山东昌乐玄武岩内刚玉巨晶稀有气体同位素组成

玄武岩内刚玉巨晶中的稀有气体同位素组成, 国内外文献均未有报道. 对山东昌乐新生代玄武岩内刚玉巨晶研究显示, 其³He/⁴He为1.13~7.37 Ra, 介于大气比值和MORB比值之间; ²⁰Ne/²²Ne为9.67~10.75, ²¹Ne/²²Ne为0.0280~0.0372, 在²⁰Ne/²²Ne-²¹Ne/²²Ne图解中投影点沿MFL线和大气比值至MORB比值线分布; ³⁸Ar/³⁶Ar为0.177~0.194, 总体高于大气比值, ⁴⁰Ar/³⁶Ar为280.9~404.2, 近大气比值但略高; ^128~136Xe/¹³²Xe普遍高于大气比值, 其中¹²⁹Xe明显较大气过剩. 总体看, 刚玉与该区地幔包体、辉石及歪长石巨晶矿物内的稀有气体同位素组成基本一致, 与中国东部许多地区发育的幔源包体和巨晶矿物的He和Ar同位素组成也很相似. 个别刚玉较其他样品具有异常稀有气体同位素比值, 认为它曾长期暴露地表受宇宙射线作用所致. 刚玉中的稀有气体继承自其形成环境中的流体, 这种流体代表着俯冲板块脱出的流体与地幔发生混染/交代作用后的一种“地幔流体”. 刚玉中稀有气体同位素组成不具壳源比值特征, 刚玉矿物氧同位素组成也未反映出有壳源物质加入, 因此, 研究区刚玉巨晶可能是从幔源岩浆演化出的碱性熔体中直接结晶形成, 壳源物质的贡献不明显.     

新疆萨吾尔金矿带成矿流体氦氩同位素示踪

对萨吾尔金矿带中阔尔真阔腊金矿床和布尔克斯岱金矿床黄铁矿流体包裹体氦、氩同位素进行了测定和研究, 两个金矿床成矿流体中³He/⁴He分别为0.64~4.25和1.16~9.48 Ra, ⁴⁰Ar/³⁶Ar分别为282~359和312~525; 两个矿床成矿流体来源一致, 主要来自岛弧深部的地幔(包括俯冲作用带来的洋壳及其上的沉积物), 在地壳浅部又有大气降水的进一步稀释, 是幔源流体和少量大气降水的混合物. 两个矿床成矿流体演化规律一致, 从成矿早阶段到晚阶段, 成矿流体中大气降水/幔源流体比值逐渐增加. 在此基础上结合矿床的地质、地球化学特征, 认为两个矿床成因相同, 是同一火山机构中形成的火山晚期热液型金矿床.     

江西漂塘钨矿成矿流体来源的He和Ar同位素证据

江西漂塘钨矿是华南钨矿的一个典型代表, 对该矿床主成矿阶段形成的黄铜矿、黑钨矿样品进行了流体包裹体He和Ar同位素组成测定, 结果表明, 成矿流体的3He/4He值为0.17~ 0.86 R/Ra, ⁴⁰Ar/³⁶Ar值为354.5~590.7. 根据这些样品的He和Ar同位素组成特征, 即³He/⁴He比值介于地壳(0.01~0.05 R/Ra)和饱和大气水(1 R/Ra)之间, 明显低于地幔的³He/⁴He比值(6~9 R/Ra), 而⁴⁰Ar/³⁶Ar稍高于大气饱和水的Ar同位素组成, 结合与成矿有关的花岗岩体及矿床中锂元素含量特征, 认为漂塘钨矿成矿流体以混有部分饱和大气水的地壳流体为主, 没有明显的幔源流体参与.     

山东昌乐-临朐玄武岩中单斜辉石巨晶及地幔捕掳体的He-Ar同位素地球化学

对华北东部昌乐-临朐新生代玄武岩中的单斜辉石巨晶及其所携带的橄榄岩-辉石岩捕掳体进行了系统的岩石地球化学和稀有气体同位素研究, 旨在为华北东部岩石圈地幔的演化提供制约. 稀有气体同位素研究结果显示, 与寄主玄武岩有成因联系的单斜辉石巨晶、二辉石岩和纯橄岩都具有比MORB略低的He同位素比值（分别为7.0~7.7, 7.4和7.0~7.7 Ra）和接近大气特征的Ar同位素比值; 来自岩石圈地幔碎片的二辉橄榄岩和异剥橄榄岩的橄榄石也具有同样特征的He （7.0~7.6 Ra）和Ar同位素比值, 并且与其部分熔融程度无关, 指示这个地区的岩石圈地幔受到过来自地壳衍生熔体的交代. 二辉橄榄岩和异剥橄榄岩中单斜辉石和斜方辉石具有较低的He含量、³He/⁴He比值（2.3~7.1 Ra）, 结合样品岩石学及前人地球化学研究成果, 推测交代华北克拉通之下新生代岩石圈地幔的熔体可能来自于太平洋板块的俯冲.     

