萤石Sm-Nd同位素体系对晴隆锑矿床成矿时代和物源的制约

本文首次对黔西南晴隆锑矿床的萤石进行Sm-Nd同位素研究,来探讨该矿床的形成时间和成矿物源。研究表明,该矿主成矿期的萤石构成两组等时线,其对应的等时线年龄分别为148±8 Ma和142±16 Ma,显示该矿床的成矿作用发生在晚侏罗世。本次测定的成矿年龄数据远小于峨眉山玄武岩的成岩年龄,暗示该矿床与该区二叠纪的火山作用没有直接的成因联系。计算表明,在晴隆锑矿床成矿时(142 Ma),两组萤石的ε_(Nd)(t)值分别为-5.72～-5.81和-3.81～-3.88,远小于峨眉山玄武岩的相应值(0.40～3.27);两组萤石初始Nd同位素组成的差异,暗示其Nd的来源存在不均一性,这很可能与萤石沉淀环境围岩的局部差异有关。在ε_(Sr)(t)-ε_(Nd)(t)图解中,萤石明显分布在与赋矿围岩不同的区域,暗示该矿的成矿物质主要是来自外部(可能是下伏老地层或基底),而不是赋矿的峨眉山玄武岩和茅口组灰岩,因此,该矿并非是前人认定的“原地改造成矿”。

微区原位Sm-Nd同位素体系分析技术及其地质应用

微区地球化学是近年来迅速发展的地球化学分支。系统介绍了矿物微区原位Sm-Nd同位素分析技术的发展过程与现状,重点总结了目前主要的适用测试对象(如磷灰石、榍石、独居石和褐帘石等)和质谱测量过程中同量异位素干扰(包括144Sm对144Nd,130Ba16O对146Nd等)的校正方法,并展示了应用微区原位Sm-Nd分析进行年代学和造山带隆升-剥蚀定量研究的部分成果,这些应用实例充分显示了该方法在地球科学研究中所具有的重要意义。

Sm-Nd同位素体系在月球早期演化中的研究进展

月球的形成时间和演化历史对太阳系类地行星的演化有重要意义。Sm-Nd同位素体系因其独特的元素和同位素地球化学性质,为月球早期岩浆洋的结晶分异过程提供了强有力的制约。本文综述了^(147)Sm-^(143)Nd和^(146)Sm-^(142)Nd同位素体系的应用原理,以及目前对月球亚铁斜长岩、镁质岩套、碱质岩套、克里普岩和月海玄武岩Sm-Nd同位素体系的相关研究。最新的研究结果表明,全月球(或近乎全月球)范围在约4.35 Ga经历了Sm-Nd同位素体系的平衡,但对这一平衡事件的解释仍存在争议,主要有3种观点:①原始月球岩浆洋在4.35 Ga形成并快速结晶分异;②月球经历了较长时间的冷凝结晶,4.35 Ga为这一过程的结束时间;③月球在4.35 Ga发生某种全球性事件,造成Sm-Nd同位素体系平衡重置。另外,通过月球样品测得的固体硅酸盐月球(BSM)的ε^(142)Nd值变化范围较大(−0.19~−0.01),因此,月球的初始组成为球粒陨石组成(ε^(142)Nd=−0.19)的传统观点也有待进一步证实。目前为止,月球的形成和演化过程仍不明晰,而Sm-Nd同位素体系是月球形成和演化过程研究最重要的工具之一。

韧性剪切带中的Rb-Sr和Sm-Nd同位素体系

变形作用可以引起Rb－Sr同位素较大的活动性，但是Sm－Nd同位素相对保持稳定。流体在剪切带活动期间以渗透方式沿着糜棱叶理面运移为主，在活动期结束后则以孔隙流体方式保留在岩石中。Rb、Sr同位素可以在垂立于糜棱叶理方向上十分短的距离内（厘米尺度）达到再平衡。因此，通过选择适当的样品和采用“薄板”技术，Rb－Sr全岩等时线方法可以测定剪切带发生糜棱岩化作用的时间。在低级对中级变形变质作用环境下，流体／岩石反应对Sin、Nd同位素体系的干扰作用较小，但是，在高级变形变质条件下，一些REE未发生分馏的岩石中，Sin、Nd同位素可以测定岩石的成岩年龄．然而．在另外一些REE元素发生分馏的岩石中，Sm、Nd同位素发生了一定程度的重调。

