郑永飞--华南新元古代花岗岩锆石Hf和O同位素
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南岭地区地质特征页数:34
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华南造山带的结构及成矿特点页数:5
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郑永飞--华南新元古代花岗岩锆石Hf和O同位素页数:52
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20702216_高分异花岗岩浆可能是华南花岗岩型铀矿床主要铀源———来自诸广山南体花岗岩锆石铀含量
本文受自然资源部中国地质调查局二级项目（ＤＤ２０１９０１２２）资助 第一作者简介：伍皓，男，１９８４ 年生，硕士，工程师，从事铀矿沉积学与成矿机制研究，Ｅｍａｉｌ：ｗｕｈａｏｃｇｓ＠ ｓｏｈｕ ｃｏｍ
通讯作者：周恳恳，男，１９８１ 年生，博士，高级工程师，从事沉积学与能源矿产勘查研究，Ｅｍａｉｌ：ｚｈｏｕｋｅｎ＿５３＠ １２６ ｃｏｍ
蕴藏的地质意义却较少被关注。我们目前了解到锆石铀含 要属于粤北的乐昌、仁化和南雄等县市。诸广山南体大致呈
量具备以下两方面的指示意义：一方面，锆石铀含量和岩石 东西向展布，出露面积大于１５００ｋｍ２，是一个由加里东期（扶
铀含量往往呈良好的正相关关系（相关系数达０ ８３），可以 溪岩体和澜河混合岩）、印支期（白云、乐洞、江南、龙华山、大
ＵＹｂ Ｕ ／
西南部三省交界区域内，呈巨型岩基产出，总出露面积大于
ＹｂＨｆ 等微量元素图解可区分锆石源自陆壳岩浆结晶还是 ２５００ｋｍ２。本文研究的诸广山南体位于南岭东西向构造带和
洋壳岩浆结晶（Ｇｒｉｍｅｓ ｅｔ ａｌ ，２００７）。然而，锆石中铀含量所 万洋山诸广山南北向构造带的复合部位，在行政区划上主
灵敏、有效地反映出岩体的原始富铀程度（郑懋公和朱杰辰， 窝子、寨地、古亭、油洞、石溪和塘洞岩体）和燕山期岩体（长
１９８４），因而少数学者将锆石铀含量的研究用于评价岩体的 江、九峰、三江口、红山、企岭、茶山、赤坑、日庄和百顺岩体）
产铀远景（李耀菘等，１９９５；陈振宇和王登红，２０１４；伍皓等， 组成的巨型复式岩体（邓平等，２０１１；Ｄｅｎｇ ｅｔ ａｌ ，２０１２）（图
来的锆石有非常一致的δ１８Ｏ 值（５ ３ ± ０ ） （ ３ ‰ Ｖａｌｌｅｙ ｅｔ ａｌ ， １９９８，２００５），而且这个比值受岩浆分异的影响很小，即由岩 浆分异造成的全岩δ１８ Ｏ 值增高会被锆石／ 熔体之间的δ１８ Ｏ
北淮阳新开岭地区花岗岩锆石U-Pb年龄和氧同位素组成
北淮阳新开岭地区花岗岩锆石U-Pb年龄和氧同位素组成吴元保;郑永飞;龚冰;赵子福【期刊名称】《地球科学：中国地质大学学报》【年(卷),期】2005(30)6【摘要】对大别造山带北麓的北淮阳新开岭地区岩浆岩进行了锆石阴极发光显微结构观察和SHRIMP法锆石微区UPb定年.在锆石阴极发光图像中,一个花岗岩样品中的大部分锆石颗粒具有明显的初始岩浆振荡环带,为典型的岩浆锆石,少有蚀变的颗粒和/或区域;而另一个花岗岩样品中的锆石虽然同样具有振荡环带,但是大部分颗粒中心的初始岩浆环带被扰动,指示这些锆石为岩浆锆石,受到了较强的后期热液蚀变的改造.对锆石具有初始岩浆环带和溶蚀结构的区域分别进行SHRIMP法UPb 微区定年结果表明,这些岩浆岩的形成年龄为(820±4)Ma,热液蚀变作用发生的时间为(780±4)Ma.新开岭地区新元古代花岗质岩石的形成和后期超固相热液蚀变作用分别对应于超大陆裂解之前的约830～795Ma岩浆活动和裂解过程中约780～745Ma的岩浆作用.单矿物激光氟化氧同位素分析结果表明,这些岩浆岩具有非常低的δ18O值,其中锆石为1.90‰～5.78‰,石英为-2.88‰～-7.67‰,斜长石为-4.01‰～-11.40‰.锆石和其他矿物之间表现出强烈的氧同位素不平衡,而其他矿物之间则达到了氧同位素的再平衡.结合不同δ18O值锆石的内部结构特征,认为该地区的热液蚀变作用为超固相条件下的高温热液蚀变.这一过程不但改变了石英等矿物的氧同位素组成,同时也不同程度地改变了锆石的氧同位素组成,所以这些样品中低δ18O值锆石可能是超固相条件下热液蚀变的结果.