激光剥蚀电感耦合等离子体质谱非基体匹配氟碳铈矿U-Th-Pb定年

氟碳铈矿作为一种广泛分布于碱性花岗岩、碳酸岩和稀土矿床中的副矿物,其U-Th-Pb年龄可用于限定成岩成矿时间.目前,缺乏合适的高质量原位微区分析标准样品是限制氟碳铈矿U-Th-Pb年代学分析的主要因素.利用193nm准分子激光电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)对比研究了不同剥蚀模式下(即正常剥蚀和添加辅助气)...     

基于激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)的锆石微区U-Pb精确定年

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-M_S)为锆石U-Pb年代学提供了快速、精确的测试技术。文中利用Agilent 7900型四极杆电感耦合等离子体质谱仪(Q-ICP-M_S)和ResolutionM50-LR型193nm Ar F准分子激光剥蚀系统联机,建立了完整的锆石U-Pb年龄测试流程。在激光束斑直径40μm、能量密度3. 5J/cm2的条件下,用标准玻璃NIST 612对测试系统进行调谐,使238U的灵敏度高于30 000cps/s。对5个锆石标样(年龄为4～1 064Ma)进行了详细的定年研究,所获得的91500、GJ-1、Plesovice、FCT和蓬莱锆石的U-Pb年龄与前人报道的年龄在误差范围内是一致的,3个国际标样(91500、GJ-1、Plesovice)的测试精度优于3%,2个二级标样(FCT和蓬莱)测试精度较低,仅优于15%,结果表明该实验流程是可行的。锆石U-Pb年龄的分析误差主要来自3个方面:同位素比值测定误差、仪器灵敏度漂移和同位素分馏校正系数误差、标样推荐值误差。与国际标样相比,影响FCT和蓬莱锆石的分析误差除了以上3个因素外,还有以下3个方面:放射性成因Pb*含量过低,测试误差增大;普通Pb对其年龄影响加剧,不易精确地扣除;样品与标样匹配程度降低。因此,样品的测试精度取决于绝对年龄、普通Pb含量和标样与样品匹配程度。     

云母Rb-Sr等时线年龄原位微区LA-ICP-MS/MS测定

云母具有较高Rb/Sr比值,且Rb-Sr同位素体系在该矿物中的封闭温度高于中、低温矿产的成矿温度,因此对其进行激光原位微区Rb-Sr等时线定年是解决中、低温热液矿床成矿时代的一个重要途径.本文利用三重四极杆等离子体质谱仪(ICP-MS/MS)与193nm激光剥蚀系统(LA)联用,以SF6为反应气体,实现了同质异位素⁸⁷Rb⁺对⁸⁷Sr⁺的干扰去除,建立了激光原位微区云母Rb-Sr等时线定年方法,并分析了影响其分析准确度的因素.随后,采用该方法对K-Ar法地质年龄国家一级标准物质ZBH-25黑云母(GBW04439)进行了激光原位微区Rb-Sr等时线年龄测定.结果显示,采用NIST SRM 610为外部标准物质对样品数据进行校正时,获得的ZBH-25黑云母Rb-Sr等时线年龄相对于K-Ar年龄推荐值偏年轻约12%(RSD).由此表明,在LA-ICP-MS/MS测定云母Rb-Sr等时线年龄的过程中, NIST SRM 610标准玻璃与样品间存在明显的基体效应,导致年龄结果偏离样品推荐值.针对这一问题,本...     

