微区原位普通铅同位素分析技术及其地质应用进展

应用激光剥蚀-多接收器电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)和二次离子质谱(SIMS)等分析技术进行微区原位普通Pb同位素分析是微区地球化学研究的重要内容之一.综述了矿物、熔体包裹体和沉积结核的微区原位普通Pb同位素分析技术及其地质应用的新进展.这些研究资料表明该分析技术在岩浆岩成因、沉积物物源示踪、地幔地球化学、古海洋学以及矿床学等的研究中提供了常规的全岩Pb同位素分析方法难以获得的重要信息,充分展示了该分析技术在地球科学研究中的应用前景.     

原位微区同位素分析在花岗岩成因研究中的应用

花岗岩及其伴生的镁铁质岩石是构成大陆地壳的重要组成部分,是大陆形成演化的标志物。花岗岩的成因研究,包括花岗岩的岩浆源区及成岩过程,蕴含着大陆地壳生长、岩石圈演化等重要信息。随着二次离子质谱仪(SIMS)和激光多接收电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICPMS)的问世,原位微区(in-situ)元素和同位素分析方法开发以及应用使花岗岩成因研究,尤其是花岗岩的岩浆源区和成岩过程等方面得到长足的进展。在仔细阅读相关文献的基础上,结合笔者近年来相关研究工作,综述花岗岩成因研究中原位微区同位素源区示踪和成岩过程的最新进展,以期推动我国花岗岩及原位微区同位素分析方法等相关研究。     

磷灰石微区原位LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素定年

利用激光剥蚀多接收器电感耦合等离子体质谱法(LA-MC-ICP-MS),建立了磷灰石微区原位 U-Pb同位素定年新方法,本文给出了这一新方法的分析流程,报道了利用这一新方法对5个磷灰石样品的分析结果,并应用同位素稀释-热电离质谱法(ID-TIMS)对一些样品定年结果进行了验证.磷灰石工作标样 SDG 的U-Pb 同位素年龄:(1596±15) Ma (MSWD=1.5, n=7, LA-MC-ICP-MS),(1602±13) Ma (MSWD=0.578, n=5, ID-TIMS);某铁矿石中磷灰石的 LA-MC-ICP-MS U-Pb 同位素年龄:(125±14) Ma (MSWD=0.68, n=25),(124.2±3.5) Ma (MSWD=1.5, n=37);新疆阿尔金地区片麻岩中磷灰石的LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素年龄:(250.8±3.9) Ma (MSWD=8.6, n=26),(245.4±2.9) Ma (MSWD=2.1, n=39).     

离子探针测试方法及其在矿物微区微量元素和同位素分析中的应用

离子探针能在单矿物颗粒内进行微区原位直接分析工作,主离子束斑大小可聚焦在5μm以内,可以检测到10^-9级的微量元素,同位素分析的精度高达1‰,在地球科学领域有着广泛的应用。详细叙述了离子探针的工作原理以及微量元素成分和同位素组成的测试方法,列举了其在天体化学和地球化学研究领域的主要应用,总结了一系列的研究成果,并首次公开发表离子探针微量元素测试技术研发工作中取得的一些实验结果。     

LA-MC-ICP-MS独居石微区原位U-Pb同位素年龄测定

独居石富含U、Th,同时具有较低的初始普通Pb含量,是U-Pb和Th-Pb同位素定年的理想对象.由于普遍存在于多种岩石中,独居石的U-Th-Pb定年具有广阔的应用前景.本文报道利用193 nm ArF准分子激光剥蚀系统和NEPUNE多接收器电感耦合等离子体质谱仪,对独居石进行微区原位U-Pb同位素年龄测定的新方法.运用这一新方法对独居石样品AL01、BL02和CL03进行微区原位U-Pb同位素年龄测定,获得AL01和BL02号样品的206Pb/238U年龄加权平均值分别为(288.3±1.1) Ma (n=19)和(446.8±2.3) Ma (n=41);CL03号样品的U-Pb等时线年龄为(396.8±8.8) Ma (n=55),取得了令人满意的结果.     

