离子探针U-Pb体系研究识别阿波罗11号月壤及新发现

本文报道对中国科学院地质与地球物理研究所博物馆珍藏的一件阿波罗月壤样品(E21)进行的玄武岩岩屑定年工作。受限于岩屑大小,不能采用前人对阿波罗样品中大岩屑构建常规Pb-Pb等时线来定年的方法,我们采取了以单个含锆矿物(斜锆石、钙钛锆石和静海石)颗粒来限定玄武岩岩屑年龄的技术方案。首先通过μ-XRF的X射线的穿透性来遴选出具有含锆矿物的岩屑,再制作树脂样品靶后精细抛光,在扫描电镜下利用Zr元素的x-射线面分布图来定位暴露到表面的含锆矿物,再以离子探针3μm小束斑加Pb信号多接收的分析技术来获得Pb同位素组成以计算年龄。共识别出4个年龄组分的岩屑,分别为3570±14Ma、3700±8Ma、3850±5Ma和3900±12Ma。其中前三个年龄与前人报道的阿波罗11号月壤中玄武岩年龄分布一致,是判定该样品为阿波罗11号月壤样品的重要证据。~3900Ma岩屑为新发现组分,据长石成分An=93,辉石Mg^(#)~79判别为苏长岩。此外,根据主矿物Pb同位素分析,绝大多数玄武岩岩屑落在~3570Ma的Pb-Pb等时线上,指示该期次玄武岩为阿波罗11号采样区域最主要火山活动事件,这对于撞击坑统计定年曲线上的年龄选择给出了依据。

“花岗岩浆晶出锆石U-Pb体系的封闭温度≥850℃”质疑--基于元素扩散理论、锆石U-Pb年龄与全岩Rb-Sr年龄对比的证据

根据实验条件及元素扩散作用理论分析,本文认为Lee等(1997)和Cherniak等(2000)进行花岗岩锆石中U和Pb扩散系数实验得出的"锆石U-Pb同位素体系封闭温度>900℃"结论只适用于解释源区岩石升温产生部分熔融形成花岗岩浆过程中存在残留锆石的情况,而不表明从花岗岩浆晶出锆石的U-Pb同位素体系封闭温度≥850℃。对花岗岩体的523对锆石U-Pb年龄(tZr)与全岩Rb-Sr等时线年龄(tRb)差值Δt(Δt=tZr-tRb)进行的频数统计分析表明:①Δt既有正值又有负值,Δt直方图呈正态分布(偏度系数CSK=-0.205;峰度系数CKU=5.093);②花岗岩体Δt值的分布不存在系统正(或负)偏差,而受偶然因素(实验误差)支配。这些锆石U-Pb年龄和全岩Rb-Sr等时线年龄进行的相关分析拟合出相关系数很高(R=0.997),回归系数接近l的线性方程(tZr=0.999775×tRb+0.06898Ma)。这表明花岗岩锆石U-Pb定年结果与全岩Rb-Sr等时线定年结果在误差范围内一致,不存在花岗岩锆石U-Pb同位素年龄大于花岗岩全岩Rb-Sr等时线年龄的规律。

糜棱岩化-绢云母化对东秦岭方城正长岩中锆石U-Pb体系的影响

方城碱性正长岩岩体产于秦岭造山带东段北秦岭构造域,侵位于新元古界栾川群黑云母、绢云母石英片岩中,主要由霓辉正长岩、霓霞正长岩、黑云母正长岩和角闪霞石正长岩组成。具有轻微绢云母化的霓辉正长岩中的锆石为无色透明的短柱状晶体,其阴极发光图像显示清晰的振荡韵律环带,锆石的LA-ICPMS分析表明岩体形成于新元古代,206Pb/238U加权平均年龄为(844.3±1.6)Ma(MSWD=0.86)。而靠近断裂带的糜棱岩化和强烈绢云母化霓辉正长岩中的锆石则为淡黄-黄褐色半透明颗粒,其阴极发光和背散射电子图像显示其裂隙非常发育,有时为钾长石穿插呈海绵状,仅个别颗粒的局部区域仍可见残留的岩浆锆石的环带结构。LA-ICPMS分析结果表明,交代蚀变所形成的热液锆石的Pb、U、Th含量显著增高,而且成分极不均一,含量变化范围很大,U、Th含量分别在32～1550μg/g和188～4059μg/g之间。锆石Th/U比值具有很大的变化范围,Th/U=0.7～44.9。热液锆石206Pb/238U表面年龄与其U、放射成因Pb及普通Pb含量成反比。由于岩浆锆石U、Th含量较低,其α衰变放射性剂量较小(Dα=3.65×1014～2.04×1015/mg),因此扩散作用所引起的放射成因铅的活动性可忽略不计,所以糜棱岩化、绢云母化霓辉正长岩中锆石U-Pb体系的扰动应是糜棱岩化对锆石晶体结构的损伤和强烈热液交代的结果。由于热液锆石的形成经历了溶解-再沉积等复杂的过程,其U-Pb年龄(不一致线下交点年龄)的地质意义并不明确。