桂西晚古生代玄武岩Ar-Ar和U-Pb年代学及其对峨眉山玄武岩省喷发时代的约束

桂西一带呈层状、似层状产出的晚古生代玄武岩具有与峨眉山溢流玄武岩中高Ti玄武岩相似的元素-同位素地球化学组成. 对区内典型火山岩剖面的关键层位玄武岩样品进行了高精度全岩⁴⁰Ar/³⁹Ar和SHRIMP锆石U-Pb定年. 结果表明, 阳圩剖面上部、玉凤和民安剖面下部玄武岩分别给出了253.6±0.4, 255.4±0.4, 256.2±0.8 Ma的⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄. 阳圩剖面上部玄武岩中锆石给出了253.7±6.1 Ma的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄. 结合峨眉山溢流玄武岩区已有年代学资料认为, 峨眉山大火成岩省最早启动于约260 Ma, 该火成岩省的大规模快速喷发发生在253~256 Ma, 251~253 Ma的中酸性岩石代表该火成岩事件的晚期产物. 峨眉山火成岩省自启动到消亡的时间范围变化于251~260 Ma间, 大致耦合于Guadalupian末与P/Tr边界的环境突变与生物绝灭. 桂西晚古生代玄武岩精细年代学的确定为厘定峨眉山火成岩事件的主体喷发时代和理解峨眉山溢流玄武岩中高Ti玄武岩的时空格局和地幔柱动力学机制提供了资料.     

中国东部新生代玄武岩中锆石巨晶的Hf同位素组成

中国东部广泛分布着新生代玄武岩, 其中部分地区含有锆石巨晶, 它们可视为岩石圈地幔的组成矿物, 与由地壳物质加入而导致的地幔交代作用有关. 运用配有激光器的多接收等离子体质谱仪(LA-MC-ICPMS), 对山东昌乐、福建明溪和海南蓬莱地区的锆石巨晶进行了Hf同位素测定. 除海南地区的个别情况外, 每一地点不同锆石样品的Hf同位素差别并不明显. 其中山东昌乐地区的¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf比值为0.28302~0.28308, 福建明溪为0.28297~0.28300, 海南蓬莱为0.28288~0.28293, 所对应的e Hf值分别为8.7~10.8, 7.0~7.9和3.9~5.7, 显示不同地区间存在一定的差别, 其Hf同位素模式年龄均集中在显生宙范围内. 根据上述Hf同位素特征, 提出中国东部岩石圈地幔的交代作用发生在显生宙, 并极有可能发生在中新生代, 但对岩石圈地幔本身的形成时代, 目前还不能得出确切的结论.     

洛川黄土堆积磁性地层界线附近He同位素异常

粒径小于10 μm的宇宙尘含有较地表沉积物高的稀有气体同位素³He/⁴He比值和³He浓度, 地表物质平均³He/⁴He比值不足0.1 R_A (R_A即 air ratio, 是大气中³He/⁴He比值, R_A = 1.4×10^-6), 而宇宙尘的³He/⁴He比值却大于100R_A. 因此, 沉积物中宇宙尘的加入可以从³He/⁴He比值反映出来. 本文以典型的洛川黄土剖面为研究对象, 对磁性地层B/M和M/G界线附近的样品进行了氦同位素测试, 以探索黄土堆积的宇宙尘纪录. 对8个样品的原岩样、提取的磁性矿物和石英颗粒分别进行了测试, 发现磁性矿物的³He/⁴He比值较陆壳的值高出了一个数量级, ³He和⁴He含量也均明显偏高, 特别是磁性矿物的³He浓度比石英颗粒高出了2~3个数量级, 比全岩部分高出了1~2个数量级. 这些结果表明, 洛川黄土中磁性矿物的高比率³He/⁴He可能是由于宇宙尘的注入引起的.     

