激光探针:稳定同位素分析的新式“武器”I:发展历史、工作原理和装置构成

激光探针：稳定同位素分析的新式“武器”＊Ｉ：发展历史、工作原理和装置构成肖益林郑永飞（中国科学技术大学地球与空间科学系，合肥２３００２６）关键词激光探针稳定同位素分析发展历史工作原理装置稳定同位素地球化学的发展与同位素分析方法的不断改进和完善密不可分...     

大陆深俯冲过程中的流体及变质化学地球动力学

俯冲带发生的化学作用导致了广泛的脱气作用和岩浆活动,控制着全球物质循环和大陆地壳的生长,是地球演化的基础.实际上,俯冲带化学作用是板块俯冲过程中流体形成、运移和流体-岩石(矿物)相互作用的结果.     

大别山超高压变质作用期前和期后水-岩相互作用的氢氧同位素证据

对大别山东部超高压变质岩单矿物进行了氢氧同位素分析 ,得到榴辉岩的全岩δ18O值变化较大 ( -5‰～ 9‰ ) ,而其中云母的δD值变化较小 ( -85‰～-70‰ ) .在石英与其它矿物之间存在氧同位素平衡和不平衡两种现象 ,并且部分榴辉岩中出现绿辉石与石榴石之间的氧同位素分馏“倒转” .然而 ,较低的榴辉岩δ18O值 ( -5‰～ 1‰ )反映了其原岩的氧同位素特征 ,是由于超高压变质作用之前与大气降水发生相互作用的结果 .大别 苏鲁造山带榴辉岩氧同位素不均一性的保存指示 ,引发前进变质作用的古板块俯冲是快速的 ,因而所伴随的变质流体流动为隧道式而不是弥散式 .退变质作用导致部分矿物之间出现氢氧同位素不平衡 ,但引起退变质反应的流体在稳定同位素组成上是内部缓冲的 ,其氢氧同位素组成取决于寄主岩石的化学性质 .     

自然界岩石样品中的超临界流体记录

超临界流体是有别于富水流体和含水熔体的一种低粘度、高迁移性和高元素携带能力的一类流体,在变质岩体系中,其形成的温压条件一般高于对应的H_2O-岩体系的第二临界端点。俯冲带岩石是自然界最有可能保存超临界流体活动记录的地方,而超临界流体的活动对于地球内部物质循环、俯冲带岩浆作用和俯冲带成矿等方面可以发挥巨大作用。目前对于天然岩石和矿床样品中超临界流体的识别仍处于经验推测阶段,缺乏定量的岩相学和地球化学指标。本文主要基于目前已有研究结果,介绍自然体系中超临界流体的地质特征,包括俯冲带超高压变质岩、高压-超高压脉体以及地幔楔岩石中的超临界流体记录,主要是一些多相包裹体及元素迁移变化的记录,最后讨论超临界流体的相分离与岛弧岩浆作用之间的关系。     

大别山榴辉岩氢氧同位素组成及其地球动力学意义

碧溪岭榴辉岩石至少经历了５个阶段的变质作用，矿物对氧同位素地质测温结果与通过岩石学方法计算的温度吻合得非常好，表明碧溪岭榴辉岩体中大部分同位素体系接近或达到平衡，且退变质作用未明显破坏这种平衡，榴辉岩全岩δ＾１８Ｏ为３‰～５‰指示其母岩玄武岩曾与地表水在变质作用之前发生过一定程度的交换作用。     

大别山石马地区石榴黑云片麻岩的Sm-Nd、K-Ar年龄及冷却速率

南大别地体中榴辉岩的围岩──石榴黑云片麻岩具有角闪岩相变质矿物组合,其变质温度为525℃,Sm-Nd矿物等时线年龄为(229±3)Ma.黑云母的K-Ar封闭温度为300℃,相应K-Ar年龄为(231±5)Ma.因此该片麻岩在230Ma左右从525℃迅速冷却到300℃以下。然而该区榴辉岩在印支期(221Ma)变质温度为700℃左右,直到134Ma才降至400-450℃。说明该区榴辉岩与该片麻岩具有不同的冷却史。它不支持榴辉岩是原地(in situ)成因的。     

