中国大陆科学钻探100～2000m超高压变质岩普通Pb同位素地球化学初步研究——俯冲陆壳内脱耦的证据

本文首次对中国大陆科学钻探工程100～2000m榴辉岩中的绿辉石和片麻岩中的长石进行了普通Pb同位素研究。钻孔上部岩段(0-800m)样品放射成因Pb同位素含量比较高且变化幅度较小(206Pb／204Pb=16．81-17．29,207Pb／204Pb= 15．37-15．45,208Pb／204Pb=37．20-37．66),说明其原岩的U／Pb和Th／Pb或者初始Pb同位素比值比较高。钻孔中部岩段(800～1600m)发育有韧性剪切带,相应的Pb同位素比值开始降低且有起伏(206Pb／204Pb=16．26—16．72,207Pb／204Pb=15．27 -15．38,208Pb／204Pb=36．73-37．40)。钻孔下部岩段(800-1600m)样品放射成因Pb同位素含量低但变化幅度较小(206Pb／204Pb=16．05-16．46,207Pb／204Pb=15．22～15．29,208Pb／204Pb=36．68-37．48),说明其原岩的U／Pb和Th/Pb或者初始Pb同位素比值比较低。实测数据同模拟数据对比表明,钻孔上、下两岩段样品普通Pb同位素不同一方面是由于继承了原岩初始Pb同位素不同,另一方面是由它们的μ值不同所致。结合氧同位素研究,本文认为800m以上和1600m以下分属上地壳和中地壳,前者是从俯冲大陆岩石圈解耦的上地壳,在大陆岩石圈俯冲过程中,上部岩片同俯冲的大陆岩石圈发生挤离,率先沿着这一个挤离面逆冲折返至浅部。下岩片是随后从俯冲岩石圈解耦的中地壳岩片,并折返至浅部下伏在先期折返的上部岩片之下。考虑到中部岩段(800-1600m)既发育有韧性剪切带又具有异常低18O峰值(Xiao et al,2006),挤离面是在地壳内部晚元古代的断裂带及冷水活动通道基础上发育起来的。

高精度质谱计在同位素地球化学的应用前景

微量地质样品的高精度同位素比值测试已经成为地质和环境科学等领域极其重要的研究手段.新型固体热电离质谱计以其高精度和高灵敏度,将在同位素年代学和地球化学领域有广阔的应用前景.报道采用IsoProbeT质谱计测量标准物质溶液的结果.测量锶标准物质NBS987和钕标准物质Ames分别获得平均87Sr/86Sr比值0.7102418±0.0000051和平均143Nd/144Nd比值0.5121484±0.0000029,内部精度可达0.0003%.微量锶标准物质(0.3～1ng)的同位素比值测量内部精度可以优于0.003%.结合低本底化学流程,实现了微量地质样品的高精度同位素比值测试.这一结合将有效地促进单颗粒矿物年代学和同位素示踪在岩浆岩、变质岩、矿床、构造岩研究的应用.

微量地质样品铼锇含量及其同位素组成的高精度测定方法

报道了采用新型IsoProbe-T热电离质谱计测定Os含量及其同位素组成和Neptune多接收器等离子体质谱仪(MC-ICPMS)测定Re含量的分析方法。样品化学处理采用Carius管溶样、小型蒸馏法分离和微蒸馏法纯化提取Os以及阴离子树脂交换分离Re的方法。采用IsoProbe-T质谱计测定Os同位素组成具有灵敏度高和精度高的特点。对溶液标样,采用多法拉第接收器系统测定Os总量低至0.2 ng的样品时,平均192Os16O3-离子流强度可达100 mV以上并可维持约20 min,其187Os/188Os同位素比值的测定精度可优于0.1%(1RSD)。采用所建立的化学分离流程和高精度质谱测量方法,测定了铂族元素橄榄岩标样WPR-1中Re、Os含量和Os同位素组成,测定结果与文献报道值在误差范围内吻合。

滇西地区腾冲地块东侧混合岩锆石年龄和Sr—Nd-Hf同位素组成

滇西地区特提斯构造带,是东特提斯构造带的重要组成部分之一,由多个微陆块和陆块相间的造山带组成。陆块内部基底出露局限并经历多期构造作用的叠加,因而其基底属性和演化历史难于恢复。本文报道腾冲地块东侧混合岩的锆石年龄、地球化学组成和锶-钕-铪同位素特征,探讨原岩的形成时代和背景。混合岩原岩可能源自中元古代花岗闪长岩-花岗岩质地壳岩石,晚中生代重熔再造,可能经历后期混合岩化。亏损地幔钕模式年龄为1．9～1．5Ga,锆石铪模式年龄集中于1．8～1．5Ga,与出露于保山地块的早古生代和晚中生代花岗岩存在明显差别。原岩主要表现轻稀土富集、轻度的中/重稀土分馏、显著的负铕、铌、钛、钡和锶异常。初始ε_(Md)值(1．0Ga,-1．7～3．5)和锆石ε_(Hf)值(1．0Ga,平均值10．5～13．1)及地球化学特征可能暗示腾冲地块基底东侧在中元古代发育与岛弧有关的岩浆作用。

