新一代Ar-Ar实验室建设与发展趋势:以中国科学院广州地球化学研究所Ar-Ar实验室为例

简单介绍了国外Ar-Ar实验室发展和我国Ar-Ar实验室建设概况,以中国科学院广州地球化学研究所新旧两个Ar-Ar实验室作对比,分析了该所新一代Ar-Ar实验室改进之处,指出气体提取系统-纯化系统小型化和实验流程自动化是Ar-Ar实验室的必然发展趋势,并以滇西龙陵花岗岩黑云母Ar-Ar定年结果为例,展示新一代Ar-Ar实验室获得的高质量的实验数据。向广大地质科研工作者介绍新一代Ar-Ar实验室的建设概况,以期推动我国Ar-Ar实验室的实验流程自动化建设,向国际先进水平实验室迈进。

蚌埠荆山和涂山岩体的年代学、地球化学特征及其动力学意义

对蚌埠地区的荆山和涂山花岗岩进行了详细的年代学和岩石地球化学研究,分析结果表明:花岗岩的SiO2含量较高,介于71.22%～73.76%之间,富K2O、Na2O,贫TiO2、CaO、MgO,为弱过铝质岩石。K2O-Na2O图解上,所有数据点都落在"I"型花岗岩区域,结合呈右倾的微量元素标准化蛛网图,可知该区富集大离子亲石元素,同时具有明显的U、Pb、Ba、Sr正异常,Ti的负异常,暗示蚌埠岩体的形成背景可能为造山后的伸展环境。CamecaIMS1280SIMS锆石U-Pb年龄分析表明,主要有800Ma左右的新元古代年龄、三叠纪相关的220Ma和晚侏罗世的165Ma这三种主体年龄。根据上述地球化学资料,推断蚌埠岩体的母岩浆来源于火成岩的部分熔融,岩浆源区为与华北板块碰撞后继续向北伸展的部分扬子板块下地壳火成岩物质,其中,800Ma左右的新元古代年龄解释为扬子板块下地壳物质的继承锆石年龄,三叠纪的继承锆石理解为三叠纪时期华南、华北板块的碰撞导致,晚侏罗世的岩浆活动推测由于古太平洋板块北西向的斜向俯冲诱发扬子板块下地壳的物质部分熔融所致。

湘西隘口新元古代基性-超基性岩墙年代学和地球化学特征：岩石成因及其构造意义

湘西隘口地区基性-超基性岩墙锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄为831.6±9.7Ma,与桂北、赣东北基性岩墙具有相似的形成时代(约830～825Ma),组成了扬子陆块南缘新元古代呈带状断续分布的基性岩墙群。隘口地区的基性-超基性岩墙化学成分上属于碱性系列,超基性岩具有比基性岩明显高的MgO、Cr和Ni含量,所有样品都展示出相似的稀土和微量元素配分模式,部分样品具有轻微的Nb的负异常和明显的P、Ti的负异常,表明岩浆在演化的过程中遭受过不同程度的地壳的混染。该区基性-超基性样品具有明显高的相似于软流圈地幔的εNd(t)值,则暗示其母岩浆来源于长期亏损的软流圈地幔。结合其微量元素及其对应的比值和εNd(t)值与板内裂谷碱性玄武岩和洋岛玄武岩非常相似的特征,以及扬子周缘大规模相同时代岩浆作用的特点,我们认为这些新元古代火成岩是地幔柱有关的裂谷岩浆作用的产物,地幔柱或超级地幔柱的作用导致了Rodinia超大陆最终的裂解。

汇聚板块边缘岩浆中金属和氯的地球化学性质研究

总结了铜(Cu)、金(Au)、铼(Re)和氯(Cl)在汇聚板块边缘岩浆中的性质。在岛弧型的火山岩岩浆演化的早期,Cu、Au和Re均表现为中度不相容元素,含量随SiO2含量的增加而增加。在SiO2质量分数为58%时,多数岛弧型火山岩中Au、Cu的含量会突然大幅度下降。这一变化与铁和钛的变化是耦合的,铁和钛均由不相容元素变为相容元素,显示钛磁铁矿开始结晶了。进一步的研究表明,钛磁铁矿的结晶使硫酸根被还原为氢硫酸根,后者与Au、Cu形成氢硫酸根络合物,被萃取到流体相中,从而形成成矿流体。这一过程可以很好地解释Au、Cu矿床广泛分布于汇聚板块边缘的现象。与Au、Cu相反,Re的含量在SiO2质量分数为60%时才开始下降,而且是缓慢下降。这是因为Re通常比Au、Cu更亲石。此外,Re还具有强烈的挥发性。氯在东Manus岩浆中表现为高度不相容的特点。氯的性质主要受压力、初始水含量和岩浆演化分异程度的控制。计算结果显示,由于MORB和OIB含水量低,分异演化程度低,氯在上述岩浆中表现为高度不相容的特点。相比之下,氯在岛弧岩浆中的性质就复杂得多。随着水含量和岩浆房深度的不同,氯的性质可以从相容变到高度不相容。

