单颗有孔虫化石Sr同位素测定及定年

有孔虫化石Sr同位素在地层年代学和沉积地球化学等方面有着重要的作用. 但取得未受后期作用改变的、满足高精度同位素比值测试所需的有孔虫化石样品量是比较困难的. 结合超低Sr本底流程, 实现了单颗有孔虫化石⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值高精度测定, 对今后的有孔虫Sr同位素研究与应用具有重要意义. 所测试的有孔虫化石取自西太平洋海山富钴结壳碳酸盐基岩, 壳径为250~400 μm, 平均87Sr/86Sr比值为0.709150 ± 0.000013, 测量内部精度为0.0004~0.0008 μg/g, 全流程Sr本底14 pg. 海山富钴结壳碳酸盐基岩中有孔虫化石定年具有重要的意义, 却颇具困难性. 利用获得的有孔虫化石⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值确定富钴结壳碳酸盐基岩中有孔虫化石年龄为(0.91 +0.33/-0.39) Ma.     

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.     

西、中太平洋铁锰结壳生长年龄: 超微化石与10Be测年的对比

对西太平洋M1-1结壳与中太平洋A1-1结壳(该结壳未发现化石)的超微化石及¹⁰Be同位素分析和测年结果表明: 超微化石生物地层与¹⁰Be同位素地层所反映的结壳生长时间有着较好的一致性. 两结壳都有3层生长层, 最老的生长层生长于中新世, 地质时间为12.80 Ma. 来自中太平洋的A1-1结壳的最大生长速率(8.11 mm/Ma)、最小生长速率(1.92 mm/Ma)及平均生长速率(3.47 mm/Ma)均大于西太平洋M1-1结壳的最大生长速率(2.93 mm/Ma)、最小生长速率(0.47 mm/Ma)及平均生长速率(0.94 mm/Ma).     

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.     

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.     

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.     

甘肃西峰黄土-古土壤剖面的碳酸盐与有机碳的碳同位素差值(Δδ13C)的变化及其古环境意义

选取位于黄土高原中部的甘肃西峰剖面作为研究对象, 分析了该剖面末次间冰期以来土壤有机碳和全岩碳酸盐的碳同位素组成变化. 该剖面的土壤有机碳同位素组成(δ¹³C_SOM)变化范围为−23.8‰~−20.2‰, 间冰期偏高, 冰期偏低. 全岩碳酸盐的碳同位素组成(δ¹³C_TC)变化范围为−8.5‰~−3.6‰, 但总体显示出与δ¹³C_SOM值相反的变化趋势, 即δ¹³C_TC值在冰期偏高, 而在间冰期偏低. 土壤无机碳酸盐碳同位素与有机碳同位素的差值(Δδ¹³C)的变化范围为14.1‰~19.4‰, Δδ¹³C值的大小反映了源区原生碳酸盐物质在全岩碳酸盐中所占相对比例的多少. 据此, 计算了西峰剖面源区碳酸盐的贡献: 在黄土沉积阶段, Δδ¹³C值较大, 源区碳酸盐与次生碳酸盐的相对比例最高可达6:4; 而在古土壤(弱古土壤)阶段, Δδ¹³C值较小, 原生碳酸盐物质的相对比例低. 同时, 由于风尘颗粒包含了原生碳酸盐物质, 研究认为黄土沉积中的Δδ¹³C值变化指示了粉尘对黄土高原的贡献程度.     

华南下寒武统地层的Mo同位素组成特征及其古海洋环境意义

Mo同位素是近10年来发展起来的新的非传统稳定同位素之一, 由于其特殊的同位素分馏机制, 使之成为研究古海洋和大气环境的良好指标. 通过对中国南方典型下寒武统剖面的Mo同位素组成的测定, 推断寒武纪早期海水的δ⁹⁷/⁹⁵Mo值应大于1.4‰, 并且较为稳定, 而剖面上Mo同位素组成的变异与沉积环境的氧化还原变化有关. 结合已有的数据, 整个地史时期海水的Mo同位素演化模型被构建, 其同位素组成变化基本与大气氧的演化一致.     

