T_(CHUR)~(Nd)年龄计算公式的推导

通过对地球早期所形成岩石的研究,人们认定原始地幔具有与球粒陨石相同的~(147)Sm/~(144)Nd和~(143)Nd/~(144)Nd比值,并用缩写CHUR表示“球粒陨石均一源区”。T_(CHUR)~(Nd)是指各种岩石源区的稀土比值与CHUR产生差异的年龄。从T_(CHUR)~(Nd)年前到现代,CHUR和岩石样品(S)的演化可分别用下述两方程表示:     

钕同位素比值~(143)Nd/~(144)Nd标准溶液研制

钕同位素比值(~(143)Nd/~(144)Nd)是Sm-Nd同位素方法的关键量值,由于被测样品的~(143)Nd/~(144)Nd比值变化范围很小,所以对~(143)Nd/~(144)Nd比值测试的精准度要求很高(精度优于0.005%)。为了获得高精度和高准确度的测试数据,分析过程中所用Nd同位素标准物质起着重要作用。以往的Nd同位素标准物质都是氧化钕,经过近三十年有的已消耗殆尽。本文阐述了钕同位素比值~(143)Nd/~(144)Nd标准溶液的研制,经检验标准溶液的均匀性和稳定性良好,由11家实验室协同定值,采用MC-TIMS和MC-ICP-MS方法测定~(143)Nd/~(144)Nd,确定了Nd同位素标准溶液的特性值~(143)Nd/~(144)Nd=0.512438,不确定度为5×10-6。此标准溶液于2015年5月获得国家标准样品证书(批号为GSB 04-3258—2015),可被用于地质、资源、海洋、环境、考古等多种样品~(143)Nd/~(144)Nd比值测定时的仪器校准和分析过程的质量监控。     

利用MC-ICPMS精确测定143Nd/144Nd和Sm/Nd比值

多收集器等离子体质谱(MCICPMS)用于分析SmNd同位素时,质量分馏系数(β)与同位素的质量数呈线性关系.可以采用两种方法进行质量分馏校正:双分馏系数内部校正法(DFIC)和单分馏系数外部校正法(SFEC).采用DFIC法,对国际标样ShinEtsuJNdi1和实验室标样NdGIG进行了为期五个月的143Nd/144Nd比值测量统计,结果分别为0.512120±0.000012(2σSD)、0.511532±0.000013(2σSD).采用SFEC法,对NdGIG标样的测量统计结果为0.511525±0.000015(2σSD).两种方法的测量结果在分析误差范围内与其推荐值或TIMS测量值完全一致.对加Ce和Sm的NdGIG混合溶液分别进行了Ce和Sm对143Nd/144Nd比值分析的干扰校正研究和Sm/Nd比值测量,结果显示,143Nd/144Nd比值分别与Ce/Nd、Sm/Nd测量值呈线性关系,Sm/Nd测量值与其质量比值亦呈很好的线性关系.这表明利用MCICPMS可以快速精确地测定存在Ce、Sm干扰的样品的143Nd/144Nd比值,同时可获得精确的Sm/Nd比值,而无需加入稀释剂.这就使直接测定地质样品的SmNd等时线年龄成为可能.     

钐-钕模式年龄测定简介

Sm和Nd均属稀土元素,放射性同位素~(147)Sm经α衰变的产物是稳定同位素~(143)Nd,其半衰期为1.06×10~(11)年。由于岩石中的稀土元素丰度一般都非常低,而~(147)Sm的半衰期又特别长,对稀土同位素的分离和超微量测定难度就相当大。因此,Sm-Nd法在地质年代学中长期得不到实际应用。直至近十年来,随着Sm-Nd同位素分离测试技术的迅速发展,并对它们的地球化学演化规律取得了新的认识之后,Sm-Nd法的应用才日趋广泛。它也同Rb-Sr法一样不仅可进行等时线年龄测定,而且还可以进行模式年龄测定。     

华南基底变质岩的Sm-Nd同位素及其对花岗岩类物质来源的制约

华南地区存在两种类型变质基底。Sm-Nd同位素数据的研究结果表明,它们可分别代表华南两种类型元古代地壳端员。华夏地块区副变质岩代表成熟度较高的(早)元古代地壳端员,~(147)Sm/~(144)Nd=0.1198,~(143)Nd/~(144)Nd=0.511822;江南古岛弧区副变质岩代表成熟度较低的(中—晚)元古代地壳端员,~(147)Sm/~(144)Nd=0.1246,~(143)Nd/~(144)Nd=0.512170。根据上述数据得出了华南元古代地壳Sm-Nd同位素演化域,进而对华南不同时代花岗岩类的物质来源作了进一步的讨论。     