石英中具有异常低的δ18O值表明蚀变流体来源应为寒冷气候大气降水.所以,新开岭地区亏损18O蚀变岩石的形成与裂谷岩浆作用和雪球地球事件相耦合的高温大气降水热液蚀变有关.【总页数】14页(P659-672)【关键词】新开岭;锆石;氧同位素;U-Pb年龄;热液蚀变;裂谷构造【作者】吴元保;郑永飞;龚冰;赵子福【作者单位】中国科学院壳幔物质与环境重点实验室【正文语种】中文【中图分类】P597【相关文献】1.北淮阳庐镇关岩浆岩锆石U-Pb年龄和氧同位素组成 [J], 吴元保;郑永飞;龚冰;唐俊;赵子福;查向平2.中国克拉通盆地油气勘探/大兴安岭扎兰屯地区中生代双峰式火山岩锆石U-Pb 定年、Hf同位素特征及其地质意义/塔里木盆地巴楚隆起地层水的硼、锶、氧、氢同位素组成/青藏高原黄土堆积典型元素相对含量变化与古气候意义 [J],3.赣南印支期柯树岭花岗岩体SHRIMP锆石U-Pb年龄、地球化学、锆石Hf同位素特征及成因探讨 [J], 郭春丽;陈毓川;蔺志永;楼法生;曾载淋4.北淮阳构造带鲜花岭找矿远景区铜铅锌矿化相关侵入岩的锆石U-Pb年龄和Hf 同位素特征 [J], 王波华;倪培;王国光;方明;李利;张怀东因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
太行山南段西安里早白垩世角闪辉长岩的成因：锆石U Pb年龄-Hf同位素和岩石地球化学证据(附表1)
太行山南段西安里早白垩世角闪辉长岩的成因：锆石U Pb年龄-Hf同位素和岩石地球化学证据（附表1）
西安里位于太行山南段的中部，是一处富含各种岩石类型的地方。
其中，以早白垩世角闪辉长岩为主要岩石类型，广泛分布在该地区。
这些岩石具有高Sr含量、轻稀土元素富集、重稀
土元素亏损的特点，因此被认为是富集I型花岗岩。
经过对太行山南段西安里早白垩世角闪辉长岩的研究发现，这些岩石的成因主要是来源于地壳韧性下伸的伸展构造环境。
通过对锆石U Pb年龄的分析发现，这些岩石形成的时间为
1.26~1.28亿年，这说明这些岩石形成于早白垩世时期。
此外，对Hf同位素的研究也表明，这些岩石源于地幔底部的拉斑板
块Ⅰ型地幔的部分熔融，并且在形成过程中受到地壳物质的混染。
除了上述证据外，还有岩石地球化学方面的证据表明，这些岩石可能与含水流体的作用有关。
例如，这些岩石的Nb/Ta比
值明显低于同类岩石，表明它们在形成过程中受到了流体的印记。
综上所述，太行山南段西安里早白垩世角闪辉长岩主要产生于地壳韧性下伸的伸展构造环境下，是来源于地幔底部的拉斑板块Ⅰ型地幔的部分熔融，并且受到地壳物质混染的结果。
此外，含水流体的作用可能也对这些岩石的形成产生了影响。
扬子陆块西北缘早新元古代俯冲增生过程的岩浆记录
扬子陆块西北缘早新元古代俯冲增生过程的岩浆记录吴鹏;张少兵;郑永飞;张小菊;徐争启;施泽明【期刊名称】《沉积与特提斯地质》【年(卷),期】2024(44)1【摘要】华南早新元古代俯冲相关岩浆作用记录为揭示罗迪尼亚超大陆边缘陆块的聚合及增生过程提供了重要制约。
本文聚焦华南扬子陆块西北缘出露的早新元古代岩浆作用记录,总结梳理了其年代学框架、地球化学特征以及同位素特征,查明了其源区性质和岩石学成因、并探讨了不同阶段岩浆记录所对应的构造环境。
结果表明,扬子陆块西北缘约1.0~0.9 Ga岩石具有与新生岛弧岩浆类似的微量元素特征,强不相容元素的含量略低于大陆弧,并且具有亏损的Sr-Nd-Hf同位素组成和略低于地幔值的锆石δ~(18)O值,这些特征指示约1.0~0.9 Ga岩浆岩最有可能形成于洋内弧环境。
相比之下,约0.9~0.83 Ga岩浆岩具有与平均上地壳类似的微量元素特征,富集强不相容元素和轻稀土元素,亏损高场强元素,并且具有富集的SrNd-Hf同位素组成,锆石δ~(18)O值与地幔值相当或略高,指示其可能形成于大陆弧环境。
此外,镁铁质岩石全岩Nd和锆石Hf同位素随年龄的长期变化趋势揭示了地幔源区性质周期性地富集和亏损,这可能是由于俯冲带间歇性地前进和后撤引起的挤压–伸展构造体制的不断交替所致。
本文结果为扬子陆块西北缘新元古代早期的构造演化历史和俯冲增生动力学机制提供了制约。
