汉诺坝玄武岩Re-Os同位素地球化学--Re的挥发性丢失和壳-幔相互作用的证据

本文报道了采自汉诺坝玄武岩区周坝和白龙硐剖面以及白布洛张20井等地29个玄武岩样品的Re、Os含量和^(187)Os/^(188)Os比值。Os含量为11×10^(-12)～314×10^(-12),Re含量为40×10^(-12)～238×10^(-12),Re和Os含量有正相关趋势。碱性玄武岩(AK)的Re、Os含量高于拉斑玄武岩(TH)和过渡玄武岩(TR),玄武岩Os含量变化与分离结晶作用有关,玄武岩的低Re含量与地面喷发的火山岩浆脱气过程中Re的挥发性丢失作用有关。玄武岩的^(187)Os/^(188)Os比值为0.14735～0.61136,AK的^(187)Os/^(188)Os比值比TH和TR低且变化小。玄武岩的^(187)Os/^(188)Os比值与Os含量有负相关性。随着Os含量降低到小于75×10^(-12),^(187)Os/^(188)Os比值迅速升高,反映了地壳混染在TH和TR成因中的贡献。在以往的研究中没有观察到类似的地壳混染作用,说明了Re-Os同位素体系在示踪壳源物质上的优势。一些Os含量较高的TH的^(187)Os/^(188)Os比值表明其地幔源区既非亏损的又非经交代富集的SCLM,可能是混入了地壳俯冲物质的"Marble cake"型地幔。总之,汉诺坝玄武岩的Re-Os同位素地球化学研究支持了以往研究的主要成果,两类玄武岩地球化学差异性和异源成因论;分离结晶和部分熔融过程在玄武岩成因中的重要作用;碱性玄武岩的成因与地幔柱的关系等。同时揭示了一些新的现象:汉诺坝玄武岩形成中存在少量的地壳混染作用;地面喷发的火山熔岩在脱气过程中Re的挥发性丢失;拉斑玄武岩的源区更有可能为"Marble cake"型地幔。

安徽女山幔源橄榄岩捕虏体Re-Os同位素地球化学

Re-Os同位素体系可以为研究大陆岩石圈地幔形成和演化提供重要制约.女山12个地幔橄榄岩全岩样品测得Re含量为19×10^-12～306×10^-12, Os含量为0.81×10-9～2.42×10^-9, 187^Os/188^Os比值为0.114 90～0.131 02, 187^Re/188^Os比值为0.037～1.517. 两个石榴子石-尖晶石二辉橄榄岩的Os同位素组成与原始上地幔（PUM）的现代值0.129 6相似, 其余的尖晶石二辉橄榄岩、方辉橄榄岩, 和角闪石、金云母-尖晶石二辉橄榄岩等的Os同位素组成都低于PUM现代值, Os同位素模式年龄为早元古代.实性和隐性地幔交代作用对女山幔源橄榄岩捕虏体的Os同位素组成没有明显影响. 橄榄岩捕虏体代表的女山地区岩石圈地幔是元古代岩石圈地幔经过减薄作用后的残留部分. 橄榄岩中Re-Os体系扰动是近期事件.

上地幔Os同位素组成的演化

Re-Os同位素体系为研究地幔的成分-结构-演化提供了新的地球化学示踪和定年的工具．上地幔Os同位素组成演化的球粒陨石模型是Re-Os体系用于地幔物质定年的基础,尤其在采用Re亏损模式年龄和Os同位素代理等时线年龄时．综合了铁陨石和各类球粒陨石、地幔橄榄岩包体和蛇绿岩豆荚状铬铁矿的Re-Os同位素体系研究的近期成果,为认识对流上地幔Os同位素组成的演化提供了制约．对河北遵化蛇绿岩豆荚状铬铁矿岩的研究,获得新太古代(2．5 Ga)时形成豆荚状铬铁矿的对流上地幔的187Os／188Os=0．110 2,与球粒陨石型模式的一致．文献中常用的球粒陨石模式的参数如下: 地球形成时(4．558 Ga)初始值187Os／186Os为0．095 31,现代值分别采用碳质球粒陨石的187Os／186Os比值为0．127 0和原始上地幔(PUM)的187Os／186Os比值为0．129 6,PUM与普通球粒陨石和顽火球粒陨石的187Os／186Os比值接近．

