牙形石微量元素对生物绝灭事件的响应: 以二叠-三叠系全球层型剖面第一幕绝灭事件为例

首次系统地利用浙江长兴煤山剖面牙形石化石, 依托中国地质大学(武汉) 地质过程与矿产资源国家重点实验室激光剥蚀等离子体质谱仪(LA-ICP-MS) 获取牙形石微区原位元素含量信息.结果显示, 牙形石的Ce异常和稀土总量出现快速的波动, 它们均反映出P/T之交环境(氧化-还原、生态条件等) 的不稳定性.这些微量元素特征可以很好地与古海洋环境和生物绝灭事件耦合.这一研究将为系统探索全球古生代末生物大灭绝及其后生物复苏的过程、时限与古海洋化学及古生态变化性质等问题的研究提供新的途径, 并有望对这些重要科学问题提供有效的制约.      

冀北滦平地区中生代火山岩地层锆石U-Pb测年及启示

在冀北—辽西地区, 冀北的滦平地区是中生代地层最为齐全, 也是唯一的晚中生代沉积作用基本连续的地区.许多研究者认为该地区的土城子组与张家口之间存在着J₃—K₁界线和中生代的构造转换界面.该地区分布的主要中生代地层自下而上依次为髫髻山组、土城子组、张家口组、大北沟组、大店子组和西瓜园组.通过LAICPMS方法的锆石UPb测年, 获得了该地区中生代火山岩地层的年代格架, 即髫髻山组的顶界年龄为(162.8±3.2)Ma, 土城子组形成的主体年代范围是(142.6±1.3)~(136.4±1.9)Ma, 张家口组形成的年代范围是(135.7±1.8)~(135.2±2.3)Ma, 大店子组顶部安山岩的年龄是(131.4±3.7)~(130.2±3.0)Ma.锆石的稀土元素分析表明: 土城子组中锆石的稀土元素特征与张家口组中锆石的特征一致, 而与髫髻山组中的锆石有较大的区别.综合以上分析数据及野外地质特征可以得出以下结论: (1)该地区的土城子组与髫髻山组之间不仅时间间隔较长, 而且二者中火山岩的源区也有较大的区别; 土城子组与张家口组之间不仅时间上基本连续, 而且二者中火山岩的源区也有明显的一致性.这就表明了滦平地区的土城子组与张家口组是同一地质背景下的产物, 即该地区二者之间应不存在J₃—K₁界面和构造转换界面.(2)滦平地区大店子组顶部火山岩在年代上与辽西北票—义县地区的义县组底部、辽西凌源地区的张家口组顶部基本相当.      

冀北滦平—辽西凌源地区张家口组火山岩顶、底的单颗粒锆石U-Pb测年及意义

辽西凌源附近地区张家口组(J₃z)火山岩及以前的中生代地层以北东东向构造为主,而义县组(K₁y)沉积-火山岩以北北东向构造为主,张家口组与义县组之间为角度不整合接触.新的LAICPMS的单颗粒锆石UPb的测年结果表明,辽西凌源地区张家口组的底界年龄为132Ma,顶界年龄为129.5~130Ma; 冀北滦平地区张家口组的底界年龄为136Ma,顶界年龄为135Ma.经综合分析,得出以下的初步结论: (1)冀北滦平与辽西凌源地区的张家口组是可比的; 同时,说明了冀北滦平地区到辽西凌源地区的张家口组火山岩有明显的随时间迁移的特点.(2)凌源地区张家口组的顶界与义县组的底界有约5~6Ma的时间间隔,从年代学上证明了凌源附近地区张家口组与义县组之间为角度不整合接触的可靠性.暗示了该5~6Ma的间隔期是冀北—辽西附近地区中生代构造格架转换的主要时期,该时期也正是我国东北地区中生代岩浆作用的鼎盛时期; 暗示了该时期岩浆作用的动力学背景应与构造格架的转换有直接的联系; 同时在冀北—辽西地区,该间隔期之后发生了热河动物群的大爆发,说明该时期也是一个重要的生物界限.(3)从年代学方面厘定了冀北滦平的大北沟组在时代上应相当于张家口组的上部层位,而不是广义义县组的底部层位.      

