冀东马兰峪地区花岗闪长岩中巨晶锆石成因分析

巨晶锆石由于稳定性强,能够很好地保存其形成时的标型和化学特征而成为最重要的矿物地球化学探针之一。本文在通过对冀东马兰峪腰岭子花岗闪长岩中锆石矿物进行阴极射线致发光(CL)图像分析、晶体形态学统计学分析的基础上,结合等离子质谱(LA-ICP-MS)测试工作,解析了马兰峪金矿花岗闪长岩中巨晶锆石的微量元素组成特征,并依据Pupin等(1980)提出的锆石类型分类的主型和亚型及其地质温度表,研究结果表明:巨晶锆石的形成温度650~850℃,巨晶锆石的LA-ICP-MS分析显示Ce正异常和不明显Eu的负异常,并且富集重稀土元素;巨晶锆石可能与区内峪耳崖式金矿存在成因联系。

柴北缘纯橄岩脉中巨晶锆石的成因

在柴北缘蛇纹石化纯橄岩脉中发现一粒原位生长的巨晶锆石,呈紫红色,大小约2mm×(3～4)mm.根据BSE图像观察,在橄榄石与蛇纹石粒间有微粒锆石(30～50μm),局部已聚集成较大颗粒(100～300μm),由此推测巨晶锆石是从热液流体中结晶的.局部还可见到斜锆石(白色)在锆石(灰色)中呈孤岛状,表明前者形成早,后者形成晚.微粒斜锆石(50～100μm)是由斜锆石相(白色,3～5μm)和橄榄石相(黑色,<5μm)组成的多相集合体,这些现象表明锆石是由斜锆石与含硅流体反应形成的.因此,锆石的形成与蛇纹石化过程有成因联系.SHRIMP法锆石U-Pb定年得到两组谐和年龄,分别为(414±13)和(371±9)Ma.这可能反映锆石有两个主要生长期,对应有两期流体活动.

福建明溪锆石巨晶中的斜锆石、锆石矿物包裹体及其成因启示

福建明溪是我国和火山岩有关的锆石巨晶的典型产地。通过对该地的锆石巨晶晶体形态及其包裹体的研究发现,福建明溪锆石巨晶四方柱明显较双锥发育,表面有熔蚀结构,内部结构均匀;锆石巨晶中发现的斜锆石包裹体和其它产地斜锆石相比具有贫大离子半径元素U,Th,Y,Zr Hf高的特点。巨晶中的锆石包裹体的拉曼光谱有两种不同类型,其中一类锆石包裹体的拉曼谱和变质及热处理锆石相似,说明锆石巨晶形成时曾经历过变质作用过程。锆石巨晶及其包裹体特征暗示锆石巨晶不是玄武岩结晶产物,和伴生的刚玉巨晶相比其来源可能更深,是壳一幔物质相互作用产物。

黑龙江穆棱新生代玄武岩锆石巨晶的微量元素及Hf同位素研究

穆棱古近纪(第三纪)碱性玄武岩位于郯庐断裂东北段分支敦化～密山深大断裂带的中北部,与吉林敦化、汪清,黑龙江镜泊湖、牡丹江等新生代火山岩一起分布于兴蒙造山带和太平洋板块俯冲带结合带上;本文利用电子探针、激光剥蚀等离子质谱技术(LA-ICP-MS)及多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)分析了来自玄武岩风化冲积物中锆石巨晶的主、微量元素及其Hf同位素组成。这些锆石巨晶具有明显的熔蚀结构,锆石电子探针分析其Zr/Hf比最高可达217,平均150,是目前东部新生代玄武岩锆石巨晶的最高值。它们具有相似的微量元素特征,具有明显的Ce正异常,富集重稀土和HFSE元素,锆石Hf/Y比值大多小于10,Th/U均小于1(一个数据例外),Yb/Sm为21～59。与岩浆锆石和变质锆石相比,显示过渡的特征;锆石^(176)Hf/^(177)Hf变化为0.283105～0.283151,ε_(Hf)变化在+11.8～+13.4之间,显示亏损地幔来源,反映锆石形成时岩石圈地幔主体具有"新生"的特征,表明岩石圈减薄或置换事件在东北地区东北部穆棱地区也同样存在。穆棱新生代碱性玄武岩有关锆石巨晶的成因特征与中国东部海南文昌、福建明溪及山东昌乐等地新生代玄武岩的锆石巨晶相同,可能与有下地壳物质参与的近期岩石圈地幔的交代作用有关。

西伯利亚雅库特金伯利岩中四颗古老锆石巨晶的微量元素和Hf同位素特征——对区分金伯利岩中锆石巨晶的启示

金伯利岩中的锆石按照颗粒大小可以分为细粒锆石(一般小于200μm)和巨晶锆石(一般大于500μm)。前人的研究结果显示在金伯利岩中粒径较大的巨晶锆石的U-Pb体系在高温的地幔中一直保持着开放状态,直到寄主金伯利岩浆的喷发才使地幔锆石的U-Pb体系封闭,因此这些巨晶锆石是确定金伯利岩年龄的重要矿物之一。然而,近年来的研究表明,金伯利岩中还存在一些时代远老于金伯利岩年龄的锆石,也具有较大的粒径(以下称古老锆石巨晶)。它们的存在无疑影响了利用锆石U-Pb方法确定金伯利岩年龄的准确性。本文以西伯利亚雅库特(Yakutia)金伯利岩省中的四颗古老锆石巨晶为研究对象,通过形态学、年代学、微量元素和Hf同位素组成,讨论古老锆石巨晶的来源。同时,我们统计和对比了全球多个金伯利岩中能够确定金伯利岩年龄的锆石和古老锆石巨晶的形态学、U、Th含量和微量元素组成、Hf-O同位素等特征。研究结果显示,金伯利岩中的古老锆石巨晶的t_(DM)年龄和O同位素组成与可以用来确定金伯利岩年龄的锆石巨晶具有明显的差别。这些手段在未来的研究中可以用来区分可确定金伯利岩年龄的锆石巨晶和古老的锆石巨晶。