陡山沱期古海水的硫和碳同位素变化

利用从碳酸盐岩中提取微量硫酸盐的方法, 实现了扬子地区陡山沱组海相碳酸盐岩地层连续的硫和碳同位素组成测定. 未受成岩作用改造的同一样品的硫和碳同位素分析结果能够同时给出扬子地区陡山沱期古海水的硫和碳同位素组成. 获得的高分辨率陡山沱期硫酸盐的硫同位素年代曲线可能反映了“雪球地球”事件之后全球古海洋的硫同位素变化趋势, 它与同时期的碳同位素年代曲线变化相似. 陡山沱期早期古海水的δ³⁴S值出现超过20‰的正漂移, 同期δ¹³C值也出现高达10‰的正漂移, 使古海水的δ³⁴S值和δ¹³C值分别达到+46.4‰和+6.9‰的高值. 在陡山沱期中期古海水的δ³⁴S值的变化幅度相对较小, 对应于较高的δ¹³C值. 随后, 古海水的δ³⁴S值呈现较强烈的振荡, δ¹³C值也有类似表现. 在陡山沱期末期海水的硫和碳同位素都出现了大幅度的负漂移, δ值分别降到-10.1‰和-5.7‰. 扬子地区陡山沱期古海水的硫和碳同位素组成与变化意味着南沱冰期之后的海洋环境发生了急剧变化, 环境十分有利于生物繁衍与活动, 那时的生物产率和有机碳埋藏速率曾达到很高的水平. 不过, “雪球地球”之后的环境并不稳定, 全球的气候与环境可能都曾发生过波动与反复. 发生在陡山沱末期海水的硫和碳同位素的负漂移是一次全球性事件, 可能与深部海水氧化有关.     

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.     

食物控制的陆生蜗牛碳同位素组成

陆生蜗牛壳体化石碳酸盐(文石, CaCO₃)稳定碳同位素组成已被用于解释过去古植被C₃/C₄光合作用类型的变化, 但是蜗牛壳体碳同位素组成是否取决于其食物碳同位素组成一直是争议的问题. 对黄土高原等地现生蜗牛软体躯干有机碳和壳体文石无机碳同位素组成测量表明, 壳体文石无机碳同位素δ¹³C_a分布范围为-13.1‰ ~ -4.3‰; 对应的软体躯干有机碳同位素δ¹³Corg分布范围为-26.8‰ ~ -18.0‰, 两者之间存在显著的相关关系(δ¹³C_a = 1.021 δ¹³C_org + 14.38; R = 0.965; N = 31), 壳体文石¹³C相对于躯干平均富集(14.2 ± 0.8)‰. 由于蜗牛软体和食物碳同位素组成一致, 这样结果表明黄土高原陆生蜗牛壳体碳同位素组成可以反映其食物的同位素特征和潜在生态背景. 进而认为: (1)蜗牛碳酸盐壳体中的碳主要来自于蜗牛代谢(呼吸)作用产生的CO₂; (2) 蜗牛休眠、壳体封闭时期壳内CO₂与体液HCO₃^-之间碳同位素处于平衡分馏状态; 蜗牛活动时期CO₂的释放, 壳体文石形成, 碳同位素动力分馏作用发生, 导致壳体文石¹³C富集程度显著高于同位素平衡分馏值.     

大别-苏鲁变质岩锆石微区氧同位素特征初探:离子探针原位分析

对大别-苏鲁高压-超高压变质岩地区包括榴辉岩等8个不同岩性的变质岩石中锆石进行了151次微区原位氧同位素分析, 结果表明存在明显的氧同位素不均一性, 不同岩石中锆石的δ ¹⁸O值变化范围从 -8.5‰到+ 9.7‰, 同一岩石不同锆石颗粒间δ ¹⁸O值差异达2‰~12‰, 在离子探针测定精度范围内, 没有观察到原岩岩浆(残留)锆石和变质增生(重结晶)锆石之间明显的氧同位素组成差异, 表明在高压-超高压变质作用中变质锆石基本上继承了原岩锆石的氧同位素组成. 研究发现, 根据变质岩的原岩时代, 可以把锆石氧同位素分成2组, 一组原岩年龄在19~27亿年, δ ¹⁸O值约为6‰~7‰, 另一组原岩年龄为7~8亿年, δ ¹⁸O值在0~2‰. 后者明显偏低的氧同位素组成表明, 在形成高级变质岩的原岩岩浆中有明显的大气降水氧同位素组成的卷入, 它可能和晚前寒武纪我国华南和全球范围雪球事件有关.     