内蒙古牙克石地区晚古生代弧岩浆岩:年代学及地球化学证据

在内蒙古牙克石地区晚古生代岩浆岩中发现了岛弧火山岩和埃达克质花岗闪长岩。火山岩由玄武岩、安山岩、英安岩及凝灰岩组成,属于钙碱性系列,它们富集大离子亲石元素(LILE)、轻稀土元素(LREE),亏损高场强元素(HFSE)。玄武岩的SHPIMP锆石U-Pb年龄表明其形成于373.2±5.3Ma。锆石εHf(t)值为+14.67～+18.67,类似大洋中脊玄武岩(MORB)和现代俯冲带玄武岩的Hf同位素特征。上述特征说明,玄武岩很可能起源于受俯冲板片流体改造的亏损地幔楔,形成于活动大陆边缘。花岗闪长岩的结晶年龄为331.2±3.7Ma。岩石高SiO2、Sr,高Sr/Y比值,富集轻稀土元素,亏损重稀土元素和Y及高场强元素,铕异常基本不明显,具备埃达克岩的地球化学特征。锆石εHf(t)值较高(+12.78～+14.54),说明源区可能为亏损地幔或新生的玄武质下地壳。根据微量元素组成认为花岗闪长岩主要起源于晚古生代底侵的岛弧玄武-安山质下地壳。弧火山岩和埃达克质花岗闪长岩的发现表明,区内晚泥盆世-早石炭世发生过大洋板片的俯冲作用,可能与额尔古纳-兴安地块与松嫩地块的碰撞拼合密切相关。     

非破坏性开放式激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法原位测定大尺寸陶瓷样品主微量元素组成

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)通常采用体积固定的封闭剥蚀池,大尺寸样品要经过切割或破碎,能够放入剥蚀池后才可以再进行LA-ICP-MS分析,因此,这种常规密闭式LA-ICP-MS难以应用于无法破碎的珍稀大尺寸样品分析.为实现大尺寸样品的非破坏性微区原位主微量元素分析,本文基于自行设计的开放式样品采...     

中国岩矿分析测试研究进展与展望(2011-2020)

本文回顾并综述了2011-2020年间我国在岩石与矿物分析测试领域的主要研究进展,包括元素含量分析、放射性成因同位素和非传统稳定同位素分析、地质样品前处理技术、岩矿标准物质研制和定值、主流分析仪器及关键部件研发等.近十年来,我国学者在上述领域取得了大量原创性研究成果,开发出部分达到国际领先水平的岩矿分析新技术和新方法,...     

鲁西济南辉长岩的形成时代:锆石LA-ICP-MS U-Pb定年证据

采自济南药山、鹊山、华山和匡山辉长岩中锆石的阴极发光图像显示出自形-半自形的晶形和均匀条带状吸收的特征,锆石的Th/U比值介于0.44～1.46之间,表明它们具有岩浆成因特征.本文对药山、鹊山和华山辉长岩中30粒锆石以及匡山辉长岩中11粒锆石进行了LA-ICP-MSU-Pb年龄测定,结果表明30个测定点的206Pb/238U年龄主要集中在124～142Ma之间,其加权平均值为130.8±1.5Ma,11个测定点的206Pb/238U加权平均值为127±2Ma,表明岩体的侵位结晶年龄为早白垩世.华北克拉通东部早白垩世济南辉长岩和同时代花岗质岩石的存在代表了双峰式岩浆作用的特征,进而反映了强烈伸展环境的地球动力学背景.     