扬子地台东南缘黑色岩系(荷塘组)地球化学研究

扬子地台东南缘下寒武统荷塘组地层代表性剖面,主要由碳质硅度泥岩及硅质岩类石煤层组成,黑色岩系则分布于底部,岩石为层状,岩性为磷块岩或含磷结核硅质岩,其稀土元素在含钼钒高碳泥岩中富集,稀土总量达233.43×10-6~258.95×10-6,其他岩层的稀土元素总量在89.15×10-6~144.70×10-6之间;相对富轻稀土,轻重稀土、轻稀土分馏作用明显,重稀土分馏作用不明显;铕、铈负异常(δEu值0.55~0.71,δCe值0.46~0.88,(La/Yb)N平均值4.65~10.89;(La/Sm)N平均值9.55~18.44,(Gd/Lu)N平均值0.91~1.67)。沉积的构造环境为被动的大陆边缘,沉积环境为干燥气候的还原环境,不同的古地理条件或海平面的升降,造成了稀土元素特征的差异。     

一种新的稀有金属矿床定年技术：微区原位Sm-Nd定年

¹⁴⁷Sm-¹⁴³Nd放射性同位素体系在地球科学研究中得到了广泛的应用,经典的同位素稀释-热表面电离质谱法(ID-TIMS)一直是Sm-Nd同位素高精度测定的基准技术,但具有耗时长、成本高、样品需求量大等缺点,并且难以揭示微观尺度单矿物所蕴含的地球化学信息。近年来兴起的微区原位分析,具有简单、快速、高空间分辨率的特点,可以从微米尺度示踪岩浆和热液的起源及演化过程。本文通过同时测定Sm和Nd同位素质量分馏系数,实现¹⁴⁴Sm对¹⁴⁴Nd干扰的准确校正,获得了人造玻璃、磷灰石、榍石、独居石等几种不同基体标准样品(NIST610、Durango、MAD-2、BLR-1、117531)精确的¹⁴³Nd^/144Nd比值,与推荐值在误差范围内一致。然而,由于Sm和Nd元素性质的差异,在激光剥蚀和质谱电离过程中会产生明显的元素分馏,导致¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd很难进行精确校正,本文通过在进样系统中引入液态气溶胶,有效克服了基体效...     

内蒙古大石寨地区稀土元素的区域分布特征

总结了内蒙古大石寨地区1∶25万区域地球化学调查获得的1点/4km2的水系沉积物组合样品中的La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y等15种稀土元素的区域地球化学分布特征。稀土元素分布与研究区中部的黑云母花岗岩密切相关,轻稀土主要分布在该岩体外围的二叠系地层中,重稀土主要分布在该岩体上方。该岩体上方和外围地层的稀土元素分布、稀土元素总量、轻重稀土比及δCe、δEu、(La/Sm)N、(La/Tb)N、(La/Lu)N、(Ce/Yb)N、(Gd/Lu)N等稀土元素分馏特征的差异明显。利用区域地球化学调查水系沉积物样品中的稀土元素含量,可获得研究区可靠的稀土元素区域地球化学分布特征,也可反映研究区地质特点,并为区域地球化学异常解译提供参考资料。     

内蒙古西拉木伦成矿带库里吐钼(铜)矿区二长花岗岩地球化学、构造环境及含矿性分析

西拉木伦成矿带库里吐钼(铜)矿大地构造位于华北板块北缘造山带中段。通过对矿区含矿岩体的主量、微量元素及同位素组成进行测试和研究,表明矿区含矿岩石主要为二长花岗岩,其SiO_2含量为70.60%～72.95%,Na_2O和K_2O的含量分别为3.98%～4.40%和4.57%～5.49%,里特曼指数σ介于2.9～3.1之间,均小于3.3,指示其属钙碱性岩石系列;微量元素测试结果表明,二长花岗岩重稀土元素(HREE)分馏轻微[(Gd/Yb)_N=1.05～1.86],轻稀土元素有一定分馏[(La/Sm)_N =4.27～6.41],轻重稀土元素之间分馏较强[(La/Yb)_N=8.03～19.27],具有较明显的Eu负异常(δEu=0.65～0.77);在原始地幔标准化的微量元素蛛网图解上,都显示出Nb、Ta、Ti、P、Ba等元素亏损,Rb、Th、U、K等元素富集的特征;同位素测试结果表明,岩石初始~(206)Pb/~(204)Pb、~(207)Pb/~(204)Pb和~(208)Pb/~(204)Pb组成变化范围分别为18.3281～18.9980、15.5902～15.6644和37.7778～38.4129;(~(87)Sr/~(86)Sr)_i及ε_(Nd)(t)变化范围分别为O.706113～0.706783和-0.90～ 2.04。通过研究该区含矿岩石地球化学特征结合区域构造背景,本文初步认为该区二长花岗质岩浆来源于新生陆壳,形成于中朝板块和西伯利亚板块间的后碰撞阶段;同时本文还对含矿二长花岗岩含矿性进行了初步分析,为矿床研究和进一步找矿预测工作提供依据。     

