Pt-Os同位素体系在地球科学研究中的应用

1 90 Pt通过α衰变生成1 86Os ,目前采用的衰变常数λ =1 .5 4 2× 1 0 -1 2 a-1 是由诺里尔斯克矿床的Pt Os等时线确定的。IIAB群铁陨石的1 90 Pt 1 86Os等时线年龄为 (4 2 90± 2 84 )Ma(2σ) ,说明Pt Os定年方法可能主要适合于古老样品。Pt Os体系的示踪研究以夏威夷现代地幔柱和诺里尔斯克矿床 (与西伯利亚地幔柱有关 )等为例 ,夏威夷苦橄岩的N(1 86Os) /N(1 88Os)值为 0 .1 1 98339～ 0 .1 1 985 2 6 ,γ(Os)为 1 .2 3～ 9.0 6 ,诺里尔斯克矿石的N(1 86Os) /N(1 88Os)为 0 .1 1 984 9,γ(Os)为 8,这种1 86Os/ 1 88Os 1 87Os/ 1 88Os双异常现象揭示了地幔柱物质中有来自地球外核的Os的贡献 ,这是迄今为止Pt Os体系对地球科学研究的最大贡献。Pt Os体系在壳源岩石方面的研究以肖德贝里Cu Ni硫化物矿床为例。研究支持肖德贝里的矿石主要来自地壳的结论 ,并可用二元混合模型 (太古宙苏必利尔省和元古宙Huronian省的沉积变质岩 )来解释其1 87Os/ 1 88Os同位素组成。但是该矿区的某些矿床的1 86Os/ 1 88Os比值偏高 。

中国东部A型花岗岩形成时代及物质来源的Nd-Sr-O同位素地球化学制约

对中国东部 A型花岗岩有代表性的碾子山、山海关、崂山、苏州以及魁岐岩体的 Nd- Sr- O同位素地球化学组成进行了系统研究。经过筛选的全岩 Rb- Sr等时线拟合结果表明 ,基本未遭受岩浆期后大气降水交换的苏州和魁岐 Rb- Sr等时线年龄分别是 10 8± 10 Ma和 10 9± 5 Ma,它们代表岩浆冷却结晶时代。其它遭受热液蚀变较为显著的碾子山、山海关以及崂山岩体 Rb- Sr等时线年龄的地质意义不明确。全岩 εNd(t)、(87Sr/ 86Sr) 0 以及锆石 δ1 8O综合示踪研究表明 ,中国东部 A型花岗岩可能起源于曾经历过高温海水热液交换的再循环下部俯冲洋壳的部分熔融。模型计算结果表明 ,碾子山、山海关以及崂山等岩体所表现出的 εNd(t) - δ1 8O脱耦变化与大洋沉积物析出流体与下覆辉长岩洋壳之间不同程度的交代有关。在此基础上 ,提出了中国东部 A型花岗岩统一的成因模式 。

中国大陆地壳铅同位素演化的动力学模型

根据中国大陆中、新生代花岗岩长石铅同位素数据库 ,沿用“铅构造模型”的基本思想并作部分改进 ,建立了中国大陆地壳铅同位素的动力学演化模型。与全球平均的铅同位素演化曲线相比 ,中国大陆地壳的原始物质相对较贫铀富钍 ,并且中国大陆的上地壳和下地壳在演化过程中分异得更加彻底。将本模型应用于大别地区中生代花岗岩长石铅同位素数据 ,结果发现它们具有壳幔铅混合的特征 ,并且以上下地壳物质混合产生的类地幔铅为主 ,花岗岩源岩中含有较高的富

大别—苏鲁造山带榴辉岩的碳同位素地球化学研究

应用EA-MS连线技术,对大别山东部和苏鲁地体南部超高压变质榴辉岩及其中的磷灰石进行了碳的含量和同位素分析。结果得到,榴辉岩全岩的δ13C值变化较大(-30.7‰至+2.5‰),而所含磷灰石中结构碳酸根的δ13C值变化较小并显著亏损13C(-28.1‰至-20.8‰)。部分榴辉岩具有高的全岩δ13C值,指示其形成后受到过含CO2,流体的退化蚀变。低的磷灰石δ13C值指示,榴辉岩中含有地表有机碳,因此证明这些榴辉岩的原岩曾出露过地表,在超高压变质阶段存在以亏损13C为特征的含CO2,流体。

