新的SIMSU-Pb锆石年龄及其对南沱冰期时代的限定

<正>大塘坡组是位于古城冰期和南沱冰期之间的间冰期沉积,为一套含锰细碎屑岩和含锰碳酸盐岩,底部以含锰碳酸盐岩或黑色含锰的炭质泥岩为特征.由于古城冰期和南沱冰期分别可与国际上的Sturtian和Marinoan两大冰期对比,因此大塘坡组是国际新元古代全球极端寒冷气候(雪球地球)研究的一个热点.应用高精度的SIMS U-Pb锆石定年方法,对采自湖北长阳大塘坡组中部凝灰岩夹层中的锆石进行U-Pb定年     

Re-Os同位素精确厘定长兴“金钉子”灰岩沉积年龄

Re-Os同位素作为一种强有力的技术工具,在黑色页岩沉积时代的精确定年中得到了广泛应用,但是将Re-Os应用于灰岩沉积时代厘定的研究并不多见.本文采用Re-Os同位素分析技术,对我国浙江长兴二叠-三叠纪界线"金钉子"剖面中灰岩样品进行分析,获得了1~6层Re-Os等时线年龄为257.3±4.0 Ma,与7层锆石U-Pb年龄误差范围内相互一致、18~22层Re-Os等时线年龄为253.3±6.0 Ma,与17层锆石U-Pb年龄相互印证、23~24层Re-Os等时线年龄为251.8±4.7 Ma,与25层锆石U-Pb年龄相互吻合.结果表明Re-Os同位素能够实现对灰岩地层沉积时代进行直接厘定,有利于生物地层学与同位素地质年代学的直接比对研究.根据前人对长兴"金钉子"地层沉积环境的研究,本文还对适合进行Re-Os同位素定年的灰岩样品规律性进行了讨论,结果显示还原环境沉积的灰岩更适合进行Re-Os同位素定年,氧化环境沉积的灰岩,不利于其中Re-Os同位素体系封闭,无法得到准确的Re-Os同位素等时线年龄.     

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.     

安徽铜陵老鸦岭含钼碳质页岩的Re-Os定年

安徽铜陵老鸦岭矿床是一个典型的层状矿床, 钼矿体赋存在二叠系顶部大隆组的碳质页岩-灰岩中. 利用Re-Os同位素体系(ICP-MS方法)对该含钼岩层进行定年, 得到的等时线年龄为234.2 ± 7.3 Ma, 初始值为1.37 ± 0.39(MSWD = 1.5). 该等时线年龄比沉积年龄(二叠纪末)年轻, 其原因可能是: (1) 后期热液的轻微扰动; (2) ICP-MS测量方式可能存在较大的质量分馏. 但无论如何, 该年龄接近沉积年龄, 而远早于燕山晚期侵入岩侵位时代. 因此老鸦岭钼矿床是同沉积型矿床, 与燕山晚期岩浆活动无关. 由于二叠纪的黑色页岩在长江中下游地区具有一定的分布, 所以老鸦岭含钼黑色页岩的研究结果对认识长江中下游地区的成矿规律和开拓新的找矿方向有重要参考意义.     

大别山北部饶拔寨超镁铁岩体的形成时代: Re-Os同位素法定年

沿饶拔寨岩体北西-南东向的中轴线,从5个钻孔中采集了15个岩芯样品.分析了常量和微量元素成分,样品的Al2O3与MgO和Yb之间有很好的相关性,反映了该岩体经过了部分熔融作用,形成了从饱满到亏损玄武质成分的特征.选择了9个样品分析:Re-Os同位素,Re含量为0.004—0.376 ng/g-1,Os含量为0.695～3.761ng/g-1,187Re/188Os为0.022-2.564,187Os/188Os为0.1165-0.1306,具有亏损地幔的特征.187Os/188Os-Yb和187Os/188Os-Al2O3都有很好的正相关性,由Os同位素代用等时线法获得饶拔寨超镁铁岩体的形成年龄为1.8±0.1 Ga,为古老的大陆岩石圈地幔的残片.在扬子板块向华北板块俯冲过程中,大陆岩石圈地幔楔以固态形式侵入俯冲带,在印支期伴随经超高压变质的俯冲地壳板片折返到地壳,成为造山带橄榄岩.     