金红石Hf同位素激光原位多接收等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)测定

近20年来,激光原位测定技术已广泛应用于锆石、斜锆石、钙钛锆石、异性石等Hf含量较高矿物的Hf同位素测定上,但对于Hf含量较低(通常100ppm)矿物的Hf同位素激光原位测定,无论是技术研发还是实际应用,均开展得较少.本文利用配有193nm激光的Neptune多接收等离子体质谱(MC-ICP-MS),在原位模式下对金红石进行了Hf同位素测定实验.首先,对国内U-Pb年龄参考金红石JDX进行了一系列Hf同位素测定实验,确认其Hf同位素组成在空间上极为均匀,溶液测定结果显示,JDX的176Hf/177Hf比值为(0.281795±0.000015)(2SD,n=33),~(176)Lu/~(177)Hf比值为(0.000018±0.000004)(2SD,n=17).以JDX作为Hf同位素测定的内部标准,对目前金红石微区U-Pb年龄其他标准参考物质R10、Sugluk-4和PCA-S207进行了176Hf/177Hf比值测定,其结果与文献报道值一致.因此,对于低Hf含量(~50ppm)的金红石,激光原位多接收等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)可以获得可靠的176Hf/177Hf比值,同时也表明本文所采用的分析方法是合适的.运用上述建立的方法,对华北克拉通西部孔兹岩带中不同地区超高温麻粒岩的金红石和锆石进行了Hf同位素测定,结果表明该麻粒岩的变质演化历史比以前认为的要复杂得多.     

南天山欧西达坂岩体热演化历史与隆升过程分析——来自Ar-Ar和(U-Th)/He热年代学的证据

天山造山带晚古生代以来的隆升剥露过程与带内矿床形成后的保存潜力密切相关.本文报道了新的角闪石/斜长石Ar-Ar年龄和锆石/磷灰石(U-Th)/He年龄,为重建南天山中段地区欧西达坂岩体完整的构造-热演化历史提供年代学基础,结合前人研究成果分析了冷却速率及剥蚀速率变化特征,对南天山中段晚古生代以来的热演化历史及隆升剥蚀历史进行了探讨.同位素定年结果显示,角闪石Ar-Ar坪年龄为(382.6±3.6)Ma,斜长石Ar-Ar加权平均年龄为(265.8±4.9)Ma,锆石与磷灰石(U-Th)/He年龄分别为(185.8±4.3)和(31.1±2.9)Ma.热演化历史及模拟结果表明,南天山中段地区晚古生代至今的构造-热演化历史可以大致分为5个阶段:(1)志留纪末至晚泥盆世岩体平均冷却速率约7.84℃/Myr;(2)晚泥盆世至中二叠世末期,岩体的平均冷却速率约2.07℃/Myr;(3)中二叠世末到始新世中期岩体平均冷却速率降至0.68℃/Myr,此期间总体地质运动较为平缓;(4)新生代始新世期间(约46~35Ma)南天山中段地区发生了一期快速隆升剥蚀事件,岩体冷却速率突升至5.00℃/Myr,剥蚀量达到1.83km,平均剥蚀速率0.17mm/a;(5)始新世中期(约35Ma)至今,平均冷却速率约为1.14℃/Myr,隆升速度仍然较快,剥蚀量约为1.33km,平均剥蚀速率约0.04mm/a.新生代以来天山的剧烈隆起抬升受控于印亚碰撞的远程效应,远程作用在天山的响应具有一定的滞后效应.     

激光原位碳酸盐岩U-Pb定年实验方法改进与石油地质应用

激光原位碳酸盐岩U-Pb定年技术方兴未艾,在石油地质中应用潜力大,但由于碳酸盐岩U含量低(<10μg/g)、普通Pb含量较高,且U、Pb分布非均质性强,缺少基体匹配标样等因素使得碳酸盐岩U-Pb定年的精度差和成功率低,限制了该技术的广泛应用.针对目前激光原位碳酸盐岩U-Pb定年技术中存在问题,基于LA-SF-ICP-MS仪器,通过对实验方法的改进,提出一种合理确定样品剥蚀参数的方法,在同一个序列中根据样品U含量高低对标样和未知样品设置不同大小的激光光斑和剥蚀频率,既保证标样和样品剥蚀坑深/宽比一致,避免元素分馏差异造成的系统偏差,也有效节约了标样.根据碳酸盐岩U、Pb含量低且分布不均的特点,利用网格法筛选和边筛边布点的方法快速筛选出高U和低普通Pb的点位,有效提高靶点筛选和布点效率以及定年的成功率,节省时间和经济成本.通过对实验方法的改进,有效提高了碳酸盐岩U-Pb定年的精度和成功率,并将该技术应用于传统方法难以测准的两个实例——川中地区低U、高普通Pb的热液鞍状白云石和准噶尔盆地南缘高泉背斜白垩系清水河组砂岩储层中的低U、高普通Pb的年轻方解石胶结物,得到可靠的年龄数据,对研究...     

