U-Pb同位素定年标准锆石的Hf同位素

利用配有193 nm激光的Neptune多接收电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICPMS), 采用新发表的Yb的同位素丰度和本研究中测定出的Yb和Hf之间的质量歧视关系, 在原位和扫描模式下, 对标准锆石91500进行了一系列的Hf同位素测定实验. 结果显示, 不同束斑直径和模式下获得的Hf同位素比值在误差范围内相同, 并与文献报道值一致. 因此, 无论是原位还是扫描模式, 均可在LA-MC-ICPMS仪器上获得可信的锆石Hf同位素组成; 同时也表明我们所采用的干扰元素的校正方法对于取得令人满意的Hf同位素测量准确度是合适的. 运用上述方法对目前微区U-Pb定年工作中常用的4种标准锆石进行系统测定发现, 91500, CZ3, CN92-1和TEMORA的¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf比值分别为0.282316±4(n = 34); 0.281704±6 (n = 16), 0.282200±6 (n = 20)和0.282684±14 (n = 24), 对应的¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf平均值分别在0.00031, 0.000036, 0.00083和0.00127左右. 研究发现, 相对CN92-1和TEMORA而言, CZ3和91500具有非常狭窄和稳定的Lu/Hf比值及Hf同位素变化范围, 是Hf同位素LA-MC-ICPMS测定的理想标准锆石.     

华北克拉通西部孔兹岩带形成时代新证据: 巴彦乌拉-贺兰山地区锆石SHRIMP定年和Hf同位素组成

对华北克拉通西部孔兹岩带西段巴彦乌拉-贺兰山地区片麻状花岗岩和贺兰山岩群石榴云母二长片麻岩进行了锆石SHRIMP U-Pb定年和Hf同位素组成研究. 片麻状花岗岩岩浆锆石年龄为(2323±20) Ma, 两期变质锆石年龄分别为(1923±28)和(1856±12) Ma. 锆石核、幔和边Hf同位素组成相近, 19个数据点TDM1(单阶段亏损地幔模式年龄)变化范围为2455~2655 Ma. 石榴云母二长片麻岩中大多数残余锆石年龄集中分布, 平均年龄为(1978±17) Ma, 另有少量更老残余锆石(2871~2469 Ma)存在. 变质锆石由于U含量很高导致强烈铅丢失, 未能获得准确年龄. 锆石Hf同位素组成变化范围较大, T_DM1为1999~3047 Ma. 结合前人研究成果, 可得出如下结论: (1) 贺兰山岩群孔兹岩系形成于古元古代, 而不是以往认为的太古宙; (2) 研究支持了华北克拉通西部鄂尔多斯陆块和阴山陆块之间存在一规模巨大的古元古代孔兹岩带的认识; (3) 孔兹岩带内大量存在的古元古代早期地质体可能是孔兹岩系碎屑沉积物物源区之一; (4) 鄂尔多斯地块、阴山地块和东部地块大致在同时发生相互碰撞拼合, 导致华北克拉通最终形成.     

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.     

地质样品Nd同位素激光原位等离子体质谱(LA-MC-ICPMS)测定

利用配有193 nm激光的Neptune多接收等离子体质谱仪(MC-ICPMS), 采用最新发表的Sm同位素丰度和本研究中测定的Sm和Nd之间的质量歧视关系, 对磷灰石、榍石、独居石和钙钛矿等天然矿物进行了一系列微区原位Nd同位素测定. 结果表明, 大量Ce的存在不会影响Nd同位素的精确与准确测定, 在Sm/Nd < 1 (¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd < 0.6)范围内, 建立的方法可以准确获得足够Nd含量地质样品的Nd同位素组成. 结合其微量元素和U-Pb年龄, 激光Nd同位素资料可为精细地质作用过程的探讨提供重要信息.     

