大陆岩石圈地幔定年

大陆岩石圈地幔是伴随地壳熔体抽取而形成的低密度地幔残留,是联系软流圈与地壳的重要纽带。虽然大陆岩石圈地幔一直是固体地球科学研究的重要内容,但对其形成时代的准确厘定则是当前研究的难点。传统方法是采用岩石圈地幔中橄榄岩主要元素的贫瘠程度来对岩石圈进行定年,即古老的岩石圈地幔Al2O3和CaO含量低,而MgO含量高(同时导致橄榄石高Fo值),而年轻岩石圈地幔的特征正好相反。显然,这种间接的方法不能给出确切的年龄信息。尽管Sr-Nd和锆石U-Pb等同位素方法也被用来进行地幔橄榄岩定年,但岩石圈地幔通常具有的较高温度使上述同位素体系不能保持封闭,因而给出的年龄大多与岩石圈地幔的形成时代无关。近几年发展起来的Re-Os同位素技术是目前进行岩石圈地幔定年的最理想工具,但也存在一系列需要研究的问题。文中对这一方法的基本原理、发展现状和存在的问题进行了全面的介绍。同时,根据目前获得的Os同位素资料,对中国东部岩石圈地幔的时代进行了讨论,并简要论述所获得的资料对岩石圈减薄研究的启示。     

克拉通、下地壳与大陆岩石圈——庆贺沈其韩先生百年华诞

把克拉通、下地壳和大陆岩石圈这几个重要的地质名词放在一起做文章的标题,其实只是想强调一个事情,即陆壳形成和稳定化的结果是形成大陆岩石圈.大陆岩石圈是地球圈层的基本单元,是现代板块构造运动的核心构件和核心载体.忽视大陆岩石圈,要讨论地球上大陆与大洋、地壳与地幔、地球的深部圈层与外部圈层、内部圈层间相互作用以及物质与能量的...     

北大别北东地区榴辉岩温度条件分析

北大别榴辉岩温度条件的精确评价直接涉及到北大别变质单元性质的判定.由于榴辉岩温度分类方案的不同,以及温度估算时温度计选择和绿辉石Fe2+校正方法不同的影响,导致北大别榴辉岩温度评价和分类归属具有较大的不确定性.为此,本研究应用5个不同的温度计和4种不同的绿辉石Fe2+校正方法,评价了北大别北东地区榴辉岩的温度条件.研究显示,当应用Kogh (2000)的Grt-Cpx Fe-Mg温度计和设定绿辉石的铁为Fe3+/Fe2+=1∶1时,温度计算较为合理:P标定=3.5 GPa,温度范围为600～740℃或P标定=5.0GPa,温度范围为670～ 810℃.参照Carswell (1990)的温度分类,北大别榴辉岩应属于中温类型.但结合此次榴辉岩的地质特征、岩相学和矿物成分分析,以及前人的研究资料,北大别榴辉岩与中大别和南大别榴辉岩有明显的差异,其可能是在相对高温的条件下形成的.     

离子探针U-Pb体系研究识别阿波罗11号月壤及新发现

本文报道对中国科学院地质与地球物理研究所博物馆珍藏的一件阿波罗月壤样品(E21)进行的玄武岩岩屑定年工作。受限于岩屑大小,不能采用前人对阿波罗样品中大岩屑构建常规Pb-Pb等时线来定年的方法,我们采取了以单个含锆矿物(斜锆石、钙钛锆石和静海石)颗粒来限定玄武岩岩屑年龄的技术方案。首先通过μ-XRF的X射线的穿透性来遴选出具有含锆矿物的岩屑,再制作树脂样品靶后精细抛光,在扫描电镜下利用Zr元素的x-射线面分布图来定位暴露到表面的含锆矿物,再以离子探针3μm小束斑加Pb信号多接收的分析技术来获得Pb同位素组成以计算年龄。共识别出4个年龄组分的岩屑,分别为3570±14Ma、3700±8Ma、3850±5Ma和3900±12Ma。其中前三个年龄与前人报道的阿波罗11号月壤中玄武岩年龄分布一致,是判定该样品为阿波罗11号月壤样品的重要证据。～3900Ma岩屑为新发现组分,据长石成分An=93,辉石Mg~#～79判别为苏长岩。此外,根据主矿物Pb同位素分析,绝大多数玄武岩岩屑落在～3570Ma的Pb-Pb等时线上,指示该期次玄武岩为阿波罗11号采样区域最主要火山活动事件,这对于撞击坑统计定年曲线...     

幔源岩浆在花岗岩形成中的作用:锆石Hf-O同位素制约

幔源基性岩浆在花岗岩形成中的作用主要表现在"热"和"物质"两方面.虽然大多数学者认为幔源岩浆活动(基性岩浆的底侵和侵入)提供的热是导致地壳物质重熔形成花岗岩的重要因素,但是对幔源岩浆是否直接参与了花岗岩的形成却颇有争议.根据花岗岩的物质来源分类原则,I型和S型花岗岩都是由地壳(壳内和表壳)物质重熔形成的,没有地幔物质的加入.     

