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![一种运用锆石微量元素组成判别锆石成因的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/9fc1dd02a22d7375a417866fb84ae45c3a35c245.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011557275.7(22)申请日 2020.12.25(71)申请人 核工业北京地质研究院地址 100029 北京市朝阳区小关东里十号院(72)发明人 王生云 范洪海 王凤岗 陈金勇 朱泉龙 王伟 宋振涛 (74)专利代理机构 核工业专利中心 11007代理人 高安娜(51)Int.Cl.G01N 27/626(2021.01)G01N 1/32(2006.01)(54)发明名称一种运用锆石微量元素组成判别锆石成因的方法(57)摘要本发明属于锆石类型鉴定技术领域，具体涉及一种运用锆石微量元素组成判别锆石成因的方法。
制备锆石样品靶；对锆石进行原位微量元素组成分析；利用球粒陨石标准化稀土元素配分曲线结合微量元素特征判别锆石成因。
本方法涵盖面广、准确性高、时效性好。
对判别锆石成因类型经济、有效，推广应用前景广阔；能够原位、简单、快捷、精确的判别锆石成因类型，为认识地质作用过程和推动地球科学的发展提供技术支撑。
权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 112748175 A 2021.05.04C N 112748175A1.一种运用锆石微量元素组成判别锆石成因的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)制备锆石样品靶；步骤2)对锆石进行原位微量元素组成分析；步骤3)利用球粒陨石标准化稀土元素配分曲线结合微量元素特征判别锆石成因。
2.如权利要求1所述的一种运用锆石微量元素组成判别锆石成因的方法，其特征在于：所述的步骤1)将锆石样品(数量≥30)用双面胶粘在适于开展激光等离子质谱的靶上形成锆石样品靶。
3.如权利要求2所述的一种运用锆石微量元素组成判别锆石成因的方法，其特征在于：所述的步骤1)将锆石样品(数量≥30)用双面胶粘在适于开展激光等离子质谱的靶上之后，用无色透明的环氧树脂固定，固化之后将表面抛光，形成锆石样品靶。
北秦岭地体秦岭岩群(杂岩)中伟晶岩脉内蜕晶质化锆石的成因裴小利;时毓;梁斌;刘希军;丁海红;朱昱桦【摘要】对北秦岭地体秦岭岩群(杂岩)中的伟晶岩脉内的锆石进行了阴极发光和U-Pb年代学研究.结果表明:由于伟晶岩中的(蛤质)锆石发生蜕晶化作用或重结晶作用,U-Th体系发生了改变,其锆石阴极发光图像呈黑色,无明显环带;对4条伟晶岩脉中的蜕晶质化锆石进行的LA-ICP-MS定年显示,由于受蜕晶质化(蛤质)锆石内部Pb元素丢失的影响,其年龄多较为分散,可信度不高.只有1个样品(QL1434-1)显示了较好的谐和性,指示该伟晶岩脉的形成年龄约为380 Ma,归于晚古生代早期.【期刊名称】《桂林理工大学学报》【年(卷),期】2015(035)004【总页数】11页(P675-685)【关键词】蜕晶质化;伟晶岩;锆石U-Pb年代学;秦岭岩群(杂岩);秦岭造山带【作者】裴小利;时毓;梁斌;刘希军;丁海红;朱昱桦【作者单位】桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室,广西桂林541004;桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室,广西桂林541004;南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,南京210093;桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