滇西晚始新世高镁富钾火山岩的地球化学特征及其岩石成因机制探讨

40Ar/39Ar同位素定年分析显示滇西新生代高镁富钾火山岩均形成于始新世晚期(约36Ma),富含MgO(>9%)和K2O(3.07%～7.28%),绝大部分K2O/Na2O比值大于2,均属超钾质系列岩石。较高的Cr、Ni含量和较低的Sc(<30μg/g)、TiO2(<1%)含量暗示了源区为尖晶石相方辉橄榄岩;高镁富钾火山岩与区内同时代的粗面岩具相似的地球化学组成特征,均富集LILE和LREE,亏损高场强元素Nb-Ta和Ti等,具有极低的Nb/La比值(0.2～0.3)、较高的87Sr/86Sr初始值(0.7056～0.7072)、负的εNd初始值(-0.97～-4.87)和相对较高的206Pb/204Pb(18.556～18.695)、207Pb/204Pb(15.609～15.630)比值,具有明显的岛弧型钾质火山岩的性质。高镁富钾火山岩来源于受古特提斯俯冲带流体交代的尖晶石相方辉橄榄岩的部分熔融岩浆,并在深部岩浆房经历了橄榄石的结晶分异和堆晶作用,而粗面岩则还在相对浅部岩浆房经历了较大程度的长石与单斜辉石的分离结晶。

藏南白垩纪桑日群麻木下组埃达克岩的地球化学特征及其成因

桑日群火山岩位于冈底斯南缘火山-岩浆弧的中、东段,紧邻雅鲁藏布江缝合带的北侧,包括下部麻木下组与上部比马组中的火山岩,长期以来被认为是雅鲁藏布江新特提斯洋沿冈底斯南缘向北俯冲消减的产物,但是这些火山岩还未见系统的地球化学数据,对其成因也缺乏深入的讨论。通过对桑日群火山岩详细的地球化学研究,识别出麻木下组火山岩具有典型的埃达克岩的地球化学特征:高Sr(平均为977μg/g),低Y(平均为10.4μg/g)、Yb(平均为0.942μg/g)含量,轻重稀土强烈分异(La/Yb平均为24.8);另外岩石还具有相对低Sr和高Nd的同位素组成(87Sr/86Sr)i=0.703506～0.704369,(143Nd/144Nd)i=0.512728～0.512778,εNd(t)平均为5.58,显示出与雅鲁藏布江蛇绿岩的MORB相似的同位素特征,表明其可能来源于新特提斯雅鲁藏布江洋岩石圈的部分熔融。而相对高的MgO(平均为4.38%)、Cr(平均为198μg/g)和Ni(平均为117μg/g)含量暗示原始的埃达克质熔体在其上升过程中与上覆地幔楔发生了反应。综合考虑新特提斯洋以及冈底斯造山带的演化历史,提出麻木下组埃达克岩可能是在早白垩世时雅鲁藏布江新特提斯洋北向俯冲消减的初始阶段由洋壳部分熔融所形成的认识。

北秦岭四方台基性-超基性杂岩的地球化学特征及其成因

四方台杂岩体是沿北秦岭商-丹带出露的最大的基性-超基性杂岩体,出露面积约40km2,由超基性-基性-中性岩石组成,侵入到丹凤群中。该岩体样品SiO2含量在45%～54%之间,在AFM图中则显示出钙碱性系列和拉斑系列共存的特征。与普通幔源岩相比,全岩富集稀土元素,尤其富集轻稀土元素,具有明显的Rb、Th、Nb、P、Zr负异常和Ba、Pb、K、Sm正异常。辉长岩是该岩体的主体,灰黑色,中粒,地球化学特征显示其经历壳-幔物质交换。与典型岛弧辉长岩相比,具有Rb、Th负异常,结合特殊的岩石组合和紧邻商-丹断裂的地质特征,认为四方台镁铁-超镁铁质杂岩体可能是沿商-丹带发生俯冲板块断离或者山根拆沉,扰动软流圈,发生下地壳部分熔融和壳-幔物质交换形成的。普遍的Eu正异常表明成岩过程中受到斜长石堆晶作用的影响。