大别山碧溪岭和黄镇榴辉岩中绿辉石的结构水:对原岩性质和动力学过程的制约

运用傅立叶变换红外光谱(FTIR)技术,对大别山碧溪岭和黄镇榴辉岩中的绿辉石进行了详细的结构水观察。绿辉石中普遍含有结构水,以OH^-的形式存在,含量可达～2000ppm(H_2O wt.)。碧溪岭绿辉石的水含量在露头尺度(-150km)上是不均一的,而黄镇绿辉石是均一的(至少在3km的尺度上)。碧溪岭绿辉石水含量的不均一分布和黄镇绿辉石水含量的均一分布都反映的是原岩特征,碧溪岭榴辉岩原岩经历的水-岩相互作用是“隧道式”的而黄镇是“弥散式”的碧溪岭榴辉岩的原岩可能是基性的侵入岩而黄镇榴辉岩的原岩可能是玄武岩。碧溪岭绿辉石的水含量(<1400ppm)明显低于黄镇绿辉石(～1850ppm),这是原岩水含量差异的体现,原岩性质的不同和经历的水-岩相互作用方式的不同造成了原岩水含量的差异。

白云鄂博碳酸岩墙碳氧同位素地球化学

对内蒙古白云鄂博 REE- Fe- Nb矿床周围碳酸岩墙中共存的方解石和白云石进行了 C和 O同位素分析。结果表明，方解石和白云石的δ 13C值变化范围一致，均为－ 3.5‰～－ 7.3‰，落在正常地幔δ 13C值范围 (－ 5‰± 2‰ )内；而它们的δ 18O值可分为两组，第Ⅰ 组为 9.5‰～ 18.0‰，第Ⅱ 组为 20.6‰～ 22.6‰，均远大于正常地幔δ 18O值范围 (5.7‰± 1.0‰ )。第Ⅰ 组低δ 18O值样品中共存白云石与方解石之间的 C和 O同位素分馏均为负值，因此处于热力学不平衡状态，指示它们自形成后受到过后期热液蚀变，与先前的岩石学观察一致。相反，第Ⅱ 组高δ 18O值样品中白云石与方解石之间的 C和 O同位素分馏均为正值，处于热力学平衡状态，指示它们自形成后未受到后期热液蚀变，因此可能沉淀于晚期低温高δ 18O值流体。第Ⅰ 组碳酸岩墙中白云石的 C和 O同位素组成不呈线性分布，指示碳酸岩浆并非由幔源碳酸盐与沉积碳酸盐混合形成。应用水-岩交换模型计算得到，第Ⅰ 组碳酸岩在侵位后经历了碳酸岩浆期后热液的不均一蚀变，蚀变温度约在 220～ 800℃之间，蚀变流体的 CO2/H2O比值较小 (1/500)，但水 /岩比值变化较大 (10～ 400)。由于低温下方解石与热液之间的碳氧同位素交换速率大于白云石，导致这部分碳酸?

硅酸盐岩中微量碳酸盐的碳氧同位素分析及其地球化学应用

硅酸盐岩中总是或多或少地含有一些微量碳酸盐,但是至今尚未对其碳氧同位素地球化学开展研究。本文建立了对硅酸盐岩中微量碳酸盐的碳氧同位素分析方法,并以大别山双河地区两种片麻岩为例,讨论了其地球化学应用。通过对比实验证明,微量法通常可将碳含量检出限降低至5μg/g,特殊情况下可至1μg/g。对大别山双河两种片麻岩中微量碳酸盐的碳氧同位素测量发现,黑云母副片麻岩与花岗质正片麻岩具有明显不同的特征。副片麻岩的碳含量较高,δ13C值为-4.5‰～0‰,指示其原岩为正常海相沉积环境,并与邻近大理岩原岩的灰岩沉积环境不同。正片麻岩的碳含量较低,δ13C值为-23.4‰～-2.1‰,反映出地表有机碳对岩浆岩原岩的混染。两种片麻岩中碳酸盐与硅酸盐全岩之间的氧同位素分馏既有处于平衡状态,也有处于不平衡状态。不平衡分馏指示其受到过后期退变质流体的影响。不过,变质岩中微量碳酸盐的碳含量和碳同位素比值分析能够对原岩类型提供有效的判别。