深时镁同位素风化指标的验证与新解释

沉积岩碎屑组分镁同位素被广泛应用于恢复深时大陆风化强度.现有深时镁同位素风化指标基于风化残余物镁同位素随化学风化强度提高的一阶段风化模式.但是,近期实验与现代风化剖面研究发现了优先利用轻镁同位素的次生黏土矿物,挑战了深时镁同位素指标的理论基础.本研究测试了华南地区晚古生代沉积岩与中国南海沉积物样品的矿物、元素与镁同位素组成.通过对比深时镁同位素风化指标与化学蚀变指数(CIA)、镁损失量和矿物组成等风化指标来验证深时镁同位素风化指标.结果表明,在较高风化强度下镁同位素随风化强度提高而降低,而在较低风化强度下镁同位素随风化强度的提高而增加.该结果表明在不同风化强度下存在不同的镁同位素行为,以往的一阶段镁同位素风化模式无法准确追踪大陆风化强度的变化.结合深时样品数据、现今风化剖面与实验研究,我们建立了三阶段的镁含量-镁同位素风化模型.在风化初期,原生矿物的溶解与次生黏土矿物的形成造成镁含量的快速降低与镁同位素轻微提高.转换阶段土壤底层绿泥石、蛭石等富镁黏土矿物大量生成造成镁含量和镁同位素的跃升.在进阶风化阶段中,具有较重镁同位素的富镁黏土矿物优先风化,造成镁含量与镁同位素的同步降低.     

中天山科克苏河地区隆升剥蚀历史——来自(U-Th)/He年龄的制约

天山是中亚造山带重要组成部分,其中-新生代构造热演化及隆升剥露史研究是认识中亚造山带构造变形过程与机制的关键.本文应用磷灰石(U-Th)/He技术重建中天山南缘科克苏河地区中-新生代构造热演化及隆升剥蚀过程.磷灰石(U-Th)/He数据综合解释及热演化史模拟表明该地区至少存在晚白垩世、早中新世、晚中新世3期快速隆升剥蚀事件,起始时间分别为~90Ma、~13Ma及~5Ma,且这3期隆升剥蚀事件在整个天山地区具有广泛的可对比性.相对于磷灰石裂变径迹,磷灰石(U-Th)/He年龄记录了中天山南缘地质演化史中更新和更近的热信息,即中天山在晚中新世(~5 Ma)快速隆升剥蚀,其剥蚀速率为~0.47mm·a~(-1),剥蚀厚度为~2300m.总体上,中天山科克苏地区隆升剥蚀起始时间从天山造山带向昭苏盆地(由南向北)逐渐变老,表明了中天山南缘隆升剥蚀存在不均一性,并发生了多期揭顶剥蚀事件.     

滇东湖泊水生植物和浮游生物碳、氮稳定同位素与元素组成特征

稳定同位素示踪方法是研究生态系统组成与功能的重要手段,有助于认识湖泊食物网的基本组成与生物地球化学循环的主要过程.本研究选择了云南省东部地区营养水平不同的10个湖泊,开展了高等水生植物(沉水植物、漂浮植物)、浮游植物与浮游动物的空间调查,分析了不同生物在碳、氮稳定同位素信号与元素组成上的分布模式.在碳稳定同位素信号的分布上,漂浮植物在4种生物类型中最为偏负且变化幅度最小,为-28.99‰±0.86‰;浮游动物碳稳定同位素(-20.85‰±2.70‰)的分布特征与浮游植物(-21.88‰±2.97‰)显著相似;而沉水植物的碳稳定同位素显著偏正且变化范围较大,平均值为-12.04‰±4.57‰.结果表明,碳源及其传输途径的差异是导致湖泊生物体内碳同位素信号不同的主要驱动过程.在氮稳定同位素信号上,同为初级生产者的沉水植物(5.43‰±5.84‰)、漂浮植物(5.58‰±7.38‰)与浮游植物(7.26‰±3.83‰)较为相似,而浮游动物氮同位素信号(11.02‰±3.18‰)显著高于浮游植物且平均富集约3.46‰,反映了湖泊生物随着营养级的增加出现较为明显的同位素分馏效应.在空间分布上,湖泊生物碳同位素信号受到水温、水深等因素的明显影响,氮同位素信号则随湖泊营养水平的增加而逐渐偏正.与长江中下游等地区相比,云南湖泊生物的碳、氮元素含量总体偏高;同时,代表内源有机质组分的水生植物和浮游生物C/N质量比值都小于20.因此,本研究揭示的生物碳、氮同位素信号与元素组成特征可为评价高原湖泊食物网组成与生物地球化学循环提供重要的科学依据.     