苏北盘石山、练山地幔捕虏体的PGE地球化学

通过锍镍火试金预富集法,分析了位于郯庐断裂带东侧的盘石山、练山地幔橄榄岩包体中铂族元素(PGE)和Au含量。不同于部分熔融残留成因地幔橄榄岩中通常所观察到的负斜率型或平坦型的分布模式,这两地的地幔橄榄岩以Pt、Pd、Ru相对富集,Ir、Rh相对亏损的"燕子型"分布模式为特征。Pt、Pd等不相容元素富集说明上地幔除经历过早期的部分熔融外,还经历了后期富Pt、Pd的高熔/岩比的熔(流)体的层析分离交代作用影响。盘石山地幔橄榄岩的PGE总量比练山高,Os的含量也比原始地幔值高;而练山地幔橄榄岩的Os含量比原始地幔值低,说明交代作用带走了练山地幔橄榄岩中的Os,却没有很大改变盘石山地幔橄榄岩中的Os含量,这可能与交代熔(流)体含硫量饱和程度有关。Rh的负异常可能与部分熔融过程中熔体较低的fO2有关。

江南隆起带中段新元古代花岗岩锆石U-Pb年代学和Hf同位素组成研究

对江南隆起带中段湘东西园坑岩体和赣西九岭岩体的LA-ICPMS锆石U-Pb年代学测定和LA-MC-ICPMS锆石Hf同位素原位分析测试表明:西园坑岩体形成于(804±3)Ma,赣西九岭岩体的年龄为(813±4)Ma和(823±2)Ma,均为新元古代花岗岩。上述三个样品的εHf(t)的加权平均值分别为0.68±0.71,2.3±1.7和2.2±1.1,均为正值,且其中εHf(t)最大正值的模式年龄为1096Ma。结合其较高的全岩δ18O,较靠近零的全岩εHf(t)值等地球化学特征,并通过与江南隆起带东北段的皖南许村、歙县、休宁岩体和西南段桂北三防、本洞、田朋岩体的Hf同位素组成进行对比,我们认为,湘东-赣西新元古代花岗岩的源区物质除中元古代地壳物质以外,应有一定新生地幔物质的参与。其形成机制可能受到了碰撞造山作用后的伸展垮塌的影响。

广州市部分建筑材料产地天然放射性水平研究

分析广州市花岗岩、基岩和常用建筑材料的天然放射性核素比活度.用γ谱仪测量样品中232Th2、26Ra和40K的放射性比活度.结果表明,不同产地的花岗岩石材样品中,天然放射性核素的比活度比普通建筑材料高;基岩中花岗岩放射性水平最高,常用建筑材料中以粉煤灰的放射性核素含量最高.

南大别角闪岩相退变质与热液活动:朱家冲榴辉岩与闪石脉Ar-Ar年代学研究

南大别山朱家冲榴辉岩中产有一条岩脉。电子探针分析结果表明,朱家冲榴辉岩中较大颗粒的白云母和岩脉中的白云母均为钠云母;而榴辉岩中细小颗粒的白云母则为多硅白云母;岩脉中的蓝绿色柱状矿物为闪石(amphibole)。采用激光阶段加热技术和真空阶段击碎技术,对朱家冲冷榴辉岩体和岩脉进行了Ar-Ar定年研究。选自榴辉岩和闪石脉的两个钠云母激光加热Ar-Ar年龄均约为200Ma,选自闪石脉的闪石真空击碎流体包裹体Ar-Ar年龄也约为200Ma,代表了热液活动钠云母化发生的时间;而提取流体包裹体后的闪石矿物粉末阶段加热Ar-Ar等时线年龄约为243Ma,则可能代表了朱家冲榴辉岩角闪岩相退变质作用发生的最小年龄。

珊瑚高精度硼同位素组成分析：PTIMS与NTIMS方法的对比研究

珊瑚的B同位素组成是海水pH值记录的良好替代指标。对传统的高精度的B同位素组成分析的方法正离子热电离质谱(PTIMS)和负离子热电离质谱(NTIMS)方法进行了对比研究。结果显示,NTIMS分析方法具有极高的灵敏度,可以分析微小样品量,但由于其分馏较明显,并且我们的实验结果表明前人建议的使用O同位素进行分馏校正的方法仅在某些特定情况下适用,而对大多数的测定缺乏有效分馏校正,同时有机质或者激发剂带来的CNO-干扰难以完全排除,因此NTIMS的结果重现性稍差,δ11B外部精度约为±1.0‰(2σ)左右。PTIMS则分馏不明显,Cs2CNO+干扰可以有效监控并排除,可以获得很好的结果:δ11B内部精度和外部精度均优于±0.2‰(2σ),可以满足高精度pH值重建的要求。然而PTIMS方法的灵敏度低,难以对微小样品量进行分析。因此PTIMS和NTIMS方法是相互补充的,相互无法完全取代。