太平洋西部富稀土深海沉积物的地球化学特征及其指示意义

深海富稀土沉积物已成为潜在的战略资源。为探讨富稀土粘土的地球化学特征及其来源和富集机制,对太平洋西部深海区域进行底层水和深层沉积物的系统采样,分析了样品的主、微量元素和稀土元素地球化学特征,并采用氧化还原环境、稀土元素的迁移和分馏以及海洋稀土循环的分析方法对富稀土沉积物的成因进行探讨。结果显示:沉积物的∑REY与Ce/Ce*表现出负相关关系,并与生物成因的P和Ca关系密切。样品Th/U、V/Sc、(La/Yb)_N、(La/Sm)_N和(Sm/Yb)_N值呈系统的变化,沉积物均处于氧化或次氧化环境。底层海水具重稀土富集的特征,海水-沉积物界面轻、中稀土含量上升,下覆的较深层沉积物表现出中、重稀土富集。初步推断沉积物的稀土元素来源于海水,与生物相关的物质是其REY富集和Ce负异常的主要控制因素。宽的氧化或次氧化环境和生物相关氧化物的强吸附能力导致稀土元素未扩散至海水而引起了沉积物稀土元素的富集。     

贵州苗龙金锑矿床方解石微量元素、Sr-Nd同位素地球化学特征及其意义

苗龙金锑矿床位于贵州三都-丹寨金锑汞成矿带,矿体赋存于上寒武统三都组海相碳酸盐岩中。本文对该矿床的成矿期方解石微量元素含量、Sr-Nd同位素组成进行了研究。结果表明,该矿床成矿期方解石稀土元素总量变化范围大(5.98~139μg/g,平均值为43.7μg/g),在球粒陨石标准化稀土元素配分模式图中大多数方解石样品具有轻稀土富集特征((La/Yb)_N=1.84~9.18,(Gd/Yb)_N=2.55~6.14),少量样品表现为中稀土富集特征((La/Yb)_N=0.33~1.39,(Gd/Yb)_N=1.29~2.24)。该矿床成矿期方解石样品不具有Ce异常(δCe=0.97~1.19),但具有Eu异常(δEu=0.61~1.72),指示其形成于相对还原条件下。方解石样品的~(87)Sr/~(86)Sr值为0.7108~0.7144,平均值为0.7119,高于赋矿围岩的~(87)Sr/~(86)Sr值(0.7090),表明成矿流体相对富放射成因锶,其不可能主要由赋矿的三都组灰岩提供,而可能来自富放射成因锶的前寒武纪基底。Sm-Nd同位素研究表明,该矿床成矿期方解石样品可构筑两条Sm-Nd等时线,其对应的等时线年龄分别为273±14 Ma和272±43 Ma,但与地质背景不符,因此该次方解石Sm-Nd同位素定年等时线无地质意义。这种假等时线现象可能是由成矿流体初始~(143)Nd/~(144)Nd不均一造成的。方解石ε_(Nd)(0)(-14.02~-9.48)远小于0,指示成矿流体中的Sm和Nd来源于陆壳。     

稀土元素在岩石学上的应用

一、稀土元素数据整理方法利用稀土元素丰度资料说明地质现象时常常使用数值法或作图法来表现。A．数值法①稀土元素浓度的直接比:如∑Ce/∑Y,Eu/Sm Sm/Nd等。不同成因的岩石,这些比值不同,所以它可作为岩石成因的标志。此外,岩石类型不同,某些比值一般也不同。例如Eu/Sm比值(表1)。由表还可看出,岩石越基性,Eu/Sm值越大,越酸性其比值越小,因此Eu/Sm值反映了岩浆演化的一般特点。Sm/Nd比值(以0.33为界)能把岩石区分为轻稀     