静态测量方式的单颗粒锆石蒸发铅同位素定年方法

报道的单颗粒锆石蒸发定年方法是利用新型固体质谱计的多离子接收器配置实现的。改进的锆石蒸发207Pb/206Pb定年流程通过静态测量方式,在锆石蒸发过程中直接测定铅同位素比值,获得207Pb/206Pb年龄。应用该方法测定了元古代永宁组沉积岩的碎屑锆石,获得6颗锆石的207Pb/206Pb年龄值为1 965~2 590 Ma。与传统的蒸发法流程相比,静态测量方法省时简捷,同时可以直观地观测到锆石内部的铅同位素组成变化。这些变化反映锆石结晶历史、后期事件叠加以及锆石成因等地质信息。

四川大梁子铅锌矿床单颗粒闪锌矿铷-锶测年及地质意义

大梁子铅锌矿床位于扬子地台西南缘、甘洛—小江深大断裂带西缘,是中国川滇黔地区重要的大型铅锌矿床之一,其金属储量为180万吨(Pb+Zn),平均品位为11.45%。铅锌矿体产于灯影组顶部,严格受近南北向断层控制。本文首次采用超低本底单颗粒闪锌矿Rb-Sr同位素测年方法,测得大梁子铅锌矿床成矿年龄为(366.3±7.7)Ma,代表了矿床的主成矿阶段年龄。通过地球动力背景探讨,认为该矿床的形成可能与晚加里东期扬子地台西缘构造活动有关。锶同位素初始比值测试结果表明大梁子铅锌矿床成矿物质来源可能主要源自围岩碳酸盐岩或基底地层。

苏鲁超高压造山带南部海州群锆石年龄及其地质意义

厘定大别—苏鲁超高压造山带南缘变质岩带的形成时代和地球化学特征有助于区域地层对比研究和对这一造山带演化过程的深入理解。采用单颗粒锆石U-Pb同位素稀释法和蒸发法定年,获得来自苏鲁地体南部海州群上部云台组的3个云母石英片岩样品的碎屑锆石年龄,且集中于800~740Ma之间。全岩初始εNd(800Ma)值变化在-12.8^-8.8之间,两阶段亏损地幔Nd模式年龄为2.1~2.4Ga。这些特征类似于大别山南部宿松地区副片麻岩,指示较单一的沉积物源。结合区域地层对比资料,碎屑锆石年龄限定了海州群云台组的沉积时代可能为新元古代,晚于740Ma左右。其主要沉积物质源自新元古代岩浆岩,归属于扬子陆块。

应用新型固体质谱计IsoProbe-T高精度地测定单颗粒锆石年龄

固体质谱计，以其高精度和可靠性度，在同位素年代学和同位素地球化学的研究领域的应用依然前景广阔。近年来，微量样品测试手段已经成为地质科学和环境科学等领域极其重要的研究方法，促使国际国内地球化学实验室对固体热电离质谱计更新换代。中国科学院地质与地球物理研究所固体同位素地球化学实验室于2004年引进英国GV公司的IsoPmbe-T固体热电离质谱计，具有较宽质量谱带，装备多通道离子计数接收器，高灵敏度高精度，易于操作等特点。该类型仪器将是今后的同位素年代学和同位素地球化学研究的主导之一。该质谱计配置了9个法拉第接收器、1个戴利接收器和7个离子计数器（图1）。它的运行将有望大幅度地促进年代学和同位素地球化学在壳幔相互作用与深部物质成分、古大陆形成与演化、流体与成矿等主要领域研究工作的应用。本文主要介绍采用IsoProbe-T质谱计测定单颗粒锆石U—Pb和Pb-Pb蒸发年龄方法和应用。

苏鲁超高压造山带海州群锆石年龄及其地质意义

大别和苏鲁超高压变质带，作为中生代华北地块和扬子地块之间大陆碰撞作用的标志产物，由不同的岩石单元以构造接触拼合而成。近年来的研究工作主要针对其超高压变质岩石单元，而其低级变质岩石单元如大别山北麓的北淮阳带、南麓的宿松带和苏鲁地区南部的海州群等的研究程度依然较低。这些低级变质岩石单元的形成时代、变质历史以及归属问题的厘定同样有助于完整地理解超高压变质带的形成和演化。本文报道海州群云母石英片岩的锆石年龄和钕同位素分析数据，提供区域对比资料，讨论分析结果隐含的地质意义。

