稳定钕同位素地球化学综述

钕(Nd)元素是一种轻稀土元素,共有7个稳定同位素。近年来,随着质谱分析技术和化学分离方法的发展,稳定Nd同位素地球化学已经成为地球化学的重要研究方向之一。本文对稳定Nd同位素体系的研究现状进行了系统总结,包括Nd元素的地球化学性质;Nd同位素的化学分离、质谱测定及质量分馏校正等分析技术方法;球粒陨石、全硅酸盐地球和其他储库的稳定Nd同位素组成;稳定Nd同位素在地质过程中的应用,例如在岩浆演化过程、低温地质过程以及宇宙化学中的应用。目前稳定Nd同位素地球化学还集中在分析方法和自然储库的研究方面,未来在地球科学和行星科学中具有广阔的应用前景。

胶东金矿床碳酸盐矿物的碳-氧和锶-钕同位素地球化学研究

对胶东四类金矿床(盆地边缘砾岩型、斑岩型-浅成热液型、石英脉型和破碎带蚀变岩型)矿石中的碳酸盐矿物开展了系统的碳-氧同位素和锶-钕同位素地球化学研究。研究结果表明,与宏观的成矿地质条件和矿床地质特征相对应,山东金矿床可能有亲岩浆岩和亲沉积盆地两个不同的成矿系统。前者包括斑岩型-浅成热液型、石英脉型和破碎带蚀变岩型三类金矿床,后者指盆地边缘砾岩型金矿床,二者具有不同的碳-氧和锶-钕同位素地球化学特征。山东亲岩浆岩系列的金矿床。其锶-钕同位素与同时代的幔源岩浆岩一致,碳同位素显示幔源碳和岩浆碳的特征,氧同位素则显示初生水与大气降水不同比例混合的可能性,因此有可能是以CO-2为主、富含成矿金属的地幔流体与浅部下渗大气降水相互作用的结果。而与岩浆岩关系不密切、主要受盆地边缘断裂控制的盆地边缘砾岩型金矿床,其碳-氧和锶-钕同位素组成均较分散,可能主要与地壳浅部下渗 大气降水对上地壳各种岩石淋滤萃取演化而成的成矿流体有关。

大别造山带变质岩和花岗岩的钕同位素组成及其地质意义

大别造山带８个变质岩和４个花岗岩样品的Ｓｍ－Ｎｄ分析结果表明，大别地块不同构造单元的岩石有不同的钕同位素模式年龄。总体上，北大别地块变质岩的钕模式年龄较老；南大别超高压地块的较年轻，但变化范围大。侵人于大别地块不同构造单元的花岗岩与北大别地块变质岩有相同的Ｎｄ（１２２Ｍａ）值范围，表明它们有相似的物质来源。南大别地块是覆盖在具有古老物源的变质岩之上的一个构造岩片。

南秦岭新元古代地壳增生事件:花岗质岩石钕同位素示踪

本文根据南秦岭花岗质岩石和有关基底岩石的钕同位素示踪，研究了南秦岭地壳的增生。结果表明，南秦岭基底最古老的地壳物质可追溯到新太古代以前，以南秦岭基底中的鱼洞子群岩石为代表，然而这种古老地壳物质在南秦岭基底中规模不大。大约11亿年左右的新元古代是南秦岭地壳一次强烈的增生或，增生物质可能类似于南秦岭基底中的耀岭河群基性火山岩。南秦岭无统一的基底，基底中的各个前寒武纪岩块很可能由于这次新元古代大范围的地壳增生事件才被焊接在一起，形成南秦岭拼合基底，从此这些基底岩块进入南秦岭统一的构造演化阶段。中生代是南秦岭地壳物质的强烈再造期。

阿拉善东七一山大型萤石矿床萤石钐-钕同位素年龄及地质意义

为了查明东七一山矿床的形成过程 ,对主矿体中的 5件萤石样品进行了钐_钕同位素测定 ,所获得的等时线年龄为 (5 11± 5 )Ma和MSWD值为 0 .10。此外 ,14 3 Nd/ 14 4Nd初始比值为 0 .5 1176 0± 5 (2σ)和 εNd(t)为 - 4.2±0 .5 (2σ)。依据上述同位素分析数据 ,同时结合容矿围岩和矿体的地质特征 ,可以推测 ,东七一山萤石矿床是加里东期构造_岩浆活动的产物。成矿热液来源与壳源岩浆结晶分异作用有关。