赣杭构造带中西段中生代基性脉岩地球化学特征

赣杭构造带中西段发育的基性脉岩以辉绿岩为主,SiO2质量分数为46.88%~53.69%,从西段至中段总体显示亚碱性至碱性的变化规律。微量元素相对富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE),亏损高场强元素(HFSE)和重稀土元素(HREE)。稀土元素总量具有明显的规律性分布,即呈中段(广丰)—中西段交接部(余江、东乡)—西段(永丰、峡江)的递减趋势。西段永丰地区有明显的负Eu异常。Sr、Nd同位素变化比较大((87Sr/86Sr)i为0.704 635~0.708 769,(143Nd/144Nd)i为0.512 173~0.512 758,εNd(t)为-6.8~ 5.6),暗示其源区具有明显的不均一性。具体表现为中西段结合部(东乡、余江)及西段(峡江)为亏损地幔,而西段(永丰)和中段(广丰)为偏向EMⅡ型富集地幔来源。基性脉岩总体表现为地幔部分熔融的产物,西段(永丰)受到较明显的分离结晶作用影响。在古太平洋板块俯冲影响下产生的弧后拉张作用以及造成的构造带重新活化作用对基性脉岩的形成产生了重要影响,地区间岩石地球化学特征上的差异主要与流体对岩浆源区交代程度的不同有关。     

北京平原沉积物稀土元素地球化学特征及物源意义

文中总结了北京平原永定河、潮白河流域钻孔沉积物中稀土元素分布特征,两流域沉积物稀土元素总量∑REE、轻重稀土比(LREE/HREE)及轻(La/Sm)N、重(Gd/Yb)N稀土分馏特征差异较为显著。粒度对沉积物稀土分布(总量、轻重稀土比及分馏特征)有一定影响;各流域沉积物均表现为轻稀土相对富集、弱Eu负异常的球粒陨石标准化曲线。细颗粒沉积物稀土分馏特征(La/Yb)N有较好的物源示踪意义。根据沉积物(La/Yb)N值对永定河、潮白河交互沉积区不同深度沉积物进行了物源示踪,不同深度上沉积物来源不同。此外,同一流域上、中、下游沉积物稀土分馏特征不同。常量元素Al2O3/Fe2O3与稀土元素(La/Yb)N划分结果相符,但精度低于稀土元素物源分析。     

西昆仑塔尔一带志留纪花岗质岩石的地球化学特征及构造意义

西昆仑塔尔一带志留纪中酸性侵入岩广泛分布,以阿勒马力克杂岩体为代表,据野外接触关系可分为3个序次的岩浆侵位,主体岩石为钙碱性石英二长岩,岩石具有中硅(SiO_2含量为57.6%~65.1%)、高钾(K_2O含量为3.84%~6.55%)、高钙(CaO含量为3.21%~5.23%)和准过铝质(A/CNK为0.78~1.00)等特征。锆石U-Pb年龄为432~434 Ma,结合其围岩侵位关系厘定为志留纪。岩石稀土元素总量较高(∑REE为257~502μg/g),富集轻稀土元素(LREE/HREE为9.16~21.7),轻重稀土元素分馏明显((La/Yb)N为9.71~37.7)和中等负Eu异常(δEu为0.80~1.04),总体上表现出I型花岗岩特征。据岩石中锆石饱和温度计算,结合Sr和Yb的含量变化及δEu、Rb/Sr、Rb/Ba、Nd/Th、Nb/Ta和La/Sm等指标特征,认为岩石是在温度约为876℃、压力8~15 kbar(或深度为30~50 km)的条件下,由中下地壳的英云闪长岩或砂质岩经角闪石的脱水熔融而形成,产于昆北洋壳(向南)俯冲消减向碰撞后伸展拉伸转化的构造环境中。     