【总页数】15页(P216-230)【作者】吴鹏;张少兵;郑永飞;张小菊;徐争启;施泽明【作者单位】成都理工大学地球科学学院;成都理工大学地球勘探与信息技术教育部重点实验室;中国科学院壳幔物质与环境重点实验室【正文语种】中文【中图分类】P534.1【相关文献】1.上扬子陆块西南缘早—中元古代造山运动的地质记录2.攀西麻粒岩锆石U-Pb年代学:新元古代扬子陆块西缘地质演化新证据3.扬子地块北缘新元古代望江山层状岩体矿物成分和铂族元素特征:对岩浆演化过程和构造环境的制约4.华南扬子陆块西缘新元古代康滇裂谷盆地开启时间新证据5.扬子陆块南北缘新元古代火山-沉积岩系研究现状与问题因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
【听文献】郑永飞等：华北中生代镁铁质岩浆作用与克拉通减薄和破坏
【听文献】郑永飞等：华北中生代镁铁质岩浆作用与克拉通减薄和破坏克拉通指古老的、自形成以来一直保持稳定的大陆岩石圈构造体系。
它包括古老的大陆地壳及其下伏的岩石圈地幔，其厚度一般可高达200至300公里。
进入显生宙以来，有些克拉通的岩石圈地幔发生了显著减薄，但是其构造格架并未发生根本改变，例如印度克拉通；有些克拉通不仅发生了显著的岩石圈减薄，而且出现了大规模岩浆作用，改变了克拉通的基本构造格局，导致克拉通破坏，例如华北克拉通。
大陆岩石圈减薄在地质历史上是一个常见现象，在汇聚板块边缘尤为突出。
但是，减薄的克拉通岩石圈未必都发生了破坏，例如印度、西伯利亚和巴西克拉通。
华北克拉通是世界上最古老的陆核之一，也是中国最大的克拉通块体。
它在中生代时期经历了重大的构造再活化过程，这个过程伴随着岩石圈厚度的显著变化，表现为华北克拉通东部区域的减薄。
大量研究表明，中生代时期华北大陆岩石圈的厚度已经由大于200公里锐减为克拉通东部的60至80公里，并且古老、较冷和难熔的大陆岩石圈地幔被新生、较热和饱满的岩石圈地幔所替代。
在二十世纪末和二十一世纪初，前人对华北克拉通东部破坏的地球动力学机制提出了两类模型: 第一类，软流圈地幔底垫引起的热或化学侵蚀；第二类，大陆下地壳重力拆沉。
侵蚀模型认为，华北克拉通岩石圈的减薄是受到下伏软流圈衍生熔体的热或化学侵蚀所造成的，减薄是一个自下而上的缓慢过程。
拆沉模型认为，克拉通岩石圈的减薄是由榴辉岩化下地壳连同古老岩石圈地幔一起在重力作用下拆沉进入下伏对流地幔所致，减薄是一个自上而下的快速过程。
然而，越来越多的观察表明，华北克拉通岩石圈东薄西厚现象与古太平洋板片由东向西的俯冲方向吻合。
这个观察表明，俯冲大洋板块对大陆岩石圈地幔的物理和化学侵蚀作用可能是华北克拉通岩石圈减薄的一级构造机制，而侵蚀和拆沉过程可能只是华北克拉通破坏的二级机制。
随着研究的逐渐深入，特别是国家基金委重大研究计划“华北克拉通破坏”项目的实施，发现虽然古太平洋板块的西向俯冲是华北克拉通破坏的一级机制，但是在具体构造机制上有两种模型：一是在古太平洋板块西向俯冲过程中，首先引起华北克拉通岩石圈地幔自东向西侧向减薄，然后才发生克拉通破坏，因此是一个自上而下的缓慢过程；二是停滞在地幔过渡带的西太平洋板片脱水，结果引起上覆软流圈不稳定流动导致华北克拉通破坏，因此是一个自下而上的快速过程。
郑永飞--华南新元古代花岗岩锆石Hf和O同位素
28
Zircon Hf-O Isotopes (1)
12
(a)
10
18 d O (%o)
8
6
Guangxi
4
Yunnan Sichuan
2 -8 -4 0 4 8 12
Hf(t)
29
Zircon Hf-O Isotopes (2)
12
(b)
10
18 d O (%o)
8
6
Guangxi
4
Yunnan Sichuan
11
Three-dimensional view of deep mantle in tomographical model
Montelli et al. (2004) Science 12
Three-dimensional view of the shallow mantle and the newly discovered plumes in vertical model
Predictions of plume Narrow, vertical seismic structures traversing the whole mantle High temperatures Relative fixity of hotspots Age progression of volcanic chain
892±12 Ma Depleted Mantle
Hf(t)
8 4 0 -4 -8 0
89212 Ma
