CCSD超高压变质金红石U-Pb定年及其约束意义

本文尝试性地对来自中国大陆科学钻探(CCSD)主孔及地表的超高压(UHP)变质榴辉岩中的金红石进行了U-Pb定年研究,初步获得了211±22Ma的等时线年龄,这是苏北地区榴辉岩型金红石矿床的第一个直接的年龄结果,结合前人在大别山地区获得的首个准确的金红石U-Pb年龄218Ma及金红石U-Pb体系大约500℃的封闭温度分析,该年龄代表的是UHP变质峰值期后板块折返过程的冷却年龄,峰值期形成的金红石在此时发生了变质重结晶作用.此年龄对整个苏鲁UHP变质地体的俯冲-折返历史及本地区榴辉岩型金红石矿床的形成过程都有重要的约束意义.     

金红石U-Pb同位素稀释法定年技术的改进

介绍了金红石U-Pb定年方法,并对影响本底的各方面因素、同位素分馏效应、干扰峰影响等环节做了分析和讨论,提出了相关的流程改进措施,并利用改进的方法对大别山超高压榴辉岩中的金红石做了测定,获得了218.2±1.2 Ma的高精度金红石UPb年龄.     

碾子沟金红石矿床金红石自然颗粒粒度分析

用数学地质方法，通过电子计算机对３１５１９２个数据的处理，认为金红石自然颗粒较粗，＞０．１、０．２、０．３ｍｍ的分别占９８．８２％、８２．３６％、６４．５５％；据粒度概率分布特征，金红石自然颗粒分为７个总体，分别以０．３２０、０．４３２、０．５４４、０．６６１、０．７６７、０．９３５ｍｍ为界。其成因主要为变质作用及张力的衰减性及波动性。较粗的金红石自然颗粒可使选矿回收率大幅度提高。对矿床经济评价，开发及成因研究等有一定意义。     

基性岩斜锆石U-Pb同位素定年3种方法之比较

根据新的研究成果,结合近年来文献报道的资料,对利用3种方法,即同位素稀释-热电离质谱(ID-TIMS)法、高灵敏度高分辨率离子探针质谱(SHRIMP)法、激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICPMS)法做基性岩斜锆石U-Pb同位素定年的优点和局限性进行比较,并讨论了针对具体样品选择定年方法的基本原则。新的研究成果表明,基性岩斜锆石U-Pb同位素年龄测定的3种方法各有不同的特点及局限性。在实际工作中,根据从具体样品中分选得到的斜锆石的数量、粒度大小、年龄范围、U-Pb含量、测年精度要求等因素,灵活地选择测年方法,对于获得比较理想的测年结果是非常重要的。     

锡石U-Pb定年方法评述

锡石物理化学性质稳定,不易受到后期热液蚀变作用的影响,已成为锡多金属矿床成矿年代学研究的首选矿物.目前,锡石的U-Pb定年方法主要包括同位素稀释热电离质谱法(ID-TIMS)和激光剥蚀(多接收)电感耦合等离子体质谱法(LA-(MC)-ICP-MS).本文拟对这两类方法进行评述,总结其优缺点,并指出测年过程中的一些关键问题和技术难点,为广大地质工作者选择合适的锡石U-Pb定年方法提供参考.     

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).     

氟碳铈矿U-Pb定年技术研究

本文以稀土矿床中的常见副矿物氟碳铈矿为研究对象,通过优化实验条件和仪器参数,分别采用激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱法(LA-MC-ICP-MS)和同位素稀释热电离质谱法(ID-TIMS)对氟碳铈矿样品SAM进行U-Pb定年技术研究,并将此两种方法得到的结果进行对比。LA-MC-ICP-MS得到的U-Pb年龄为(409±18)Ma(N=27,MSWD=4.5),ID-TIMS得到的206Pb/238U U-Pb年龄为(407.8±3.3)Ma(N=3,MSWD=0.029),两种方法得到的U-Pb年龄结果在误差范围内一致。通过比较两种方法的实验流程和结果,总结了各自的优缺点,为氟碳铈矿U-Pb定年方法选择提供了参考依据。     

山西代县碾子沟金红石矿床的地球化学特征

碾子沟金红石矿床位于山西省代县县城北北东方向约26 km处,是我国唯一的粗粒超大型金红石矿床.     