锆石/斜锆石U-Pb和Lu-Hf同位素以及微量元素成分的同时原位测定

利用配有193 nm激光剥蚀系统的Neptune多接收等离子体质谱仪 (MC-ICPMS) 和Agilent 7500a四极杆等离子体质谱仪 (Q-ICPMS), 对Phalaborwa, 91500, GJ-1, TEMORA-1和SK10-2等标准斜锆石和锆石进行了U-Pb和Lu-Hf同位素以及微量元素成分的同时测定. 激光剥蚀物质以不同比例送入Q-ICPMS获得U-Pb年龄和微量元素成分, 送入MC-ICPMS进行Lu-Hf同位素测定. 系列实验显示, 剥蚀物质分别以6:4, 5:5和4:6比例送入两仪器进行测定所得结果在误差范围内一致. 在40~60 μm束斑直径(锆石SK10-2采用40 μm, 其余60 μm)下, 所获得的Phalaborwa, 91500, GJ-1, TEMORA-1和SK10-2等斜锆石/锆石标准的U-Pb年龄分别是2065 ± 15 (2σ, n = 20), 1063±6 (2σ, n = 19), 613±6 (2σ, n = 20), 416±5 (2σ, n = 20)和32.6±0.5 (2σ, n = 20) Ma, ¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf 比值分别为0.281231±0.000024 (2SD, n = 20), 0.282310±0.000035 (2SD, n = 19), 0.282028±0.000034 (2SD, n = 20), 0.282687±0.000034 (2SD, n = 20)和0.282752±0.000053 (2SD, n = 20). 所获得的微量元素成分也与目前文献的报道值一致. 因此, 激光剥蚀系统与MC-ICPMS和Q-ICPMS的联用, 可同时获得可信的锆石U-Pb年龄、Lu-Hf同位素和微量元素成分资料, 从而为解决地球科学问题提供了重要的分析工具.     

榍石原位微区LA-ICPMS U-Pb年龄测定

利用配有193nm ArF准分子激光剥蚀系统的Agilent 7500a四极杆电感耦合等离子体质谱仪(Q-ICPMS),分别采用单点和线扫描分析模式对榍石标样BLR-1,OLT-1和锆石标样91500,GJ-1进行了原位微区U-Pb年龄测定.实验结果显示,以榍石BLR-1作为外部标样,单点和线扫描分析所获得榍石OLT-1的206Pb/238U加权平均年龄分别为1015±5 Ma(2σ,n=24)和1017±6 Ma(2σ,n=24),在误差范围内与其年龄推荐值1014 Ma一致;而以锆石91500作为外部标样,单点和线扫描分析所获得榍石BLR-1的206Pb/238U加权平均年龄分别为917±4 Ma(2σ,n=24)和927±5 Ma(2σ,n=24),榍石OLT-1的206Pb/238U加权平均年龄分别为891±4 Ma(2σ,n=24)和901±5 Ma(2σ,n=24),二者相对于其年龄推荐值均偏年轻～12%.这些结果表明,在LA-ICPMS U-Pb年龄测定过程中,不同种矿物(榍石与锆石)之间存在明显的基体效应,而同种矿物之间基体效应则很小.因此,在原位微区LA-ICPMS U-Pb测年分析过程中,必须用同种矿物作为外部标样进行元素分馏校正.以房山岩体为研究实例,对该岩体中的榍石进行了U-Pb年龄测定,揭示了房山岩体快速冷却的热年代学史.     

大别造山带碧溪岭超镁铁岩的铂族元素特征

采用镍锍火试金法结合ICP-MS（等离子体质谱）分析了碧溪岭榴辉岩和石榴橄榄岩样品中的Ir,Ru,Rh,Pt和Pd的含量,结果显示其铂族元素（PGE）的含量随着岩石类型呈规律性的变化．从石榴橄榄岩→榴辉岩,各个铂族元素的含量及总量均逐渐降低．碧溪岭超镁铁岩的PGE分布模式是硫化物和非硫化物相（尖晶石／4g铁矿或合金或微粒的金属集合体）共同作用的结果．尽管超高压变质作用改变了碧溪岭超镁铁岩石的原始结构,但是主微量元素、同位素和铂族元素特征均表明,碧溪岭超镁铁岩的母源岩浆来自可能有古老岩石圈地幔参与的地幔源区,其原岩是经历过岩浆结晶分异作用形成的堆晶岩,并且在岩浆的演化过程中受到过地壳物质的混染．     

冀东3.8 Ga锆石Hf同位素特征与华北克拉通早期地壳时代

锆石U-Pb同位素测定显示, 冀东铬云母石英岩来自于36~38亿年左右花岗质岩石的风化剥蚀. 激光原位Hf同位素分析表明, 这些锆石在后期地质演化过程中基本保持Hf同位素体系的封闭, U-Pb谐和点锆石的Hf同位素模式年龄均在38亿年左右, 反映了该古老地壳物质的再循环. 其中38亿年左右年龄的锆石具有与球粒陨石相同的Hf同位素组成, 表明其源岩花岗质岩石来自于年轻地壳的部分熔融, 且该年轻的地壳来源于未经明显壳幔分异事件的地幔. 因此, 冀东地区在38亿年以前未发生大规模的地壳生长事件. 结合其他地区的锆石Hf同位素资料, 本文推测, 华北克拉通最早期的地壳可能形成于40亿年左右. 目前, 在华北地区找到更古老地壳的可能性很小.     

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.