西藏那曲蛇绿岩地幔源区的碳质球粒陨石型Os同位素特征及其意义

尖晶石具有高Os低Re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,其Os同位素组成的测量值可以代表形成时的初始Os同位素组成.本文尝试用同一堆晶序列纯橄岩中尖晶石Os同位素组成和辉长岩中锆石年龄来反演地幔源区的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.西藏那曲蛇绿岩是新特提斯蛇绿岩的一部分,位于班公湖-怒江缝合带中段,形成于成熟的弧后盆地,其中发育同一堆晶序列的纯橄岩和辉长岩.辉长岩中锆石U-Pb年龄为183.7±1Ma.纯橄岩的全岩和分选出的尖晶石的Os同位素组成非常一致,排除了后期混染作用的影响,可以代表对流上地幔Os同位素组成.与碳质球粒陨石对比,尖晶石的?Os为?0.2～?0.3,表明那曲蛇绿岩的地幔源区为碳质球粒陨石型对流上地幔.因此,青藏高原大陆岩石圈主体属于残留的特提斯大洋岩石圈,是由中生代软流圈地幔顶部转化形成.这是首次运用能准确定年的堆晶岩中尖晶石Re-Os同位素组成来反演蛇绿岩地幔源区性质的研究实例.     

白云鄂博超大型稀土-铌-铁矿床黄铁矿Re-Os定年

从白云鄂博超大型稀土-铌-铁矿床的切割稀土矿化且与重晶石共生的晚期黄铁矿脉中, 选取6个黄铁矿样品, 对其进行了Re-Os定年, 结果表明它们分别含有16~30 ng Re和0.10~0.16 ng Os, 给出加里东期的439±86 Ma等时线年龄. 样品的高Re/Os比值和低含量高放射成因Os的组成特性支持这组黄铁矿样品为表壳构造成因. 构造演化历史表明, 华北地块北缘在早古生代属于被动大陆边缘, 而不是具有大量火山岩浆活动的俯冲带. 本次工作提供了一个新的证据, 支持白云鄂博矿床在加里东期经历了地壳成因的热扰动事件, 而使部分同位素体系记录了加里东期的扰动年龄, 而不是主要成矿期的年龄.     

云南哀牢山金矿带镇沅超大型金矿载金黄铁矿Re-Os定年及其地质意义

镇沅金矿是哀牢山金矿带最大的超大型金矿床,但一直缺少同位素直接定年数据.从镇沅金矿田冬瓜林矿段变石英杂砂岩金矿石中,选取4个黄铁矿样品,采用Carius管溶样,蒸馏分离Os,丙酮萃取Re,高分辨率电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS)测定法,对其进行了Re-Os同位素定年,获得其等时线年龄为229±38Ma(MSWD=2.0,置信度95%),187Os/188Os初始值0.68±0.24,Os为442±91,黄铁矿Re/Os比值为40.8～100.5.结果显示:镇沅超大型金矿至少在印支期存在一次重要的成矿事件,该期成矿物质来源属壳-幔混合来源,但以幔源为主.构造-岩浆演化历史表明,哀牢山复合造山作用经历了前寒武纪-早古生代基底的形成、晚古生代俯冲造山作用、海西期末-印支期强烈碰撞造山、燕山期-喜马拉雅期伸展(走滑)造山等复杂的演化过程.多旋回的构造-岩浆-成矿作用使得镇沅金矿具有多期次成矿特征,成矿作用可能主要发生于印支期碰撞造山过程,而矿床中占次要地位的蚀变花岗斑岩型和蚀变煌斑岩型金矿可能是后期改造叠加所致.     