锆石形态与U-Pb体系—中阿尔卑斯瓦里斯坎岩墙的一个锆石总体的高分辨同位素研究

单个锆石晶体的U-Pb同位素测量和结合形态分析,可以鉴别西Gotthard(瑞士,中阿尔卑斯)的瓦里斯坎(Variscan)岩墙Saedelhorn闪长岩锆石总体内三个组分截然不同的锆石:(ⅰ) 锆石总体中94％的颗粒是由过冷消失标志急速生长具有显著的骨骸形态的长形晶体。(ⅱ) 总体的5％是由混浊的、大部分半自形的锆石组成,经常地出现D-型形态(按Pupin和Turco的分类法)和骨骸变种对比提高了铀含量。(ⅰ)组与(ⅱ)组锆石中单晶和多粒的U-Pb同位素数据确定了岩墙293+5/-4Ma的一个侵入年龄。(ⅲ)少数,透明锆石晶体(锆石总体的<1％)给出U-Pb表面年龄在370-490Ma范围,所呈形态及同位素特征十分类似被这岩墙侵入的加里东的直向演化。这点含有吸收了在肉眼可见的、同类的岩墙样品的全岩组分存在的意思。用多粒锆石组分和常规分析所得的资料,和用逐粒分析资料的对比证实,用单晶U-Pb测年使年龄精度大大提高。而且,沿着它的途径上升到目前所处部位的岩浆所同化的锆石组分进行定量鉴定,用后种技术是可行的。这样的锆石颗粒可能是各种类型岩浆都有的。关于地壳岩层的年龄和成分的有用资料直接观察是不易的,而应用精确的显微分析技术成为可能。 Saedelhorn岩墙侵入的时间在^(143)Nb/^(144)Nd((?)_(Nd)=-2.7)的下初始点,需要由地壳源派下出岩浆的部分或整体。对地壳母体来说,获得1050Ma模式年龄(T_(DM))表明,元古代地壳是包括Gotthard地区Variscan侵入体的岩石成因。

U-Pb定年体系特点和分析方法解析

地球科学即研究地球和天体形成和演化的学科,而地质作用的时间是地球科学研究的首要问题。放射性同位素体系定年是地质研究中获得绝对年龄的基本方法,其中U-Pb体系定年是目前固体地球科学年代学研究中应用最广的方法。应用U-Pb体系进行年代学研究,需要考虑几方面的因素,如测试对象是否适宜该体系定年、哪种技术手段更适宜本次研究目的、定年结果的置信度如何、能否在同一分析点上增加其他信息等。本文试图从U-Pb定年体系的原理、特点、技术手段出发,总结如何根据原理选择或判断适宜测试对象、测试方法和对结果的评估等,以期对非同位素地质年代学专业的研究者有所帮助。

麻粒岩的石榴石Sm-Nd和U-Pb同位素体系:欧洲华力西造山带实例

报道德国黑森林地区（BF）华力西造山带高级变质基底的基性麻粒岩中锆石和石榴石年龄,并讨论其同位素体系的封闭温度.采用锆石U-Pb和Pb-Pb蒸发法分析,得到340 Ma左右至414 Ma的207Pb/206Pb年龄,而且大部分集中在340Ma左右.而石榴石的Sm-Nd和Pb-Pb等时线年龄分别为（398±3）和（411±14）Ma,老于大部分的锆石年龄.这一现象暗示,在340Ma左右的麻粒岩相变质作用（800℃左右）过程中,可能由于重结晶作用或蜕晶作用使大部分锆石丢失其放射成因Pb.而石榴石的Sm-Nd和U-Pb同位素体系保存了变质作用峰期之前的年代学信息.这一现象可能说明该变质作用是在无流体参与的条件下进行的.该实例表明,采用Sm-Nd和U-Pb方法对高级变质岩石定年,在某些情况下石榴石可能是更好的候选矿物.