早元古代滹沱群玄武岩Rb-Sr、Sm-Nd同位素体系初论

本文给出的滹沱群下亚群青石村组玄武岩Ｒｂ－Ｓｒ、Ｓｍ－Ｎｄ全岩等时线年龄为２０４５．８±１７和２３６９±３０Ｍａ（Ｚ），角门石４０Ａｒ－３９Ａｒ坪年龄和最高视年龄为１３６４±１９和１９３２±１９Ｍａ（１）；中亚群河边村组玄武岩Ｒｂ－Ｓｒ全岩等时线年龄图的投点呈完全离散状，Ｓｍ－Ｎｄ全岩等时线年龄为２３２２±３１Ｍａ（２），角门石４０Ａｒ－３９Ａｒ坪年龄和最高视年龄为１３６０和１７４２±１７Ｍａ（１）。根据上述Ｒｂ－Ｓｒ、Ｓｍ－Ｎｄ数据与已知青石村组、河边村组单颗粒锆石Ｕ－Ｐｂ法确定的成岩年龄２４５０±１０和２４００±２０Ｍａ（２）的明显差别，４０Ａｒ－３９Ａｒ均揭示为较典型受扰动的年龄谱和较发育的透人性构造、晚期岩脉等地质证据，认为Ｒｂ－Ｓｒ、Ｓｍ－Ｎｄ是重设的同位素体系。

原油组分Re-Os放射性同位素体系特征及其定年机理与应用启示

Re-Os放射性同位素体系可用于含油气系统关键地质过程的定年与示踪研究。不过,Re-Os定年的精度仍受到有关科学问题的制约,如原油组分的Re-Os体系特征、沥青质渐进散失对原油Re-Os体系特征与定年应用的影响等。本研究通过二元溶液直接分离原油次组分的实验,揭示了原油组分的Re-Os体系特征,模拟了实际地质情况中沥青质渐进散失对原油Re-Os体系特征与定年应用的影响,并通过重复实验验证相关实验流程对所取得的结果和认识的影响。研究发现,根据沉淀的先后顺序,原油次组分的Re和Os元素丰度总体上呈下降趋势,但有起伏变化,Re-Os同位素比值则单调下降。因此,沥青质的渐进散失将导致原油Re和Os元素丰度以及Re-Os同位素比值降低,进而对原油和低成熟度沥青Re-Os定年与示踪的应用产生影响。重复实验表明,实验室分离次组分的操作结果具有一定的随机性,但不影响Re-Os体系的总体性质。

富碳质地质样品Re-Os同位素体系研究进展

Re-Os同位素定年技术在富有机质沉积岩、低变质沉积岩、湖相沉积物、煤、油气藏样品等富碳质地质样品的尝试和成功应用,使其成为直接厘定地层沉积时代、重大地质事件发生时限和机制、古环境重建、油气藏直接定年、油气演化过程推演等研究的关键技术手段。然而,受到富碳质地质样品中极低的Re和Os丰度、采样方式以及地质作用等因素的影响,很多样品的Re-Os等时线年龄和初始Os同位素比值精度超过10%,不能有效地评价海水Os的真实来源和地质作用程度,影响了对不同沉积体系及油气演化过程中Re和Os的化学行为和Re-Os等时线年龄地质意义的理解。由此,本文从富碳质地质样品的Re-Os化学行为和地质应用进展出发,对富碳质地质样品Re-Os同位素分析过程中的采样和取样方式、溶样方法、分离富集方式和标准物质选择四方面进行了总结和完善。指出以沉积速率为采样间距参考,通过预处理方式提高样品的均匀性,使用流程空白更低、对同位素分馏影响更小的溶样方法和分离富集方式进行Re-Os同位素分析,以基质匹配的地质标样进行数据监控可进一步提高样品Re-Os同位素分析质量,有助于不同类型富碳质地质样品Re和Os赋存机制研究、Re-Os同位素分析技术开发及地质应用拓展。