汉诺坝橄榄岩捕虏体原位Re-Os同位素年龄与多发地幔事件

利用LAM-MC-ICPMS原位分析技术获得了汉诺坝玄武岩中橄榄岩捕虏体的硫化物Re-Os同位素年龄结果. 硫化物有矿物包裹体和填充裂隙两种产出形式. 其中包裹体硫化物的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os 比值为0.1124~0.1362, ¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os比值为0.0026~1.8027; 填隙状硫化物¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os比值为0.1174~0.1354, ¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os比值为0.0365~1.4469. 包裹体硫化物中最大Re亏损年龄(T_RD)为2.1 Ga. Re-Os同位素比值小于原始地幔现代值的包裹体硫化物获得的等时线年龄为(2.3±1.2) Ga. 填隙状硫化物与受到后期扰动的包裹体硫化物共同构成的等时线年龄为晚元古年龄值((645±225) Ma), 记录着岩石圈地幔形成后的改造事件. 此外, 填隙状硫化物所记录的1.3 Ga (T_Ma≈T_RD)的中元古代地质年龄也可能记录着一次深部地质过程. 硫化物原位Re-Os同位素获得的不同年龄值反映了汉诺坝岩石圈存在多发地幔事件.     

应用UV激光显微探针技术测定金云母的40Ar/39Ar年龄剖面

UV激光⁴⁰Ar/³⁹Ar显微探针技术能对含钾矿物进行微区分析, 测定其年龄剖面, 真实地反映Ar同位素在矿物晶体内的分布, 拓展了常规⁴⁰Ar/³⁹Ar年代学的应用领域. 本文对新疆皮山煌斑岩中金云母进行了常规⁴⁰Ar/³⁹Ar阶段升温和UV激光⁴⁰Ar/³⁹Ar微区分析对比, 结果显示金云母内Ar同位素分布均匀, 激光微区分析结果与阶段升温结果一致. 使用激光微区分析系统能准确测定矿物颗粒内的年龄剖面, 为经历复杂热历史的样品提供了一种新的⁴⁰Ar/³⁹Ar微区年代学研究方法.     

甘肃西秦岭新生代钾霞橄黄长岩的40Ar/39Ar同位素定年及其地质意义

提供了从西秦岭6个钾霞橄黄长岩岩筒中分离出的金云母单矿物的⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素定年数据, 确定甘肃西秦岭新生代钾霞橄黄长岩的喷发时限主体集中在22~23 Ma之间, 结合对青藏高原及其周边地区新生代火山岩同位素年代学资料的综合分析, 论证了金云母单矿物的⁴⁰Ar/³⁹Ar同位素定年的地质意义, 指出甘肃西秦岭钾霞橄黄长岩与高原及其周边地区其他新生代钾质-超钾质火山岩一样, 属于后碰撞火山作用产物. 西秦岭新生代火山岩的喷发时代与冈底斯带钾质火山岩的喷发时间有部分重叠, 因此西秦岭新生代火山作用是紧随高原腹地之后, 后碰撞火山作用向高原东北方向迁移的反映. 同位素定年数据不仅进一步证明青藏高原后碰撞火山作用具有时空迁移特征, 而且也为探讨和研究西秦岭地区自新近纪以来地质构造演化的深部动力学背景和机制提供了同位素年代学约束.     

我国东北部幔源包体中稀有气体丰度和同位素组成

报道了辽宁宽甸、吉林辉南和河北汉诺坝新生代玄武岩中幔源包体的稀有气体丰度和同位素组成。与大洋中脊玄武岩（MORB）和其他地区相比，我国东北部幔源包体具有较低的稀有气体丰度、类似或低于MORB的^3He/^4He比值、低于MORB的^40Ar/^36Ar比值、类似大气的^38Ar/^36Ar和Ne-Kr-Xe同位素组成等特征。这些结果表明我国东北部岩石圈地幔的不均一性，即存在类似于宽甸的亏损地幔和类似于辉南地区的富集地幔。3个地区低^40Ar/^36Ar比值可能暗示着岩石圈地幔中随板志消减而加入了大气稀有气体成分。     

