锆石Hf同位素组成的LA-MC-ICP-MS测定

利用多接收器等离子体质谱仪(MC-ICPMS)和193nm准分子激光器联用技术,对GJ-1、Temora、91500和Mud Tank四个标准锆石的Hf同位素组成进行测试,并通过指数方法进行同质异位素干扰校正,测得它们的176Hf/177Hf比值分别为0.282006±24(n=159, 2SD)、0.282684±46(n=20, 2SD)、0.282305±32(n=20, 2SD)和0.282509±25(n=48, 2SD)。测定结果与文献报道的值在误差范围内一致。     

汉南杂岩余家山铜镍矿成矿时代与岩浆源区性质研究——来自锆石U-Pb测年和Lu-Hf同位素的制约

汉南杂岩余家山铜镍矿位于望江山基性岩体的西南部,地处扬子克拉通北缘西端。矿区内出露的岩体成岩成矿时代和源区性质不明,从而影响了对本矿床成因的认识。本文分析了矿区内出露的典型含矿岩体和围岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和原位Lu-Hf同位素数据,结果表明其成矿时代接近或稍晚于约(791±4)Ma,成岩时代约为(808±7)Ma。且含矿岩体的εHf(t)值在+9.5~+10.9之间,平均值为+10.7,一阶段Hf模式年龄为924~974 Ma;围岩的εHf(t)值在+8.7~+11.1之间,平均值为+9.9,一阶段Hf模式年龄为927~1018 Ma。结合前人研究成果表明,余家山铜镍矿基性岩体由中元古代晚期至新元古代早期亏损地幔物质部分熔融生成,可能形成于活动大陆边缘环境。     

山东沂水杂岩岩石化学及锆石Hf同位素研究

山东沂水杂岩主要由高角闪岩相至麻粒岩相变质的变基性岩和(紫苏)花岗岩岩体组成.本文主要研究了三个含紫苏辉石的黑云斜长角闪岩(YS06-19、YS06-41和YS06-29),三个含石榴子石的角闪二辉斜长麻粒岩(YS06-40、YS06-45、YS06-49),一个含尖晶石和石榴子石角闪二辉麻粒岩(YS06-31)和两个英灵山花岗片麻岩样品(YS06-30和YS06-48)的岩石化学和锆石Hf同位素特征.结果认为,(1)含紫苏辉石的黑云斜长角闪岩和含石榴子石的角闪二辉斜长麻粒岩对Sr、K、Rb、Ba、Ce、Th等大离子亲石元素和轻稀土元素的富集程度不同,指示了其原岩经历了不同程度的部分熔融;(2)认为英灵山花岗片麻岩是由来自于亏损地幔的基性岩部分熔融产生,这一观点同沈其韩等(2000)认识一致;(3)所研究的变基性岩的锆石Hf亏损地幔模式年龄均小于英灵山花岗片麻岩Hf亏损地幔模式年龄,指示了该变基性岩可能不是英灵山花岗片麻岩的母岩,沂水地区应该存在更古老的变基性岩石,也可能反映了这两类岩石对Hf同位素体系的保存能力不同;(4)该地区地壳生长在30亿年左右启动,大规模的地壳生长出现在2530～2740Ma.     

LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素的分析方法及地质应用

本研究利用Thermo Finngan Neptune型多接收等离子质谱和Newwave UP213 激光剥蚀系统对两个国际锆石标准和一个实验室锆石标准进行了系统的测定.测得的TEMORA、GJ1和FM02锆石标准的176Hf/177Hf比值分别为0.282700±64(2SD,N=22),0.282008±25(2SD,N=26)和0.282967±44(2SD,N=27),该结果在误差范围内与文献报道值完全一致.采用不同的剥蚀直径对FM02锆石标准进行了对比测定,结果在误差范围内是一致的.从分析结果来看,GJ1和FM02的Hf同位素比值变化范围较小,是Hf同位素LA-MC-ICP-MS测试的理想标准锆石.文中还对四个不同地区的锆石Hf同位素进行了测定,结合前人研究,对其成因和物质来源进行了初步探讨.     