东天山红石金矿床石英Rb-Sr同位素定年

红石金矿床产于东天山秋格明塔什—黄山韧性剪切带中,其成矿作用主要受韧性剪切带控制.前人通过金矿石绢云母Ar-Ar法将该矿床主成矿时代限定在254 ～ 259Ma之间,本文从讨论Rb-Sr法测年在韧性剪切带型金矿成矿时代研究中的可行性角度出发,对红石金矿主成矿期形成的金矿石进行石英流体包裹体Rb-Sr法测年.Rb-Sr法测年得到等时线年龄为257±4Ma,n(87Sr)/n(86Sr)=0.70997±0.00016.该年龄位于红石金矿床254～259Ma的主成矿时代范围内,说明石英流体包裹体Rb-Sr测年对于解决韧性剪切带型金矿床成矿时代具有很好的可行性.另外,红石金矿床与同一剪切带内的康古尔金矿在成矿时代、空间位置关系以及成矿物质来源等方面均具有一致性,认为红石金矿与康古尔金矿属相同成矿事件的产物.通过分析红石金矿床成矿时代、韧性剪切带作用时代、右行走滑以及后期的冷却降温作用时代的关系,推测红石金矿床及其剪切带内所在的康古尔等金矿床成矿作用主因是秋格明塔什—黄山韧性剪切带内晚期的右行走滑剪切变形及走滑作用后的快速抬升和缓慢冷却作用.从韧性剪切带型金矿成矿类型来看,属于早期韧性剪切变形,后期脆—韧性变形、成矿作用叠加这一类型.     

胶东地块西部变质岩锆石U-Pb定年和氧同位素研究

对胶东地块西部变质岩作了系统的锆石U-Pb定年和矿物氧同位素分析,结果对这些变质岩的原岩性质和变质时代提供了制约。研究得到:(2)2个TTG片麻岩的原岩谐和年龄分别为2692±14Ma和2691±12Ma,部分锆石记录了1.7Ga～1.8Ga左右的变质事件。岩浆锆石δ~(18)O值为5.11～5.55‰,指示TTG岩浆在成因上与幔源岩石关系密切;(2)呈透镜状包体分布于TTG片麻岩中的斜长角闪岩全岩δ~(18)O估计值总体在6.0～6.5‰之间,表明斜长角闪岩原岩同样具幔源性质,其原岩初始氧同位素组成总体未受后期变质作用改造,但局部有低δ~(18)O值(3.6‰)斜长角闪岩分布,指示胶东地块西部同样存在δ~(18)O亏损事件;(3)粉子山群长英质副片麻岩具有较高的氧同位素组成,全岩δ~(18)O估计值在12.3～14.5‰之间,锆石δ~(18)O值高达9.92‰,指示其源区物质为高δ~(18)O值表壳岩。粉子山群斜长角闪岩全岩δ~(18)O估计值在5.5‰左右,表明其原岩具有幔源性质,原岩初始氧同位素组成也未受后期变质作用的明显改造;(4)粉子山群混合岩化变质作用时间为1748±22Ma,斜长角闪质混合岩中变质新生锆石δ~(18)O值为6.07‰,长英质混合岩中变质新生锆石δ~(18)O值为6.88～7.67‰,指示在混合岩化变质作用过程中有外部高δ~(18)O值流体加入,引起混合岩氧同位素组成不同程度地升高;(5)粉子山群中橄榄大理岩岩浆核锆石U-Pb不一致线上、下交点年龄分别为769±48Ma和215±34Ma,分别代表岩浆锆石结晶年龄和变质年龄,说明胶东地块西部同样存在新元古代岩浆活动,并遭受到三叠纪变质作用;(6)分布于TTG片麻岩中的基性麻粒岩原岩年龄为2379±54Ma,麻粒岩相变质作用时间为1794±41Ma,与混合岩化变质作用时间基本一致。麻粒岩相变质锆石δ~(18)O值为4.75‰,氧同位素研究表明基性麻粒岩原岩具幔源性质,其原岩氧同位素组成未受到后期变质作用改造。胶东地块西部新元古代岩浆活动、印支期变质时代和~(18)O亏损事件的产出指示,胶东地块西部有可能属于扬子板块,对应于扬子板块北缘新元古代裂谷岩浆侵位时裂谷肩部的北翼古老围岩。在印支期陆壳俯冲过程中,整个胶东地块西部可能并没有俯冲到地幔深度。     

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.     