女山地幔橄榄岩捕虏体Re-Os同位素地球化学

Re-Os同位素体系可以为大陆岩石圈地幔形成和演化提供重要制约.在近百个女山地幔橄榄岩捕虏体样品经不同程度的岩石学、岩石化学、矿物化学、单斜辉石微量元素等岩矿和地球化学研究基础上,选择了12个有代表性的样品作Re-Os同位素地球化学研究.其中有5个尖晶石二辉橄榄岩;1个尖晶石方辉橄榄岩;2个角闪石-尖晶石二辉橄榄岩;1个金云母-尖晶石二辉橄榄岩;3个石榴石-尖晶石二辉橄榄岩.……

江南造山带存在新元古代(～850Ma)俯冲作用--来自皖南SSZ型蛇绿岩锆石SHRIMP U-Pb年龄证据

皖南伏川蛇绿岩是江南造山带上出露最完整的蛇绿岩，主要由地幔橄榄岩、堆晶岩、枕状熔岩和少量硅质岩组成。地幔橄榄岩主要是方辉橄榄岩，具有U型的稀土元素配分模式，副矿物尖晶石的Cr^#较高（54-60），堆晶岩组合为纯橄岩-易剥橄榄岩-辉长岩（DPG型），这些特征指示伏川蛇绿岩形成于俯冲带之上的构造环境，属SSZ型蛇绿岩。堆晶岩异剥橄榄岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄为827±9Ma（n=12，MSWD=1．4），侵入到方辉橄榄岩中的辉长岩岩脉的锆石SHRIMP U-Pb年龄为848±12Ma（n=7，MSWD=1．9），说明扬子板块和华夏板块至少在848Ma之前就开始拼合，它们之间的古大洋在新元古代（～850Ma）之前就已经俯冲削减。

赣中周潭群副变质岩碎屑锆石U-Pb年代学

对赣中周潭群副变质岩中的碎屑锆石开展了LA-ICP-MSU-Pb定年工作,两个石榴黑云母片岩和一个黑云母片岩三个样品中碎屑锆石给出的最年轻的年龄峰值分别为834±11Ma、830±11Ma和809±15Ma。这些碎屑锆石具有与江南造山带内冷家溪群及其相当地层类似的年龄谱型式和相近的最年轻的年龄峰值,表明周潭群应与它们有相似的形成历史和源区,产生于相似的构造环境。因此,周潭群在新元古代扬子地块与华夏地块拼接的过程中,应与冷家溪群、双桥山群等地层一样靠近扬子一侧,而不应属华夏地块。从黑云母片岩部分碎屑锆石的变质边获取的年龄分别为444±11Ma和438±11Ma,表明周潭群地层的变质作用发生在加里东期,与华夏地块其他地区的角闪岩相变质岩的变质年龄一致。相反,与周潭群同期的双桥山群、冷家溪群等地层均未达到角闪岩相变质。这表明,在扬子和华夏地块新元古代的拼接之后,二块体在(现在的)赣中地区又裂开,从而导致了周潭群和相邻的冷家溪群及双桥山群在加里东时期有不同的变质响应。