室,广西桂林541004;桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室,广西桂林541004;南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,南京210093;江苏省有色金属华东地质勘查局,南京210007;桂林理工大学广西隐伏金属矿产勘查重点实验室,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】P597.3;P588.131秦岭造山带呈东西向横亘于中国大陆中部,是华北克拉通与扬子克拉通之间的碰撞汇聚带,在整个东亚中部构造格局中占有重要地位。
根据其地质特征及关系,秦岭造山带可分为北秦岭和南秦岭。
通常,北秦岭被认为是华北南缘或独立微陆块的一部分,而南秦岭被认为是扬子北缘的组成部分。
2021.08科学技术创新锆石在地质研究中的应用夏浪(成都理工大学,四川成都610000)锆石一直被视为具有高度稳定性的矿物,具有能持久保持矿物形成时的物理化学特征,富含U 、Th 等放射性元素、离子扩散速率低、封闭温度高等特点,因此被广泛于岩石学、地球化学研究中。
近年来微区定年技术发展,锆石更加成为了U -Pb 定年的理想对象。
本文从锆石岩相学、地球化学、包裹体等方面阐述锆石在地质领域研究中的应用方向。
1锆石矿物学和岩相学特征锆石的化学式为Zr Si O 4,含有H f ,Th ,U 等混入物,在岩浆岩矿物中含量较低,一般是以副矿物的形式存在。
在岩浆结晶分异演化过程中,根据鲍文反应序列分为连续和不连续系列。
岩浆中先后结晶出橄榄石、辉石、角闪石等暗色矿物,斜长石伴随暗色矿物且牌号递减依次结晶出来,从基性向酸性斜长石演化。
Zr 在基性岩浆中不饱和,锆石难结晶出来,而在酸性岩浆中饱和可以晶出。
CL 阴极发光的原理实质上是由于矿物中可能会混入杂质离子或者是晶体生长过程中产生的缺陷、双晶、生长条纹等,这些因素都可能导致矿物颗粒内部由于成分不均一而在阴极发光图像上呈现不同,锆石环带很好的记录了岩浆演化的过程。
在对锆石的CL 阴极发光影像图中,不同岩石成因的锆石在CL 阴极发光图像下形态会有显著的区别。
岩浆锆石广泛存在于酸性岩浆岩中,而在偏基性的岩石中存在的较少,岩浆锆石具有特征的同心韵律环带,具有自形到半自形的长柱状特征。
在沉积岩中也会以少量碎屑锆石的形式存在,碎屑锆石磨圆较好。
在高级变质岩中,特别是在原岩富含锆石的高级变质岩中,锆石的结构往往较为复杂,构成由晶核和变质增生组成的复杂结构。
变质锆石指的是变质作用过程中形成的锆石,成因不同的锆石(深熔作用形成、变质流体结晶、变质重结晶等)甚至是不同变质相下形成的锆石在阴极发光图像上都具有不同的环带特征以及锆石形态,如图1。
2锆石包裹体包裹体是矿物生长过程中或形成之后被捕获包裹于矿物晶体缺陷中的,保存在主矿物至今的物质。
新疆蒙其古尔地区八道湾组沉积岩碎屑锆石年代学特征及地质意义作者：黄广文潘家永黄广楠夏菲吴德海钟福军来源：《新疆地质》2021年第02期摘要：在详细观察描述含砾砂岩宏观特征基础上，利用偏光显微镜和LA-ICP-MS对蒙其古尔地区八道湾组出露的含砾砂岩开展碎屑骨架组分及碎屑锆石U-Pb定年分析，初步解析岩石学、年代学及物源特征等信息。
结果表明：碎屑锆石多具良好的振荡韵律环带，Th/U值大于0.1，为岩浆成因锆石;样品中最年轻的碎屑锆石年龄为（289±4） Ma，可限定八道湾组砂岩沉积下限为早二叠世;初步将碎屑锆石年龄分为3组，分别为1588～807 Ma、603～410 Ma、350～289 Ma，该年龄区间与已知构造-岩浆事件时间（晋宁期、加里东期和印支-海西期）基本对应，表明研究区构造岩浆活动与中国大地构造运动基本一致。
据QFL与QmFLt图解，结合构造背景及盆地演化过程，认为八道湾组砂岩物源经历了由相对稳定的石英再旋回造山带区向过渡再旋回造山带，再向岩屑再旋回造山带区演变的过程。