碾子山晶洞碱性花岗岩矿物-水氧同位素交换反应动力学

对黑龙江碾子山碱性花岗岩的全岩及其主要单矿物进行了氧同位素分析。结果表明，全岩和单矿物不仅δ 18O值变化范围较大 (全岩－ 2.4‰～ 2.0‰， 石英 0.0‰～ 5.8‰， 碱性长石－ 3.8‰～ 0.1‰， 磁铁矿－ 8.5‰～ － 1.0‰ )，而且强烈亏损 18O。共生矿物之间表现出明显不平衡的氧同位素分馏特征，指示在花岗岩侵位之后与水之间发生了同位素交换。根据锆石和现代大气降水的氧同位素组成，对岩石与外来流体的δ 18O值进行了估计。多维矿物相-水氧同位素交换反应动力学模型定量模拟表明， 碾子山岩体流体流动速率约为 1× 10－ 15～ 3× 10－ 14 mol/s， 水-岩反应时限约为 0.3～ 3 Ma， 水 /岩比 (氧摩尔比 )介于 0.11～ 1.02之间。水-岩反应温度较高 (约 400℃ )和反应时间较长是导致石英δ 18O降低的主要原因。

西南大别榴辉岩和麻粒岩的氧同位素地球化学

报道了大别造山带西南部湖北红安榴辉岩和罗田麻粒岩的氧同位素组成，并讨论了氧扩散作用对矿物氧同位素平衡的影响。结果得到， 红安榴辉岩的全岩δ 18O值为 6.4‰～ 7.3‰， 罗田黄土岭麻粒岩的全岩δ 18O值为 7.6‰～ 7.8‰，罗田惠兰山麻粒岩的全岩δ 18O值为 3.9‰。这些榴辉岩和麻粒岩全岩的氧同位素组成保持了峰期变质条件下的平衡分馏特征，得到的氧同位素温度对于红安榴辉岩为 425～ 620℃，对于罗田麻粒岩为 740～ 945℃。根据快速颗粒边界扩散模型计算的矿物对氧同位素温度不仅与大多数实测氧同位素温度一致，而且与岩石学测温结果相吻合。因此，这些岩石与东大别榴辉岩一样在形成后经历了快速冷却过程，退变质反应过程中没有外来流体加入。

大别-苏鲁造山带榴辉岩及其中磷灰石的碳同位素地球化学

应用EA MS连线技术 ,对大别山东部和苏鲁地体南部超高压变质榴辉岩及其中的磷灰石进行了碳的含量和同位素分析。结果得到 ,榴辉岩全岩的δ1 3 C值变化较大 (- 30 .7‰～ +2 .5‰ ) ,而所含磷灰石中结构碳酸根的δ1 3 C值变化较小并显著亏损1 3 C(- 2 8.1‰～ - 2 0 .8‰ )。部分榴辉岩具有高的全岩δ1 3 C值 ,指示其形成后受到过含CO2 流体的退化蚀变。低的磷灰石δ1 3 C值指示 ,榴辉岩中含有地表有机碳 ,因此证明这些榴辉岩的原岩曾出露过地表 ,在超高压变质阶段存在以亏损1 3 C为特征的含CO2 流体。

大别山东南部高压-超高压变质岩的氢氧同位素地球化学

本文报道了大别山东南部安徽石马地区柯石英榴辉岩组合和黄镇地区石英榴辉岩组合的全岩及单矿物的氢氧同位素特征。石马榴辉岩的 δ1 8O值在 1.0‰～ 7.4‰之间 ,云母 δD值为 - 76‰～ - 6 1‰ ;黄镇榴辉岩的全岩 δ1 8O值为 - 1.1‰～ - 2 .1‰ ,云母 δD值为 - 89‰～ - 77‰。矿物之间的氢氧同位素分馏既有处于平衡状态者 ,也有处于不平衡状态者 ,反映这些岩石除继承变质前母体的 1 8O亏损特征外 ,还经历了显著的同位素退化交换作用。石马和黄镇榴辉岩的矿物对氧同位素温度均给出两个峰值 :380～ 430℃与绿片岩相变质条件一致 ,6 0 0～ 6 40℃与高角闪岩相变质条件一致 ;给不出峰变质温度 (75 0～80 0℃ )是由于岩石经历了退变质流体的强烈改造作用。大别东南部高压 -超高压榴辉岩的南部边界为石英榴辉岩与花岗片麻岩的界线 。