锆石微区原位同位素和微量元素测定的新进展

文章简述了二次离子探针质谱(SIMS)、激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)和激光剥蚀多接受等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)等3种锆石微区原位同位素和微量元素测定方法的原理和优缺点;针对U-Pb定年、铪同位素、锂同位素、多种元素的同时测定,以及仪器改进、测试方法创新、标样研发等方面的新进展进行了评述。     

Re-Os同位素体系及其地质应用

Re-Os同位素体系是近年来地球化学研究的热点,也是发展较快的同位素地球化学方法,被广泛应用于同位素地质年代学、矿床成因、陨石定年、岩浆成因以及壳-幔演化、大陆岩石圈地幔定年等领域,尤其在地幔地球化学动力学等前缘领域,Re-Os同位素体系成为一种新的强有力的研究工具.     

变质岩同位素年代学:Rb-Sr和Sm-Nd体系

对变质岩经历的进变质和退变质作用定年并构建其p-T-t轨迹是观测地壳运动过程的重要途径。全岩等时线和矿物等时线是变质岩Rb-Sr和Sm-Nd定年的两个基本方法。在变质过程中同位素均一化尺度是影响全岩等时线定年的主要因素。在一般情况下,变质过程中Rb-Sr同位素体系的均一化尺度远大于Sm-Nd体系,从而Rb-Sr全岩等时线可以给出有意义的变质年龄,而Sm-Nd数据不能。然而,对于低级变质作用,因其较高级变质作用有更丰富的流体,其Nd同位素均一化尺度可能变,从而使得一些全岩Sm-Nd等时线给出和Rb-Sr年龄一致的有意义变质年龄。对于矿物等时线定年,在变质作用时矿物之间能否达到同位素平衡则是关键。已经证明,超高压变质(UHPM)岩的退变质作用是开放体系,然而UHPM矿物的Sr-Nd同位素体系仍保持封闭。已观测到UHPM矿物和退变质矿物之间的Sr-Nd同位素不平衡,因此,高压矿物(如石榴石、多硅白云母)和退变质矿物或全岩的连线将会给出没有意义的偏老的Sm-Nd年龄和偏年轻的Rb-Sr年龄。由3个以上很好分开的矿物确定的等时线的良好线性、不同定年方法获得的年龄的一致性以及确定等时线矿物之间的氧同位素平衡可用于判定矿物间Nd同位素达到平衡。由于石榴石具有高Sm/Nd和Lu/Hf比,因此石榴石是榴辉岩或石榴辉石岩Sm-Nd或Lu-Hf定年最重要的矿物。然而由于石榴石非常宽的p-T稳定范围,石榴石可以在高级变质岩的前进变质和退变质作用中生长,从而具有复杂的环带结构。因此,如何从具有复杂结构的石榴石不同部位取样和分析并判断其成因就成为榴辉岩或石榴辉石岩Sm-Nd或LuHf矿物等时线定年的一个挑战。这需要今后做更进一步的研究。     

Diffusion of Sm-Nd in Scheelite and its Significance to Isotopic Dating and Tracing