大别山北缘中生代火山-侵入岩锶-钕同位素组成特征及其物质来源

报道了大别山北缘中生代 (早白垩世 )不同成因系列火山 -侵入岩的 14个Rb -Sr、Sm -Nd同位素分析数据 ,其中正长岩类ISr值为 0 .70 84 3～ 0 .710 14 ,εNd值为 - 14 .7～ - 15 .8,亏损地幔两阶段模式年龄TDM为 2 .12～ 2 .2 0Ga ;高钾钙碱性系列岩石ISr值为 0 .70 75 0～ 0 .710 5 4,εNd值为 - 17.2～ - 19.1,TDM 为 2 .32～ 2 .4 8Ga ;橄榄安粗岩系列岩石ISr值为 0 .70 873～0 .70 912 ,εNd值为 - 2 0 .7～ - 2 1.7,TDM为 2 .6 0～ 2 .6 8Ga。通过与基底变质岩Sm -Nd同位素组成对比 ,认为高钾钙碱性系列主要由类似于大别群的地壳岩石衍生而成 ,正长岩类是由大别群和少量较年轻地壳岩石 (卢镇关群和佛子岭群 ?)衍生而成的 ,而橄榄安粗岩系列则来源于富集地幔并可能混入少量更古老的类似于泰山群的地壳组分。

长江源各拉丹冬地区晚三叠世火山岩锶、钕同位素地球化学特征及其意义

对各拉丹冬地区晚三叠世火山岩进行了颗粒锆石U-Pb测年和Sr、Nd同位素分析,颗粒锆石的U-Pb年龄值为(212±1.7)Ma,全岩样品的ISr、εNd(t)和Nd模式年龄tDM变化在0.70325~0.70917、-0.8^-4.6和1064~1379Ma之间。分析结果表明,形成晚三叠世火山岩的原始岩浆是壳幔混合型。结合岩石化学、稀土元素、微量元素等特征,该套火山岩的形成与岛弧-活动陆缘环境有关。

多收集器等离子体质谱快速精确测定钕同位素比值

应用多收集器等离子体质谱,采用双分馏系数内部校正法对国际标样Shin-EtsuJN di-1和实验室标样Nd-GIG的143Nd/144Nd比值进行了为期3个月的测量统计,结果分别为0.512121±0.000011(2σ,SD)、0.511531±0.000010(2σ,SD)。采用单分馏系数外部校正法对Nd-GIG标样的测量统计结果为0.511522±0.000008(2σ,SD)。测量结果在分析误差范围内与其推荐值或表面热电离质谱测量值完全一致。对m(Ce)/m(Nd)约为0.10的两份Nd-GIG混合样进行了测量,结果表明,利用多收集器等离子体质谱可直接分析残留铈的样品,其测量结果在误差范围内。

内蒙古黑鹰山富铁矿床磷灰石钐-钕同位素年龄及其地质意义

黑鹰山富铁矿床地处北山造山带西伯利亚板块与哈萨克斯坦_北山板块汇聚地带,是中国西北地区规模最大和品位最高的富铁矿床之一,其独特的产出环境和地质特征为国内外地质学界所关注。为了查明该矿床的形成过程,笔者首次对致密块状铁矿体中的6件磷灰石样品和脉状铁矿体中的2件磷灰石样品进行了钐_钕同位素测定。块状矿体的6件样品所获等时线年龄为(32 2 .0±4 .3)Ma,MSWD值为0 .0 9,14 3 Nd/14 4 Nd初始比值为(0 .5 12 30 8±0 .0 0 0 0 0 3) ,εNd(t)为(1.6 6±0 .0 1)。脉状矿体中2件样品的εNd(t)值分别为7.2 0和7.2 6 ,明显高于块状矿体磷灰石样品。依据上述同位素分析数据和特征比值,结合容矿围岩和矿体地质特征,推测黑鹰山富铁矿床的形成与海西早期富碱岩浆流体多期次活动有关,成矿物质主要来自地幔物质占优势比例的壳_幔混源岩浆房。