安徽铜陵新桥矿床下盘矿化中黄铁矿Re-Os同位素定年:海底喷流沉积成矿的年代学证据

安徽铜陵新桥矿床主要由层状硫化物矿体组成,产于晚石炭世黄龙组底部由碎屑岩向碳酸盐岩过渡的部位.在层状矿体下盘围岩中发育细脉状、网脉状矿化.整合的层状硫化物矿体与下盘细脉-网脉状矿化共生是海底喷流沉积块状硫化物矿床的一个标志性特征.本文利用Re-Os同位素体系对新桥矿床下盘矿化中黄铁矿进行定年,得到的等时线年龄为319±13Ma(MSWD=16).该年龄与层状硫化物矿体的赋存层位基本吻合,为该矿床存在石炭纪喷流沉积成矿作用提供了新的年代学证据.     

大别地块北缘侏罗系花岗岩类砾石的Rb-Sr年代学特征

大别地块北缘、合肥盆地南缘的侏罗系凤凰台组()底部冲积扇砾岩中发现花岗岩类砾石, 占砾石体积的5%~10%. 对精选出的两个花岗岩砾石样品中钾长石、黑云母、角闪石和全岩进行Rb-Sr同位素测定, 利用等时线定年方法计算, 获得(428±20)和(430±54) Ma两个年龄, 表明侏罗纪大别山物源区曾发育早古生代花岗岩类岩浆侵入岩. 根据岩石地球化学分析判别它们具有碰撞后隆升花岗岩的成因特征.     

新疆果子沟埃迪科拉纪冰碛岩沉积环境

西天山赛里木湖南缘果子沟剖面出露了新疆新元古代一套较完整的冰碛沉积, 称为塔里萨依组, 以往研究程度较差. 根据前人的化学地层学年龄数据及该组的层位和区域对比, 塔里萨依组应属于埃迪科拉纪冰期沉积. 对该区埃迪科拉纪塔里萨依组冰碛岩剖面进行的地球化学研究, 揭示了该区埃迪科拉纪晚期所处的大地构造背景和沉积环境特征, 初步恢复了当时古气候特点并与同时代其他地区进行对比. 采自果子沟冰碛岩剖面样品的Si, K, Na和Al氧化物及其比值表明, 该地区逐渐从构造活动区域演变为较为埃迪科拉纪稳定的被动大陆边缘环境; CIA值及A-CN-K图解表明, 该地层属于同一冰期中的不同沉积阶段, 经历了较为寒冷的的中低程度的化学风化作用; 分别在剖面顶、底部出现的TOC以及V/Cr, Ni/Co和U/Th比值突变, 反映了冰川开始和结束时出现的生物生产率和氧化还原条件的急剧变化.     

新疆东准噶尔小石头泉前寒武纪变质岩的Sm-Nd等时线年龄证据

对于准噶尔地块基底的特征,长期以来一直存在争论.一些学者基于重力和磁力异常等地球物理资料,推断准噶尔地块底部存在前寒武纪基性超基性杂岩。但由于长期以来在准噶尔盆地周边既未发现古老的地质实体,又缺乏同位素年龄证据,另一些学者则认为准噶尔地块可能只具有古生代洋壳基底。 近年来,在东准噶尔清水泉和卡姆斯特的阿勒安道群中,发现了晚震旦早寒武世小壳化石群分子,其中多种化石分子(如:Pylocorpus,Reticnlafopora,Asteropyla等)已见于华南、秦岭的震旦寒武系界线层位上。此外,在小柳沟荒草坡群下部浅肉红色花岗片麻岩中,还获得了单颗粒锆石铅同位素蒸发法年龄1908 Ma~(3))。这些结果仅表明,东准噶尔有存在前寒武纪基底的可能性。因此,在准噶尔盆地周边造山带寻找和确定是否有前寒武纪地质体出露,是目前研究中的关键。本文所提出的东准噶尔小石头泉变质岩的Sm-Nd等时线年龄研究结果,将对准噶尔地块基底时代的研究提供进一步依据。     