祁连山七一冰川积雪和大气降水中的氢氧稳定同位素变化

报道祁连山七一冰川夏季降水和冰川表层积雪中氢氧稳定同位素的观测资料, 并分析其与气象要素的关系. 在事件尺度上, 七一冰川夏季降水中δ¹⁸O的变化不存在温度效应, 但显示出明显的降水量效应. 水汽输送过程追踪与降水及降水中稳定同位素对比研究显示, 这种降水量效应既反映了水汽来源的差异, 与季风活动相关, 也与云中水汽冷却程度、水滴在降落过程中的蒸发及和周围水汽的交换相关. 由于冬季降水极少, 积雪剖面主要体现夏、春、秋三季的降水状况. 夏季降水的δ¹⁸O值低, 而春、秋季降水的δ¹⁸O高. 夏季降水的大气水线为δD= 7.6 δ¹⁸O + 13.3, 与祁连山南麓德令哈的大气水线相近. 积雪的大气水线为δD = 10.4 δ¹⁸O + 41.4, 显示出异常高的斜率和截距. 积雪剖面的过量氘(d)值与δ¹⁸O存在明显的正相关, 说明从春到夏, 随着降水同位素比率的降低, d值降低, 反之, 从初秋至早春, d值增加, 从而导致大气水线的高斜率和高截距. d的变化指示春秋季水汽可能来源于附近的内陆蒸发或干燥的西风气流在经过相对温暖的水体时的快速蒸发, 而夏季水汽则由季风带来. 同时, 这也表明季风的影响范围可达祁连山西段.     

青藏高原羌塘中部榴辉岩的发现及其意义

在羌塘中部的白云母蓝闪石片岩和石榴石白云母片岩中发现透镜体产出的榴辉岩, 大地构造位置位于龙木错-双湖板块缝合带的南侧. 蓝闪石⁴⁰Ar-³⁹Ar年龄为220 Ma, 白云母⁴⁰Ar-³⁹Ar 年龄221.9 Ma. 榴辉岩主要由石榴石、绿辉石、多硅白云母和金红石等矿物所组成, 绿辉石含有32.7%~38.95%的硬玉分子. 地质温压计估算表明, 榴辉岩相变质作用发生在温度不超过500℃, 压力在1.56~2.35 GPa的条件. 青藏高原羌塘榴辉岩的发现进一步说明羌塘中部可能存在印支期的板块缝合带, 对探讨羌塘地区的古板块体制和演化具有重要意义.     

近50 a来青藏高原东部高海拔洞穴现代石笋氧同位素组成及其含义

基于²¹⁰Pb和²³⁰Th两种定年方法, 并结合黄龙洞石笋d ¹⁸O测试数据建立了青藏高原东部近半个世纪以来平均分辨率达到年际的亚洲季风变化序列. 通过对黄龙洞石笋氧同位素体系的研究, 表明现代洞穴滴水与洞穴周围大气降水的氧同位素具有一致性, 石笋方解石与洞穴滴水是在同位素平衡分馏状态下沉积的. 与器测数据对比分析发现, 黄龙洞石笋δ¹⁸O的轻重变化主要受西南季风(印度季风)带来的降水量效应所控制, 受温度的影响比较弱. 石笋δ ¹⁸O在短时间尺度上的轻重变化主要反映了季风降水δ ¹⁸O的信息, 指示了西南季风的年际变化. 最近50 a来, 四川黄龙洞石笋的氧同位素组成具有逐渐变重的趋势, 即逐渐变得相对富集¹⁸O, 与亚洲季风区其他石笋δ ¹⁸O具有相同的变化趋势, 而且也与东亚、南亚季风指数所指示的季风减弱趋势相一致, 与全球季风指数密切相关. 这种亚洲季风的减弱趋势主要受太阳辐射变化的影响, 并紧密地匹配于高空平流层的温度变化.     