山西代县滩上钼多金属矿床辉钼矿Re-Os同位素测年及其地质意义

山西代县滩上钼多金属矿床位于华北陆台北缘五台山—恒山多金属成矿区,分布于滩上复式杂岩体与滹沱群四集庄组含砾变质长石石英岩的接触带及附近岩石裂隙中,其中辉钼矿呈细脉状、团块状、星点状.在对区内钼多金属矿床地质特征研究的基础上,选取7件辉钼矿样品进行Re-Os同位素测年.获得的模式年龄为(129.3±2.0)~(132.3±1.8) Ma,加权平均年龄为(131.09±0.98) Ma, MSWD=1.2,等时线年龄为(131.60±0.72) Ma, MSWD=1.08,187Os初始比值为(–0.041±0.036) ng/g.该等时线年龄代表了辉钼矿的形成时间,可以作为该矿床的形成年龄,即钼成矿作用发生于早白垩世.与华北陆台北缘五台山-恒山多金属成矿区内多个矿床一样,该矿床推测是燕山期大规模构造-岩浆-流体活动的产物,与中生代以来华北克拉通减薄事件有关.     

10μm尺度锆石U-Pb年龄的LA-MC-ICP-MS测定

利用激光烧蚀多接收器等离子质谱系统,采用离子计数器与法拉第接收器同时接收 U-Pb 同位素的技术,对4个标准锆石GJ-1,91500, M257和TEMORA采用10μm剥蚀斑直径、单点剥蚀模式测定,得到了(602±3) Ma (n=32)、(1058±3) Ma (n=29)、(561.9±2.5) Ma (n=32)和(414.7±2.3) Ma (n=36)的结果;对GJ-1和TEMORA采用5μm剥蚀斑直径、曲线扫描模式测定,得到(596.9±4.5) Ma (n=22)、(417.9±2.5) Ma (n=32)的年龄,均与文献参考值在误差范围内一致.10μm斑径单点剥蚀得到 I9801、05SD07-01两个典型变质锆石年龄分别为(426±2) Ma (n=30)、(1815±10) Ma (n=16),5μm斑径曲线扫描得到I9801、05SD07-01年龄分别为(427±3) Ma (n=32)、(1789±32) Ma (n=15),均为其可信年龄结果.利用LA-MC-ICP-MS系统对小颗粒锆石、锆石变质增生边或其他成因增生边进行10μm尺度内U-Pb定年是可行的.     

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。     

LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年:对闽北地区稻香组形成时代的制约

闽北地区地区基岩的露头连续较差,但其独特的岩石组合及变质变形特征表明稻香组确实存在,稻香组在前人的研究工作中一直作为寒武纪浅变质岩系,曾测得其Sm-Nd模式年龄值为(500±35) Ma,但是由于测试方法的局限性,这一形成年龄的可靠性值得商榷。激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)U-Pb同位素年代学测试技术能为研究地层的形成时代提供最直接、精确的证据。本次研究对稻香组气孔状玄武岩和硅质岩中的锆石进行LA-ICP-MS U-Pb同位素年代学测试,为研究稻香组的层位归属提供了精确的地质年代学证据。结果表明,稻香组中气孔状玄武岩最新的一组年龄为(111.4±2.0) Ma,表明其形成于晚中生代早白垩世,这一年龄应代表稻香组形成年龄的下限,为稻香组形成的最早年龄提供了约束,这一结果也与硅质岩中最小一组年龄124 Ma相一致(硅质岩中最新的一组年龄代表了其形成年龄的下限)。气孔状玄武岩和硅质岩的年龄表明稻香组很可能包括了元古代-古生代-中生代的物质信息,需要进一步将其解体,至少形成于中生代的气孔状玄武岩和硅质岩应单独划分出来。稻香组年龄的获得丰富了闽西北地区前寒武纪基底演化资料,为研究该区区域构造演化提供了新的年龄支持。     

