锆石微量元素的理论基础及其应用研究进展

锆石是地质学研究中最重要的副矿物,其分布广泛、物理、化学性质稳定,记录了结晶时的年龄、温度、氧逸度以及O-Hf-Si-Zr-Li等多元同位素和微量元素信息,被广泛运用于地球科学的研究中。近年来,随着分析技术的发展,研究者在获取锆石年龄的同时也获取了大量锆石微量元素数据,这些数据的积累推动着研究者对锆石微量元素理论研究的不断深入,并取得了一系列重要进展,如发现锆石微量元素组成受锆石本身的晶格特点主导,符合晶格应变模型和类质同象替代机制;发现锆石微量元素组成受到熔体成分演化影响,锆石结晶时的熔体微量元素组成往往不等同于全岩;发现锆石内部的微量元素不均一特征(矿物包裹体、热点、蜕晶化作用等)可能会严重影响锆石的微量元素组成,继而建立了"干净锆石"的判别指标和筛选机制。此外,锆石微量元素的应用研究也取得了长足进展,研究者们不断尝试通过各类锆石微量元素指标、图解、分配系数,识别母岩浆物理化学性质、反演母岩浆组成,大大推动了锆石微量元素在示踪岩浆源区和岩浆过程中的应用。然而,由于锆石微量元素组成受控于多种因素,使得锆石微量元素在实际应用当中常常面临着多解性问题、重叠问题和分配系数的选择问题,在一定程度上影响了锆石微量元素应用研究的可靠性。未来的锆石微量元素研究将不满足于使用传统的低维指标和图解以及分配系数,而将在充分吸收传统方法精华的基础上,从海量数据与更高的维度中寻找元素之间相关性,基于热力学定律揭示新原理,基于更高空间分辨率揭示动力学因素的影响,从数据驱动和理论驱动的全新视角下深入揭示隐藏在锆石微量元素中的信息。     

粤西阳春中生代钾玄质侵入岩及其构造意义：

粤西阳春地区马山二长闪长岩强烈富集K、Sr和LREE，(87Sr／86Sr)；≈0.7046，εNd(t)≈+1；岗尾-轮水岩体较富集K、Rb、Th和LREE，(87Sr／86Sr)：≈0.7063，εNd(t)≈-2；石岩体较富集Sr，K、Rb、Th和LREE相对较低，(87Sr／86Sr);=0.7084～0.7089，εNd(t)≈-6。马山岩体来源于大离子亲石元素(ULE)和LREE富集的交代地幔；岗尾-轮水岩体来自于放射成因Sr、Nd同位素组成略高或交代时间略早的富集交代地幔，并且经历了明显的结晶分异作用；石岩体则很可能是前存下地壳底垫基性岩重熔形成的。从早侏罗世到早白垩世，南岭西部的岩浆成分和源区的规律性变化反映了区域软流圈地幔上涌和岩石圈伸展-拉张-减薄的演化过程。     

小秦岭太华杂岩中大理岩 Pb-Pb 等时线年龄及地质意义

豫西小秦岭地区太华杂岩中大理岩2087±120Ma（MSWD=33.4）的Pb-Pb等时线年龄为揭示吕梁运动对华北地台南缘太华杂岩的变质变形改造事件提供直接的同位素年龄证据。     

南海陆坡高速堆积体的物质来源

自1.05 Ma以来, 发育于东沙群岛东南侧的沉积堆积体沉积速率高达49 cm/ka. 尽管在不同时期其沉积速率略有改变, 陆源物质中的稀土等元素含量则基本保持一致, 表明本地区沉积物源区在不同时期没有大的改变. 在La-Th-Sc以及Th-Sc-Zr/10构造环境分析图中, 本区样品均落入大陆岛弧的范畴, 与台湾样品相重合, 而与以火山岛弧物质来源为特征的南海深海表层样品及代表珠江来源的冰后期沉积物样品明显不同, 表明其和台湾西南部样品在物质来源上具有密切的亲缘关系. 证据表明, 构成南海北部陆坡高沉积速率堆积体的陆源物质应当来自东北方向, 包括台湾, 极有可能由源自台湾方向的河流经澎湖水道搬运进南海, 揭示了南海北部深海沉积来源的复杂性.     

Apollo 11月壤样品中太阳风成因的水及其意义

为研究太阳风成因水在月表低纬度地区的分布特征,本文对中国科学院地质与地球物理研究所博物馆珍藏的一份Apollo 11月壤样品开展了单颗粒原位纳米离子探针H同位素和水含量深度剖面分析。结果表明月壤颗粒表层（< 200nm）具有较高的水含量（剖面最大水含量变化范围为0.35%~1.59%,平均值为0.82%）,该结果与前人对Apollo样品的报导类似。除一颗斜长石的H同位素组成（δD=-262‰）落在月幔范围内,其余颗粒表层均非常贫D（δD变化范围为-987‰~-642‰）。该强烈贫D的同位素组成与太阳风一致,完全不同于地球大气水,不仅证明这些样品的月球来源,并且主要是太阳风注入的贡献。矿物颗粒之间的水含量和δD值变化,很可能与太阳风注入后的扩散丢失程度不同有关。另外,我们观察到橄榄石、单斜辉石和长石的水含量剖面比较类似,整体呈现随深度逐渐递减的趋势。相比之下,玻璃质颗粒的水含量剖面呈现随深度先上升再降低的峰形特征,峰位在25~43nm深度。这两者之间的差异很可能跟H在矿物和玻璃中的扩散速率、辐射损伤层等的差异有关。本项研究也证明,即使对于H这样易于受地球污染的元素,在普通条件下（北京、瓶中密封）经过长达50多年的时间,仍能很好地保存注入月壤颗粒中的太阳风信息。但是低温、干燥和真空/惰性气体环境仍是长期保存的有利条件。