德兴斑岩铜矿成矿过程的氧、锶、钕同位素证据

为探讨德兴铜厂斑岩铜矿床成矿热液流体的来源、作用范围、时空演化及Cu在热液流体中的行为和迁移方向等重要问题 ,对采集于该矿床南部不同蚀变程度的岩石进行了氧、锶、钕同位素分析。结果表明 ,虽然与铜厂斑岩铜矿成矿过程有关的热液流体至少有 3种 ,包括高温岩浆流体、来自深部围岩的非岩浆流体和大气降水 ,但是起主导作用的是岩浆流体。钕、锶同位素在空间上的变化表明 ,在成矿流体形成及演化过程中 ,锶同位素值由斑岩体内部向围岩接触带有规律地升高 (0 .70 5→ 0 .711) ,指示了矿床是因热液流体将成矿元素从岩体内部迁移到接触带附近富集而成的 ,它符合斑岩铜矿的正岩浆模式。而钕同位素则相对稳定 。

扬子陆块北缘地壳的钕同位素组成及其构造意义

本文报道了扬子陆块北缘主要地体的变质岩和沉积岩钕同位素组成。根据这些数据和陈江峰等已发表的皖南变质岩和沉积岩钕同位素数据可以初步获得一扬子陆块东段钕同位素地球化学图。该图表明，在晋宁运动期，扬子陆块的南北陆缘区均为构造岩浆活动带，南大别地体为北缘活动带之一部，佛子岭群是华北陆块南缘的复理石建造，其基底为较年青的火山－沉积建造，构造背景与弧后盆或弧前类似。大别山超高压片麻岩的原岩为具有非常古老（太古宙）物源区的沉积岩。

北山北部古生代两类花岗岩及有关矿床的钕同位素特征

北山北部地处西伯利亚地台与哈萨克斯坦—北山板块汇聚带内,区内各种类型花岗岩体分布广泛,并且与金属矿床具密切空间分布关系。所有这些花岗岩可划分为两种成因类型,即深源型和浅源型,前者全岩样品εNd(t)值均为正值,而后者的εNd(t)值均为负值。研究结果表明,幔源岩浆活动导致了深源型花岗岩、铜、钼-金和铁矿床的形成,而壳源岩浆活动为浅源型花岗岩、钨和钨-锡-铋矿床的形成提供了物质和动力来源。两种成因类型花岗岩的厘定对于探讨本区地壳演化历史、揭示成矿作用本质和指导找矿勘查均具重要意义。

长江上游水系沉积物锶—钕同位素组成及物源示踪

泥沙资料表明,现代长江干流沉积物主要源自上游地区。因此,长江上游干支流沉积物主控关系及其源汇过程在长江水系沉积物物源示踪研究中极为重要。为探讨上述过程,详细测定了上游水系沉积物Sr-Nd同位素组成。结果显示,金沙江及闽江沉积物具有较高的εNd(0)值,主要受控于流域内大面积分布的峨眉山玄武岩的高εNd(0)背景值;嘉陵江水系沉积物具有相对较低的εNd(0)值,反映了其流域内源岩对沉积物Nd同位素组成的控制;与Nd同位素组成相比,水系沉积物87Sr/86Sr值具有更大的变化范围,表明除源岩因素外,沉积物Sr同位素组成受更为复杂的因素制约。支流与干流沉积物Sr-Nd同位素组成对比表明,长江上游干流沉积物主要来源于金沙江流域内的源岩,金沙江流域内的表壳岩系主导了上游干流沉积物的Sr-Nd同位素组成。

海南岛中北部三叠纪花岗岩源区的锶、钕同位素制约及其意义

海南岛中北部三叠纪花岗岩的锶、钕同位素初始比值分别为I(Sr)0. 7080 ~0. 71505、εNd(t) -10 ^-5,表明这些花岗岩属壳源型,其源岩主要为海南岛结晶基底中元古界抱板群,但受到了幔源岩浆的混染。这些花岗岩所表现出来的基本一致的锶、钕同位素特征,表明测区具有统一的前寒武纪基底。