中国东部与玄武岩有关的锆石巨晶的宝石学及地球化学特征

本文系统的统计了近年来中国东部与碱性玄武岩有关的锆石巨晶的宝石学、矿物学特征以及地球化学特征。锆石的宝石学特征表明其粒度一般在3~10mm之间,发育单形以四方柱和四方单锥为主,且常见熔蚀坑,颜色以红褐色为主,玻璃光泽—油脂光泽,荧光相对较弱,包裹体主要包括富CO_2气液包裹体、锆石等矿物包裹体以及色带等非物质型包裹体;紫外-可见光谱以及热处理结果表明,其颜色主要与色心和变价元素有关;拉曼光谱显示锆石巨晶为高型锆石,并且具有明显的异向性;通过详细的对比,尚未发现不同矿床之间锆石巨晶的宝石学特征差异。利用锆石Ti-in-zircon地质温度计,同时对TiO_2和SiO_2活度以及压力进行校正后,结果显示锆石巨晶的结晶温度应在700℃以上;结合单斜辉石巨晶以及玄武岩包体,锆石结晶深度为上地幔,其形成环境可能与二辉辉石岩和二辉橄榄岩接近;锆石Ce明显正异常、赤铁矿等包裹体等证据显示锆石结晶于氧化环境中;锆石的Hf-O同位素表明锆石结晶于地幔环境;结合锆石地球化学数据以及所处的大地构造背景,锆石结晶于富硅、富碱、富碳的熔体中,属于岩石圈减薄进入衰退期的产物,是岩石圈趋于稳定的标志之一,而西太平洋板块的俯冲是引起东部地幔岩石圈减薄、碳循环以及富硅熔体存在的主要动力。

中国东部与玄武岩有关的锆石巨晶成因

中国东部广泛发育新生代碱性玄武岩,并产出大量的宝石级矿物巨晶,包括刚玉、石榴石、锆石、尖晶石、磁铁矿、钛铁矿等,根据锆石的宝石学特征,锆石巨晶可以直接利用加工,但经过热处理并结合不同的氧化还原条件可提高锆石的应用价值;利用锆石Ti-in-zircon地质温度计,同时对TiO_2和SiO_2以及压力进行校正后,结果显示锆石巨晶的结晶温度在700℃以上;结合单斜辉石巨晶以及玄武岩包体,锆石结晶深度为上地幔;锆石Ce明显正异常、微弱的Eu负异常、赤铁矿等包裹体显示锆石结晶于氧化环境中,这与中国东部新生代玄武岩形成环境相一致;锆石的Hf-O同位素表明锆石结晶于地幔环境,并且其εHf(t)自北向南有逐渐降低的趋势;锆石的形态特征、Hf-Y分布图、U-Th分布图均显示,锆石的结晶应与碱性环境密切相关,同时,锆石的Hf-Y分布图、CO_2、碳酸盐以及富硅包裹体的发现显示锆石结晶于富碳、富硅环境相关,结合矿床所处的大地构造背景,认为锆石结晶于富硅、富碳的硅质熔体中,是岩石圈减薄进入衰退期的产物,岩石圈趋于稳定的标志之一,而西太平洋板块的俯冲是引起东部地幔岩石圈减薄、碳循环以及富硅熔体存在的主要动力。

中国东部新生代玄武岩中锆石巨晶的Hf同位素组成

中国东部广泛分布着新生代玄武岩,其中部分地区含有锆石巨晶,它们可视为岩石圈地幔的组成矿物,与由地壳物质加入而导致的地幔交代作用有关.运用配有激光器的多接收等离子体质谱仪(LA-MC-ICPMS),对山东昌乐、福建明溪和海南蓬莱地区的锆石巨晶进行了Hf同位素测定.除海南地区的个别情况外,每一地点不同锆石样品的Hf同位素差别并不明显.其中山东昌乐地区的 176Hf/177Hf比值为0.28302～0.28308,福建明溪为0.28297～0.28300,海南蓬莱为0.28288～0.28293,所对应的Hf值分别为8.7～10.8,7.0～7.9和3.9～5.7,显示不同地区间存在一定的差别,其Hf同位素模式年龄均集中在显生宙范围内.根据上述Hf同位素特征,提出中国东部岩石圈地幔的交代作用发生在显生宙,并极有可能发生在中新生代,但对岩石圈地幔本身的形成时代,目前还不能得出确切的结论.

稀有气体氦、氩同位素定年

稀有气体氦、氩同位素定年都基于放射性累积衰变定律,即母体同位素随时间进行衰变以及子体同位素随时间不断积累以获得表面年龄,获得的表面年龄根据不同的地质事实解释为相应的形成年龄、喷发年龄或者是冷却年龄。如子体同位素^4He由母体同位素U、Th经过一系列放射性衰变累积计时构成(U-Th)/He定年。又如子体同位素^40Ar则由母体^40K衰变而来构成K-Ar定年;稀有气体^40Ar/^39Ar定年则是利用自然界中^39K/^40K比值的不变性,在K-Ar定年的基础上衍变而来。