湘南长城岭锑铅锌矿床方解石Sm-Nd同位素年代学、地球化学特征及地质意义

长城岭矿区位于南岭成矿带与钦杭成矿带的叠合部位,发育多期次的岩浆活动,同时产出锑铅锌多金属矿床和铷等稀有金属矿床,锑铅锌矿床的成矿时代和成矿物质来源研究较为薄弱,本文对与锑铅锌矿共生的脉石矿物方解石开展Sm-Nd同位素年代学、元素地球化学和C-O同位素分析。结果显示:①方解石Sm-Nd同位素等时线年龄为151.5±3.2 Ma,表明锑铅锌矿是南岭燕山期成矿大爆发产物,与矿区内花岗斑岩型铷矿(222.5±1.8 Ma)属于两期不同成矿作用的产物;②方解石稀土元素配分模式为轻稀土元素富集型,Y/Ho-La/Ho分布特征显示方解石为同源热液产物;不同矿物组合的方解石稀土元素变化特征表明,成矿过程中成矿流体的稀土元素总量随成矿作用进行而减少;较负的Eu异常值指示,原始成矿流体亏损Eu元素;③热液方解石δ13CPDB值为−5.12‰~−0.63‰,δ18OSMOW值为3.80‰~12.69‰,具有明显较低的δ18OSMOW值,表明成矿CO_(2)源于深源地幔。εNd(t)值为−12.48~−12.37,表明成矿物质来自于地壳与地幔的部分熔融。综合研究表明,锑铅锌矿床与铷矿床形成时代不同,二者具有两期叠合成矿特点,推测矿区存在燕山期隐伏的岩浆岩,深部具有较好的找矿前景。

我国近十年Sm-Nd同位素年代学研究进展

同位素年代学是地球科学中非常重要的分支学科,本世纪见证了非传统稳定同位素地球化学的诞生和快速发展。文章对非传统稳定同位素Sm-Nd法测年的特征以及近十年该方法在我国矿床定年方面的应用展开了探讨。发现该方法在测定矿物成矿年龄以及成矿物质来源方面都取得了巨大的成果,并能对前人已有研究成果进行补充。

云开元古宙眼球状花岗岩Sm-Nd和Rb-Sr同位素体系定年及其动力学意义

对云开核部韧性 -流变剪切变形眼球状花岗岩石样品进行了全岩 Sm- Nd、Rb- Sr同位素年龄测定 ,获得 1414±6 8Ma的 Sm- Nd等时线和 490± 36 Ma的 Rb- Sr等时线年龄 ,它们分别代表这套花岗岩的形成时代和加里东期韧性 -流变剪切部分熔融构造热事件发生时间 ,表明云开地区不仅在加里东期发生造山运动 ,而且在中元古晚期发生了更为重要的构造—岩浆造山运动 。