地球内部生成3H的证据

对土耳其Van湖和Nemrut湖的氚和氦同位素含量垂直分布进行了新的研究, 实验数据取自Kipfer等人的工作. 当时测量Van湖和Nemrut湖的³He, ⁴He和³H主要目的是研究Van湖水的长期的垂直方向混合和深层水的更新. Van湖和Nemrut湖都是火山湖, Nemrut湖处于Van湖西部边界附近. 从Van湖和Nemrut湖底部输入湖中的³He和⁴He都是来自于地幔. 我们从Nemrut湖和Van湖的³H数据发现, Nemrut湖的³H垂直分布呈现“反常”, 湖底部的³H含量比表面的高约10%, 高出部分(约(3.7±1.2) TU)是从湖底部输入的. 对这部分剩余³H的来源进行了研究, 排除了它的常规来源, 例如早期核爆沉积物和已知的核反应. 基于剩余³H与³He和热流相关性, 推论出剩余³H与³He同是来源于地幔源, 可能来自地球深处富集水(氢)的高温和高压环境下产生的核聚变. 此外, 对相关数据资料进行了研究, 并发现德国火山口形成的Laacher湖底部存在来自地幔源的³He和³H. 探测地球内部的氚是研究地球内部是否存在核聚变的关键证据. 我们提供的地球内部生成氚的结果是正面的, 这将有助于促进对“天然核聚变”物理机制的研究.     

新太古代球粒陨石型对流上地幔: 河北遵化豆荚状铬铁矿的Os同位素组成

豆荚状铬铁矿是蛇绿岩方辉橄榄岩中特征性的地幔单元, 具有低Re高Os含量的特性, 能够抵抗变质、蚀变和风化作用对其Os同位素组成的影响. 豆荚状铬铁矿Os同位素组成的测量值可以代表其形成时的初始Os同位素组成, 为认识大洋岩石圈的形成和演化提供重要证据. 本文报道了河北遵化新太古代蛇绿混杂岩带中7个豆荚状铬铁矿全岩的Re-Os含量和Os同位素组成, Re含量为0.019~0.128 ng/g, Os含量为8.828~354.0 ng/g, ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os比值为0.11003~0.11145. 3个Os含量>300 ng/g的块状铬铁矿矿石的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os平均值为0.11026±0.00005, 在2.6 Ga时的g _Os为-0.12±0.06, 表明新太古代对流上地幔的Os同位素组成是球粒陨石型的. 这是迄今为止报道的最古老的蛇绿岩豆荚状铬铁矿的Os同位素组成.     

阿尔泰造山带地幔脱气的氦同位素研究

在洋中脊和陆内拉张盆地环境中常见地幔脱气的现象,但造山带的情况较复杂.通过阿尔泰造山带不同类型岩石和矿石样品的氦同位素研究,发现岩石和矿石的~3He/~4He比值可高达 2.54 X 10~(-6)从而认为造山带同样存在地幔脱气,并且对造山带中矿床的形成具有重要意义.     

河北阳原幔源包体的Sr-Nd同位素特征指示华北克拉通中部存在EMI型古老富集地幔

位于太行山重力梯度带西侧的河北阳原第三纪碱性玄武岩中产有大量幔源包体, 包括二辉橄榄岩、方辉橄榄岩和辉石岩. 在橄榄石含量-橄榄石成分图解上, 阳原橄榄岩偏离大洋趋势线, 多数落在太古宙和元古宙地幔范围; 部分富集LREE的样品具有EMI型的Sr-Nd同位素特征(ε_Nd = -6.9 ~ -10.6, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr = 0.7044~0.7047), 而另一些富集LREE的样品的ε_Nd值(+5.7)与亏损LREE的样品相类似. 这说明阳原上地幔经历了多期地幔交代作用. 由于EM1型同位素组成常见于典型古老克拉通下岩石圈地幔, 因此阳原包体为华北西部存在古老岩石圈地幔提供了新的证据.     

华北地块南缘钼矿床黄铁矿流体包裹体氦、氩同位素体系及其对成矿动力学背景的示踪

以华北地块南缘东秦岭钼矿带的金堆城、东沟、石家湾和三道庄等钼矿床为例, 报道了东秦岭钼矿带成矿流体氦和氩同位素组成, 通过氦、氩和铅同位素的综合研究, 探讨了成矿流体来源、演化及其与秦岭造山带中-新生代陆内碰撞造山过程的耦合关系. 华北地块南缘东秦岭钼矿带钼矿床黄铁矿流体包裹体的3He/4He比值在1.38~3.64 Ra之 间, 40Ar/36Ar比值为295.68~346.39, 指示成矿流体系由不同性质和组成的两个端元流体混合而成, 即与壳幔混合成因斑岩体同源的高温深源流体和富含地壳放射成因氦但具有空气氩同位素组成特征的低温大气降水. 东秦岭钼矿带矿床铅同位素组成、斑岩体和区域地层岩石含矿性资料共同揭示, 矿床成岩成矿物质来自深部, 为下地壳和上地幔混合源.华北地块南缘钼矿床的形成可能与秦岭造山带碰撞造山后的陆内造山和伸展过程相伴的壳幔相互作用有关, 与钼矿化有关的斑岩属同熔型花岗岩类, 而非简单的陆壳重熔型花岗岩类或S型花岗岩, 因此具有深刻的深部和区域地球动力学背景.     