中太平洋富钴结壳WXD27的年代学研究

通过针对系统取自中太平洋富钴结壳WXD27的顸部至其底部（1mm～2mm为间隔取样）样品进行的Co含量（中子活化方法）测试，拟合出不同深度壳层的富钴结壳生长速率曲线，以此推导富钴结壳Co含量的定年积分公式，并利用10Be定年方法，对Co含量定年的准确性进行检验。对超微量Sr同位素测试得到的富钴结壳磷酸盐年龄进行分析认为：（1）上部富钴结壳与上层白色磷酸盐化层接触部位的年龄为14．9Ma；（2）自14．9Ma以来，结壳的生长是连续的，沉积间断发生的可能性非常小，该样品可以用来进行14．9Ma年以来古海洋、全球变化的重建工作；（3）上层白色磷酸盐化层与其上部的富钴结壳之间存在4Ma的沉积间断；（4）19Ma～22．7Ma左右在该区发生过大规模的磷酸盐化作用，磷酸盐化作用可能造成磷酸盐化时期（19Ma～22．7Ma）和之后4Ma（19Ma～14．9Ma）富钴结壳的沉积间断；（5）结壳的初始生长年龄在75Ma左右；（6）老结壳的生长速度要远低于新结壳的生长速度。

云南特提斯带保山-腾冲地块早古生代岩浆岩

云南滇西地区作为东特提斯构造带的重要组成部分之一，其大地构造格局和对全球特提斯演化意义长期以来是众多研究者的关注热点。滇西特提斯构造带（包括川西南部分）是由多个地块和地块相间的造山带组成，如腾冲地体、保山地体、思茅地体及它们之间的属新特提斯带的高黎贡碰撞带和属古特提斯带的昌宁-孟连缝合带等。经受晚古生代—早中生代古特提斯和中生代—新生代新特提斯造山作用的影响，该地区经历了复杂的变质变形。由于地块内部基底出露局限和多期构造作用的叠加影响，特提斯构造带内的变质基底地体的属性和演化历史难于恢复。

单颗有孔虫化石Sr同位素测定及定年

有孔虫化石Sr同位素在地层年代学和沉积地球化学等方面有着重要的作用，但取得未受后期作用改变的、满足高精度同位素比值测试所需的有孔虫化石样品量是比较困难的，结合超低Sr本底流程，实现了单颗有孔虫化石^87Sr/^86Sr比值高精度测定，对今后的有孔虫Sr同位素研究与应用具有重要意义。所测试的有孔虫化石取自西太平洋海山富钴结壳碳酸盐基岩，壳径为250-400μm，平均87Sr/^86Sr比值为0.709150±0.000013，测量内部精度为0.0004-0.0008μm，全流程Sr本底14pg，海山富钴结壳碳酸盐基岩中有孔虫化石定年具有重要的意义，却颇具困难性，利用获得的有孔虫化石87Sr/^86Sr比值确定富钴结壳碳酸盐基岩中有孔虫化石年龄为（0.91＋0.33/-0.39）Ma。

豫西祁雨沟金矿单颗粒和碎裂状黄铁矿Rb-Sr等时线定年

对黄铁矿开展Rb-Sr同位素测年可以获得直接的成矿年龄,但目前成功率较低.找出影响黄铁矿Rb-Sr同位素体系的地质因素是改进和应用该方法的关键之一.采用超低本底Rb-Sr同位素测定方法,对取自豫西祁雨沟金矿4号角砾岩筒中的黄铁矿开展测年研究.结果表明,结晶好、裂隙不发育的单颗粒黄铁矿给出了Rb-Sr等时线年龄(126±11)Ma,代表了主成矿期的时代.碎裂的或含细粒集合体的黄铁矿未能给出合理的等时线年龄.晶体形貌及包裹体研究揭示Rb和Sr可能主要赋存于黄铁矿中的黑云母、钾长石和绢云母包裹体中,碎裂状黄铁矿在后期流体作用下容易使Rb-Sr同位素体系受到扰动,不利于开展Rb-Sr定年研究.

大别造山带北部卢镇关杂岩的U-Pb锆石年龄

对大别造山带北部卢镇关杂岩的2个花岗片麻岩和1个斜长角闪岩的U-Pb锆石同位素年龄测定,得到其分别为740Ma和725Ma左右的原岩年龄.此结果表明卢镇关杂岩主要由新元古代酸性和基性岩浆岩组成,指示大别造山带东段北部不存在代表华北陆块南缘古生代活动大陆边缘的岩石组合.据此年龄并结合地质和地球物理资料,将北淮阳带的中低变质岩分为以新元古代酸性和基性岩浆岩为主体的卢镇关杂岩,新元古代仙人冲组和祥云寨组及泥盆纪佛子岭群诸佛庵组和潘家岭组3部分,并推断南北陆块间的缝合线逆掩在北淮阳带之下.