江南隆起带幕阜山岩体新生代剥蚀冷却的低温热年代学证据

江南隆起位于扬子与华夏地块的碰撞汇聚带,是研究华南大地构造演化的关键地质单元.本文采用磷灰石裂变径迹及(U-Th-Sm)/He年龄分布特征定性分析与径迹长度分布数据定量模拟相结合,主要研究了幕阜山岩体新生代的隆升与剥蚀过程,并在此基础上结合区域构造背景, 对其构造-热演化之间的关系进行了探讨.自晚白垩世持续隆升以来,幕阜山岩体经历的平均剥蚀厚度约4800 m.在不同岩体间,隆升过程及幅度存在差异,空间上具有非均匀性.热史结果显示幕阜山岩体经历了3期剥蚀, 其中两期快速剥蚀分别发生在晚白垩世-古近纪(80~50 Ma)和10 Ma以来,而这之间为一期缓慢剥蚀过程.研究区古近纪的快速剥蚀反映了中-下扬子喜山期大规模伸展断陷作用造成的肩部块体快速剥蚀事件; 约10 Ma以来的快速剥蚀是对太平洋板块向西运动的响应.幕阜山岩体自燕山晚期以来的隆升剥蚀作用具有良好的盆地沉积响应, 三期隆升剥蚀事件与研究区构造演化的动力学背景相吻合.     

铀矿fs-LA-ICP-MS原位微区U-Pb定年

利用飞秒激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(fs-LA-ICP-MS)对锆石和铀矿之间的Pb/U分馏行为,以及纳米比亚白岗岩中晶质铀矿进行了详细的原位微区U-Pb年代学研究.结果表明,fs-LA-ICP-MS分析过程中铀矿和锆石之间表现出显著不同的Pb/U分馏行为,利用锆石标准物质M257校正铀矿U-Pb定年标准物质GBW04420得到的年龄偏大17%.因此,精确的铀矿LA-ICP-MS原位微区U-Pb定年需要基体匹配的标准物质进行校正.以GBW04420为外标,利用fs-LA-ICP-MS在10?m,1 Hz激光条件,同时配备信号匀化装置(SSD)的前提下,对两个来自纳米比亚罗辛(Rossing)铀矿床东南侧欢乐谷(Gaudeanmus)地区的白岗岩岩石薄片中晶质铀矿进行了分析.其中一个样品给出的U-Pb谐和年龄为(507±1)Ma(2?,n=21),两个样品206Pb/238U加权平均年龄分别为(504±3)Ma(2?,n=21)和(503±3)Ma(2?,n=22).分析结果与前人的热电离质谱为基础的同位素稀释法(ID-TIMS)结果一致((509±1)和(508±12)Ma).同时与铀矿共生锆石给出的U-Pb上交点年龄结果 ((506±33)Ma(2?,n=29)和(501±51)Ma(2?,n=29))在误差范围内相同.由于共生高U锆石严重的Pb丢失,所以铀矿定年相对于共生锆石定年结果更为精确可靠.GBW04420是一个可以用于铀矿原位微区U-Pb同位素准确定年的标准物质.     