西秦岭甘肃温泉钼矿床成矿地质事件及其成矿构造背景

温泉钼矿床是一个与三叠纪花岗岩有关的斑岩型钼矿床. 温泉岩体地球化学特征上富集LILE和LREE, 贫化HFSE, 较岛弧火山岩有明显高的碱(K₂O+Na₂O)和Sr, Ba含量, 与高钾钙碱性系列的后碰撞花岗岩相似. 温泉岩体的常量元素、微量元素、稀土元素及年代学资料显示, 它们是在陆-陆挤压碰撞向伸展转化地球动力学条件下, 由富集的岩石圈地幔发生部分熔融产生的基性岩浆和其所诱发的加厚下地壳部分熔融形成的酸性岩浆混合的产物. 5件辉钼矿的Re-Os同位素定年结果显示, 辉钼矿Re-Os模式年龄在(212.7 ± 2.6)?(215.1 ± 2.6) Ma之间, 其加权平均值(214.1 ± 1.1) Ma, 由ISOPLOT程序获得的等时线年龄为(214.4 ± 7.1) Ma. 该年龄与前人报道的温泉岩体的K-Ar年龄(223~226 Ma)和SHRIMP U-Pb锆石年龄((223 ± 7) Ma)在误差范围内相近但偏晚, 反映Mo矿化主要发生在岩浆侵入-成岩的晚期阶段, 成岩成矿发生于华北与华南板块全面对接后秦岭造山带构造体制由碰撞到后碰撞的转折阶段, 并与南秦岭的变质变形、勉-略洋盆闭合及大别-苏鲁超高压岩石板片折返这一统一地质事件相对应. 中三叠世华北和华南发生大规模陆-陆碰撞并导致地壳明显增厚或俯冲板片折返, 印支晚期构造体制进入由碰撞到碰撞造山后伸展的转折阶段, 地幔软流圈物质上涌并底侵于下地壳底部而诱发的下地壳物质的部分熔融形成富Mo的花岗质岩浆, 岩浆冷凝分异出的成矿流体使成矿元素Mo富集成矿. 秦岭造山带的斑岩钼矿床主要形成于2个时期, 即220 Ma 左右和140 Ma 左右, 这两个成矿作用均发生于从挤压到伸展转变的构造环境, 但是它们发生在秦岭造山带不同的构造演化阶段. 温泉钼矿床的发现, 表明西秦岭三叠纪构造岩浆岩带是秦岭造山带又一重要的Mo矿化有利地带, 对西秦岭三叠纪花岗岩的含矿性评价研究应当引起今后重视.     