CHUR
400
800
1200
1600
2000
39
Hf Model Age (Ma)
Mass transfer of mantle to crust at ~900 Ma by Arc magmatism
Zircon Hf-O Isotopes (1)
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(a)
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18 d O (%o)
8
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Guangxi
4
Yunnan Sichuan
2 -8 -4 0 4 8 12
Hf(t)
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Zircon Hf-O Isotopes (2)
12
(b)
10
18 d O (%o)
8
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Guangxi
4
Yunnan Sichuan
11
Three-dimensional view of deep mantle in tomographical model
Montelli et al. (2004) Science 12
Three-dimensional view of the shallow mantle and the newly discovered plumes in vertical model
Predictions of plume Narrow, vertical seismic structures traversing the whole mantle High temperatures Relative fixity of hotspots Age progression of volcanic chain
892±12 Ma Depleted Mantle
Hf(t)
8 4 0 -4 -8 0
89212 Ma
CHUR
400
800
1200
1600
2000
39
Hf Model Age (Ma)
Mass transfer of mantle to crust at ~900 Ma by Arc magmatism
锆石及Hf同位素 文献阅读笔记
锆石是各类成因岩石中常见的副矿物，是U-Pb同位素定年的重要对象。
随着近年来同位素年代学向微区高精度方向发展，锆石的离子探针(如SHRIMP)与激光探针(LA-ICPMS)等成为目前U-Pb同位素定年的重要方法。
这些方法的共同点就是需要标准锆石作外部校正，因此理想的标准锆石是U-Pb定年能否获得可靠结果的关键。
另一方面，锆石的理想晶体化学式为ZrSiO4，但大多数锆石中含有0.5%~2%的Hf，因而也是进行Hf同位素测定的理想矿物。
Hf有6个同位素，其中176Hf是由176Lu通过b衰变生成。
锆石中由于Lu/Hf比值很低(176Lu/177Hf比值通常小于0.002)，因而由176Lu衰变生成的176Hf 极少。
因此，锆石的176Hf/177Hf比值可以代表该锆石形成时的176Hf/177Hf比值，从而为讨论其成因提供重要信息。
（徐平，2004；科学通报；U_Pb同位素定年标准锆石的Hf同位素）锆石Hf同位素分析在中国地质科学院矿产资源研究所同位素实验室完成为使Hf同位素分析与锆石U-Pb年龄分析相对应，我们的锆石Hf同位素的分析点与U-Pb年龄的分析点位于同一颗锆石晶体内，但由于在进行锆石U-Pb测定时有的测点基本被离子束击穿，所以锆石Hf的分析点与锆石U-Pb年龄分析点并不完全重合，但都位于同一锆石颗粒内。
地球化学分析：主量元素数据分析；稀土模式图，轻重稀土分馏，有无负铕异常；微量元素蜘蛛网图。
锆石的稀土元素分析：锆石的稀土模式图锆石的Hf同位素特征：1.形成年龄t 对Hf( t) 图解2.锆石的Hf二阶段模式年龄直方图3.地球化学图解分析构造背景、物源（耿元生周喜文，2010；岩石学报；阿拉善地区新元古代早期花岗岩的地球化学和锆石Hf 同位素特征）通过对北京昌平地区燕辽裂陷槽内出露的基底密云群片麻岩及其上覆沉积盖层底部长城系常州沟组和顶部青白口系长龙山组砂岩的锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄和Hf同位素组成的研究，对华北克拉通新太古代-元古宙期间的沉积与地壳演化进行探讨。