西藏林周盆地中酸性脉岩的年代学、地球化学和岩石成因

林子宗火山岩(也称林子宗群)出露在青藏高原拉萨地块南部,被认为是印度与欧亚大陆发生碰撞的岩浆作用响应。发育在拉萨东北林周盆地的林子宗火山岩剖面完整,是最初的命名地,在过去的20年来已经完成了较好的研究工作。本文对林周盆地林子宗火山岩地层中产出的中性(闪长玢岩)和酸性(花岗斑岩)脉岩开展了研究,新获得了5个样品的锆石UPb定年和Hf同位素数据和11套主量和微量元素地球化学数据。这些脉岩侵入到林子宗群的典中组和年波组地层中。所有样品均为亚碱性岩石,在钾质特征上属于钙碱性到高钾钙碱性系列岩石。样品均为过铝质(除了一个样品为铝质岩石,A/CNK=0.86)。一个闪长玢岩样品的年龄为62.4Ma,具有正的εHf(t)值(+5.1~+7.6),显示了与典中组安山岩相似的地球化学成分。其余的花岗斑岩侵入时代为55.1~61.1Ma,εHf(t)范围为-1.1~+10.4(仅有一个负值,其余全部为正值),它们与近于同时代的年波组流纹质火山岩具有相似的地球化学特征。林周盆地脉岩的主要特征可以归纳为:(1)岩石具有类似地幔的Hf同位素特征,总计86个Hf同位素中仅有一个负值,所有样品平均的εHf(t)为5.9;(2)每个样品具有变化范围很宽的εHf(t)值,4个花岗斑岩样品每个样品内部的εHf(t)值变化达到3.5~8.8个ε单位,显示了不均一的源区组成;(3)从主量元素的成分变化趋势(FeO T-MgO关系图)指示了岩浆混合作用的成分趋势。这些特征表明在冈底斯带南缘发生的古新世-始新世大规模幔源岩浆底侵作用和岩浆混合作用,也可以用来解释林周盆地脉岩的形成过程。这些脉岩作为浅成的侵入体,与其同时代的林子宗火山岩(典中组和年波组)一样,都是伴随着冈底斯带南缘从特提斯洋俯冲削减过渡到印度与欧亚大陆碰撞的构造转化过程中形成的。     

兴凯地块南部花岗岩年代学、地球化学及Hf同位素特征

兴凯地块南部构造演化复杂,缺乏精确的年代学证据和系统的地球化学研究.锆石U-Pb年龄测定结果表明:兴凯地块南部花岗岩侵位结晶年龄为晚三叠世末期(202~205 Ma),处于古亚洲洋和古太平洋构造体制的转换阶段.地球化学成分上,二长花岗岩和花岗闪长岩均以富硅(SiO₂=69.61%~77.27%)、弱过铝(Al₂O₃=12.70%~15.28%)、较富碱(AKI=0.64~0.88)为特征.结合角闪石矿物的出现、较低的锆石饱和温度(T_Zr=679~787 ℃)等特征表明本区花岗岩为分异的Ⅰ型花岗岩.锆石的176Hf/177Hf比值较高(0.282 773~0.282 913),ε_Hf(t)均为正值(4.39~9.32),二阶段Hf模式年龄较为年轻(0.65~0.96 Ga),反映其源区物质为新元古代期间从亏损地幔新增生的年轻地壳物质.结合岩石形成年龄、岩石组合等特征可以推断岩石应该形成于西太平洋开始俯冲的活动大陆边缘环境下.      

青藏高原东南缘腾冲早白垩世岩浆岩锆石SHRIMPU-Pb定年和Lu-Hf同位素组成及其构造意义

早白垩世花岗闪长岩和石英二长岩是腾冲地块内重要的岩石类型,以舍角闪石为特征,其高钠低钾和偏铝质性质展示其Ⅰ型花岗岩的属性.锆石SHRIMP U-Pb定年结果表明花岗闪长岩和石英二长岩分别侵位于122±1.3Ma和125±1.3Ma,其锆石εHf(t)值分别为-9.6～-4.8(平均-6.7±0.7)和-7.8～-4.7(平均-6.3±0.6),对应的单阶段模式年龄为979～1190Ma和975～1113Ma.在εHf(t)-U-Pb年龄图解上所有样品都落在球粒陨石线和下地壳线之间区域,以及较高的Al2O3含量和Th/Hf比值揭示其壳源特征,但锆石εHf(t)值变化范围较大,其绝对值远小于完全由壳源物质部分熔融形成的岩浆岩,以及高Th/Yb、低Ba/La和Yb/Hf比值说明除壳源外,还有幔源组分的加入.岩石富钠贫钾、在微量元素蛛网图和稀土配分曲线图上展示出LILE(Rb、Sr、K和Ba)相对原始地幔强烈富集,Ba、Nb、Ta、Sr、P、Ti和Eu负异常,以及微量元素和常量组分判别图解都显示其形成于俯冲碰撞的构造环境.腾冲早白垩世岩浆岩的形成时代、锆石Lu/Hf同位素组成及其对应的单阶段模式年龄、微量元素特征与中拉萨和拉萨地块东缘的火成岩非常相似,暗示腾冲早白垩世岩浆岩带是中拉萨岩浆岩带的东南延伸部分,是对中特提斯洋壳沿班公湖-怒江缝合带向拉萨-腾冲地块下俯冲碰撞的响应.