As the principal ore mineral in various tungsten (-gold) deposits, scheelite (CaWO4) plays an important role in directly dating the timing of ore formation, and in tracing associated material sources through the study of its Sm-Nd geochronology and Nd isotopic characteristics. Since the retention of Sm-Nd systematics within scheelite is presently unconstrained, equivocal interpretations for isotopic data resulting from this method have occurred quite often in previous studies that apply these isotopic data. In order to better elucidate the closure of Sm-Nd in scheelite, the kinetics of Sm and Nd within this mineral lattice were investigated through calculation of diffusion constants presented herein. The following Arrhenius relations were obtained:DNd = 4.00exp(?438 kJ·mol–1/RT) cm2/sDSm = 1.85exp(?427 kJ·mol–1/RT) cm2/sshowing diffusion rate of Nd is near identical to Sm in scheelite when at the same temperature. However, compared to other rare earth elements (REEs), which have markedly different atomic radii to either Nd or Sm, these are shown to exhibit a great variation in diffusivities. The observed trends in our data are in excellent agreement with the diffusion characteristics of REEs in other tetragonal ABO4 minerals, indicating that ionic radius is a key constraint to the diffusivity of REEs in the various crystal lattices. With this in mind, the same substitution mechanism and a very slight discrepancy in radii will allow us to infer that significant Sm/Nd diffusional fractionation in scheelite is unlikely to occur during most geological processes.Based upon the diffusion data determined herein, Sm and Nd closure temperatures and retention times in scheelite are discussed in terms of diffusion dynamics. Those results suggest that closure temperatures for Sm-Nd within this mineral are relatively high in contrast to the temperature ranges of ore-formation responsible for scheelite-related deposits, and any later thermal environments. It is likely, therefore, that relevant isotopic information could be easily retained under most geological conditions, since initial crystallization of the scheelite. In addition, comparison of this mineral-element pair over a range of temperatures with some other common minerals used as geochronometers (e.g., zircon and apatite) indicates that Sm-Nd system has a slower diffusive rate in scheelite than for Sr in apatite or Ar in quartz, and only a little faster than for Pb in zircon. It should be noted, within most hydrothermal deposits where zircon has crystallized, its size is typically no more than 100 μm, whereas scheelite commonly occurs as macroscopic grains. For this reason, the larger dimensions of scheelite would provide a robust Sm-Nd system more able to resist perturbations, relating to any later thermal process. As such Sm-Nd investigations of scheelite are akin to U-Pb within zircon samples used in isotopic dating. These observations indicate that Sm-Nd age and isotopic information can provide reliable data in all but the most extreme case, especially when data are extracted from macroscopic grains of scheelite that are chosen to be “pristine” (i.e., free of surface alteration and/or fractures).     

闽北麻源群Sm—Nd,Rb—Sr同位素年龄研究

福建北部元古代麻源群地层发育,对其中7个变质岩和2个白云母花岗岩样品进行了Sm-Nd及Rb-Sr同位素年龄研究。7个样品的Sm-Nd同位素全岩等时线年龄为2116±22(2δ)Ma,INd=0.51027±2(2δ),εNd(t)=7.29±0.17。6个样品的Rb-Sr同位素全岩等时线年龄为375±28(2δ)M,(87Sr/86Sr)i=0.707±34(2δ).2116Ma的年龄值代表麻源群原岩的成岩年龄,375Ma年龄值代表麻源群的变质年龄。     

贵重和有色金属矿床钨氧化钐-钕同位素定年研究及其地质意义

本文结合国内外典型研究事例分析 ,介绍了钨氧化物钐 钕同位素直接定年技术在贵重和有色金属矿床研究中的适用性和局限性 ,探讨了利用钕同位素数据示踪成矿物质来源与流体运移轨迹的可能性 ,指出对同一金属矿床开展多种同位素分析的重要性和必要性。     

赣东北元古代蛇绿岩Sm—Nd同位素年龄及地质意义

江南古陆东南缘赣东北弋阳—德兴—婺源一线有一条蛇绿岩带,普遍认为它是二个一级大地构造单元的分界线,形成于元古代。推断蛇绿混杂岩是元古代古洋壳俯冲时被挤上来的碎片;也有人认为它是中生代二大古陆之间的缝合线。Sm-Nd矿物等时线给出1034±16Ma(MSWD=1.0)的同位素年龄,它符合元古代缝合带的观点,而不利于中生代缝合带。     

云开前加里东花岗质岩石Sm-Nd、Pb/Pb同位素定年及其意义

利用Sm Nd ,Pb/Pb同位素测年方法对云开核部条带-眼球状花岗质岩石进行了年龄测定 ,首次获得Sm Nd全岩 14 14± 68Ma和Pb/Pb全岩 1388± 90Ma的等时线年龄 ,表明云开地区不仅在加里东期发生了造山运动 ,而且在中元古代发生了更为重要的构造 -岩浆造山运动 ,其时代与全球性格林威尔造山旋回可以对比。     