变质岩同位素年代学:Rb-Sr和Sm-Nd体系

对变质岩经历的进变质和退变质作用定年并构建其p-T-t轨迹是观测地壳运动过程的重要途径。全岩等时线和矿物等时线是变质岩Rb-Sr和Sm-Nd定年的两个基本方法。在变质过程中同位素均一化尺度是影响全岩等时线定年的主要因素。在一般情况下,变质过程中Rb-Sr同位素体系的均一化尺度远大于Sm-Nd体系,从而Rb-Sr全岩等时线可以给出有意义的变质年龄,而Sm-Nd数据不能。然而,对于低级变质作用,因其较高级变质作用有更丰富的流体,其Nd同位素均一化尺度可能变,从而使得一些全岩Sm-Nd等时线给出和Rb-Sr年龄一致的有意义变质年龄。对于矿物等时线定年,在变质作用时矿物之间能否达到同位素平衡则是关键。已经证明,超高压变质(UHPM)岩的退变质作用是开放体系,然而UHPM矿物的Sr-Nd同位素体系仍保持封闭。已观测到UHPM矿物和退变质矿物之间的Sr-Nd同位素不平衡,因此,高压矿物(如石榴石、多硅白云母)和退变质矿物或全岩的连线将会给出没有意义的偏老的Sm-Nd年龄和偏年轻的Rb-Sr年龄。由3个以上很好分开的矿物确定的等时线的良好线性、不同定年方法获得的年龄的一致性以及确定等时线矿物之间的氧同位素平衡可用于判定矿物间Nd同位素达到平衡。由于石榴石具有高Sm/Nd和Lu/Hf比,因此石榴石是榴辉岩或石榴辉石岩Sm-Nd或Lu-Hf定年最重要的矿物。然而由于石榴石非常宽的p-T稳定范围,石榴石可以在高级变质岩的前进变质和退变质作用中生长,从而具有复杂的环带结构。因此,如何从具有复杂结构的石榴石不同部位取样和分析并判断其成因就成为榴辉岩或石榴辉石岩Sm-Nd或LuHf矿物等时线定年的一个挑战。这需要今后做更进一步的研究。

地幔榴辉岩包体的同位素定年方法研究进展

地幔榴辉岩包体是寄主岩浆从地球深部地幔携带到地表的俯冲洋壳碎片,作为一种高压变质岩,它可能记录着有关大洋地壳原岩、板块俯冲以及后期交代变质过程等重要信息,因此其年龄也显得格外重要。通过统计全球超过500个已发表的地幔榴辉岩包体的年龄结果,对比几种常用的地幔榴辉岩包体同位素定年方法,讨论了不同方法的优缺点及适用情况。结果表明:金红石U-Pb和全岩Rb-Sr、Sm-Nd、Lu-Hf全岩等时线法一般给出的是寄主岩浆的年龄或地幔交代的时间,而榴辉岩中的硫化物Re-Os等时线年龄,锆石U-Pb上交点年龄,Sm-Nd、Lu-Hf石榴子石-单斜辉石双矿物等时线年龄以及锆石Hf亏损地幔模式年龄对于其原岩年龄及板块俯冲时代有较为可观的应用前景;地幔榴辉岩包体最古老年龄的峰值分布在3.1~2.8 Ga,与Kaapvaal和西伯利亚克拉通构造拼合的时间吻合,可能代表着全球地幔榴辉岩包体的最早形成时代,也预示着板块构造可能于中太古代开启。

滇东南老君山矿集区北部长田W(Sn)矿床成矿时代:来自白钨矿和萤石Sm-Nd同位素定年的制约

滇东南是我国重要的钨锡多金属成矿区,老君山矿集区是其重要组成部分,围绕燕山期老君山复式花岗岩体,分布有都龙、南秧田、新寨大型-超大型Sn-W多金属矿床及多个中小型矿床(点)。该区地质演化复杂,Sn、W多金属可能存在多期成矿作用,包括燕山期、印支期和加里东期。由于目前该区发现的Sn-W矿化多分布于老君山岩体南、东侧,而岩体北部Sn-W成矿作用的研究相对较薄弱,特别是成矿年代学方面,多数矿床依然缺少精确同位素年代学数据,制约了该区Sn-W多金属成矿作用的认识和地质勘探的深入。长田是老君山岩体北缘代表性W(Sn)多金属矿床,区内加里东期和燕山期花岗岩均有分布,由于缺少年代学数据和地质地球化学研究,W(Sn)成矿作用的认识尚缺少实际地质地球化学依据,难以建立合理的成矿模式,制约了区内地质勘探的深入和突破。基于此,本文通过对长田W(Sn)矿床中白钨矿及共生萤石的Sm-Nd同位素定年,分别获得97 Ma和79 Ma两个年代学数据,显示该矿床钨矿化主成矿期应为燕山晚期,与老君山花岗岩活动时限一致,表明长田钨成矿作用与燕山期老君山花岗岩的侵入活动关系密切,而与加里东期岩浆活动关系不大。该成果丰富了燕山晚期老君山花岗岩Sn-W成矿作用及其影响范围,也为进一步完善该区的年代学格架提供重要的成矿年代学数据。