碎屑物源可能主要来源于南部乌孙山、那拉提山出露的石炭—奥陶纪火山岩及中酸性侵入岩。
关键词：蒙其古尔;碎屑锆石U-Pb定年;砂岩;物源;八道湾组物源分析是确定源区母岩性质的重要依据之一，是沉积盆地分析的重要组成部分[1-2]。
碎屑锆石具较高稳定性，能全面记录和反映源区所经历的相关地质事件[3-4]。
前人利用碎屑锆石同位素测年方法，判别碎屑物源、源区母岩性质及对应的大地构造背景等特征，进一步推动了构造沉积学等多学科发展[3-10]。
伊犁盆地是我国重要产煤、石油及天然气盆地之一，同时也是可地浸砂岩型铀矿的重要产铀盆地[1]。
目前盆地内已探明多个铀矿床，如蒙其古尔、扎吉斯坦、乌库尔其、库捷尔太、洪海沟等[1，11-15]，其中蒙其古尔位于伊犁盆地南缘，是目前盆地内规模最大的铀矿床，也是我国首个建设千吨级可地浸砂岩型产铀基地[4]。
锆石的矿物成因特征分析姓名：闫旺学号：2701100222 班级：27011002摘要：锆石(ZrSiO4)是自然界一种普通的副矿物，广泛地分布于各类沉积岩、变质岩和火成岩中。
由于它常常含有为数众多的各种微量和痕量元素，并具有最佳的保存原始的化学和同位素比值等信息的能力，使它在许多地质学科的研究中得到极为广泛的重视，特别在同位素地质年代的研究中(鲍学昭1995 , 1996, 199 7, 1998 ,Gibson and Irland1995，Solar等1998，Bowrin and Schrnit1999)，在地球壳慢演化的研究中(Hanchatr等1993 Bowring，1995 , 1996 Hoskin等2000，V aller等1999),锆石是一个首选的研究对象。
如在澳大利亚发现的最古老的锆石可追溯到44亿年以前的地球历史，这仅比形成地一月系统的大碰撞年轻了1亿年。
锆石的U-Pb同位素和Hf同位素的研究表明，地壳一地慢的前期历史的区别在它们从这些岩桨池中的不同结晶作用反映出来。
此外，锆石矿物的化学同位素组成更可以显示它们所来源的母岩特性从这么小的锆石矿物中得到这么多的信息，我们应该感到庆幸，如果没有锆石，我们这个行星的许多细节历史都会被遗失。
正因如此，锆石已经成为提取有关史前信息以及岩浆岩变质岩和沉积岩成因信息时应用最广泛的矿物之一(陈道公等2001，汪相等1992--2002)。
关键词：锆石本身的性质，锆石的矿物成因，核-边变质锆石，变质锆石，岩浆锆石，热液锆石，深熔锆石，继承锆石。
正文：这是锆石矿物本身的特点所决定的。
锆石矿物无论在外部形态，还是内部结构和化学成分等方面，都对地质环境的变化极其敏感，因而它可以包含大量的各不相同的地质信息。
这些信息充分反映了锆石矿物的地质历史，特别是与岩浆和变质结晶作用(包括重结晶作用)相关的事件，外营力以及由于脱晶作用和化学蚀变引起的内部体积膨胀所施加的影响等。
锆石的矿物成因学与U-Pb微区定年研究进展摘要：锆石是岩石中一种常见的副矿物，分布广，稳定性强，可以指示源区的构造背景等成因信息。
不同地质环境中形成的锆石具有不同的结构以及成分特征，准确判断锆石属于哪种成因类型才能正确理解锆石U- Pb年龄的意义。
而锆石的成因通常很复杂，单独以任何一种指标作为判别标志都可能对锆石成因类型判定的准确性造成影响。
目前锆石U-Pb定年与微量元素同时测定的原位微区分析是应用最广泛的地质测年方法之一，而在进行锆石U-Pb定年的同时，对锆石进行形貌特征、显微结构、矿物包裹体及微量元素特征等方面的综合研究，限定锆石的形成环境，才可能对具有复杂内部结构的锆石的同位素及化学成分分析结果做出正确合理的地质解释，对锆石成因做出正确的判断。
关键词：锆石；微量元素；U-Pb定年；成因学0.引言锆石作为一种常见的副矿物，普遍存在于沉积、岩浆和变质岩中。
因其具有特别稳定的晶体结构，极强的抗风化能力和物理、化学稳定性，能够完好地在各种环境中保存下来。
不仅如此，锆石的U-Pb体系封闭温度可以达到750℃以上，而形成后的Pb扩散封闭温度更高达900℃。