朝鲜半岛北部定州与铁山稀土矿相关碱性岩和花岗岩的岩石学和SIMS锆石U-Pb年代学特征研究

朝鲜半岛北侧的狼林地块是中朝克拉通的重要组成部分,狼林地块具有与辽南地块以及辽吉活动带类似的早前寒武纪岩石组成、变质和变形特征。我们在分布有稀土矿的朝鲜定州-铁山一带(狼林地块西北部),采集了与稀土矿密切相关的碱性岩(粗粒正长岩和萤石化霓辉正长岩)和花岗岩(似斑状花岗岩)样品。岩石样品的岩相学观察表明,定州与铁山地区的碱性岩和花岗岩并不显示明显的岩浆期之后的热液蚀变特征。SIMS锆石U-Pb定年结果显示粗粒正长岩的岩浆结晶年龄为1865±6Ma,萤石化霓辉正长岩的岩浆结晶年龄为1868±8Ma,铁山地区的四件似斑状花岗岩的年龄结果分别为1871±13 Ma、1866±8 Ma、1872±6 Ma和1873±7 Ma,这些年龄值一方面代表了岩浆活动时代,另一方面可能也代表了朝鲜定州和铁山稀土矿的成矿时代。狼林地块的这些碱性岩与花岗岩的时代与华北克拉通辽吉活动带以及狼林地块其它地区的高级变质作用同期,并且在辽南地块,也有类似碱性岩的报道。综合现有的证据表明,辽吉活动带、辽南地块以及狼林地块在古元古代可能属于同一个大型构造带,并且这个构造带(或者构造带的一部分)当时处于伸展的构造背景。通过全面对比野外观测结果、岩石的岩相结构、岩浆结晶时代可知,朝鲜定州和铁山一带的稀土矿与中朝克拉通的世界级稀土矿——白云鄂博,在岩石组合、稀土矿物组成、岩石蚀变特征、成矿时代等方面存在较大的区别。关于这一稀土矿的具体稀土矿物组成、矿床成因以及储量等众多问题,未来还需要进行大量的工作。     

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。     

幔源岩浆在南岭燕山早期花岗岩形成中的作用：锆石原位Hf-O同位素制约

一些岩石学和同位素地球化学证据表明许多花岗岩是两种岩浆混合形成的,但对于是否有幔源岩浆参与大规模花岗岩的形成一直有不同意见.对南岭3个代表性的燕山早期（～160Ma）岩体进行了系统的锆石Hf-O同位素分析,结果显示清湖二长岩锆石具有非常一致的锆石Hf-O同位素组成,εHf（t）=11.6±0.3,δ18O=（5.4±0.3）‰,结合全岩Sr-Nd同位素和微量元素地球化学特征,表明清湖二长岩的母岩浆来源于受到近期地幔交代作用的含金云母岩石圈地幔,没有地壳物质的混染.里松花岗岩及其中暗色微粒包体（MME）和佛冈花岗岩的锆石Hf-O同位素组成有很大的变化范围,锆石Hf-O同位素呈负相关关系,里松MME主要为幔源岩浆（类似于清湖二长岩母岩浆）结晶的产物,有少量壳源岩浆的加入;里松和佛冈花岗岩是幔源岩浆与沉积岩重熔岩浆不同比例混合形成的,花岗岩的形成伴随着重要的陆壳增生和分异.     

大别山金河桥榴辉岩矿物O—Nd—Pb同位素体系及其对扩散速率的制约

对大别山太湖金河桥超高压榴辉岩作了矿物Sm-Nd内部等时线定年研究和激光氧同位素分析。石榴石+绿辉石Sm-Nd等时线给出了较低年龄210±3Ma,石榴石+金红石Sm-Nd等时线给出了较高年龄237±4Ma。岩相学观察发现,绿辉石具有角闪石退变质边。氧同位素分析表明,石榴石与绿辉石之间的氧同位素体系处于不平衡状态。据此,石榴石+绿辉石Sm-Nd同位素体系因退变质作用导致Nd同位素不平衡而给出不合理偏低年龄。较老的石榴石+金红石Sm-Nd年龄有可能指示了榴辉岩相前期阶段的时代,且在温度变质峰期没有使它们之间的Nd同位素再次均一化,它指示Nd在金红石中的扩散速率较慢,可能与石榴石相当。矿物对氧同位素测温得到,石英—石榴石对温度为695±35℃,石英—金红石对为460±15℃,与根据金红石U—Pb内部等时线估计的Pb扩散封闭温度470±50℃一致。对比表明,O在石榴石中的扩散速率与Nd相当或略低,而O和Pb在金红石中的扩散速率相近,且均比Nd快。     

地质年代学主要数据库现状分析与展望

地质年代学包括绝对地质年代学和相对地质年代学两大主要分支。历经百余年发展,地质年代学在理论体系、技术手段和分析方法等方面均取得了显著进步。因此,现代地质年代学在获取数据的质和量方面都有极大地提升。不同定年方法在适用温度范围内相互衔接、相互印证,所能揭示的地质演化历史也更为完整。如以高时间分辨率和高空间分辨率为代表的同位素年代学研究,分别提供了高质量的精确定年数据和海量的微区分析结果,搭建起了地质事件的精细时间框架,为理解地质事件的过程、速率以及地球系统协同演化奠定了基础。在地质年代学数据海量增长的同时,数据的储存和管理也日益得到重视。以数据集成、共享和互通为目标,一批数据库应运而生。文章尝试系统梳理地质年代学领域已有的主要数据库,并结合高时间分辨率定年和高空间分辨率分析领域的研究进展,探讨大数据时代进一步发展地质年代学的机遇与挑战。