激光阶段加热40Ar/39Ar法在年轻火山岩上的应用

年轻火山岩的定年一直是年代学研究中的一个难题. 由于样品中极低的放射性成因⁴⁰Ar^*的含量, 因此以往这类样品的定年多采用K-Ar法. 但K-Ar法本身的局限使其难以判断过剩Ar对测年结果的影响, 对于年轻样品来说, 这一影响是致命的. 本文应用CO₂激光阶段加热⁴⁰Ar/³⁹Ar法对腾冲晚更新世玄武岩基质(DF-2)的年龄进行了测定. 在14个加热阶段中, 有13个阶段的结果组成了一条较好的反等时线(MSWD=1.4), 确定了该玄武岩基质的年龄为32.2±7.1 ka(2σ ). 反等时线结果也表明该样品的初始Ar同位素组成为297.1±2.0(2σ ), 在误差范围内和大气Ar的同位素组成相同. 这一结果表明CO₂激光阶段加热⁴⁰Ar/³⁹Ar法是测定低钾含量的年轻火山岩基质的有效手段.     

扬子块体西缘新元古代双峰式火山岩成因:Hf同位素和Fe/Mn新制约

报道了扬子西缘新元古代苏雄组火山岩的高精度主量元素和Hf同位素数据. 苏雄组玄武岩具有较大变化范围的εHf(T)值(+4.3 ~ +8.0)和Fe/Mn比值(41.9~97.6), 其中分异程度低的样品具有较高的Fe/Mn比值和Hf-Nd同位素组成, 很可能是地幔柱中石榴石单斜辉石岩高压部分熔融形成的, 表明苏雄组玄武岩与新元古代(超级)地幔柱有直接的物源关系, 而少数εHf(T)值和Fe/Mn比值低的样品受到了岩浆结晶分异/地壳混染作用的影响. 苏雄组流纹岩具有非常一致的Hf-Nd同位素模式年龄1.3~1.4 Ga, 是大陆裂谷幔源岩浆底侵/侵入导致地壳浅部的前存年轻岛弧岩浆岩发生脱水熔融形成的.     

湘西沃溪Au-Sb-W矿床中白钨矿Sm-Nd和石英Ar-Ar定年

利用白钨矿对金属矿床进行了Sm-Nd同位素定年. 研究结果表明, 湘西沃溪Au-Sb-W矿床中白钨矿的Sm, Nd含量较高, Sm/Nd值较大. 在¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd-¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd图解中, 浸染状白钨矿样品呈良好的线性分布, 其对应的等时线年龄为402±6 Ma, ε_Nd(t)值为−30.7. 该矿两个石英样品的⁴⁰Ar-³⁹Ar年龄谱均呈“马鞍型”, 样品的最小视年龄、坪年龄和等时线年龄基本一致, 其最小视年龄(420±20和414±19 Ma)与白钨矿的Sm-Nd同位素数据相当吻合. 白钨矿的Sm-Nd年龄和石英Ar-Ar年龄均表明沃溪矿床形成于加里东晚期, 这与湖南雪峰山地区的构造演化和一些金锑钨矿床的同位素年代数据相吻合. 白钨矿的初始ε_Nd值异常低, 远低于湖南元古宇地层的相应值, 成矿流体中的Nd很可能来自下伏的更老的陆壳基底. 对该矿成矿时间的厘定和对其成矿物源的制约为进一步认识其矿床成因奠定了基础.     

贵州天柱大河边和玉屏重晶石矿床热水沉积成因的锶同位素证据

对分别取自贵州天柱大河边重晶石矿床和玉屏重晶石矿床的19件重晶石样品进行了锶同位素测定, 其中17件层状重晶石样品⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值集中在0.708310~0.708967之间, 低于同期的海水⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值, 反映了成矿流体中有幔源物质的混入, 锶同位素组成可能是海水与海底热卤水混合的结果, 该过程类似于造成重晶石在海底沉积物中富集的现代洋底热水活动. 研究发现, 脉状重晶石和含黄铁矿重晶石结核的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值明显增高, 分别为0.709585和0.709537, 因壳源杂质的混入导致锶同位素组成的增高. 本文锶同位素的研究为天柱大河边重晶石矿床和玉屏重晶石矿床的海底热水沉积成因提供了新的证据, 并对区分晚期叠加的重晶石矿化提供了依据.