因此锆石成为了目前对峰期变质作用年龄、岩浆结晶年龄的测定和地质温度计的最理想的对象。
但是随着形成环境的不同，锆石往往会有不同的特点。
例如岩浆岩只具有单一阶段的演化历史，其中锆石U-Pb定年通常能够给出准确的年龄信息；而对具有复杂演化历史的变质岩来说，其中所包含的锆石则具有多期生长的复杂内部结构，如果只通过锆石微区U-Pb定年方法无法对获得的多组U-Pb年龄给与准确的地质解释。
因此需要再通过对锆石不同的区域进行系统的显微结构、微量元素特征和包裹体成分等进行综合研究，给出锆石中不同晶域的成因机制，对锆石的形成环境进行限定，进而为锆石U-Pb年龄的合理解释提供有效和重要的制约参数。
1.研究现状1.1不同成因锆石内部结构特征通常用来对锆石内部结构进行分析的方法有三种，分别是HF酸蚀刻法、背散射电子图像（BSE）和阴极发光图像（CL）。
从阴极发光图像和微量元素特征看锆石成因
摘要：锆石是一种重要的矿物，分布广泛，稳定性极强，可以指示源区的信息，本文主要从锆石的阴极发光图像进行讨论研究，不同地质环境中形成的锆石具有
不同的结构类型，具有复杂演化历史的变质岩中的锆石保留了多期生长结构和区域，往往给出多组年龄，结合锆石的微量元素特征可以对这些年龄做出合理的解释。
锆石的微量元素特征还能够反映岩浆的成分演化、共生分离结晶相、熔融源
区性质以及流体组成等诸多信息。
锆石作为矿物包裹体储存器、地球化学示踪剂、时间舱，已成为研究地球的地质历史必不可少的一个工具。
关键词：锆石成因阴极发光微量元素特征
引言：锆石成因分辨对于锆石年龄地质意义的正确解释至关重要。
不同成因
锆石大多具有其自身的特点，为锆石成因分辨提供了可能。
锆石成因分辨是一个
综合的方法，不仅是锆石本身的问题，基本思路是确定各种作用过程形成的岩石
中的锆石的特征，比较它们的异同，确定可能的变化规律。
因此，在进行锆石地
质年代学研究之前应先对锆石进行阴极发光电子（CL）图像和（或）背散射电子（BSE）图像等成因矿物学和锆石内部结构的深入研究，这样才有可能使测得的
年龄数据得到合理的地质解释，才有可能对岩石成因、成矿年代学和地质体的构
造演化历史有更深入的了解。
1.研究现状
1.1岩浆锆石
经过对岩浆成因锆石的晶体形态及其环带观察研究，岩浆锆石一般较为自形，为四方柱，四方锥，复四方双锥形，而且一般具有典型的振荡环带，查阅文献获
知振荡环带的宽度可能与锆石结晶时岩浆的温度有关，在基性岩中由于成岩温度
较高，微量元素扩散较快，环带较宽；在偏酸性岩石中由于成岩温度较低，微量
元素扩散较慢，环带较窄且CL为亮色。
锆石中许多微量元素都具有相关性，利用微量元素相关图解，可以判别岩浆
锆石的生长环境。
P-（∑REE+Y）正相关，反映了置换关系（Y，REE）3++P5+=Zr4
＋+Si4+。
U和Th可以置换锆石中的Zr，Th、U分别和Y、REE正相关，反映了主
岩微量元素组成的变化趋势，即演化程度高的岩浆中不相容元素的含量趋于更高。
Yb/Sm与Y相关，反映出主岩分离结晶程度的差异：随Y含量和Yb/Sm比值的升高，分离结晶程度增加。
利用U-Yb、U/Yb-Hf等图解可区分锆石源自陆壳岩浆结
晶还是洋壳岩浆结晶。
岩浆自身的演化过程（熔体抽取、矿物结晶和原始组分的
不均一）和岩浆混合作用同时影响着岩浆组分的变化，进而影响锆石的微量元素
组成。
岩浆锆石可以得到以下几点结论：
1）组成相同的喷出岩、浅成岩和深成岩中，岩浆锆石的形态和内部结构可相同，也可不同，据此可为判断岩浆形成和演化提供依据；
2）岩浆锆石的Th/U比值会随着岩浆基性程度增大而增大；
3）一些岩浆锆石的岩浆玻璃包体可提供锆石结晶时的岩浆组成；
4）残余锆石和捕获锆石的有无可作为岩浆是否遭受陆壳物质影响的判断依据。
1.2变质锆石
变质锆石可以根据当时形成的变质作用可大致分为变质增生、深熔、蜕晶化、重结晶和流体改造五种，由于其成因、形成环境等的差异，也就决定了其内部结
构也十分的复杂。
变质锆石较为典型的结构有无分带、弱分带等。
