大别山中生代岩浆岩矿物—水氧同位素交换的地球化学动力学

大别山中生代侵入岩氧同位素结果表明它们受到了岩浆期后亚固相水—岩相互作用的扰动。为了确定水—岩交换过程中的有关参数,本文利用交换反应动力学模型分别对大别山中生代主簿源、天柱山和团岭花岗岩以及沙村和椒子岩辉长岩矿物—水氧同位素交换反应动力学进行了定量计算,并估计了水—岩反应有效时限、流体流动速率和水/岩值。多维矿物相—水氧同位素交换反应动力学定量模拟结果表明,大别山主簿源、天柱山和团岭花岗岩岩浆期后亚固相水-岩反应的有效时限约为0.3~3 Ma,流体流动速率约为1×10-15~3×10-14mol/s,水/岩值为0.27~0.78;沙村和椒子岩辉长岩岩浆期后亚固相水-岩反应的有效时限约为0.02~0.4 Ma,流体流动速率约为1.6×10-14~4.8×10-13mol/s,水/岩值为0.11~0.33。     

In-situ trace element analyses and Pb-Pb dating of zircons in granulite from Huangtuling, Dabieshan by LAM-ICP-MS

Zircon is an accessory mineral occurring in many types of rocks. For the rich content of U and low content of common Pb, it is the principal mineral used for U-Th-Pb dating. It can be sur-vived during weathering, transiting, high-grade metamorphism and ev…     

胶东地块东部变质岩锆石U-Pb定年和氧同位素研究

对胶东地块东部高压-超高压变质岩作了系统的锆石U-Ph定年和矿物氧同位素分析,结果对这些变质岩的原岩性质提供了制约。研究得到:(1)区域花岗片麻岩及岩浆锆石普遍不同程度地亏损~(18)O,3个片庥岩样品中岩浆核锆石U-Pb年龄分别为723±36Ma、738±17Ma和744±63Ma,低δ~(18)O值(-0.42～4.14‰)岩浆核锆石说明其原岩为新元古代低δ~(18)O值岩浆岩,石英-石榴石氧同位素温度及少量印支期变质锆石的出现,指示片麻岩与榴辉岩曾经共同经历了印支期超高压变质作用;(2)花岗片麻岩中的榴辉岩原岩年龄有两种,一种是新元古代,其U-Ph年龄为806±79Ma。另一种是古元古代晚期,其 U-Pb年龄为1838±41Ma。这2个榴辉岩的超高压变质年龄分别为229±3Ma和242±21Ma。多数榴辉岩中的变质增生或变质重结晶锆石也具有低δ~(18)O值特征(0.22～3.4‰),指示在榴辉宕相变质作用之前,这些榴辉岩原岩为低δ~(18)O值蚀变岩或低δ~(18)O值基性岩浆岩;(3)大理岩中榴辉岩变质增生锆石δ~(18)O值高达15.9‰,U-Pb年龄为229±4Ma,指示在榴辉岩相变质作用之前,榴辉岩原岩与大理岩一样具有高δ~(18)O值;(4)斜长角闪岩的原岩U-Pb年龄为1719±18Ma,与同时期榴辉岩原岩一起构成扬子板块北缘新元古代岩浆侵位时的裂谷肩部围岩,在三叠纪大陆碰撞时同样受到变质改造。     

Zircon U-Pb Age, Trace Element, and Hf Isotope Evidence for Paleoproterozoic Granulite-Facies Metamorphism and Archean Crustal Remnant in the Dabie Orogen

Zircon U-Pb age, trace elements, and Hf isotopes were determined for granulite and gneiss at Huaugtuling (黄土岭), which is hosted by ultrahigh-pressure metamorphic rocks in the Dabie(大别) orogen, east-central China. Cathodolumineseence (CL) images reveal core-rim structure for most zircons in the granulite. The cores show oscillatory zoning, relatively high Th/U and 176 Lu/177 Hf ratios, and high rare earth element (HREE)-enriched pattern, consistent with magmatic origin. They gave a weighted mean 207 Pb/206 Pb age of (2 766±9) Ma, dating magma emplacement of protolith. The rims are characterized by sector ur planar zoning, low Th/U and 176 Lu/177 Hf ratios, negative Euanomalies and flat HREE patterns, consistent with their formation under granulite-facies metamorphicconditions. Zircon U-Pb dating yields an age of (2 029±13) Ma, which is interpreted as a record ofmetamorphic event during the assembly of the supercontinent Columbia. The gneiss has a protolith ageof (1982±14) Ma, which is similar to the zircon U-Pb age for the granulite-facies metamorphism,suggesting complementary processes to granulite-facies metamorphism and partial melting. A fewinherited cores with igneous characteristics have 207 pb/206 Pb ages of approximately 3.53, 3.24, and 2.90Ga, respectively, suggesting the presence of Mesoarchean to Paleoarchean crustal remnants. A fewTriassic and Cretaceous metamorphic ages were obtained, suggesting the influences by the Triassiccontinental collision and postcollisional collapse in response to the Cretaceous extension. Comparingwith abundant occurrence of Triassic metamorphic zircons in ultrahigh-pressure eclogite and granitehydrous melt is evident for zircon growth in theHuangtuling granulite and gneiss during thecontinental collision. The magmatic protolithzircons from the granulite show a large variationin 176 Hf/177 Hf ratios from 0.280 809 to 0.281 289,corresponding to era(t) values of-7.3 to 6.3 andHf model ages of 2.74 to 3.34 Ga. The 2.90 Gainherited zircons show the similar Hf isotope features. These indicate that both growth of juvenile crust and reworking of ancient crust took place at the time of zircon formation. It is inferred that the Archean basement of the Yangtze block occurs in thenorth as the Dabie orogen, with ca. 2.90-2.95 Ga and 2.75-2.80 Ga as two major episodes of crustalformation.     