新元古代扬子北缘地壳增生事件：来自汉南祖师店奥长花岗岩地球化学、锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和Hf同位素证据

扬子地块北缘大面积出露的超基性—基性—酸性侵入岩被称为"汉南杂岩"。其中的酸性侵入岩主要由二里坝、五堵门、祖师店等岩体构成。本文研究的祖师店岩体为一套奥长花岗岩,其地球化学特征表现为高Si(SiO 2=73.18%~77.18%)、富Na(Na2O=4.55%~5.49%)、低K(K2O=2.01%~3.01%)、Mg(MgO=0.14%~0.25%),属于弱过铝质中钾钙碱性花岗岩。稀土元素球粒陨石标准化图解呈右倾平坦型,Eu略具正异常。样品标准化图解显示富集Rb、Ba、Th等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素;(Sr/Y)为28.16~50.05;(La/Yb)N为7.04~14.21。地球化学特征显示该岩体具岛弧花岗岩特征。与二里坝、五堵门岩体对比后发现祖师店岩体与Adakite不一致。高Sr低Y的特征指示其形成压力相对较大,残留相为石榴子石和金红石、无斜长石。运用锆石饱和温度计和锆石钛温度计计算出这套花岗岩结晶温度为680~694℃,属于玄武质岩石低程度部分熔融的产物。LAICP-MS锆石U-Pb定年结果获得728±3 Ma的成岩年龄和786±4 Ma的捕获锆石年龄,捕获锆石边部记录了728 Ma的岩浆活动事件。锆石Hf同位素分析结果显示,n(176Hf)/n(177Hf)初始值为0.282470~0.282683,εHf(t)=+5.0~+12.2,接近同时期亏损地幔演化线的εHf(t)。两阶段模式年龄(TDM2)为870~1324 Ma,主体集中于约1100 Ma,代表新元古代扬子北缘一期地壳增生事件。推测该岩体是由新生玄武质洋壳俯冲消减过程中在含水条件下部分熔融形成的。结合该区已有大量花岗岩研究成果,提出汉南杂岩中花岗质岩石的时空关系反映岛弧演化和迁移的历史过程,祖师店岩体代表洋内非成熟岛弧向成熟岛弧转化阶段的产物。     

锡林浩特杂岩中斜长角闪岩锆石U-Pb年代学及Hf同位素研究

锡林浩特杂岩是一套经历强变形变质作用的变质岩,主要由黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、斜长角闪片麻岩及变粒岩夹透镜状或脉状斜长角闪岩组成。查明其形成年龄、变质年龄对深入认识中亚造山带的形成演化具有重要意义。本次研究对锡林浩特杂岩中斜长角闪岩进行了SHRIMP锆石U-Pb测年和LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素组成分析,给出了锆石SHRIMP U-Pb的加权平均年龄为(316±4)Ma,该年龄代表斜长角闪岩的原岩形成年龄,表明锡林浩特杂岩不是前寒武纪地质体。通过锆石Hf同位素分析,εHf(t)值主要为正值(+4.1～+17.0),揭示其物源可能来自亏损地幔或壳幔混合。根据亏损地幔和古老地壳的锆石Hf同位素进行两端元的混合计算,得到斜长角闪岩原岩岩浆的源区以幔源增生组分为主体(经过计算壳幔混合比例大约1∶2)。部分锆石的模式年龄在1.8～2.5 Ga之间,表明斜长角闪岩的原岩在形成过程中有古元古代地壳物质的加入,通过兴蒙造山带和锡林浩特杂岩中斜长角闪岩的Hf模式年龄对比可知,物源可能来自兴蒙造山带内部。基于Hf同位素的两端元混合计算表明该区在晚古生代存在地壳增生。根据野外观察和室内岩石特征分析,该套杂岩可能是一套经历强变形与变质作用的晚古生代火山-沉积建造。     

甘肃敦煌水峡口地区前寒武纪岩石的锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及其地质意义

敦煌杂岩位于塔里木克拉通的东部,探寻和研究其中的早前寒武纪地质体对于探讨敦煌地块早前寒武纪地壳的形成和演化及其构造归属等问题具有重要的意义.甘肃敦煌水峡口地区的敦煌杂岩主要由英云闪长质片麻岩、花岗闪长质片麻岩以及表壳岩石组成.利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法测得水峡口英云闪长片麻岩和花岗片麻岩原岩的形成年龄分别为2561±16Ma和2510±22Ma,确证了在敦煌杂岩中存在太古宙岩石.此外,还获得斜长角闪岩的变质年龄为1806±14Ma,推测其原岩岩浆可能来自古老岩石圈地幔的部分熔融.根据已有的资料提出在古元古代晚期(1.80 ～ 1.85Ga)敦煌杂岩经历了一期较广泛的变质作用.锆石Hf同位素显示～2.5Ga的岩石年龄在敦煌地块代表新太古代晚期重要地壳生长时期,而～1.8Ga的构造-热事件则是以古老地壳物质循环再造为主.这些资料显示敦煌地块和华北克拉通在早前寒武纪经历了类似的地壳形成和演化过程,且共同记录了全球性的Columbia碰撞造山事件信息.     