江南隆起带新元古代碰撞结束时间:沧水铺砾岩上下层位的U-Pb年代学证据

本文通过对江南雪峰沧水铺地区元古代砾岩及其上下层位的详细野外地质调查及相关样品的锆石U-Pb激光和SIMS年代学研究表明,江南雪峰地区新元古代地层自下到上包括冷家溪群、由林家湾组紫红色砾岩、银珠坝组陆相火山岩(或宝林冲组下部火山岩)构成的沧水铺群、及以横路冲组砂砾岩层开始的板溪群。下伏于银珠坝组陆相火山岩并角度不整合上覆于冷家溪群的紫红色砾岩代表了碰撞造山作用的结束,而上覆于该火山岩系并整合于板溪群马底驿组之下的横路冲组砾岩层则代表了板溪裂谷作用的开始。年代学测试表明下伏于林家湾组紫红色砾岩的冷家溪群顶部砂岩中年轻碎屑锆石集中给出了864Ma的年龄峰值,代表了冷家溪群的最大沉积顶界年龄;而上覆于林家湾组紫红色砾岩的银珠坝组火山岩、或称之为宝林冲组下部火山岩、给出了(835±12)Ma的SIMS206Pb/238U加权平均值,上述年龄界定了林家湾组紫红色砾岩的沉积时间在835～864Ma。板溪群马底驿组砂岩给出了764Ma和812Ma的年轻年龄峰值,结合其他资料推测其主体沉积时间应在760～720Ma之间。上述资料表明以往所认为的冷家溪群沉积于中元古代的观点需要重新拟定为新元古代,冷家溪群与银珠坝组或宝林冲组下部之间的角度不整合(835～864Ma),代表了扬子与华夏陆块沿江南隆起带碰撞的结束时间,而扬子周边广泛发育的750～830Ma的岩浆作用是晋宁造山之后的一次大规模板内岩浆作用。

岩石样品快速Hf分离与MC-ICPMS同位素分析:一个改进的单柱提取色谱方法

建立了一个改进的单柱Ln-Spec提取色谱分离Hf方法。用该方法可以有效地分离出岩石样品的基体元素、REE和干扰元素等,并使Hf的回收率>90%、本底<5×10-11g。用该方法对一些国际和国家岩石标样进行了Hf分离,采用单聚焦和双聚焦两种型号的MC-ICPMS测定了Hf同位素组成,国际标样的结果与文献值在误差范围内完全一致,国家标样的Hf同位素结果具有很好的外部重现性。

豫西沙坡岭钼矿床辉钼矿Re-Os同位素年龄及其地质意义

河南省沙坡岭钼矿床是东秦岭钼矿带东段新发现的热液脉型钼矿床,通过对矿石中5件辉钼矿样品的Re-Os同位素定年,获得125.4 Ma^129.4 Ma的模式年龄,加权平均年龄为127.22 Ma±0.85 Ma,得到一个相关性较好的128.1 Ma±7.1 Ma的等时线年龄,表明沙坡岭钼矿床形成于燕山中晚期。沙坡岭钼矿床辉钼矿的w(Re)高达147.2×10-6~307.8×10-6,与陕西黄龙铺钼矿床中的Re质量分数接近,表明有幔源物质和/或流体参与了成矿过程,暗示沙坡岭钼矿床的形成与中国东部的大规模岩石圈减薄事件有关。沙坡岭钼矿床深部可能存在斑岩型钼矿化,具有较大的找矿潜力。

北太行安妥岭斑岩钼矿的辉钼矿Re-Os同位素定年

安妥岭斑岩钼矿位于太行山北段,大河南岩基(760km2)与王安镇岩基(1160km2)之间,紫荆关断裂和乌龙沟断裂分别位于东部和西部(河北地质矿产局,1989),行政上隶属于河北省涞水县其中口乡(图1),是天津华北地质勘查总院近年来新的找矿成果之一,截止2008年探明钼金属储量15万吨(罗照华等,2009)。1矿区地质概况安妥岭斑岩钼矿矿区内出露的地层主要为太古宇阜平群白涧组和第四系,断裂构造发育。

广州市新建民用建筑工程土壤氡浓度调查

对广州市天河区和白云区206个新建民用建筑工程场地土壤氡浓度进行了调查.结果表明,不同测点的土壤氡浓度为520 Bq/m^3～147 500 Bq/m^3,不同工程场地土壤平均氡浓度相差也很大;土壤氡浓度与场地岩性的分布比较吻合.在所测场地中,只有4个工程场地的土壤氡浓度超过周围非地质构造断裂区域3～5倍,需要采取相应的防氡措施,其他须进行一般的建筑工程场地地基施工即可.