SHRIMP锆石U-Pb测年方法简介

该文对SHRIMP锆石U-Pb同位素测年方法从野外取样、碎样、矿物分选、制靶、显微照相和图片标记处理及测试进行了介绍,同时对LP-ICPMS法和TIMS法进行了简要说明。SHRIMP法对前寒武纪地质体年龄的测定具重要定年意义。     

Columbite SN3: A New Potential Reference Material for U-Pb Dating by LA-ICP-MS

Columbite-tantalite LA-ICP-MS U-Pb dating is a fast and useful method to determine the age of rare-metal deposits and fingerprint the provenance of columbite-tantalite ore concentrates. Accurate LA-ICP-MS U-Pb dating requires matrix-matched reference materials. We analysed three columbite-tantalite samples (SN3, HND and RL2) from China using ID-TIMS and LA-ICP-MS to assess their potential as reference materials for in situ U-Pb dating. Coltan 139 and these three columbite-tantalite samples with variable compositions yielded internally consistent LA-ICP-MS U-Pb ages when using each other for calibration and the weighted mean ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages are comparable to respective ID-TIMS ages. Composition-dependent U-Pb fractionation seems to be insignificant under the LA-ICP-MS conditions used. Sample SN3 has a low percentage of heterogeneity for ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages (4%) with low common Pb contributions (f₂₀₆ < 1%) and shows a good potential in calibrating unknown samples as primary reference material for LA-ICP-MS analysis. Samples RL2 and HND have altered sections characterised by high LREE contents, flat LREE patterns and old ²⁰⁶Pb/²³⁸U apparent ages, and are not suited as reference materials. The low ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb intercepts for samples RL2 and HND lack geological meaning but provide strong evidence that the disturbed U-Pb systematics with anomalous apparent ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages is a secondary feature.     

Investigation of the Ablation Behaviour of Andradite-Grossular Garnets and Rutile with Implications for U-Pb Geochronology

U-Pb dating of andradite-grossular garnet (grandite) and rutile by LA-ICP-MS can be used to constrain various metamorphic, metasomatic and igneous geological processes. In this study, we examine and compare the impact of different analytical conditions (fluence, pulse width, laser beam size and ablation frequency) on the ablation crater morphology, ablation rates, down-hole fractionation and U-Pb ages of grandite and rutile samples of different compositions. The shapes of grandite ablation craters suggest the mineral ablates by classical evaporation with significant melting that cannot be eliminated even at fluences just above the ablation threshold. Grandite garnets with higher andradite proportions have faster ablation rates. The overall low U contents of grandite require using large laser beam sizes to obtain acceptable precision of U-Pb ages. At such conditions and crater depths < 10 μm, fluences of 2.1 and 3.5 J cm^-2, laser pulse width of 5 ns and 20 ns, and ablation frequencies between 3.5 and 6.5 Hz, obtain similar and reproducible ages when the proportion of grossular is < 35%. Rutile ablation crater morphology shows evidence of melt splashing and thermal stress cracking. They have significant crater bottom features, which increase in relief with lower fluences and a higher number of laser shots, indicating the features are probably energy-related and making higher fluences, such as 5 J cm^-2, necessary for uniform ablation when using 193 nm excimer lasers. The slow ablation rate at low fluences and then steep increase at around 2.0 J cm^-2 suggests a transition in the ablation mechanism from exfoliation to classical vaporisation. Crater bottom features and other ablation behaviour vary between samples, which could be related to their difference in colour. Although the down-hole fractionation patterns of the samples are similar at 5 J cm^-2, the U-Pb ages of some samples vary significantly with different analytical conditions and/or measurement sessions, particularly when using laser beam sizes of 30 μm, suggesting differences in mass bias and more variable ablation behaviour. A laser beam size of at least 60 μm is recommended for reproducible U-Pb dating of rutile.