22465378_锆石轻稀土富集与Hf同位素异常成因：以滇西卓潘碱性杂岩体为例
本文受国家重点研发计划项目（２０１６ＹＦＣ０６００３０４）、国家自然科学基金项目（４１８０２０５８）、国家创新引智 １１１计划（Ｂ１８０４８）和中央高校 基本科研业务费优秀教师基金（２６５２０１８１２２）联合资助． 第一作者简介：苗壮，男，１９９３年生，博士生，矿物学、岩石学、矿床学专业，Ｅｍａｉｌ：ｚｈｕａｎｇｍｉａｏ＠ｃｕｇｂ．ｅｄｕ．ｃｎ
文选取卓潘岩体中的霞石正长岩、正长岩和辉石岩样品进行 锆石 ＵＰｂ定年，锆石微量元素及 Ｈｆ同位素研究，在厘定岩 体成岩年龄的同时进一步判断不同微量元素特征锆石的形 成原因。
１ 地质背景与样品采集
思茅地体包含由变火山岩和变沉积岩组成的元古代变 质基底，古生代海相沉积岩，以及不整合于其上的中生代古 近纪陆源沉 积 物 （云 南 省 地 质 矿 产 局，１９９０）。 该 板 块 夹 持 于保山地块与扬子板块之间，西侧为昌宁孟连构造带，东侧 为哀牢山红河构造带（Ｍｅｔｃａｌｆｅ，２０１３）（图 １ａ）。这两条构 造带分别是古特 提 斯 洋 的 主 洋 盆 （澜 沧 江 洋 ）和 支 洋 盆 （金 沙江哀牢山洋）俯 冲、闭 合 与 造 山 作 用 的 产 物 （Ｊｉａｎｅｔａｌ， ２００９；Ｄｅｎｇｅｔａｌ，２０１４；Ｌａｉｅｔａｌ，２０１４ａ，ｂ）。思茅地体在 构造属性上属于印支地体向北延伸的部分（Ｍｅｔｃａｌｆｅ，２０１３）， 且是分离地块，直 到 三 叠 纪 才 与 印 支 地 体 拼 合 （Ｒｏｓｓｉｇｎｏｌｅｔ ａｌ，２０１６），但这一观点至今仍然存在争议。随着印度板块 向欧亚板块的持 续 挤 压，在 青 藏 高 原 东 南 缘 沿 哀 牢 山红 河 断裂带附近产生大量始新世至渐新世（３８～３２Ｍａ）的钾质火 山岩（Ｘｕｅｔａｌ，２００１；Ｈｕａｎｇｅｔａｌ，２０１０）、富碱侵入岩（Ｌｕ ｅｔａｌ，２０１３；Ｈｅｅｔａｌ，２０１６；Ｃｈｅｎｅｔａｌ，２０１７）和煌斑岩脉 （Ｌｉｅｔａｌ，２００２；Ｘｕｅｔａｌ，２００７；Ｌｕｅｔａｌ，２０１５），形成一 条近 ７００ｋｍ的钾质碱性岩带（图 １ａ）。
文选取卓潘岩体中的霞石正长岩、正长岩和辉石岩样品进行 锆石 ＵＰｂ定年，锆石微量元素及 Ｈｆ同位素研究，在厘定岩 体成岩年龄的同时进一步判断不同微量元素特征锆石的形 成原因。
１ 地质背景与样品采集
思茅地体包含由变火山岩和变沉积岩组成的元古代变 质基底，古生代海相沉积岩，以及不整合于其上的中生代古 近纪陆源沉 积 物 （云 南 省 地 质 矿 产 局，１９９０）。 该 板 块 夹 持 于保山地块与扬子板块之间，西侧为昌宁孟连构造带，东侧 为哀牢山红河构造带（Ｍｅｔｃａｌｆｅ，２０１３）（图 １ａ）。这两条构 造带分别是古特 提 斯 洋 的 主 洋 盆 （澜 沧 江 洋 ）和 支 洋 盆 （金 沙江哀牢山洋）俯 冲、闭 合 与 造 山 作 用 的 产 物 （Ｊｉａｎｅｔａｌ， ２００９；Ｄｅｎｇｅｔａｌ，２０１４；Ｌａｉｅｔａｌ，２０１４ａ，ｂ）。思茅地体在 构造属性上属于印支地体向北延伸的部分（Ｍｅｔｃａｌｆｅ，２０１３）， 且是分离地块，直 到 三 叠 纪 才 与 印 支 地 体 拼 合 （Ｒｏｓｓｉｇｎｏｌｅｔ ａｌ，２０１６），但这一观点至今仍然存在争议。随着印度板块 向欧亚板块的持 续 挤 压，在 青 藏 高 原 东 南 缘 沿 哀 牢 山红 河 断裂带附近产生大量始新世至渐新世（３８～３２Ｍａ）的钾质火 山岩（Ｘｕｅｔａｌ，２００１；Ｈｕａｎｇｅｔａｌ，２０１０）、富碱侵入岩（Ｌｕ ｅｔａｌ，２０１３；Ｈｅｅｔａｌ，２０１６；Ｃｈｅｎｅｔａｌ，２０１７）和煌斑岩脉 （Ｌｉｅｔａｌ，２００２；Ｘｕｅｔａｌ，２００７；Ｌｕｅｔａｌ，２０１５），形成一 条近 ７００ｋｍ的钾质碱性岩带（图 １ａ）。
延吉地区古新世埃达克岩捕获锆石U-Pb年龄、Hf同位素和微量元素地球化学对区域中酸性岩浆演化的指
１ ０ ０ ０ ０ ５ ６ ９ ／ ２ ０ ０ ７ ／ ０ ２ ３ （ ０ ２ ） ０ ４ １ ３ ２ ２