蒙古巴音苏赫图钨矿床正长斑岩锆石U-Pb年龄及其地质意义

<正>长斑岩是中蒙边界中生代重要的岩浆记录,其花岗岩年龄和地球化学特征对于揭示该时期的构造格局与演化历史具有重要意义。本文对蒙古国东南部出露的正长斑岩进行锆石的LA-ICP-MS定年,获得锆石U-Pb年龄为(170.6±1.7)Ma,表明该花岗岩形成于中—晚侏罗世。花岗岩的元素地球化学研究结果表明:该花岗岩属高钾钙碱性S型花岗岩;花岗岩具高硅特征,其Si O2质量分数为73.99%~74.28%,Al_2O_3为12.36%~14.30%,MgO为0.17%~0.45%,过铝质;稀土元素总量为51.92×10~(-6)~58.32×10~(-6),稀土元素分布型式为具有明显负铕异常的"燕型"曲线;在原始地幔标准化的微量元素蛛网图中,Rb、Th、U、K、Zr、Hf和轻稀土元素(如La、Ce、Nd和Sm等)富集,Ba、Sr、P和Ti等元素强烈亏损,Nb和Ta具有中等—弱亏损特点;n(~(143)Nd)/n(~(144)Nd)初始比值较高(0.512320~0.512451),平均为0.512404;ε_(Nd)(t)为-4.6~-2.3,均为负值。主量、微量元素和同位素特征表明,该正长斑岩形成于同碰撞向后造山构造体制转换过渡的伸展大地构造环境背景之下。地壳加厚作用和地壳物质部分熔融,很可能是形成本区花岗岩的两个最主要的动力机制。     

河南栾川三道沟铅锌银矿床方解石地球化学特征及Sm-Nd年龄研究

三道沟铅锌银矿床位于华北陆块南缘栾川多金属矿集区西部。受断裂控制的薄脉状矿体赋存于新元古界栾川群南泥湖组碎屑岩、碳酸盐岩地层中。本文在矿床地质特征和矿物学研究的基础上,对早、中、晚3个成矿阶段的9件热液方解石进行微量元素、稀土元素和Sm-Nd同位素测年研究。结果表明方解石的稀土元素总量(?REE)为6.42~216μg/g,富集重稀土元素,HREE/LREE比值为1.47~5.94;δEu=0.62~2.71,具弱Ce异常;强烈亏损Nb和Zr,富集Pb。从成矿早阶段到晚阶段,∑REE值、LREE/HREE比值和δEu值逐渐减小。Y/Ho-La/Ho图解和Tb/Ca-Tb/La图解均指示该矿床方解石为热液成因。方解石147Sm/144Nd和143Nd/144Nd同位素比值具有良好的线性关系,等时线年龄为(138.3±2.6)Ma(2σ,MSWD=2.3)。结合矿集区内成岩-成矿年代学资料,认为三道沟矿床与区内最晚阶段的花岗质岩浆活动(136~142 Ma)有关,属于栾川Mo-W-Pb-Zn-Ag多金属成矿系统中的热液脉型铅锌银矿床。     

雷琼地区MORB-OIB过渡型地幔源火山作用的Nd-Sr-Pb同位素证据

雷琼火山岩喷发时代<16Ma,以拉斑玄武岩为主,同位素与岩石化学证据具MORB与OIB过渡特征,为中国大陆最亏损的地幔端元并受到三水盆地型古俯冲带地幔源的影响。~(143)Nd/~(144)Nd-~(147)Sm/~(144)Nd相关表明经历了前寒武纪亏损(>570Ma),古生代富集(500—150Ma)以及中生代亏损三个发展阶段。Pb-Pb等时线显示出近于3.6Ga地幔事件。地球化学与地质证据表明该区火山喷发可能与四会-吴川和红河-金沙江两条构造线的交汇形成深的地幔通道有关。     

多接收器等离子体质谱(MC-ICPMS)高精度测定Nd同位素方法

多接收器等离子体质谱是近年发展起来的高精度同位素分析手段之一,通过用等离子体质谱测量Nd国际标准材料La Jolla和JMC Nd203以及实际样品GBW04419,研究MC-ICPMS测量Nd的质量分馏特点,解决MC-ICPMS测量的关键所在质量分馏校正.通过修正分馏系数,可以实现理想的分馏校正.结果显示出所得到的分析精度达到热电离质谱的测量水平.具有实际地质样品代表性的实验室内部标准CAGS-Nd-1重现性长期分析结果为:143Nd/144Nd=0.512072±0.000008(2σ,n=140).     

云南个旧碱性杂岩体的岩石成因及稀土元素富集机制

云南个旧碱性杂岩体由边缘相碱长正长岩和中心相霞石正长岩组成.全岩地球化学分析表明,该碱性杂岩体具有高碱、富钾、富铁、低镁、高分异的碱性-过碱性岩石特征,晚期更富集碱金属元素;LREE/HREE值为20～59,(La/Sm)N = 8～50,(Sm/Yb)N = 1.2～5.0,富集轻稀土元素,轻稀土元素较重稀土元素分馏...