中国滇西南造山带变质岩的Sm-Nd和Rb-Sr同位素年代学

滇西南造山带的主体由多期变质的岩石单元组成。变质和变形年代的确定是研究它们构造演化的关键之一。哀牢山群和大勐龙群斜长角闪岩分别得到1367Ma和1436Ma的Sm-Nb等时线年龄,这代表了高级角闪岩相的变质时代。它们的形成年龄约为2000～1600Ma。崇山群黑云斜长片麻岩获得了与此相当的1900～1600Ma的Sm-Nd模式年龄。澜沧群的蓝片岩的Sm-Nd等时线年龄为1287Ma,绿片岩的Sm-Nd模式年龄为1300～1200Ma。上述各组岩石还获得了约为1000Ma、500～400Ma、300～180Ma和180～140Ma的几组Rb-Sr等时线或Sm-Nd和Rb-Sr模式年龄,分别代表了后期重要构造事件。

贵州铜仁卜口场铅锌矿床Rb-Sr与Sm-Nd同位素年龄及其地质意义

因铅锌矿床的定年一直比较困难,关于黔东铅锌矿带的时代和成因认识较为混乱。本文对位于该成矿带赋存于下寒武统清虚洞组藻灰岩中的贵州铜仁卜口场铅锌矿床开展了闪锌矿Rb-Sr与方解石Sm-Nd同位素定年。矿石光薄片显示方解石和不透明矿物沿网状裂隙充填交代。用于定年的方解石,部分与方铅矿沿着同一闪锌矿细脉充填,部分沿方铅矿细脉充填,表明方解石晚于闪锌矿形成,可能属于成矿期后期产物。获得闪锌矿矿物 Rb-Sr 等时线年龄466±13 Ma （MSWD=2.0）和闪锌矿矿物＋弱酸提取相＋硫化物相Rb-Sr等时线年龄483±9 Ma（MSWD=8.0）,二者在误差范围内一致,应代表了该铅锌矿床的主成矿期。获得方解石Sm-Nd等时线年龄422±48 Ma（MSWD=0.71）,可能代表了同一成矿作用的后期阶段。即卜口场铅锌矿床后期改造成矿作用可能存在早奥陶世（483~466 Ma）和早志留世（~422 Ma）两个阶段。闪锌矿和闪锌矿分相Rb-Sr等时线对应的初始87Sr/86Sr比值分别为0.70920和0.70908,方解石Sm-Nd等时线对应的初始143Nd/144Nd比值为0.511520（εNd（t）为–11.2）,指示其流体来源具有Sr、Nd富集特征,为成矿流体主要是地层封存水与区域热液流体提供了佐证。

闽北麻源群Sm-Nd、Rb-Sr同位素年龄研究

福建北部元古代麻源群地层发育,对其中7个变质岩和2个白云母花岗岩样品进行了Sm-Nd及Rb-Sr同位素年龄研究。7个样品的Sm-Nd同位素全岩等时线年龄为2116±22(2δ)Ma,INd=0.51027±2(2δ),εNd(t)=7.29±0.17。6个样品的Rb-Sr同位素全岩等时线年龄为375±28(2δ)M,(87Sr/86Sr)i=0.707±34(2δ).2116Ma的年龄值代表麻源群原岩的成岩年龄,375Ma年龄值代表麻源群的变质年龄。