Ａ ｃ ｔ ａＰ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａＳ ｉ ｎ ｉ ｃ ａ 岩石学报
延吉地区古新世埃达克岩捕获锆石 Ｕ Ｐ ｂ年龄、 Ｈ ｆ 同位素和微量元素地球化学对区域 中酸性岩浆演化的指示
锆石的 Ｕ Ｐ ｂ 年龄与 Ｙ 、 Ｔ ｈ 和 Ｕ显示出正相关关系， 而与 Ｅ ｕ ／ Ｅ ｕ 和Ｃ ｅ ／ Ｙ ｂ 反映区域中酸性岩浆熔融源 Ｃ Ｎ表现出负相关关系，
区或岩浆分异过程中斜长石的贡献减小， 而熔融源区残留石榴子石的贡献有增加趋势。 关键词 岩浆演化；捕获锆石；Ｕ Ｐ ｂ 年龄；Ｈ ｆ 同位素；微量元素；延吉地区 中图法分类号 Ｐ ５ ８ ８ ． １ ２ １ ；Ｐ ５ ９ ７ ． ３
４ １ ４
Ａ ｃ ｔ ａＰ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａＳ ｉ ｎ ｉ ｃ ａ 岩石学报 ２ ０ ０ ７ ， ２ ３ （ ２ ）
（ 如Ｓ Ｈ Ｒ Ｉ Ｍ Ｐ 、 Ｌ Ａ Ｍ Ｍ Ｃ Ｉ Ｃ Ｐ Ｍ Ｓ 和离子探针等） 能很好区分锆 石的成因类型， 为研究母岩浆成分变化、 共生分离结晶相以
１ 引言
锆石是火成岩、 沉积岩和变质岩中的一种常见副矿物， 其化学稳定， 高Ｕ 、 Ｔ ｈ 和Ｈ ｆ 等特征， 目前已成为各类岩石年 龄分析测试的首选对象。近年来随着原位分析技术的发展， 锆石的研究已不仅在 Ｕ Ｐ ｂ同位素年代学上， 在其它相关领 域也获得了诸多进展。如锆石的高 Ｈ ｆ 含量可以用来分析其 Ｈ ｆ 同位 素 组 成 以 约 束 岩 浆 演 化 过 程 和 源 区 性 质 （ Ｇ ｒ ｉ ｆ ｆ ｉ ｎ ｅ ｔ ａ ｌ ． ， ２ ０ ０ ２ ；Ｘ ｕｅ ｔ ａ ｌ ． ， ２ ０ ０ ４ ；Ｙ ａ ｎ ｇｅ ｔ ａ ｌ ． ， ２ ０ ０ ６ ） 。类似地， 锆石的微量元素特征也反映了母岩浆的成分演化和起源等 信息（ Ｈ ｏ ｓ ｋ ｉ ｎ＆ Ｉ ｒ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ，２ ０ ０ ０ ；Ｒ ｕ ｂ ａ ｔ ｔ ｏ ，２ ０ ０ ２ ；Ｂ ａ ｒ ｂ ｅ ｙｅ ｔ ａ ｌ ． ， １ ９ ９ ５ ；Ｈ ｉ ｎ ｔ ｏ ｎ＆ Ｕ ｐ ｔ ｏ ｎ ，１ ９ ９ ９ ；Ｎ ａ ｇ ａ ｓ ａ ｗ ａ ，１ ９ ７ ０ ；Ｗｉ ｌ ｌ ｉ ａ ｍ ｓ＆ ， １ ９ ８ ７ ） 。运用阴极发光（ Ｃ Ｌ ） 图像和原位分析技术 Ｃ ｌ ａ ｅ ｓ ｓ ｏ ｎ
Ａ ｃ ｔ ａＰ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａＳ ｉ ｎ ｉ ｃ ａ 岩石学报
延吉地区古新世埃达克岩捕获锆石 Ｕ Ｐ ｂ年龄、 Ｈ ｆ 同位素和微量元素地球化学对区域 中酸性岩浆演化的指示
锆石的 Ｕ Ｐ ｂ 年龄与 Ｙ 、 Ｔ ｈ 和 Ｕ显示出正相关关系， 而与 Ｅ ｕ ／ Ｅ ｕ 和Ｃ ｅ ／ Ｙ ｂ 反映区域中酸性岩浆熔融源 Ｃ Ｎ表现出负相关关系，
区或岩浆分异过程中斜长石的贡献减小， 而熔融源区残留石榴子石的贡献有增加趋势。 关键词 岩浆演化；捕获锆石；Ｕ Ｐ ｂ 年龄；Ｈ ｆ 同位素；微量元素；延吉地区 中图法分类号 Ｐ ５ ８ ８ ． １ ２ １ ；Ｐ ５ ９ ７ ． ３
４ １ ４
Ａ ｃ ｔ ａＰ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａＳ ｉ ｎ ｉ ｃ ａ 岩石学报 ２ ０ ０ ７ ， ２ ３ （ ２ ）
（ 如Ｓ Ｈ Ｒ Ｉ Ｍ Ｐ 、 Ｌ Ａ Ｍ Ｍ Ｃ Ｉ Ｃ Ｐ Ｍ Ｓ 和离子探针等） 能很好区分锆 石的成因类型， 为研究母岩浆成分变化、 共生分离结晶相以
１ 引言