北淮阳新开岭地区花岗岩锆石U-Pb年龄和氧同位素组成

对大别造山带北麓的北淮阳新开岭地区岩浆岩进行了锆石阴极发光显微结构观察和SHRIMP法锆石微区UPb定年.在锆石阴极发光图像中, 一个花岗岩样品中的大部分锆石颗粒具有明显的初始岩浆振荡环带, 为典型的岩浆锆石, 少有蚀变的颗粒和/或区域; 而另一个花岗岩样品中的锆石虽然同样具有振荡环带, 但是大部分颗粒中心的初始岩浆环带被扰动, 指示这些锆石为岩浆锆石, 受到了较强的后期热液蚀变的改造.对锆石具有初始岩浆环带和溶蚀结构的区域分别进行SHRIMP法UPb微区定年结果表明, 这些岩浆岩的形成年龄为(820±4) Ma, 热液蚀变作用发生的时间为(780±4) Ma.新开岭地区新元古代花岗质岩石的形成和后期超固相热液蚀变作用分别对应于超大陆裂解之前的约830~795Ma岩浆活动和裂解过程中约780~745Ma的岩浆作用.单矿物激光氟化氧同位素分析结果表明, 这些岩浆岩具有非常低的δ18O值, 其中锆石为1.90‰~5.78‰, 石英为-2.88‰~-7.67‰, 斜长石为-4.01‰~-11.40‰.锆石和其他矿物之间表现出强烈的氧同位素不平衡, 而其他矿物之间则达到了氧同位素的再平衡.结合不同δ18O值锆石的内部结构特征, 认为该地区的热液蚀变作用为超固相条件下的高温热液蚀变.这一过程不但改变了石英等矿物的氧同位素组成, 同时也不同程度地改变了锆石的氧同位素组成, 所以这些样品中低δ18O值锆石可能是超固相条件下热液蚀变的结果.石英中具有异常低的δ18O值表明蚀变流体来源应为寒冷气候大气降水.所以, 新开岭地区亏损18O蚀变岩石的形成与裂谷岩浆作用和雪球地球事件相耦合的高温大气降水热液蚀变有关.      

扬子克拉通早太古代地壳物质的锆石同位素证据

是否存在早太古代地壳是比较不同陆块早期演化历史的重要基础。自3.8 Cra的碎屑锆石在华北板块被发现后，关于扬子板块是否也存在早太古代的地壳物质成为众人争论的热点之一。长期以来，通常认为华北克拉通广泛出露太古代岩石，而扬子克拉通的基底主要形成于元古代，只在局部地区记录了少量太古代信息。然而，对崆岭混合岩的错石U-Pb定年和Hf同位素分析结果，表明扬子克拉通曾经存在大于等于3500 Ma的地壳物质。     