而对于不同成
因的锆石，又具有其优势的内部结构，为区别锆石成因提供了一定的依据。
变质锆石U-Pb测年显示的不一致年龄，常常源于原岩锆石程度不一的固态重
结晶，固态重结晶锆石所测年龄介于原岩年龄和变质事件年龄，最老的上交点年
龄可能代表原岩年龄，最小的下交点年龄代表变质年龄；变质增生锆石会产生一
致的年龄，代表变质事件发生的时间。
锆石中的矿物包裹体是超高压变质的直接记录，所以结合矿物包裹体的鉴定
结果及微区定年，锆石的生长环带可用来揭示俯冲和折返的动力学过程。
对变质锆石的研究得到了以下几点结论与问题：
1）变质锆石是从继承原锆石形态特征向等轴方向演化。
2）变质锆石中通常包裹有早期锆石，其形态特征可作为原岩类型辨别的重要依据。
3）矿物包裹体可能是一种锆石成因很好的指示物。
4）形成变质锆石的Zr的来源是先存锆石反应提供的。
1.3热液锆石
完全从流体或流体饱和的熔体中形成的热液锆石，也会形成类似于岩浆锆石
的振荡环带或扇形分带。
被热液叠加改造的锆石常常显示复杂的次生内部结构，
并穿插原生结构。
基于再平衡机制，次生区域含有高含量的Ca、Al、Fe等微量元素，并出现许多磷酸盐硅酸盐的包裹体。
热液脉中的锆石，或热液矿物中的锆石
包裹体，如果具有岩浆锆石型稀土配分模式且缺少流体包裹体，那么并不一定是
热液成因。
因为在热液脉形成的过程中，锆石是唯一来自同化围岩的不完全溶解
的矿物相。
锆石热液成因的判据包括其作为包裹体与其他的热液矿物和流体包裹
体出现在热液石英或碳酸盐矿物中，以及锆石本身含有热液矿物包裹体。
热液锆
石的其他特征包括：高的普通Pb含量，流体对先存锆石改造移走了Zr留下F、LREE、Nb、Ta以及其他不相容元素。
热液锆石可形成类似岩浆锆石的生长环带，锆石中流体包裹体、热液矿物包
裹体的存在可以指示锆石确切的热液成因。
岩浆热液锆石微量元素特征可能反映
了其热液矿物组合。
同一岩石中变质热液锆石微量元素组成可能反映了流体组成
的变化，研究变质热液锆石的微量元素组成能够帮助理解复杂的流体作用历史。
2.存在问题
（1）变质锆石结构复杂，其微量元素特征可以反映锆石的生长机制、共生矿物和形成环境，传统利用Th/U比值来区分锆石成因的方法，有很大局限性。
（2）岩浆期后热液锆石继承原岩浆锆石形态，可有可无平行环带。
具有U、Th含量高、Th/U比值低的组成特点，是否与U、Th在岩浆作用过程中的行为有关.
参考文献：
[1]甘晓春，李惠民，孙大中，等.闽北前寒武纪基底地质年代学研究[J].福建地质，1993，12：17- 32.
[2]甘晓春，李惠民，孙大中，等.浙西南早元古代花岗质岩石的年代[J].岩石矿物学杂志，1995，14：1- 8.
[3]简平，程裕淇，刘敦一.变质锆石成因的岩相学研究———高级变质岩U- Pb 年龄解释的基本依据[J].地学前缘，2001，8：183- 191.
[4]锆石成因矿物学与锆石微区定年综述[J].李长民.地质调查与研究.2009（03）
[5]成因矿物学与找矿矿物学发展现状[J].陈光远.矿物岩石地球化学通讯.1987（02）
[6]移根旺.锆石成因矿物学研究[J].中国水运（下半月），2008（06）：259-
260
[7]吴元保，郑永飞.锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约[J].科学
通报，2004（16）：1589-1604
[8]李灵慧，周奇明，赵志丹，张超，妥天恩.不同类型岩浆岩中锆石环带特征
研究[J].矿产与地质，2016，30（02）：289-293
[9]张希道，宋明春，王仁民，张华锋.关于含柯石英锆石SHRIMP测年获得大
别-苏鲁超高压变质带超高压变质作用年龄的讨论[J].矿物岩石，2005（01）：30-37.
[10]黄兰椿，蒋少涌.江西大湖塘钨矿床似斑状白云母花岗岩锆石U-Pb年代学、地球化学及成因研究[J].岩石学报，2012，28（12）：3887-3900.。