哀牢山-红河剪切带的热年代学研究——多重扩散域模式的应用实例

洛弗拉等人(1989)把Dodson(1973)建立的单一扩散域模式扩展成矿物扩散域不连续分布的模式,即多重扩散域模式,与之对应具有某一封闭温度范围,因此利用单个K-长石矿物样品可以揭示更长时间段上的冷却过程。对云南哀牢山-红河剪切带的K-长石样品(FA-2-1)进行40Ar/39Ar同位素分析,利用多重扩散域模式,揭示在距今约20～19Ma问该带存在一快速冷却过程,这与西藏南部曲水地区快速抬升的时间是一致的     

白垩纪以来米仓山-汉南穹窿剥蚀过程及其构造意义：磷灰石裂变径迹的证据

报道了米仓山-汉南穹窿一带磷灰石裂变径迹分析结果,以制约该区白垩纪以来的剥蚀-演化历史.露头样品磷灰石裂变径迹年龄分布显示从汉南穹窿南部的核部地区向南至四川盆地北部裂变径迹的年龄逐渐变新,这与米仓山地区逆冲断裂以背驮式扩展的构造样式从汉南穹窿向南经米仓山褶皱-逆冲带发育到四川盆地北缘的构造模式相吻合.热模拟的结果显示米仓山-汉南穹窿经历了两期快速的剥蚀,其分别发生在白垩纪（约90 Ma之前）和15 Ma以来.研究区白垩纪的快速剥蚀反映了秦岭-大别造山带白垩纪的区域性剥蚀事件,这可能是对临区诸多构造事件（如西伯利亚-蒙古-中朝板块的碰撞,拉萨-羌塘-思茅-印支块体的碰撞,太平洋板块向欧亚板块的俯冲及其相关的岩浆活动）远场效应的响应;约15 Ma以来的快速剥蚀是对青藏高原隆升向东北方向传递的响应.     

江西相山铀矿田地貌剥蚀特征及其控矿意义——磷灰石裂变径迹证据

本文以数字高程(DEM)地貌特征分析为基础,采用磷灰石裂变径迹测试和温度-时间反演模拟研究,分析江西相山铀矿田铀成矿后剥蚀程度的差异性,结合已知矿床的成矿特征,探讨地貌剥蚀程度与矿体保存之间的关系,为区域找矿提供指导.通过DEM合成图像和水系分布特征,表明相山铀矿田是一个遭受中等侵蚀的地貌区,相山主峰南北和东西侧地貌侵蚀差异特征明显.统计分析表明,已经发现的铀矿床、点的分布与次级火山机构关系密切,相山南部的次火山机构剥蚀较深,西部次火山机构剥蚀相对弱,而北部和西北部则处于中等剥蚀程度.磷灰石裂变径迹测试结果表明,相山铀矿田的南部和东部开始剥蚀的时间早于西部,但晚于相山主峰的剥蚀.利用磷灰石的裂变径迹长度和温度参数,进一步开展了温度-时间的反演模拟研究,结果显示相山西部快速隆升发生于40~60 Ma之间,相山南部和东部的快速隆升发生于60~75 Ma之间,相山主峰的快速隆升发生于75~100 Ma之间,表明相山主峰、相山东部及南部较西部经历了较长时间的剥蚀.结合现今区域地质体出露特征及铀矿化蚀变类型的空间展布规律、成矿深度的估算等,推测相山铀矿田东部和南部剥蚀程度较深,早期可能形成的中低温铀矿体被剥蚀殆尽;北部剥蚀程度中等,地表出露了形成深度稍深的碱交代蚀变矿床;而西部剥蚀程度较低,地表发育浅部低温成矿的酸交代蚀变铀矿床.据此推断,相山铀矿田的西部深部具有很好的找矿潜力.     