四川会理拉拉铜矿辉长岩群地球化学与Sm-Nd同位素定年

四川会理拉拉铜矿床辉长岩群与矿床在时空分布上紧密相关,表明辉长岩群岩石成因与构造背景对重新认识矿床成因有重要意义。本文分析了辉长岩群的主量元素、微量元素、稀土元素和Sm-Nd同位素,探讨了辉长岩的成因。结果表明,拉拉地区辉长岩群形成于850 Ma板内裂谷环境,为碱性玄武岩,具有较平坦的REE分布型式和“驼峰”状微量元素原始地幔标准化分配型式,较低的原始地幔标准化Th/Nb值,以及较高的εNd（t）值（0.8~4.1）,HFSE比值成分点均落入洋岛玄武岩（OIB）范围,与本区同期地幔柱成因的大陆玄武岩特征相似,说明辉长岩的形成可能是扬子地台西缘Rodinia超大陆裂解的岩浆事件,与矿床之间很可能有紧密的热动力学联系。

湖北省随州花山蛇绿混杂岩Sm-Nd、Rb-Sr同位素年代研究

对湖北省随州地区组成花山蛇绿混杂岩的杨家棚MORB型火山岩、小阜岛弧型火山岩进行了Sm-Nd、Rb-Sr同位素分析。由杨家棚地区火山岩样品得出的全岩Sm-Nd等时线年龄为1736±37(2σ)Ma,I_(Nd)=0.510582±42(2σ),ε_(Nd)(t)=+3.7;由小阜火山岩样品得出的全岩Sm-Nd等时线年龄为1197±170(2σ) Ma,I_(Nd)=0.51125±18(2σ),ε_(Nd)(t)=+3.1;小阜火山岩样品全岩Rb-Sr等时线年龄为737±31(2σ)Ma,I_(sr)=0.7052±13(2σ)。这些结果表明花山洋盆的形成时间可能为中元古代,而非古生代;737Ma指示了其后期的变质年龄。

西藏双湖地区蓝闪片岩原岩Sm-Nd同位素定年

西藏双湖纳若地区蓝片岩中青铝闪石40Ar/39Ar定年为222.5Ma,其原岩时代争论颇大,以往多数研究者认为早于泥盆纪,甚至为中新元古代,称阿木岗群。在1∶10万填图和实测剖面的基础上,系统采集了相关样品,获得了蓝片岩原岩Sm-Nd法等时线年龄分别为272±7Ma,268±5.6Ma和252±4.6Ma,结合区域地质条件和双湖地区蓝片岩的产状,认为双湖地区的蓝片岩原岩时代为二叠纪,将双湖地区原定为前泥盆纪或中新元古代阿木岗群时代重新划定为二叠纪,恰格勒拉蛇绿杂岩时代确定为早二叠世晚期,为龙木错—双湖古特提斯洋的演化提供了重要年代依据。

北大别灰色片麻岩原岩性质的探讨:Sm-Nd同位素年龄及同位素成分特点

北大别变质杂岩主要是一套英云闪长岩质片麻岩。以全岩样品测定得到 10 47± 44 .5 Ma的 Sm - Nd等时线年龄 ,εNd值 - 8.99,r=0 .998。 Nd同位素和 Pb同位素给出的模式年龄也显示这套灰色片麻岩的古老来源。同位素成分研究显示 ,岩石普遍具有较高的 Sr同位素 (>0 .70 7)和较低的 Nd同位素 (<0 .5 12 4)现代比值 ,所有岩石的现代 εNd值均 <0 ,Pb同位素明显偏低 ,这些特征可以与中 -下地壳的同位素成分对比。北大别灰色片麻岩源自一个活化的古老地壳 ,中 -下地壳物质重熔所生成的岩浆经分异形成了北大别灰色片麻岩 ,而它们的形成和演化过程与华北板块向杨子板块下俯冲作用密不可分 。