安徽歙县—休宁一带海相火山岩的Sm-Nd同位素研究及其地质意义

火山岩及其相关岩石的全岩Sm-Nd等时线年龄测定表明,安徽省歙县—休宁—带广泛分布的海相火山岩形成于12.86亿年前。这一结果证实皖南地区与江南古陆东南缘其它地段一样,也存在两个元古代岛弧系,即位于南部江湾—街口一带的晚元古代岛弧系及位于北部歙县—休宁一带的中元古代岛弧系。Nd同位素特征研究表明,歙县—休宁一带的火山岩的Sm/Nd比值都大于或接近于0.318(球粒陨石的现代标准值),Nd的初始值(~(143)Nd/~(144)Nd)_1=0.51118,ε_(Nd)(t)=+3.9±0.4,位于亏损地幔演化线附近。因此推断,歙县—休宁一带海相火山岩可能来自亏损地幔源。     

富碳质地质样品Re-Os同位素体系研究进展

Re-Os同位素定年技术在富有机质沉积岩、低变质沉积岩、湖相沉积物、煤、油气藏样品等富碳质地质样品的尝试和成功应用,使其成为直接厘定地层沉积时代、重大地质事件发生时限和机制、古环境重建、油气藏直接定年、油气演化过程推演等研究的关键技术手段。然而,受到富碳质地质样品中极低的Re和Os丰度、采样方式以及地质作用等因素的影响,很多样品的Re-Os等时线年龄和初始Os同位素比值精度超过10%,不能有效地评价海水Os的真实来源和地质作用程度,影响了对不同沉积体系及油气演化过程中Re和Os的化学行为和Re-Os等时线年龄地质意义的理解。由此,本文从富碳质地质样品的Re-Os化学行为和地质应用进展出发,对富碳质地质样品Re-Os同位素分析过程中的采样和取样方式、溶样方法、分离富集方式和标准物质选择四方面进行了总结和完善。指出以沉积速率为采样间距参考,通过预处理方式提高样品的均匀性,使用流程空白更低、对同位素分馏影响更小的溶样方法和分离富集方式进行Re-Os同位素分析,以基质匹配的地质标样进行数据监控可进一步提高样品Re-Os同位素分析质量,有助于不同类型富碳质地质样品Re和Os赋存机制研究、Re-Os同位素分析技术开发及地质应用拓展。     

地质调查中有机物分析方法研究及应用

有机分析是近年地质调查工作中新开展的分析测试技术.随着地质调查工作重点由"资源"转为"资源与环境"并重,有机分析测试技术成为环境地质调查工作的重要技术支撑.从2003年起,在地质大调查项目的持续支持下和2005年启动的"全国地下水水质调查和污染评价"专项的促进下,国家地质实验测试中心基于多年的研究基础和实际应用效果,利用新技术建立的"多目标地质调查中主要有机物分析方法"和"地下水调查中37种必测有机组分的系统分析方法"在行业内迅速推广和应用,培养了一支地质调查有机分析测试骨干队伍,全面承担多目标地质调查、"全国地下水水质调查和污染评价"等大批量检测任务,迄今为止已完成多目标地质调查和全国地下水调查样品测试几万组,及时保证了地质调查项目的止常实施.2008年项目组还参与汶川水质、三聚氰胺牛奶等国家应急标准<水质、组胺等五种生物胺的测定--高效液相色谱法>(GB.T21970-2008)、<原料乳中三聚氰胺快速检测--液相色谱法>(GB/T 22400-2008)的起草和方法验证工作,产生了较好的社会影响.有机分析测试技术不仅在地质调查主战场充分发挥了技术支撑作用,也在国家层面上展示了国土资源行业在社会公益事业中的作用.