与“南永2井珊瑚礁‘红色与黑色沉积夹层’的成因及环境意义初探”商榷

“南永2井珊瑚礁‘红色与黑色沉积夹层’的成因及环境意义初探”一文[1](以下简称“南文”)重点研究了南永2井珊瑚礁红色和黑色沉积夹层.通过对黑色沉积和红色沉积的古地磁特征(包括磁化率、剩余磁化强度)和地球化学特征(MnO和Fe2O3)的研究,“认为这一对特殊而典型的‘沉积夹层’与古气候的突变有关”.文章思路新颖,独创性强,所报道的红色和黑色沉积对于全球气候变化、事件沉积具有重要的研究意义. 关于黑色与红色沉积的研究国际上已进行多年,不同时期的黑色和红色沉积在规模、时间跨度和空间分布上不尽相同,因而其形成机理也各不相同.30多年来全球深海钻探和大洋钻探资料揭示,地质历史中侏罗纪~白垩纪广泛分布富有机质的黑色页岩,Schlanger等人[2]首次提出“大洋缺氧事件”模式用以解释其成因.后续调查研究表明,缺氧事件对应于高含量有机碳[3]、大规模有机碳埋藏[4]、碳同位素正偏[5]和海洋生物大规模绝灭[6].近年来,科学家注意到在早、中白垩世缺氧事件黑色沉积之上晚白垩世期间全球范围内广泛出现典型的海相红色沉积,包括红色灰岩类和红色泥质岩,并认为是大洋富氧事件的产物[7,8]1).这种大洋缺氧事件(黑色页岩与大洋富氧事件)红色沉积组合变化绝不是偶然的现象,它是地球系统中气圈-水圈-沉积圈圈层耦合的产物,其表现周期为10~100 Ma. 而“南文”报道的红色沉积夹层时限为20~30 ka,相当于米兰科维奇旋回,空间分布区域也较为有限.根据沉积速率推算,其黑色沉积的时限约220 ka.与白垩系相比,南永2井珊瑚礁红色与黑色沉积夹层很可能相当于米兰科维奇旋回级别.在整个地质历史中,与白垩系相似的黑色/红色沉积很可能出现在奥陶系[9](Andrei Dronov,私人通信,2001). 现在最为紧迫的一点似乎在于区分不同级别的黑色/红色沉积,为系统性的研究打下一个良好的基础.因此,在“南文”研究基础上,进一步开展红色和黑色沉积夹层研究具有非常重要的意义,因为相对来讲,相似沉积的地质历史时代越近,研究也就相对更准确,难度也更小.但是就文章本身所提供的信息来看,该文的研究结论似乎还有不少值得完善的地方, 下面特把我们的问题提出来,以期共同提高对于地质历史时期的黑色/红色沉积研究. 问题1:“南文”中黑色沉积和红色沉积的岩石学特征交待不够明朗.岩石学特征直接与海平面、物源区性质等相关.如果黑色和红色沉积的岩石学特征不发生明显变化,则可以排除海平面变化和物源区的影响. 问题2:黑色和红色沉积的颜色分布是浸染状、斑点状还是块状？其均一性如何？均一性不同,解释很可能不同.例如,斑点状颜色很可能是特殊矿物在成岩阶段被氧化所致,而均一性好的颜色多为沉积阶段产物(成岩后生阶段之前).其颜色成因很可能与海水地球化学性质有关. 问题3:黑色和红色沉积中的有机碳含量是否有变化？颜色跟有机碳含量变化是否相关？在沉积学中,有机碳含量高的沉积物一般颜色较深,典型的黑色页岩就是由于有机碳含量较高所致. 问题4:“南文”中1477页最后一段至1479页第1段指出:黑色沉积中心层的底界正好对应于布容正极性/松山反极性(B/M)转换的界限,并进一步根据年龄数据相当于d 18O曲线划分的19/20(冷/暖)转换界限, 由此得出结论黑色沉积夹层的形成与全球气候突发事件有关.应该指出的是,在承认对比精确度的前提下,极性反转与气候冷暖转换界限对应于黑色沉积中心,只能说明在时间上的对应关系,而并不能说明黑色沉积就一定与全球气候突发事件相关,两者之间不存在必然关系.要揭示气候变化,恐怕碳酸盐(全岩或化石)氧稳定同位素测试是必要的,同时也是最有效的方法. 问题5:1479页第1段.生物碎屑含量在黑色沉积中的变化是否一定是气候(气温)变化的产物值得进一步探讨.导致生物碎屑含量增加的因素很多,气候温度变化可能仅仅只是其中一个因素.我们不能将生物碎屑含量的增加直接用作气候变化的证据. 问题6:“南文”中指出(1479页第2段)冰期会有Mn,Fe等金属元素在礁岩中的浓缩, 而当气候突然变暖时,Mn,Fe,Cu,Zn和Cd等金属又会大量氧化稀释.此处是直接提出结论而未见任何参考文献的印证;“南文”随后在解释黑色/红色形成机制时更进一步假设是由于Mn和Fe各占优势的原因,其理论依据是什么？另外,文中仅仅讨论了Mn和Fe的含量变化,其他元素变化如何？Mn和Fe等金属的地球化学行为与气候之间的关系如何？等等,均缺乏令人信服的解释.而这些问题正是全文的核心所在. 以上提出的问题得当与否有待验证,可能会由于研究侧重点的不同而会囿于一家之言.但无论如何,目标只有一个,那就是共同推进黑色/红色沉积(事件)的研究,将问题引向深入. 致谢 本工作受国家杰出青年科学基金(批准: 49625203)资助.