锆石是火成岩、 沉积岩和变质岩中的一种常见副矿物， 其化学稳定， 高Ｕ 、 Ｔ ｈ 和Ｈ ｆ 等特征， 目前已成为各类岩石年 龄分析测试的首选对象。近年来随着原位分析技术的发展， 锆石的研究已不仅在 Ｕ Ｐ ｂ同位素年代学上， 在其它相关领 域也获得了诸多进展。如锆石的高 Ｈ ｆ 含量可以用来分析其 Ｈ ｆ 同位 素 组 成 以 约 束 岩 浆 演 化 过 程 和 源 区 性 质 （ Ｇ ｒ ｉ ｆ ｆ ｉ ｎ ｅ ｔ ａ ｌ ． ， ２ ０ ０ ２ ；Ｘ ｕｅ ｔ ａ ｌ ． ， ２ ０ ０ ４ ；Ｙ ａ ｎ ｇｅ ｔ ａ ｌ ． ， ２ ０ ０ ６ ） 。类似地， 锆石的微量元素特征也反映了母岩浆的成分演化和起源等 信息（ Ｈ ｏ ｓ ｋ ｉ ｎ＆ Ｉ ｒ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ，２ ０ ０ ０ ；Ｒ ｕ ｂ ａ ｔ ｔ ｏ ，２ ０ ０ ２ ；Ｂ ａ ｒ ｂ ｅ ｙｅ ｔ ａ ｌ ． ， １ ９ ９ ５ ；Ｈ ｉ ｎ ｔ ｏ ｎ＆ Ｕ ｐ ｔ ｏ ｎ ，１ ９ ９ ９ ；Ｎ ａ ｇ ａ ｓ ａ ｗ ａ ，１ ９ ７ ０ ；Ｗｉ ｌ ｌ ｉ ａ ｍ ｓ＆ ， １ ９ ８ ７ ） 。运用阴极发光（ Ｃ Ｌ ） 图像和原位分析技术 Ｃ ｌ ａ ｅ ｓ ｓ ｏ ｎ
东准贝勒库都克岩体锆石Hf-O同位素研究
（ ３０ ｔ ０ Ｍａ 计 算 每 颗 锆 石 分 析 点 的 ｅＫ） ｌ， ＝ ） ． ｔ值 ６ 由 ］ Ｉｏ ｌｔ ｘ ｅｓ ｎ３２ ｓｐｏ／ Ｖ ｒｉ ． Ｅ ｏ ３得到 每件样 品全部锆 石分 析 点
图 １ 贝 勒 库都 克岩 体 地 质 简 图
Ｆｉ １ Ｇ ｅ ｏｇ ｃ ｌｓ ｔ ｈ ｈｏ ｉ ｈｅｄｉｔ ｉ ｔｏｎ ｏ ｈｅ ｇ． ｏｌ ｉ ａ ｋｅ ｃ ｓ ｗ ｎｇ ｔ ｓｒ ｂｕ ｉ ｆｔ Ｂｅｌ ｋｕｄｕｋｅｇｒ ｎｉｅ ｉ Ｅ ａ ｔＪｕｎｇ ｉｅ ａ ｔ ｎ ｓ ｇａｒ
．
９ ５ ０ Ｏ＝ ０Ｏ ００１ １０ ， １． 土 ． ％ ‰：
③石榴子石 ０Ｂ Ｌ ７ 博 ＝ ． ％－ ． 。 ４ Ｘ ０， ０ ３ ６ ｏ０１ ７ ｑ ‰ ：
３ 分析结果
对 贝勒库 都 克岩 体 中碱 长花 岗岩 和二 长 花 岗岩 ２ 个样 品分 别进行 锆石 Ｈ 同位 素测 定（ １， 显示， ｆ 表 ） 结果 锆 石 ＂Ｌ ／ 。 ｕ＂Ｈｆ比值较 小， 明锆石 形成后 具较 低放 说
新
疆
地
质
２ １ ０２
Ｃ 激 光器 加热 ， 得 到 的氧气 直接 在 Ｄ ｌ 体 质 Ｏ２ 将 ｉａ气 ｔ 谱仪 上进 行 同位 素 比值 测定 ， 方法 和流 程见 文献 分析 ［ １ 。３ 个 标 准 测 定 结 果 为 ： 石 榴 子 石 ＵＷ Ｇ． ， １］ ① ２
ｉ８ ｆｌ０＝５ ８ ％ 士 ． 。 ０ 。０１ ； 石 ％ ②锆
离 子 体 质 谱 法 （Ａ ＩＰＭＳ精 确 测 定 贝勒 库 都 克 岩 长石 ， Ｌ Ｃ ． ） 自形较 好 ， 为半 自形板状 ， 约 １％。 含量 ０ 基质 主要 体 锆 石 Ｈｆ 同位素 组成 ， 论 该岩体 源岩 性质 。 讨 矿 物 组成 为斜 长石 、钾长 石 、石英 、黑云母 。斜 长
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Montelli et al. (2004) Science
13
Plume
Plate
板 块 构 造 与 地 幔 柱 之 间 的 关 系
14
Relationship between Plate subduction and Plume initiation
15
地球系统科学
板块构造与地幔柱
T P
XH2O
Zheng et al. (2004) GCA
49
水岩反应
ZhenHale Waihona Puke et al. (2003) ESR
50
地幔超柱活动与花岗岩浆作用
(Chemical Geodynamics)
初期：地幔热能为主，在拉张型增生造 山带引起表壳物质熔融和中低温热液蚀 变，形成S型花岗岩(初生地壳Nd-Sr同位 素特点) 峰期：地幔物质为主，在大陆边缘裂谷 构造带引起初生地壳重熔和高温地表水岩反应，形成I型花岗岩(M亚型)
X X X X X X X X XX
40
ca.825Ma花岗岩源区
41
1.1 to 0.9 Ga
0.83 to 0.74 Ga
Grenvillian subduction Mantle superplume
42
ca.820Ma花岗岩浆作用
Plume head effect ?
43
Rodinian Breakup? Bimodal magmatism?
d18O (%0) Zircon
32
Single-stage Hf Model Age
(Bimodal Igneous rocks of ca.750 to 760 Ma)
1400
Any meaning?