钕同位素比值^(143)Nd/^(144)Nd标准溶液研制

钕同位素比值(^(143)Nd/^(144)Nd)是Sm-Nd同位素方法的关键量值,由于被测样品的^(143)Nd/^(144)Nd比值变化范围很小,所以对^(143)Nd/^(144)Nd比值测试的精准度要求很高(精度优于0.005%)。为了获得高精度和高准确度的测试数据,分析过程中所用Nd同位素标准物质起着重要作用。以往的Nd同位素标准物质都是氧化钕,经过近三十年有的已消耗殆尽。本文阐述了钕同位素比值^(143)Nd/^(144)Nd标准溶液的研制,经检验标准溶液的均匀性和稳定性良好,由11家实验室协同定值,采用MC-TIMS和MC-ICP-MS方法测定^(143)Nd/^(144)Nd,确定了Nd同位素标准溶液的特性值^(143)Nd/^(144)Nd=0.512438,不确定度为5×10-6。此标准溶液于2015年5月获得国家标准样品证书(批号为GSB 04-3258—2015),可被用于地质、资源、海洋、环境、考古等多种样品^(143)Nd/^(144)Nd比值测定时的仪器校准和分析过程的质量监控。

赣北元古代变质沉积岩的铅钕同位素特征

赣北地区元古代变质沉积岩的铅、钕同位素研究结果表明,它们与扬子古陆南缘其他元古代地层非常相似,表明它们具有相似的成岩物质来源及构造演化历史。研究结果还显示,双桥山群变质泥质岩的PbPb等时线年龄为(1490±68)Ma,而障公山群、双桥山群、程浪群和修水群的钕模式年龄分别为1.57Ga、1.89Ga、1.77Ga和1.60Ga,均分布在1.5～1.9Ga之间,表明这些地层的形成年龄应小于1.9Ga,是中—晚元古代的产物,同时表明扬子古陆南缘存在古元古代的基底。

冲绳海槽Jade热液场烟囱物稀土元素和锶、钕同位素地球化学特征

热液烟囱物是弧后扩张盆地现代海底热液活动成矿系统的重要产物.冲绳海槽中的伊是名(Izena)海洼Jade热液活动区烟囱物稀土元素特征表现为轻稀土元素相对富集,并具有铕的较强的正异常.87Sr/86Sr和143Nd/144Nd的平均值分别为0.708 928和0.512 292,介于冲绳海槽海水和海槽酸性浮岩中的值之间.这些特征表明,Jade热液活动区的热液硫化物矿床的成矿物质来源于下伏的酸性火山岩.矿床的成矿机制可描述为:下渗的海水被加热,它与酸性火山岩发生水-岩热化学交换反应时淋滤出大量的成矿物质形成以富含轻稀土元素为特征的热水溶液;当热液喷出并发生快速结晶沉淀时,形成了以具有轻稀土元素相对富集和铕的正异常为特征的铜-锌硫化物和重晶石-非晶质SiO2型矿石.

稳定Sr-Nd同位素体系及其对传统放射成因锶钕同位素组成的影响

稳定Sr、Nd同位素是全新的体系,其重点关注自然过程中稳定Sr和Nd同位素分馏特征与控制机制。这方面的知识可以修正传统Rb-Sr和Sm-Nd同位素体系中恒定的稳定Sr、Nd同位素组成的前提假设所带来的认知偏差,补充和完善其知识体系。介绍了稳定Sr、Nd同位素体系的基本概念,综述并点评了最新的分析技术进展,并对稳定Sr、Nd同位素分馏对传统的放射成因Sr、Nd同位素组成的影响进行评估,同时对这两个新的稳定同位素体系的潜在研究应用进行展望。

锶、钕同位素对德兴斑岩铜矿元素迁移的示踪

Sr同位素 (而不是Sr浓度 )由斑岩体内部向围岩接触带呈有规律升高 ( 0 70 5→ 0 71 1 ) ,指示了德兴铜厂斑岩铜矿的成矿元素是从岩体内部随成矿流体迁移到接触带附近的 ,这符合斑岩铜矿的正岩浆成因模式。Nd同位素则相对稳定 。