皖南新元古代花岗闪长岩体锆石U-Pb定年以及元素和氧同位素地球化学研究

对皖南新元古代花岗闪长岩样品进行了锆石LA-ICPMS微区U-Pb定年、全岩主微量元素分析和Sr-Nd同位素分析以及矿物氧同位素分析。结果表明,皖南花岗闪长岩中存在两个时代的岩浆锆石,在阴极发光结构图像上没有明显区别, 对应的U-Pb年龄分别为821±7Ma和881±9Ma,其中较老年龄的分析点多在锆石核部。这些岩石以富Al2O3为特点,为典型的过铝花岗岩;其全岩δ18O值高达11．1-13．6‰,显示了突出的壳源S型花岗岩的特点。但是,这些岩石具有与地幔相似的 Nd-Sr同位素组成,εNd(t)值为-2．06-0．02,初始87Sr／86Sr比值是0．7033-0．7087,指示其岩浆源区含有显著的初生地壳组分, 类似于Ⅰ型花岗岩的特点。石英、锆石、石榴石等氧同位素封闭温度高的矿物保存了岩浆结晶时的δ18O值,而钾长石、斜长石等矿物在岩浆冷却中经受不同程度地中低温热液蚀变。根据这些岩石的同位素年代学和地球化学特征,我们将U-Pb年龄 881±9Ma左右的锆石解释为继承来源,而年龄821±7Ma的锆石解释为同时代岩浆成因。因此在约900-880Ma,在扬子板块东南缘的皖南地区出现过大规模的幔源岩浆活动。这些新生岩浆岩很快遭受风化沉积作用后,形成低成熟度的沉积岩。大约820Ma热事件(地幔超柱活动?)使岩石圈地幔及其上覆地壳加热,导致拉伸加厚地壳内部的富水沉积岩重熔形成典型S型花岗岩。在花岗岩浆冷却过程中,出现的是中低温热液蚀变而不是高温超固相热液蚀变,指示皖南花岗闪长岩体形成于大陆边缘前裂谷期而不是裂谷活动高峰期。由于前裂谷期阶段没有软流圈地幔物质的直接加入,只有热源引起地壳加厚部位岩石部分熔融,因此由这种年青沉积物重熔所形成的花岗闪长岩兼具S型花岗岩和初生地壳的岩石学和地球化学特点,从而见证了初生地壳的短周期再循环。     

大别造山带天柱山燕山期中酸性岩浆岩元素和同位素地球化学研究

大别-苏鲁造山带中生代岩浆岩的物质来源和成因机制,是大陆碰撞造山带研究的热点和前沿问题之一。本文通过对大别造山带天柱山燕山期中酸性岩进行全岩主量和微量元素以及放射成因同位素、单矿物氧同位素分析,指示这些碰撞后岩浆岩是俯冲陆壳物质再循环的产物。研究发现,这些中酸性岩表现出明显的轻稀土富集、高场强元素Nb、Ta和Ti负异常以及Pb正异常。它们都具有较高的Sr同位素初始比值(0．7062-0．7083)和较低的εNd(t)值(-17．1--19．7),与北大别杂岩的变化范围一致。单矿物氧同位素变化范围较大(石英:7．48-9．16‰,钾长石:3．76-7．80‰,斜长石:2．06- 6．96‰,锆石:4．16-5．83‰),大多数样品锆石具有与正常地慢锆石(5．3±0．3‰)一致的δ18O值。大多数样品的石英-锆石之间达到并保存了岩浆结晶时的氧同位素平衡分馏,而其它矿物(如钾长石、斜长石、黑云母和角闪石)与锆石之间大多表现为明显的氧同位素不平衡分馏,表明它们受到了岩浆期后亚固相水-岩相互作用的扰动。元素、Sr-Nd同位素和锆石氧同位素特征表明,大别山中生代中性岩可能是由加厚的扬子板块基性下地壳脱水部分熔融并经结晶分异形成的,花岗岩是由化学组成类似于北大别TTG片麻岩的中性下地壳脱水部分熔融形成的。     

离子探针技术在地球化学研究中的应用综述

离子探针(SIMS)是一种固体原位微区分析技术,具有很多其它的仪器分析技术所不具备的优点,在地球化学分析研究中有独特的作用,主要用于元素含量和同位素组成的测定,能对大多数元素进行微区、微量、高灵敏度和高分辨率的分析.结合目前的一些研究资料,本文对SIMS的基本结构和原理、测定精度和准确度的影响因素以及一些典型的校正方法进行了讨论,并简单介绍了SIMS技术在地球化学领域中的应用.     

北秦岭超高压榴辉岩中长英质脉体的锆石U-Pb年龄及其地质意义

北秦岭地区的早古生代超高压变质作用是整个秦岭-桐柏-红安-大别-苏鲁造山带内最古老的超高压变质记录, 代表华南与华北板块之间最早的一期增生碰撞事件, 然而目前对于该地区早古生代的构造演化过程仍存在较大争议.对北秦岭官坡超高压榴辉岩中的一个长英质脉体开展了详细的锆石形态学、微量元素和U-Pb年代学研究.结果表明, 脉体中的锆石呈自形的棱柱状晶形, 发育弱的振荡环带、面状分带或无明显分带特征, 具有高的HREE、Y、U含量, 低的Th含量和Th/U比值, 说明锆石生长自含水熔体.另外, 这些变质锆石具有LREE亏损、HREE相对富集的配分模式以及明显的Eu负异常, 表明含水熔体形成于角闪岩相退变质过程.锆石的206Pb/238U加权平均年龄为494±10 Ma (MSWD=2.2), 与北秦岭超高压变质作用的峰期年龄(490.4±5.8 Ma)在误差范围内基本一致.北秦岭地体经历深俯冲作用之后发生快速折返, 并在折返过程中发生角闪岩相退变质作用诱发俯冲板片部分熔融产生含水熔体.