1200
(a)
TDM (Ma)
1.07 0.09 Ga
1000
Mean = 1071±92 Ma MSWD = 9.2
11
Three-dimensional view of deep mantle in tomographical model
Montelli et al. (2004) Science 12
Three-dimensional view of the shallow mantle and the newly discovered plumes in vertical model
45
裂谷构造带
破火山口 垮塌
热液蚀变
低18O岩浆活动
地幔柱
46
大陆边缘 岩浆活动
物质： ~800 Ma 初生地壳 热能： ~750 Ma 地幔超柱 背景： 主动裂谷 构造带
47
ca.750Ma花岗岩浆作用
Plume head effect ?
48
扬子板块北缘新元古代岩浆活动
锆石U-Pb年龄主要集中在700~800Ma， 岩浆活动峰期约在750Ma。 锆石氧同位素比值范围-11‰ ~ +9‰， 大多数锆石d18O 值低于地幔锆石值，大 约一半为负d18O 值。 新元古代高温热液蚀变，蚀变岩石部分 熔融形成低d18O 岩浆。 与超大陆裂解和地幔超柱事件有关
Bimodal compositions of both chemistry and isotope
35
Timing of Crust-Mantle Interaction
Initial phase:
Heat: Crustal remelting at ~820 Ma
Peak phase:
Mass: Rift magmatism at ~750 Ma Progressive addition of mantle-derived material to the crust
892±12 Ma Depleted Mantle
Hf(t)
8 4 0 -4 -8 0
89212 Ma
CHUR
400
800
1200
1600
2000
39
Hf Model Age (Ma)
Mass transfer of mantle to crust at ~900 Ma by Arc magmatism
Paleoproterozoic to Archean basements
Meteoric-hydrothermal alteration
地 幔 柱
新元古代
扬子板块北缘岩浆活动和热液蚀变
44
加厚地壳 部分熔融
物质： ~900 Ma 大陆弧 热能： ~825 Ma 地幔柱 背景： 拉张增生 型造山带
Predictions of plume Narrow, vertical seismic structures traversing the whole mantle High temperatures Relative fixity of hotspots Age progression of volcanic chain
787±18 Ma
Hf(t)
8 4 0 -4 -8 0
78718 Ma
CHUR
400
800
1200
1600
2000
38
Hf Model Age (Ma)
Age of Juvenile Crust
Leucogranite at Sanfang
20
98GX9-1
16 12
Arc magmatism?
5
新元古代早期扬子板块周边
Zhou MF et al. (2002) EPSL
Zhou JC et al. (2004) Wang XL et al. (2004)
Arc genesis?
6
Episodic Growth of Juvenile Crust
Subduction zone: Arc Magmatism Mantle plume: Oceanic Plateau Rift magmatism
-2 2 4 6 8 10 12
d18O ( ) Zircon
31
Mineral O Isotopes (2)
4
18 D O (%0) Plagioclase-Zircon
(b)
2
Equilibrium Equilibrium
0
-2
Guangxi Yunnan Sichuan
-4 2 4 6 8 10 12
“阴”与“阳”
(Anderson, 2004)
16
在地球科学中的空间尺度
微观分析 vs. 宏观构造
17
华南新元古代岩浆岩
X X X XX X
18
810~830 Ma: S-type
华南 新元古代 岩浆岩
750~760 Ma: I-type
19
华南新元古代岩浆岩
20
华南新元古代花岗岩
锆石Hf和O同位素地球化学 阴极发光(CL)结构照相 MC-ICP-MS Lu-Hf同位素分析
Red: core-mantle boundary, yellow: transition zone, green-lithosphere 10 (Courtillot et al., 2003, EPSL)
DEBATE Plume vs Non-plumes
(Science, 2003, May 9)
=
Observations
Shallow thermal anomaly at classic hotspots Hotspot is not so hot Hotspot is not fixed, Not all volcanic chain has age progression
7
Uplift of mantle plume is evidenced by a rapid, pre-volcanic uplift
8
地幔柱与地幔超柱
浅柱 White & KcKenzie (1989)
Campbell & Griffiths (1990)
深柱
9
Hotspots around the world
901±20 Ma
Mean = 901±20 Ma MSWD = 0.68
1
0 600 700 800 900 1000 1100
TJC (Ma)
37
Age of Juvenile Crust
Gabbro at Shaba
20
98KD111
16 12
Plume magmatism?
Depleted Mantle
800
33
Two-stage Hf Model age
(Granitoids of ca.825 Ma)
2300
Paleoproterozoic basement? (b)
2100
(Ma) T
c DM
1900
1.860.07 Ga
1700
Mean = 1863±69 Ma MSWD = 1.3
1500
28
Zircon Hf-O Isotopes (1)
12
(a)
10
18 d O (%o)
8
6
Guangxi
4
Yunnan Sichuan
2 -8 -4 0 4 8 12
Hf(t)
29
Zircon Hf-O Isotopes (2)
12
(b)
10
18 d O (%o)
8
6
Guangxi
4
Yunnan Sichuan
华南新元古代花岗岩锆石Hf和O 同位素地球化学: 地幔柱头效应?