黄河上游盆地重组所导致的快速侵蚀下切

高起伏的造山高原边缘的快速剥蚀常被用来指代区域地表隆升~(1～3)。然而,诸如岩体隆升的空间差异~4,降雨的地形效应以及冰川~5、滑坡导致的河道堵塞~(6,7)等阻碍河流下切的因素,可能会使剥蚀作用严重滞后于地表抬升~8。本文中,我们通过研究青藏高原东北缘黄河沿岸沉积盆地的地层学、年代学和地貌学特征,重建黄河上游侵蚀下切的时间、速率以及模式。我们发现河流下切的起始时间明显晚于山体开始隆升的时间(14～8Ma)~9。高原边缘的河流下切始于1.8Ma~(10),然后以大约350km/Ma的速度向上游传递~(11)。我们认为该地区在气候驱动下的湖泊扩张并溢出作用是黄河上游快速下切的主要原因,并最终导致了现代黄河地貌的形成。     

磷灰石单颗粒(U-Th)/He测年实验流程的建立及验证

(U-Th)/He同位素定年是近几十年快速发展起来的1种能够对岩石低温冷却历史进行有效研究的新型放射性同位素定年方法。由于磷灰石的He封闭温度较低,所以它能反映低温阶段(40~80℃)的热历史信息,在低温热年代学领域具有很好的应用前景。但是,由于磷灰石(UTh)/He测年的影响因素多且测试流程复杂,目前国内对于(U-Th)/He同位素定年方法和流程的研究还处于起步阶段。依托中国地震局地质研究所新建立的(U-Th)/He同位素年代学实验室,利用配备的Alphachron He同位素质谱仪对4批共75个国际标样Durango磷灰石单颗粒进行激光熔融和4He的含量测量,随后应用自动进样安捷伦7900 ICP-MS和同位素稀释剂法测定母体同位素U、Th的含量,最后计算得到Durango磷灰石的Th/U同位素比值在17.23~23.60之间,全部年龄分布在28.61~34.51Ma,平均年龄为(31.71±1.55)Ma(1σ),与国际标定年龄在误差范围内一致。     

贵州高原沉积物原位宇宙成因核素~(10)Be、~(26)Al和~(21)Ne测年研究

地貌演化受到区域构造抬升、气候变化和河流动力学共同调节.然而,如何通过地表剥蚀和河流下切作用来区分这些机制仍存在争议.本文对贵州高原地区洞穴沉积物、现代河流沉积物和基岩中石英颗粒的原位宇宙成因核素~(10)Be、~(26)Al和~(21)Ne含量进行分析,探讨了~(21)Ne在地质年代学中的适用性,并讨论了该地区第四纪地貌演化历史.通过~(26)Al-~(10)Be和~(21)Ne-~(10)Be核素对的对比分析,我们发现石英样品中由U和Th衰变产生的核反应成因~(21)Ne含量不可忽视,同时也有可能存在继承性宇宙成因~(21)Ne.在前人的研究基础上,我们总结了宇宙成因核素~(21)Ne精确定年须注意的几个方面:(1)评估样品中核反应成因~(21)Ne的贡献;(2)避免采集有复杂埋藏历史的样品以排除继承性~(21)Ne的影响;(3)对第四纪样品~(10)Be-~(26)Al-~(21)Ne三核素联用.基于~(26)Al-~(10)Be核素对计算出的样品埋藏年代和流域在埋藏前的剥蚀速率,我们确定了贵州高原地区不同时间尺度地表剥蚀速率和河流下切速率的变化.不同时间尺度的~(26)Al-~(10)Be流域剥蚀速率、~(36)Cl剥蚀速率和现代河流剥蚀速率的一致性,表明贵州高原景观尺度的地表剥蚀速率可能在第四纪以来已经达到稳定状态.该地区河流下切速率略高于局部地表剥蚀速率,表明区域构造抬升导致的河流动力学可能尚未达到稳定状态.     