信息动态

变质岩是组成硅酸盐地球的三大岩石之一,对了解深部地壳的组成和地壳演化、研究地壳热结构历史记录、恢复变质岩原岩建造和指导找矿都具有重要意义.本文综述了近十年来我国变质岩学科在超高压/高温变质作用、相平衡、变质流体以及变质岩地球化学等几方面的研究进展.在已有研究基础上,近十年来我国学者又相继在柴北缘野马滩、南阿尔金、东昆仑、北秦岭及西南天山的不同类型岩石中发现了柯石英、斯石英假象(副象)以及其他一些特征的超高压变质指示矿物和结构,确定了这些超高压变质带的野外分布特征.在超高温变质作用研究方面,识别并确定了华北克拉通孔兹岩带超高温变质岩石的出露规模,准确的变质时代和时间尺度的限定以及P-T-t轨迹的构建,尤其是在进变质阶段的确定方面取得了一系列进展.在变质相平衡研究方面,在热力学数据库和矿物相及熔体活度模型进一步完善的基础上,开发了新的模拟计算软件GeoPS,建立了基于ACF组分分析的变质基性岩完整相平衡关系;同时在深熔作用与花岗质岩石成因的定量模拟方面也有重要进展.在矿物温压计研究方面,首次建立了与斜长石无关的GBAQ压力计、二云母压力计和白云母Ti温度计.在元素地球化学方面,高场强元素(如Ti、Nb、Ta、Zr、Hf等)和卤族元素(如F、Cl、Br和I)在变质脱水过程中的迁移和分异,以及变价元素(如V、Fe、W和Mo等)对指示氧逸度的变化研究方面都取得了一系列进展.在变质流体研究方面,对俯冲带高压-超高压流体活动的证据、流体成分的确定及流体活动时限等方面的研究也取得了明显进展.     

北大别铙钹寨榴辉岩的多期变质与熔流体交代作用

铙钹寨镁铁-超镁铁质岩体被认为是北大别地体下方岩石圈地幔的碎块,并随着三叠纪的华北和华南的大陆碰撞而一同经历了深俯冲和折返过程,对其进行详细的研究可以为我们更好地理解陆-陆碰撞过程中的壳幔相互作用、物质迁移、多期变质和熔流体交代等地球动力学过程提供信息。本文应用电子探针和LA-ICP-MS对铙钹寨榴辉岩进行了系统的元素环带、出溶结构和熔体包裹体研究,揭示出该岩体至少经历了三期变质事件,两期矿物出溶和两期熔体交代过程。峰期变质矿物组合为含金红石出溶体的石榴石核部+其内包裹的绿辉石,石榴石中金红石±磷灰石矿物出溶体和绿辉石包裹体中的金红石±石英±磷灰石出溶片晶指示该岩体确定经历过超高压变质作用,流体活动以高盐度的卤水±氮气的流体为主,峰期变质作用过程中无熔体活动痕迹。高压麻粒岩相变质矿物组合为Ⅱ期石榴石+紫苏辉石+基质具有出溶石英片晶结构的富Na单斜辉石,流体活动以CO2流体为主,熔体包裹体记录了在折返初期,高压麻粒岩相变质之前存在一期小规模的硫化物熔体活动。晚期角闪岩相退变质矿物组合为透辉石+角闪石+长石,流体活动以低盐度水溶液为主,并伴随着一期壳源的硅酸盐熔体交代事件。根据矿物环带、出溶结构和熔体包裹体化学组合及分布特征,并结合前人的研究成果,我们得出了该岩体较为完整的变质演化和熔-流体交代的P-T-t-E/F/M轨迹。     

蚀变洋壳的Cu-Zn同位素组成

<正>铜(Cu)和Zn(锌)属于第一过渡族金属元素,分别有2种(~(63)Cu、~(65)Cu)和5种(~(64)Zn、~(66)Zn、~(67)Zn、~(68)Zn、~(70)Zn)同位素。作为重要的成矿元素,Cu-Zn同位素能够被用于示踪流体演化路径和制约成矿金属的来源(e.g.,Mathur et al.,2009;Li et al.,2010)。此外,Cu同位素已被用于制约核幔相互作     

重要的地球化学"信息库"

金红石是各种岩石特别是地壳组成岩石中重要的副矿物,它在成岩、风化和各种不同程度的变质过程中均能保持极大的稳定性。同时,除主要成分TiO₂外,金红石还含有为数众多的其它微量元素(例如: Nb, Ta, Zr, Hf, Sn, Mo, Sb, Cr, V, W, U和Pb等),这些微量元素的变化特征,对于包含金红石的主体岩石所经历的地质过程具有非常重要的指示意义。近二十年特别是近十年来,金红石已成为地球化学研究领域的一个热点。对各种元素和同位素在金红石中变化特征的调查,被广泛地应用于对各种地质过程的了解,其研究应用的范围涉及到了整体地球的元素平衡、大陆地壳的形成机制、含金红石岩石的形成源区、变质岩石的温压条件和形成时代的研究等多个方面,同时其所包含的各种同位素体系也被广泛用于各种地质过程的示踪。本文综合近年来金红石研究的最新进展,系统表述了金红石作为一个近年来发展起来的重要地质信息储库,在地球化学研究中各个方面的应用。