碳酸钙同质多象转变过程中氧同位素分馏的实验研究

本文通过“一步法”和“两步法”的“附晶生长法”分别合成了碳酸钙矿物,对其进行了同质多象转变过程中的氧同位素分馏行为的研究。同时通过真空条件下的同质多象转变实验,对文石和方解石的酸分馏系数的差异进行了实验验证。结果发现:①在50℃和70℃下,如果文石与水之间的氧同位素分馏未达到平衡,由母体文石经过同质多象转变生成的次生方解石完全继承了母体矿物的氧同位素组成。如果文石与水之间的氧同位素分馏达到平衡,由文石经过同质多象转变生成的次生方解石部分继承母体文石的氧同位素组成,并且次生方解石相对于母体文石富集^(18)O。②在0℃和25℃下,“一步法”的“附晶生长法”的实验结果表明,由六方方解石经过同质多象转变生成的次生方解石也完全继承母体矿物的氧同位素组成,并且在该温度下,矿物与水之间的氧同位素分馏与温度无关。

文石-水体系氧同位素分馏系数的低温实验研究

采用缓慢分解法和“两步法”的附晶生长法 ,在低温 (0℃～ 70℃ )下实验合成纯文石型碳酸钙矿物 ,以XRD和SEM技术对合成矿物的相组成和形貌进行了鉴定。将XRD与SEM及氧同位素分析技术相结合 ,研究了文石的生成速率与氧同位素分馏之间关系。对 0℃、2 5℃和 50℃条件下采用缓慢分解法合成的文石进行SEM观察发现 ,随着温度升高 ,矿物生成速率加快 ,氧同位素分馏逐渐趋于不平衡 ,导致 50℃条件下获得的文石 水体系氧同位素分馏是一种不平衡分馏 ,而0℃和 2 5℃条件下获得的低值代表平衡分馏。将 0℃和 2 5℃以下采用缓慢分解法获得的文石 水体系分馏低值与采用“两步法”的附晶生长法在 50℃和 70℃条件下获得的文石 水体系平衡分馏数据相结合 ,得到 0℃～ 70℃范围内文石 水体系氧同位素平衡分馏方程为 :10 3lnα =2 0 4 1× 10 3T -4 1 4 2。这个实验结果不仅与增量方法理论计算结果一致 ,而且与前人低温实验获得的文石或文石与方解石混合相碳酸钙 水体系 ,以及生物成因文石 水体系的氧同位素分馏结果相近。这是首次根据实验确定的无机成因文石 水体系热力学平衡氧同位素分馏系数 ,因此对于无机成因文石在古沉积环境和古气候研究中的应用具有重要参考价值。

中国东南地壳增长与Nd同位素模式年龄

中国东南变质基底岩石及各时代花岗岩的Nd同位素模式年龄的统计研究结果表明,该地区太古代—古元古代陆壳以横向增生方式形成,显生宙表现为局部的垂向增生.太古代时形成若干规模有限的陆核,地壳增长的主要时期为1.8～2.2Ga,1.5～1.8Ga期间的地壳增长主要发生在赣东北、皖南和浙东、闽东地区.晋宁期和古生代花岗岩主要由同一地区变质基底岩石重熔形成的,没有明显的幔源物质加入.但从赣东北到粤西存在一条北东向的低Nd模式年龄花岗岩带,其成因可能与加里东期裂陷槽有关.中生代花岗岩的Nd模式年龄比同一地区基底岩石和前中生代花岗岩的低,反映普遍的壳幔相互作用和陆壳的增长.在此背景上,闽浙沿海有一低Nd模式年龄花岗岩区,内陆存在数条北东向分布的低Nd模式年龄花岗岩带,表明有幔源物质的加入和地壳的增生.幔源物质的加入可能与这些地区中生代地壳拉张减薄作用有关。