中条山涑水杂岩中TTG片麻岩的锆石Hf同位素特征及其形成环境

中条山前寒武纪涑水杂岩主要由西姚和寨子英云闪长质-奥长花岗质-花岗闪长质(TTG)片麻岩、横岭关和北峪钙碱性花岗质岩石组成.SHRIMP锆石U-Pb年代学研究表明,西姚石英闪长质片麻岩207Pb/206Pb加权平均年龄为2536±8Ma,是新太古代的产物;西姚和寨子TTG片麻岩及横岭关和北峪钙碱性花岗质岩石岩浆锆石Hf同位素组成εHf(t)全为正值,且在t-εHf(t)图解上,落在2.6～3.1Ga地壳演化线范围内.北峪钙碱性花岗质岩石中三个继承锆石核的207Pb/206Pb加权平均年龄为2633±84Ma,其锆石εHf(t)值为-2.0～ 5.6.前寒武纪涞水杂岩中花岗质岩石的SHRIMP锆石U-Pb年代学和锆石Hf同位素特征揭示它们最可能形成于新太古代到古元古代,岩浆主要来源于约2650Ma初生地壳的部分熔融,并有更古老的地壳物质的加入.     

小秦岭太华杂岩副片麻岩碎屑锆石U-Pb年龄、Hf同位素及其地质意义

小秦岭地区是华北克拉通南缘早前寒武纪基底重要分布区,可见大量构造抬升剥露的基底结晶杂岩带。太华杂岩是小秦岭出露最古老的地质体,对于探讨华北克拉通南缘早期地壳形成和演化及其构造归属等问题具有重要意义。在小秦岭地区,太华杂岩被划分为正片麻岩系和以孔兹岩系为主的表壳岩。利用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法测得小秦岭地区太华杂岩表壳岩中黑云斜长片麻岩碎屑锆石的源区物质主要形成于2.40～2.11 Ga,经历了两期的古元古代晚期变质事件（～2.04 Ga和～1.91 Ga）,限定该套表壳岩的沉积时代介于2.11～1.91 Ga。结合锆石Hf同位素特征,我们认为该表壳岩的碎屑物质可能主要来自中条山的涑水杂岩体及绛县杂岩体、熊耳花岗岩体、小秦岭古元古代花岗岩体等,其初始的源区物质可能为太华杂岩的新太古代正片麻岩系。此外,本研究揭示华北中部造山带可能记录了一个长达约250 Ma（～2.05～1.8 Ga）持续的俯冲-碰撞过程。     

山东中侏罗世-早白垩世侵入岩的锆石Hf同位素组成及其意义

对山东中侏罗世-早白垩世侵入岩中锆石的原位Hf同位素分析显示,形成于新太古代(上交点年龄～2.5 Ga)的继承锆石具有正的εHf(t)值(+8～+1),Hf同位素模式年龄集中在2.6～2.8 Ga,与辽宁古生代金伯利岩中基性下地壳捕虏体中锆石Hf组成和Hf模式年龄十分一致,Hf模式年龄也与研究区变质岩和花岗岩的全岩Nd模式年龄相同.     

粤北大宝山北部九曲岭花岗岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征

采用LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄和Hf同位素测定技术,对大宝山北部九曲岭花岗岩进行测定。结果显示来自九曲岭岩体的三个花岗岩样品的U-Pb谐和年龄分别为169.0±1.9 Ma,171.3±1.4 Ma,450.2±2.9 Ma,表明九曲岭花岗岩体为一复式岩体,主体为燕山期花岗岩,但局部有加里东期花岗岩。锆石Lu-Hf同位素组成测定显示:燕山期岩体的锆石具有低的负εHf(t)值(分别为–12.19~–8.51和–19.47~–8.63),二阶段模式年龄(tDM2)为1.45~1.63 Ga,与华南燕山期花岗岩特征一致,表明其主要是下地壳重熔的产物;加里东期岩体的锆石具有高的εHf(t)值(8.89~12.06),tDM2为0.62~0.78 Ga,表明其源区有新生地壳物质的贡献,暗示早古生代加里东期大宝山区域处于伸展环境。     

