements, Rb, Cs, Sr, Ba, Y, rareearth elements, Pb, Th and U. Mass balance considerations andmineralogical observations indicate that the whole-rock chemistriesof the xenoliths were modified by near-surface processes afteremplacement and limited interaction with their host rock, aserpentinized ultramafic microbreccia. To avoid these secondaryeffects, the Sr, Nd and Pb isotopic compositions of mineralsseparated from the xenoliths were measured, yielding 0·70453–0·70590for ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, –3·1 to 0·5 for Nd and 18·928–19·063for ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb. These isotopic compositions are distinctlymore radiogenic for Sr and Pb and less radiogenic for Nd thanthose of altered MORB. Our results suggest that the MORB-likeprotolith of the xenoliths was metasomatized by a fluid equilibratedwith sediment in the fore-arc region of a subduction zone andthat this metasomatic fluid produced continental crust-likeisotopic compositions of the xenoliths. KEY WORDS: Colorado Plateau; eclogite xenolith; geochemistry; subducted oceanic crust     

内蒙苏尼特右旗吉布胡楞土岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、地球化学特征及地质意义

在华北板块北缘白乃庙岛弧岩浆活动带中发现了一套石榴石白云母花岗岩。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示,该石榴石白云母花岗岩的结晶年龄为(500.8±2.4)Ma,为晚寒武世岩浆活动的产物。主量元素岩石地球化学特征方面:该岩体富硅、铝(w(SiO₂)=72.50%~74.11%;w(Al₂O₃)=14.73%~16.43%),贫铁、镁、钙(w(TFeO)=0.67%~1.14%;w(MgO)= 0.09%;w(CaO)=0.30%~0.61%),为高分异花岗岩(分异指数DI=91.99~93.20);铝饱和指数均大于1.1,发育富铝矿物石榴石和白云母,为过铝质花岗岩,但并非S型花岗岩;综合认为该石榴石白云母花岗岩是一套富铝、贫铁镁钙的高分异钙碱性I型花岗岩。微量元素特征方面:稀土总量较低,轻重稀土分馏不明显,具有强烈的负Eu异常;具明显的稀土元素四分组效应;并且部分岩石样品的Nb、Ta含量较高,暗示该岩体是分异岩浆与流体作用的产物。该岩体可为Nb、Ta等稀有金属成矿提供必要的物质基础。     

滇西芒市地区石板村黑云母二长花岗岩的年代学、地球化学特征及地质意义

滇西芒市地区石板村黑云母二长花岗岩分布于芒市粱河县南部勐养村—芒市石板村一带,主要由黑云母二长花岗岩组成。石板村黑云母二长花岗岩大部分是作者通过1∶5万区域地质填图,从原高黎贡山群中解体出来的。为了限定该地区中生代岩浆事件的准确时间,本文对该黑云母二长花岗岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年。测定结果显示,石板村黑云母二长花岗岩的锆石U-Pb年龄加权平均值为125.60±1.0Ma。表明该花岗岩体的形成时代属于早白垩世。岩石地球化学研究表明,该区早白垩世黑云母二长花岗岩具有高Si02(70.70%~76.14%),高碱(K20+Na20=7.35%~9.00%),中—高钾(K20/Na20=1.12~2.37)的特征。铝饱和指数(A/CNK)为0.67~1.17,岩石属钾玄岩—高钾钙碱性过铝—强过铝S型花岗岩。岩石总体上富集大离子亲石元素Rb、Th、U、Nd、Sm和Pb等,明显亏损高场强元素Nb、Ce、Sr、Eu、Zr、Hf等。稀土元素总量(ΣREE)为80.55×10-6~362.85×10-6,平均为171.97×10-6,稀土元素配分曲线呈右倾型,LaN/YbN介于5.11~18.80之间,δEu=0.28~1.08,显示弱到中等程度的负铕异常,具有较明显的轻稀土富集,重稀土亏损的特征。根据地球化学特征和微量元素构造判别图解判别结果表明,该花岗岩是以含粘土的变质杂砂岩部分熔融形成的,岩浆可能来源于本区中—新元古代高黎贡山群为代表的地壳物质的部分熔融。是一种典型的壳源成因类型,具后碰撞花岗岩特征,形成于板块间从挤压体制向拉张体制转变的后碰撞构造环境。冈底斯—滕冲构造带早白垩世构造岩浆事件与羌塘—保山板块与冈底斯—腾冲板块之间俯冲、碰撞、成弧造山作用密切相关。早白垩世花岗岩体的发现及其形成时代的厘定,为进一步探讨腾冲地块构造演化提供了新证据。     

Constraints on the Genesis of Potassium-rich Italian Volcanic Rocks from U/Th Disequilibrium

We present new U-series isotope, ⁸⁷Sr/ ⁸⁶Sr, ¹⁴³Nd/ ¹⁴⁴Nd andtrace element data for a set of mafic, K-rich rocks from volcanoesin Central–Southern Italy. These shoshonitic to ultrapotassiclavas display strongly depleted high field strength element(HSFE) abundances with respect to other incompatible trace elementstogether with high but variable ⁸⁷Sr/ ⁸⁶Sr and low but variable¹⁴³Nd/ ¹⁴⁴Nd values. Such characteristics are thought to bedue to addition of subducted crust of variable amount and compositionto their mantle sources prior to magma genesis. Rocks from thenorthernmost region (i.e. Tuscan Magmatic Province and NorthernRoman Magmatic Province) display (²³⁰Th/ ²³⁸U) activity ratiosclose to radioactive equilibrium, suggesting that metasomatismof their sources occurred before 400 ka and recent melting tookplace at shallow depths, in the absence of garnet. A ²³⁸U excessof up to 27% has been measured in rocks from the NeapolitanDistrict. The occurrence of significant U excesses is a featureof arc magmas, but is typically seen in depleted lavas ratherthan in highly enriched rocks such as these (20 ppm Th). Thissignature requires a recent addition of a U-rich component tothe already strongly enriched mantle wedge beneath this regionof Italy. We suggest that a supercritical liquid, from deeplysubducted carbonate-rich sediments of the still-active Ionianslab, is responsible for generating a high-U, low-Th component,which produces the observed disequilibria. A 30% ²³⁰Th excessmeasured in a single unaltered sample from the Lucanian MagmaticProvince, along with a less marked negative HFSE anomaly, suggeststhe contribution of a deeper, garnet-bearing component in thegenesis of these magmas, plausibly related to the upwellingof asthenospheric mantle around the corner of the Ionian slab. KEY WORDS: U/Th disequilibria; potassic and ultrapotassic rocks; subduction: metasomatism; mantle melting; Central and Southern Italy