Re-Os同位素体系在蛇绿岩应用研究中的进展

Re-Os不同于由亲石元素构成的同位素体系,在原始上地幔(PUM)部分熔融过程中,母体Re是中等不相容元素,优先进入熔体相,子体Os是强相容元素,富集在残留相中,是研究蛇绿岩的极好示踪剂。在蛇绿岩应用研究中已经取得了4个方面的进展:(1)明确了熔体相的Re/Os和^(187)Os/^(188)Os比值高,而残留相的低;(2)铬铁矿中铂族元素矿物(PGM)的Re亏损年龄(T_(RD))证实了蛇绿岩中复杂的超镁铁岩体是多阶段部分熔融的产物;(3)现代大洋橄榄岩和玄武岩的Re-Os同位素研究表明熔体相和残留相的^(187)Os/^(188)Os比值在高于亏损地幔值(DMM)的部分是一致的,而低于DMM的存在不一致性,为研究蛇绿岩中熔体相与残留相是否存在“耦合”关系提供了新的制约因素;(4)揭示了蛇绿岩地幔橄榄岩中含有古大陆岩石圈地幔,这是前所未知的。虽然取得了不少进展,但是由于Re-Os同位素体系用于蛇绿岩研究的时间较短,尚存在一些问题,如显生宙蛇绿岩地幔橄榄岩的定年问题,有待进一步深化研究。

卧龙湖煤矿岩浆侵入区煤中稀土元素的地球化学特征

以淮北卧龙湖煤矿包含岩浆岩、煤层的剖面为研究对象,通过对岩浆岩、煤岩混合带、高变质煤样品采集,结合逐级化学提取实验,采用等离子体质谱(ICP-MS)对原煤样、岩浆岩样、煤灰分以及煤和岩浆岩逐级提取实验中各种提取物的稀土元素进行了测试,系统、深入地研究了稀土元素的含量特征、分布模式以及赋存状态.研究结果表明,岩浆岩在侵入过程中与煤层间发生一定的物质交换作用,岩样与煤样中的稀土元素分布模式相差较大,逐级化学提取实验结果表明煤和岩浆岩中稀土元素都是以硅酸盐结合态占主导,但煤中稀土元素主要来源于陆源碎屑的供给.

云南丽江苦橄岩Re-Os同位素地球化学初步研究

报导了云南丽江地区大具和仕满剖面12个苦橄岩和6个玄武岩的Re,Os含量和Os同位素组成。苦橄岩和玄武岩具有明显不同的Re-Os体系的特征。苦橄岩具有高的Os元素丰度[(1.5～3)×10-9]和低的Re元素丰度(<0.05×10-9);共生的玄武岩具有低的Os元素丰度(<0.5×10-9)和相对高的Re元素丰度(<0.8×10-9);苦橄岩具有低放射成因的Os/188Os比值(0.1233～0.1266),而玄武岩具有高放射成因的187Os/188Os比值187(0.1338～0.1577)。苦橄岩的Re-Os同位素特征与越南西北部二叠—三叠纪科马提岩具有低放射成因Os同位素特征相似,而玄武岩的Re-Os同位素特征与峨眉山大火成岩省(LIP)其他地区玄武岩的高放射成因的Os同位素特征相似。苦橄岩的Re-Os同位素特征表明,形成峨眉山LIP的地幔柱可能来自对流上地幔而不是深部的核-幔界面。换言之,峨眉山LIP的形成受控于岩石圈地幔过程而不是地幔柱过程。

大陆岩石圈的流变学性质和矿物中的水

评述了近些年来岩石圈(尤其是大陆岩石圈)流变学研究中的主要进展。这些研究中最重要的一个发现是水的存在可以显著地增强岩石的变形,从而对其流变性质产生明显影响。大陆岩石圈的流变性质比大洋岩石圈要复杂得多,尤其是较深处的下地壳和岩石圈地幔之间流变性质的对比和差异成为近些年来人们争执较大的问题。大陆岩石圈的流变性质可能具有显著的不均一性,不仅体现在垂向上,也体现在横向上。根据流变学实验研究的进展和对深部壳幔捕虏体中主要构成矿物结构水含量的测定,对华北克拉通深部岩石圈的流变性质进行了定量计算。结果表明华北克拉通在重力梯度带两侧的岩石圈有着截然不同的流变特征,这种差异可能对两侧不同的岩石圈动力学过程有重要的影响。