秦皇岛茹各庄火山碎屑岩地球化学、锆石U-Pb定年、Hf同位素组成及其地质意义

冀东秦皇岛地区位于华北板块东部,广泛发育中生代火山岩,为进一步研究该地区中生代岩浆作用的构造背景及其运动机制,本文对秦皇岛茹各庄流纹质晶屑凝灰岩开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学,Hf同位素组成以及全岩主量、微量元素测试分析。研究结果显示：锆石具有清晰的环带结构,Th/U值为0.37～0.83,为岩浆锆石,测年结果为(113±1)Ma;岩石具高硅(平均质量分数为75.95%)、富碱(平均质量分数为8.47%)、明显贫钙(平均质量分数为0.39%)的特点;岩石中富集高场强元素(Th、U、Ce、Nd、Zr、Hf),亏损大离子亲石元素(Ba、Sr、P、Ti),稀土元素配分型式为微弱右倾型,δEu强负异常(0.02～0.30),暗示斜长石大量晶出;岩浆在演化过程中伴随磷灰石、钛铁矿等矿物晶出,Nb/Ta值接近陆壳,暗示岩石具地壳岩石特征;锆石Hf同位素组成和演化说明该岩石的岩浆源区为古元古代晚期—中元古代中期华北板块古老下地壳幔源岩浆底侵热源引起部分熔融的产物。研究结果表明茹各庄流纹质晶屑凝灰岩为早白垩世岩浆活动的产物,形成于古太平洋板块俯冲后撤而驱动的板内拉张环境。     

Ban-1 Zircon: A New Natural Zircon Reference Material for LA-MC-ICP-MS Zr and Hf Isotopic Determinations

New zircon reference materials for in situ zircon radiogenic Hf isotope and stable Zr isotopic determinations made by laser ablation multi-collector inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-MC-ICP-MS) are required due to high data productivity and consequently high reference material consumption rate. This study examines a new natural zircon for Zr isotope ratios by double spike thermal ionisation mass spectrometry (TIMS), and for Hf isotopes by bulk solution nebuliser (SN)-MC-ICP-MS with both Zr and Hf determined by LA-MC-ICP-MS. A total of five zirconium isotope measurements from drilled zircons, determined by TIMS, yield a mean δ^94/90Zr_IPGP-Zr value of -0.09 ± 0.06‰ (2s). Five and eight hafnium isotope measurements for powders from the drilled zircons and Ban-1-4 by SN-MC-ICP-MS, yield mean ¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf ratios of 0.282985 ± 0.000011 (2s) and 0.282982 ± 0.000007 (2s), respectively. The mean δ^94/90Zr_IPGP-Zr value and ¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf ratio determined by LA-MC-ICP-MS analyses are -0.06 ± 0.09‰ (2s, n = 504) and 0.282985 ± 0.000035 (2s, n = 327), respectively. The isotopic homogeneities suggest that the Ban-1 zircon is a suitable reference material for microbeam Zr and Hf isotopic measurements.     

Mantle Input to the Crust in Southern Gangdese, Tibet, during the Cenozoic: Zircon Hf Isotopic Evidence

The Quxu (曲水) complex is a typical Intrusive among the Gangdese batholiths. Two sets of samples collected from the Mianjiang (棉将) and Niedang (聂当) villages in Quxu County, Including gabbro, mafic micro-enclaves (MME), and granodiorites in each set, were well dated in a previous SHRIMP zircon U-Pb analysis (47-51 Ma). In this article, the same zircons of the 6 samples were ap-plied for LA ICP-MS Hf isotopic analysis. The total of 6 samples yields 176Hf/177Hf ratio ranging from 0.282 921 to 0.283 159, corresponding to εHf(t) values of 6.3-14.7. Their Hf depleted-mantle modal ages (TDM) are in the range of 137-555 Ma, and the zircon Hf isotope crustal model ages (TDMC) range from 178 to 718 Ma. The mantle-like high and positive εHf(t) values in these samples suggest a mantle-dominated input of the juvenile source regions from which the bathollth originated. The large varia-tions in εHf(t) values, up to 5-e unit among zircons within a single rock and up to 15-e unit among zir-cons from the 6 samples, further suggest the presence of a magma mixing event during the time of magma generation. We suggest that the crustal end-member involved in the magma mixing is likely from the ancient basement within the Lhasa terrane itself. The zircon Hf isotopic compositions further suggest that magma mixing and magma underplating at about 50 Ma may have played an important role in creating the crust of the southern Tibetan plateau.     