     

离子探针Li同位素微区原位分析技术与应用

Li同位素是一种新兴的非传统稳定同位素示踪工具,其应用领域涵盖了从地表到地幔的熔/流体与矿物之间的相互作用以及行星的早期演化研究。随着多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC ICPMS)和二次离子质谱仪(SIMS)技术的迅速发展,锂同位素地球化学研究取得了长足进步和发展。Cameca IMS 1280 SIMS可以在约20 μm×30 μm×2 μm的空间尺度上获得约1‰(1σ)的分析精度,实现了高精度微区原位Li同位素分析。由于Li同位素基体效应明显,获取与分析样品基体匹配的标准样品对Li同位素分析的准确性尤为关键。在重点介绍SIMS微区原位Li同位素分析技术的基础上,以锆石、橄榄石和辉石为例,综述了Li同位素原位分析技术的最新应用研究进展及存在的问题,旨在加深对Li同位素原位分析技术的理解,展示其在地球化学研究中的良好应用前景。     

扬子地块东部燕山期埃达克质(adakite-like)岩与成矿

通过对扬子地块东部与Cu-Au等金属成矿有关的燕山期侵入体岩进行元素和同位素地球化学研究,揭示出:(ⅰ)扬子地块东部许多与金属成矿有关的侵入岩为埃达克质岩,它们可能主要由玄武质下地壳物质在增厚的条件下熔融形成,玄武质岩浆的底侵作用可能为这些岩石的形成提供了热量:(ⅱ)高压(1.2～4.0 GPa)、高温(850～1150℃)的下地壳环境不仅有利于流体的产生,而且也有利于埃达克质岩浆的产生.形成于高压高温条件下的埃达克质岩浆不仅能够携带大量流体和Cu-Au等成矿金属物质,而且易于将这些物质带到地壳浅处,有利于Cu-Au等金属矿床的形成.     

桂北元宝山宝坛地区约825Ma镁铁-超镁铁岩的地球化学及其地质意义

镁铁－超镁铁岩的岩石学和地球化学特征表明，元宝山超镁铁岩中橄榄石的Fo为78－83，岩石具有明显的包橄结构，具有LREE亏损，低Th/Nb和La/Nb比值以及高（t)值（约＋5），是来源于亏损地幔低程度部分熔融的岩浆堆晶的产物；宝坛地区镁铁－超镁铁岩富集LREE，具有高的Th/Nb,La/Nb比值和低的（t)值（－0．45－7．01），是镁铁质岩浆上升，结晶过程中与地壳物质混染（AFC）的结果，超镁铁岩与澳大利亚Garidner岩脉群具有相似的不相容元素分布型式和Nd(t) 值，是导致新元古代Rodinia超大陆裂解的地幔柱熔融的产物。     

南海渐新世以来构造演化的沉积记录--ODP 1148站深海沉积物中的证据

南海ODP 1148站井深859 m、时间跨度32.8 Ma,是南海大洋钻探中取芯最长、年代最老的站位,详细记录了渐新世以来南海北部的演变历史。该站位深海沉积物地球化学分析结果显示,自早渐新世以来南海经历了复杂的沉积、构造演变过程。在32 Ma、30 Ma、28.5 Ma、25 Ma、23.5 Ma 和16 Ma以及10 Ma、8 Ma和3 Ma沉积物成分存在明显的突变或不连续面。特别是在晚渐新世沉积物成分发生剧烈改变,并伴有沉积间断和滑塌作用,代表着南海以及我国东部地区一次重大构造运动,该构造运动对我国近代地理格局的形成以及我国东部地区众多陆相盆地由断陷型转为坳陷型起到了极为关键的作用。     

广西北部新元古代花岗岩锆石U-Pb年代学及其构造意义

广西北部（扬子块体南缘）３个代表性的新元古代花岗岩体（本洞、三防和元宝山岩体）的矿物组合、岩石化学、元素和同位素地球化学特征表明,它们均为过铝质Ｓ型花岗岩。高精度的ＳＨＲＩＭＰ和颗粒级锆石ＵＰｂ定年结果表明,本洞、三防和元宝山岩体的形成时代分别为（８２０±７）Ｍａ、（８２５±６）Ｍａ和（８２４±４）Ｍａ,在误差范围内基本相同,排除了本区存在中元古代末／新元古代初形成的花岗岩。结合野外地质关系和扬子块体东南缘蛇绿岩的定年结果,扬子块体南缘新元古代晋宁期造山运动的时限应为１．０～０．８０Ｇａ,很可能以０．８２Ｇａ的晚造山花岗岩和约０．８Ｇａ的陆相双峰式火山岩的形成而告终,同时,震旦系底界年龄也应小于８２０Ｍａ。