太平洋富钴结壳高密度环境记录解读

生长缓慢、具有层带结构的海山富钴结壳蕴含着高信息密度的古海洋环境变化记录．具有微米级空间分辨率的现代微探针技术可解读结壳中的环境信息．采用具有微米级空间分辨率和ng／g级检出限的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱与电子探针相结合,测定了采自中、西太平洋海山区4个典型板状结壳样品剖面中包括全部稀土在内的40多个元素的微区分布,获得了结壳生长期这些元素的分布及其相互关系变化的特征曲线;采用^10Be法和经验公式法相结合,对结壳整个生长期进行了生长速率计算和定年．重点讨论了A1／（Fe＋Mn）及P和Y／Ho记录的古海洋环境和古气候意义,认为Al／（Fe＋Mn）记录可反映亚洲季风气候的演化历史;通过将P和Y／Ho记录与深海沉积物的碳同位素记录进行对比,认为它们是生物成因事件的指示剂．最后对结壳定年及现代微探针技术的方法学问题进行了讨论．     

中生代古太平洋板块俯冲诱发华北克拉通破坏的物质记录

华北克拉通破坏与古太平洋板块俯冲密切相关是当今学界的重要共识,但缺乏华北克拉通破坏峰期古太平洋板块俯冲的物质证据.为解决这一问题,本文对华北克拉通东北缘(辽东-吉南地区)中生代火山岩开展了详细的岩石学、锆石U-Pb年龄和Hf-O同位素、全岩地球化学和Sr-Nd-Hf同位素研究.研究发现,辽东-吉南地区中生代火山岩主要为玄武粗安岩-粗安岩-粗面岩和安山岩组合,形成于早白垩世(129~124Ma),均富集大离子亲石元素(Rb、Sr、Ba、Th等)和轻稀土元素、亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti等),表明其来源于与俯冲相关的地幔源区.这些岩石具有不均一的同位素组成,其中,碱性玄武粗安岩-粗安岩-粗面岩具有富集的全岩Sr-Nd-Hf、锆石Hf同位素组成和与地幔类似的锆石O同位素,表明其母岩浆来源于同位素富集的岩石圈地幔的低程度部分熔融,而钙碱性安山岩则具有相对亏损的同位素组成(锆石εHf(t)高达+5.2)和高的锆石O同位素组成(δ18O=+8.1^+9.0‰),揭示它们来源于遭受俯冲流体/熔体交代的地幔源区,交代介质来源于俯冲到深部的低温热液蚀变洋壳.辽东-吉南地区早白垩世火山岩是由来源于富集地幔和交代地幔的两种不同性质的岩浆混合形成,利用锆石Hf-O同位素组成有效识别出的低温热液蚀变洋壳组分,为中生代古太平洋板块俯冲对华北克拉通破坏影响提供了确凿的物质记录和同位素证据.     

松辽盆地晚期热历史及其构造意义: 磷灰石裂变径迹(AFT)证据

磷灰石裂变径迹(AFT)分析表明松辽盆地晚期构造活动在空间上具有分区性, 在时间上具有幕式性. 空间上的分区性表现在晚期构造活动始于盆地东部, 并逐渐向西部迁移. 盆地东部裂变径迹年龄大, 表明进入抬升剥蚀作用的时间早, 而西部裂变径迹年龄小, 表明进入抬升剥蚀作用的时间晚. 盆地的抬升剥蚀量与主要构造单元关系密切, 但是东部的抬升剥蚀量明显大于中央隆起带和西部斜坡带. 时间的幕式性表现在盆地的热演化历史经历了两幕快速冷却和紧随快速冷却之后的缓慢冷却过程, 磷灰石裂变径迹的蒙特卡罗随机模拟进一步限定不同热演化的转折时间为65, 43.5, 28和15 Ma. 结合盆地所处的区域构造背景认为松辽盆地晚期热事件是对太平洋板块向欧亚板块俯冲的响应. 其中第一幕快速冷却与紧随其后的缓慢冷却过程是对燕山运动主幕构造运动的响应, 抬升剥蚀的时间可能始于嫩江组末期, 并持续到始新世末期. 盆地的抬升剥蚀速率与板块汇聚速率密切相关, 板块汇聚速率高, 抬升剥蚀速率高, 反之抬升剥蚀速率低. 第二幕快速冷却和紧随其后的缓慢冷却是对日本海的拉张与闭合的响应. 日本海的拉张导致地幔热流向日本海汇聚, 使盆地快速冷却, 相反, 日本海的闭合使盆地进入进一步的缓慢沉降阶段, 盆地的冷却速率下降.