分步淋洗方法研究碧溪岭榴辉岩Pb同位素组成及其演化

根据大量年代学、地球化学和岩石学等方面的研究,前人对碧溪岭榴辉岩的形成及变质历史有了较明确的认识,但这些研究对超高压变质前后过程中元素和同位素的变化涉及较少。通过分步淋洗方法对碧溪岭榴辉岩中石榴石的Pb同位素研究发现,不同淋洗步骤的Pb同位素组成明显不同,但对不同的石榴石样品以及同一样品用不同的淋洗流程,得到的淋洗规律以及Pb同位素组成变化范围基本一致。不同淋洗步骤的Pb同位素组成构成等时线,给出表面年龄为30亿年左右,与前人报道的碧溪岭地区榴辉岩原岩形成及超高压变质的年龄数据有明显差异。结合前人研究可以判断,这些年龄不具有明确的地质意义,属于假等时线。但分步淋洗结果能反映碧溪岭榴辉岩中Pb同位素的来源可能由地幔组分和上地壳组分混合而成,地幔组分的Pb反映了碧溪岭榴辉岩的原岩是地幔成因的,上地壳组分的Pb表明在榴辉岩快速折返过程中,受到具有上地壳Pb同位素组成的含水流体交代。

蛇绿岩研究进展、存在问题及思考

20世纪70年代建立的蛇绿岩(Ophiolite)概念认为出露在缝合带中的一套镁铁—超镁铁岩组合是大洋岩石圈的残留,其岩性单元可以与现代大洋岩石圈各个层圈一一对应,所以蛇绿岩是确定古板块边界的重要证据,该认识促进了板块构造学说的发展。近年来完善的MOR型和SSZ型蛇绿岩理论体系认为MOR型蛇绿岩形成于洋中脊(MOR),SSZ型蛇绿岩形成于俯冲带上(Supra-SubductionZone),二者的地幔橄榄岩、堆晶岩组合及上部熔岩在岩石学、矿物学和地球化学方面均有不同的特征,洋—陆俯冲和洋内俯冲是形成SSZ型蛇绿岩的两种机制,较为合理地解释了蛇绿岩的多样性及其与大洋岩石圈的差异。由于大洋板块的俯冲作用,在缝合带中MOR型蛇绿岩很少被保存下来,保存较好的大多数为SSZ型蛇绿岩。本文探讨了蛇绿岩研究中经常遇到的问题并提出了解决的思路,同时认为Rodinia超大陆前是否存在蛇绿岩、太古宙绿岩是否为蛇绿岩均为有待深入研究的问题。

铬稳定同位素地球化学

随着多接收质谱仪分析技术的进步,铬稳定同位素体系在最近二十几年的环境科学和地球化学中得到了越来越广泛的应用。铬元素属于氧化还原敏感元素,在氧化还原反应过程中伴随着较大的同位素分馏。因此,铬同位素在指示现代或古代环境的氧化还原状态方面有着重要的应用。同时,铬也是中度相容和轻度亲铁元素,使得铬稳定同位素体系也可用来制约高温地质过程(如核幔分异、地幔熔融和岩浆分异结晶等)以及地外行星的演化。本综述首先介绍铬稳定同位素体系,随后讲述分析方法、铬同位素分馏原理以及铬同位素在高温、低温地球化学中的应用。

中国3块普通球粒陨石的Re-Os同位素地球化学

吉林陨石(H5)、亳县陨石(LL3.8)和庐江陨石(LL6)全岩及其磁性组分、非磁性组分和团块等分别测量了Re和Os元素丰度及Os同位素组成.结果表明3块陨石全岩的Re和Os元素丰度分别在对应的H群和LL群普通球粒陨石范围内.亳县陨石和庐江陨石磁性组分的Re和Os元素丰度在高Os含量的ⅡAB+ⅢAB铁陨石范围内.非磁组分的Re和Os元素丰度低于全岩.吉林陨石团块的Re和Os元素丰度在LL群范围里.3块陨石全岩的Re-Os同位素比值分布在ⅡAB+ⅢAB岩浆型铁陨石等时线附近的普通球粒陨石范围内.亳县陨石磁性和非磁性组分的Re-Os同位素比值有较大的变化范围.庐江陨石非磁性组分有近期Re的加入,使其187Re/188Os比值明显偏离铁陨石等时线.吉林陨石团块的Re和Os元素丰度较全岩的低,但187Os/188Os比值较全岩的高.