铼-锇同位素分析中试样化学预处理方法进展

评述了用于Re -Os同位素体系分析的化学前处理技术的发展。简要介绍了卡洛斯管熔样法、Os的CCl4提取、溴提取和微蒸馏方法。卡洛斯管封闭熔样方法 ,有效地防止了Os的挥发损失和保证了Os同位素平衡 ,是一种很有发展前景的熔样方法。蒸馏法仍是分离和纯化Os的有效方法 ,溶剂 (CCl4)提取和溴提取法在许多实验室里应用 ,而微蒸馏则是Os的二次纯化的主要方法。Re的化学分离和纯化仍是离子交换和萃取法。引用主要文献 2 9篇。

Re-Os同位素体系在陨石研究中的应用

铁陨石中的Re ,Os含量反映其结晶分异历史。通过铁陨石定年修正187Re的衰变常数为 :λ(187Re) =1 6 6 6× 10 -11a-1。ReOs同位素测年法可以直接用于对铁陨石的定年 ,结果表明天然铁陨石大体同时形成 ,但ReOs定年技术已有可能揭示不同化学群铁陨石形成年代的序列 ,但研究尚需深入。这些方法也可以用来探讨铁陨石和石铁陨石的形成源区、冷却历史和后期变化。虽然在石陨石中Re ,Os同位素的浓度很低 ,但也有了探索性研究成果。随着技术的不断发展 ,ReOs同位素体系在天体化学中的作用将愈加明显和重要。

桂东南富钾岩浆杂岩的Nd同位素组成:华南中生代地幔物质上涌事件

广西东南部罗容杂岩体由辉长岩 -闪长岩 -二长岩 -正长岩组成 ,马山由碱性辉长岩 -正长岩 -花岗闪长岩 -花岗岩组成。它们富 K、富大离子亲石元素 (L IL ) ,无 Nb、Ta负异常等特征表明它们是形成于板内环境的钾玄质侵入岩。罗容杂岩体的各种岩石和马山的基性岩的εNd(T)高 ,为 +1.5到 +3.3,它们是交代地幔部分熔融产生的岩浆在地壳深部分异的产物。马山的花岗岩的εNd(T)稍低 ,为 - 0 .6 ,此岩石单元是由幔源岩浆加热地壳使之熔融的壳源岩浆形成的 ,并伴有与幔源岩浆的混合或交换。此二杂岩体形成于拉张构造环境。地幔物质上涌导致了中生代华南地壳张裂以及华南大规模花岗岩和相关矿床的形成。

大别造山带北部石竹河片麻岩的锆石U-Pb年龄及其地质意义

大别造山带北部石竹河二长片麻岩的锆石 U- Pb年龄测定结果表明 ,其原岩形成时代为 70 7± 42 Ma,在 2 2 9±18Ma曾受到高温变质作用。这一结果表明印支期变质作用不仅反映在大别造山带南部的变质岩中 ,而且造山带北部的部分变质岩也保存了这一重要记录。大别造山带北部存在印支期变质年龄的片麻岩、榴辉岩或残留相表明 ,该地块与造山带南部一样是印支期板块俯冲碰撞中俯冲板块的一部分。

苏皖地区幔源橄榄岩捕虏体的锇同位素组成、模式年龄及其意义

苏皖地区发育的新生代玄武岩中富含地幔橄榄岩捕虏体 ,测定了 2 5个橄榄岩全岩的锇同位素组成。结果表明大部分样品呈亏损特征 ,1 87Os/ 1 88Os=0 .119～ 0 .12 9. Os同位素比值与主量成分之间有显著的相关性 .采用 1 87Os/ 1 88Os- Al2 O3代用等时线方法 ,由截距得到初始值 (1 87Os/ 1 88Os) 0 =0 .10 9,在对流地幔的 1 87Os/ 1 88Os比值演化线上获得模式年龄 t=2 .5 (±0 .1) Ga,为晚太古 -早元古代。用样品组中最低的锇同位素组成 ,即 1 87Os/ 1 88Os=0 .119,计算 Re亏损模式年龄 ,t=1.2 Ga,为中元古代。表明苏皖地区新生代玄武岩中的地幔橄榄岩捕虏体具有古老的形成年龄 ,它们是经过显生宙减薄作用后的残余地幔的碎片。大陆岩石圈地幔的古老形成年龄与上覆地壳克拉通的古老稳定年龄相耦合。