吉林中部敖花村角闪辉长岩锆石U-Pb定年、Hf同位素和岩石地球化学特征

古太平洋板块的俯冲在欧亚大陆东缘的区域构造演化中发挥了重要作用,但其发生的时间尚不清楚。本文报道了吉林中部新发现的敖花村角闪辉长岩的锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成和岩石地球化学数据。锆石U-Pb定年显示,角闪辉长岩形成于早侏罗世(180.3±2.3 Ma),锆石εHf(t)值高且均一(9.6～11.3)。岩石地球化学分析显示样品低Si和Al,高Fe、Mg和Ca,富集轻稀土和大离子亲石元素(如Rb、Ba、U、K和Sr),亏损重稀土和高场强元素(如Nb、Ta和Ti),具有弱Eu负异常(δEu=0.67～0.98)。岩石起源于板片流体交代的亏损岩石圈地幔,形成过程中分离结晶、地壳混染和堆晶作用不明显。结合东北地区东段早中生代火成岩组合及时空分布,认为古太平洋板块向欧亚大陆下的俯冲开始于早侏罗世,敖花村角闪辉长岩形成于与古太平洋俯冲密切相关的弧后环境。     

闽西南清流地区加里东期花岗岩锆石U-Pb年代学及Hf同位素组成研究

通过对玮埔岩体两个代表性样品进行锆石的LA-ICP-MSU-Pb测年获得的206Pb/238U加权平均年龄分别为(429.9±3.0)Ma、(446.3±4.0)Ma,证明该岩体确实不是最早认为的印支期花岗岩,而是加里东期岩体。同时对宁化岩体一个样品的锆石LA-ICP-MSU-Pb测年结果得到206Pb/238U加权平均年龄为(448.2±2.5)Ma,同样属于加里东期岩体。进一步对闽西南清流地区玮埔和宁化岩体的锆石Lu-Hf同位素组成分析表明,εHf(t)值主要集中在-0.8～-10.4之间,且Hf二阶段模式年龄(TDM2)集中在1.72～2.34Ga之间,表明其岩浆源区来自华夏地块元古代地壳物质。并结合其他己发表的相关年代学和地球化学资料,可以推断包括玮埔和宁化岩体在内的华南内陆地区加里东期花岗岩很可能是元古宙基底深熔而成的产物;其形成与陆内地壳物质叠置加厚所引起的再造作用关系紧密。     

福建龙岩大洋花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年、Hf同位素组成及其地质意义

对福建龙岩大洋花岗岩的两期岩相进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和锆石Hf同位素研究。结果表明:大洋花岗岩的早期黑云母正长花岗岩年龄为(144.8±0.9)Ma,εHf(t)值为-5.58～-2.00,二阶段Hf模式年龄为1 313～1 530 Ma,晚期微斜长石花岗岩的年龄为(127.5±0.4)Ma,εHf(t)值为-7.57～-0.90,二阶段Hf模式年龄为1 246～1 668 Ma。同位素特征表明,大洋花岗岩两期岩体都形成于早白垩世,是在岩石圈伸展的底侵作用下形成的,物源主要是中元古代地壳物质,但晚期有少量幔源组分的加入。     

Zircon U‐Pb age,Trace Element,and Hf Isotopic Compositions of Nordmarkite in the Lizhuang Rare Earth Element Deposit in the Western Margin of the Yangtze Block

The Mianning–Dechang(MD) rare earth element(REE) belt, located in the northern Kangdian axis(KDA) in the western margin of the Yangtze platform, is one of the most economically significant REE mineral belts in China. REE mineralization is associated with Himalayan carbonatite–alkaline complexes. The Lizhuang nordmarkite occurred in the northern part of the MD REE belt. The majority of zircons from the Lizhuang nordmarkite are characterized by pronounced positive Ce yet slightly negative Eu anomalies and high U/Yb. Moreover, all zircons have stable Hf isotopic compositions with initial ~(176) Hf/(~(177)Hf) ratios ranging from 0.282739 to 0.282808 and an average value of 0.282773. The negative Lu/Hf and positive ε_(Hf)(t) range from-0.98 to-0.94(average value of-0.96) and from-0.56 to 1.89(the majority is positive, with an average of 0.66), respectively. These characteristics indicate that the rock is derived from an enriched mantle and subducted material. LA-ICP-MS analysis of the zircons from the intrusion yields a weighted mean ~(206)Pb/(~(238)U) age of 28.57±0.61 Ma. During this period, the tectonic activity in the KDA is not plate subduction but an intraplate tectonic exhibiting fold–thrust and strike–slip behaviors in the western marginal zone of the Yangtze platform(WMYB). We suggest the possibility of an existing eastward old slab subduction under WMYB combined with a regional tectonic evolution. The Lizhuang nordmarkite may be derived from an enriched mantle beneath the western part of the Yangtze craton, which originated from the remelting of the Tethys subducting slab, because of the Himalayan strike–slip that formed a special type of REE deposit called strike–slip-type REE deposits.