月球的化学演化

月球是一个发生了化学分异的星球,它由月壳、月幔±一个小的金属月核组成。大量观察事实显示月球曾经有过岩浆洋,岩浆洋的结晶分异主导了月球的化学演化。目前主流观点认为,月球是在太阳系演化的早期,至少45亿年前,一个火星大小的星球,与即将完成原始吸积的地球胚胎发生偏心撞击,造成地球的熔融,形成岩浆洋,飞溅出来的物质迅速吸积形成绕地球运动的月球,并且在月球上形成了全球规模的岩浆洋,进而发生了结晶分异。由于月球上没有海洋和板块俯冲,岩浆洋分异是其化学演化的主要途径。月球岩浆洋的80%～85%在大撞击后的100Ma内已经固化,这可能是由于月球体积小、表面没有大气包裹所致。月球极贫水,因此在岩浆结晶过程中斜长石首先结晶。斜长石由于密度小于玄武质岩浆而漂浮在岩浆洋的表层,橄榄石等密度大的矿物则堆积在岩浆洋的底部。随着结晶分异的进行,残余岩浆不断富集不相容元素,包括K、U等放射性元素;与此同时,密度较大的钛铁矿开始结晶,造成高钛堆晶岩密度大于其下的橄榄石堆晶岩的不稳定结构,进而发生月幔翻转,引发一系列岩浆活动,进而形成月球上特有的镁质系列、碱质系列等岩石。由于月球氧逸度较低,Eu主要以+2价形式存在,因此斜长石高度富集Eu,相应地除高地斜长岩外,其他岩石均表现为Eu高度亏损的特点。与此同时,Re在低氧逸度下表现为强亲铁元素的特点,Re/Os在月球岩浆过程中不发生分异。月球的体积远小于地球,因而其演化时间远远短于地球,很多原始的分异被完整地保留下来。因此月球的化学演化是类地行星早期演化过程的"化石",尽管与现代的地球存在较大差异,但是对于认识地球早期演化具有借鉴意义。

南大别山碧溪岭榴辉岩加里东期Ar-Ar年代学信息

笔者曾尝试把热液矿床流体包裹体Ar-Ar定年技术应用于碧溪岭超高压变质榴辉岩石榴子石流体包裹体定年研究,并获得了石榴子石流体包裹体Ar-Ar等时线年龄～450Ma。为了探索这个年龄信息的地质意义,继续开展了更广泛的研究工作,结果表明,加里东期年龄信息也记录于碧溪岭其他榴辉岩露头的石榴子石流体包裹体中,它们的Ar-Ar年龄谱和等时线非常相似;而碧溪岭榴辉岩体中的花岗片麻岩之角闪石和黑云母的Ar-Ar年龄谱平坦,其等时线年龄分别为(275±18)Ma和(273±4)Ma,明显早于当前主流学术观点的超高压峰期变质年龄240～220Ma。这些Ar-Ar年龄将有助于进一步认识大别-苏鲁地区超高压变质作用历史。

湘东-赣西地区早古生代晚期花岗岩体的LA-ICPMS锆石U-Pb定年研究

对湘东板杉铺岩体、宏夏桥岩体和赣西张佳坊岩体、丰顶山岩体以及山庄岩体共5个早古生代晚期花岗岩体的LA—ICPMS锆石U—Pb年龄测定结果表明，采自上述5个岩体的代表性样品分别给出了（418±2）Ma（板杉铺岩体）、（432±6）Ma（宏夏桥岩体）、（440±2）Ma（张佳坊岩体）、（402±2）Ma（丰顶山岩体）和（424±3）Ma（山庄岩体）的锆石u—Ph谐和年龄，代表了区内早古生代晚期花岗岩的形成时代。结合其他的年代学和地质资料，认为华南早古生代晚期花岗岩空间上呈面状展布，时代上主体集中在400～440Ma间，且区内早古生代晚期片麻状花岗岩和块状花岗岩的形成时代无明显差异，动力学上倾向于认为华南内部加里东事件很可能不是洋陆俯冲作用的结果。