钙同位素地球化学研究新进展及其在碳酸岩-共生硅酸盐研究中的应用

作为"非传统稳定同位素"家族成员,钙同位素正受到国际地学界日益广泛的关注。钙是主要的造岩元素,也是生物必需的元素。钙在地球各圈层广泛分布,研究钙同位素的地球化学行为将有助于提高我们对各种生物过程和地质过程的认识。钙同位素测定主要采用热电离质谱仪(TIMS)和多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS),分别表示为δ^(44/40)Ca和δ^(44/42)Ca。目前自然界可观测到的δ^(44/40)Ca变化范围为-2.0‰~6.75‰,约8.7‰。本文系统介绍了近年来钙同位素分析中样品溶解、化学分离、质谱测定以及高温地质过程中的钙同位素分馏及其地质应用等方面的研究成果,尤其对钙同位素在碳酸岩-共生硅酸盐岩研究中的意义、钙同位素组成以及取得的主要认识作了较为全面的介绍。阐述了放射成因^(40)Ca、部分熔融作用/分离结晶作用、地壳同化作用、古俯冲碳酸盐循环、热液蚀变作用、岩浆起源深度等对碳酸岩、硅酸盐岩的钙同位素组成造成的影响。最后,通过系统对比碳酸岩-共生硅酸盐岩的锂、镁、钙同位素研究成果,认为应该开展多元同位素体系的联合示踪。由于不同同位素体系存在相似性和差异性,而多元同位素体系相结合能有效地加强优势互补,将是同位素地球化学研究发展的一种必然趋势。

武夷山成矿带燕山期岩浆岩地质年代学研究——以天华山盆地鹅湖岭组及打鼓顶组年龄为例

武夷山成矿带是我国多金属矿产重要产地之一,带内大多数金属矿床的形成均与岩浆岩密切相关,故岩浆岩年代学的研究对于认识区内地质演化过程及成矿时空规律有着重要意义。由于定年方法及测年锆石挑选的差异性,带内岩浆岩年龄呈现多而杂的现象,时代归属存在较大争议。通过总结带内岩浆岩的年代学数据,提出了在带内岩浆岩测算过程中存在的问题,并修正了部分由于定年方法制约而误判的地层形成时代。研究认为武夷山火山盆地内花岗斑岩应归类于侏罗纪的一套侵入岩,天华山盆地内的打鼓顶组及鹅湖岭组的火山岩年龄为140 Ma更为可靠,同属白垩纪。同时针对年代学研究过程中存在的问题,提出对岩浆岩进行测年时的注意事项与锆石挑选原则。

镁同位素地球化学研究新进展及其在碳酸岩研究中的应用

镁(Mg)同位素有3个,^(24)Mg、^(25)Mg和^(26)Mg,其中^(24)Mg和^(26)Mg的相对质量差较大,高达8.33%,这种大的相对质量差使地壳活动或其他地质过程中Mg同位素因化学物理条件的变化而发生明显的同位素质量分馏.目前,自然界可观测到的δ^(26)Mg变化范围为-5.60‰~0.92‰,约6.5‰.镁在低温地球化学过程中分馏显著,而在高温环境下分馏不明显,因而Mg同位素是地质过程的潜在地球化学指标和示踪剂,在低温风化作用、高温部分熔融与岩浆结晶分异、变质作用、板片俯冲及壳幔物质循环、热液蚀变和矿床成因等方面取得重要进展.为此,简要介绍了镁同位素分析方法,系统总结了Mg同位素在地球各储库中的组成与分布特征以及地质作用过程中的镁同位素分馏机理;其次重点介绍了镁同位素近年来在碳酸岩研究中的应用;最后对有关问题进行了探讨,包括幔源岩石低δ26Mg成因解释(与俯冲再循环的碳酸盐岩、洋壳物质有关或与矿物分离结晶有关)和Li-Mg-Ca同位素联合示踪岩浆碳酸岩岩石成因.并对碰撞反应池多接收器电感耦合等离子体质谱仪(Nu Sapphire MC-ICP-MS)分析优势和Li-Mg-Ca等金属同位素联合示踪在稀土元素富集机制的应用进行了展望.