中国干旱-半干旱区风尘物质的Sr, Nd同位素地球化学: 对黄土来源和季风演变的指示

不同的岩石和矿物有不同的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr和¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值, 在大气迁移或沉积过程中这些比值比元素组分更难被改变, 因而Sr和Nd同位素作为物质来源和迁移的示踪剂具有很大的潜能. 在地表过程中, 沉积物Sr同位素比值受母岩特征、粒度变化和化学风化的制约. 一般地, 母岩Sr同位素比值高, 和/或细颗粒组分多, 和/或化学风化作用强, 沉积物Sr同位素比值就高; 反之, 则低. Nd同位素比值不受粒度和化学风化的控制, 而仅与母岩同位素特征相关. 关于黄土高原物质来源, 利用Sr-Nd同位素示踪方法, 不同的学者获得不一致甚至相反的结论. 综合已有的Nd同位素资料, 我们认为塔里木盆地、内蒙古中西部沙漠、青藏高原是黄土高原的主要源区, 而这些源区以及黄土高原又是远东地区风尘的生产地. 黄土高原风尘物质组成均一, 其Sr同位素比值仅受风力分选作用和风化成壤作用的制约. 风力分选作用与东亚冬季风有关, 而风化成壤作用主要与夏季风相关联. 黄土-古土壤序列中Sr同位素的研究表明, 酸溶物⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值是黄土高原化学风化程度的指标, 可指示东亚夏季风的变化; 酸不溶物⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值的变化明显受粒度的制约, 可作为反映东亚冬季风强弱变化的替代指标, 并表明自第四纪以来东亚冬季风逐渐加强, 这与第四纪大冰期以来气候逐渐变冷的观点一致.     

墨西哥湾Alaminos Canyon冷泉碳酸盐岩地质地球化学特征

墨西哥湾北部大陆坡下部深水区Alaminos Canyon冷泉碳酸盐岩结壳含有以双壳类和有孔虫为主的生物碎片, 孔洞发育且常被针状文石充填. XRD分析显示结壳主要由文石组成 (达98%). 结壳中发育团粒、凝块和葡萄状文石等与渗漏系统微生物活动有关的沉积组构. 结壳中生物碎屑的δ¹³C值为-4.9‰ ~ -0.6‰, 碳源主要来自海水. 泥晶和亮晶文石的δ¹³C值为-31.3‰ ~ -23.4‰, 碳源主要来自生物降解的石油. 对冷泉碳酸盐岩中生物壳体的14C测定表明冷泉活动至少持续了约10 ka. 碳酸盐岩结壳的酸可溶部分稀土元素总量很低(0.75~12.73 μg/g), 稀土元素页岩标准化配分模式具有明显的Ce负异常, 表明结壳形成于氧化环境.     

沉积物的单体异构和环烷烃碳同位素研究

对抚顺油页岩中异构和环烷烃进行了分离, 研究了单体碳同位素组成特征, 探讨了其生物地球化学意义. 结果表明, 使用5Å分子筛长时间冷络合的方法, 使其饱和烃中异构和环烷烃与正构烷烃完全分离, 满足了GC-IRMS的分析要求. 异构和环烷烃单体碳同位素组成指示了它们主要来自养光合藻类、化学自养细菌(δ¹³C值为−33.4‰~−39.0‰)和甲烷自养细菌(δ¹³C值为−38.4‰~−46.3‰), 只有高碳数2-甲基-异构烷烃δ¹³C值反映了高等植物的成因. C₃₀ 4-甲基甾烷碳同位素组成最重(δ¹³C值为−22.4‰), 表明其先质甲藻所利用的碳源或生长条件有所不同. 藿烷异构体之间δ¹³C值的变化规律说明它们异构化过程中富集¹³C的先质优先被异构化. 对甲烷自养细菌成因藿烷的认识揭示了有机质的生物地球化学强烈改造作用和有机碳的循环过程.     

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.     

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.