超高压榴辉岩中金红石U-Pb年龄: 快速冷却的证据

对大别山南部超高压带内金河桥榴辉岩的金红石和绿辉石进行了U-Pb同位素分析,利用等时线法和依据绿辉石Pb同位素组成扣除普通Pb法获得了一致的高精度金红石U-Pb年龄(218±1.2)Ma.这表明低μ的绿辉石可以作为金红石普通Pb扣除的依据.另外,根据前人研究结果计算得到在快速冷却条件下金红石U-Pb体系封闭温度为(470±50)℃.这一结果证明218Ma代表超高压岩石冷却到470℃左右的时间,而非峰期变质时代.它证明大别山南部超高压岩石在峰期变质之后经历了一次快速冷却过程.     

荣城榴辉岩的氧同位素组成

荣城3类经历过超高压变质的榴辉岩具有明显不同的氧同位素组成. 产于区域片麻岩和超镁铁岩中的榴辉岩具有通常榴辉岩的氧同位素组成, 而产于大理岩中的榴辉岩特别富集¹⁸O. 各类榴辉岩的石英-石榴石氧同位素温度大体指示榴辉岩的形成温度, 由此估计榴辉岩的峰期变质温度平均略高于800℃, 与其他地质温度计估计的温度基本一致. 荣城杨官屯大理岩中榴辉岩包体的δ¹⁸O值远比大别山和苏鲁地体其他地区的榴辉岩(包括大理岩中的榴辉岩包体)都高. 矿物的氧同位素分析结果表明荣城的榴辉岩形成温度总体上高于大别山和苏鲁西南部地区, 而不同矿物对估计的同位素温度数据分散反映该地区超高压榴辉岩抬升期间普遍遭受过叠加变质作用.     

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.     

华北克拉通孔兹岩带含夕线石泥质麻粒岩中石榴子石的金红石出溶

对华北克拉通孔兹岩带泥质麻粒岩样品中石榴子石的金红石出溶进行报道.该麻粒岩样品的矿物组合为石榴子石、夕线石、条纹长石、黑云母和石英.长石地质温度计在压力1×106 k Pa时给出的峰期温度大约为980℃,表明该样品曾经历了超高温变质作用.激光拉曼分析显示石榴子石中的定向针状金红石具有特征谱峰446~448和610 cm–1.在显微镜下可以观察到3~4组相互平行定向的针状金红石包体,因此认为它们是在变质峰期后抬升和降温过程中由石榴子石出溶形成.石榴子石出溶定向针状金红石可以在华北克拉通孔兹岩带用来指示超高温变质作用,当然也同样对其他超高温变质地体适用.     

南苏鲁超高压榴辉岩中罕见的原生高密度盐水溶液包裹体

在南苏鲁超高压变质带发现了原生高密度流体包裹体. 这种包裹体在超高压榴辉岩的石榴石中呈孤立和小群分布, 冷冻法确定包裹体的低共熔温度≤–52℃, 在重复冷冻-升温的特定阶段, 液相包裹体中出现气泡, 测得液-气均一温度≤–12.5℃, 由此得到流体成分属CaCl₂-NaCl-H₂O体系, 流体密度为1.27 g/cm³, 在相当于榴辉岩相峰期温度下的压力约为2.4 GPa, 接近超高压变质条件. 这类包裹体在榴辉岩的折返过程中与寄主矿物发生反应, 形成含水硅酸盐矿物, 并使其密度降低, 转变成气液多相包裹体.     

北秦岭松树沟高压基性麻粒岩锆石的LA-ICP-MSU-Pb定年及其地质意义

对北秦岭松树沟高压基性麻粒岩中的锆石进行了阴极发光图像、微区原位LA-ICP-MS微量元素分析和U-Pb定年. 结果表明, 这些锆石具有明显的双层结构, 核部主体由扇形或面形分带区域组成, 局部显弱分带或云雾状结构, 具低的Th, U, REE, HREE含量和低的Th/U与较高的(Nd/Yb)_N比值, 显示了与石榴石平衡生长的锆石的稀土配分型式, 应属变质成因; 核部的外围存在一窄的亮色环边, 与核部界线呈浑圆状或港湾状, 为后期退变质影响的结果. 对11粒锆石核部区域的24次U-Pb同位素分析获得²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄加权平均值为485±3.3 Ma, 代表松树沟高压基性麻粒岩的峰期变质年龄. 该年龄值与秦岭岩群北侧的超高压榴辉岩及其围岩片麻岩的变质年龄值(507±37 Ma)在误差范围内一致, 表明在北秦岭秦岭岩群南北两侧存在同时代的两条早古生代高压-超高压变质岩带. 初步认为这两条高压-超高压变质岩带的形成, 可能分别对应于早古生代时期秦岭古洋盆和二郎坪洋盆俯冲消减引发的微陆块之间或微陆块与岛弧地体之间陆壳双向深俯冲碰撞作用.     

四川雪宝顶白钨矿稀土地球化学与Sm-Nd同位素定年

产于四川雪宝顶的白钨矿晶体大、晶形好, 是研究非金矿中的白钨矿中稀土配分型式及Sm-Nd同位素体系的理想研究对象. 该区白钨矿为橙红色单晶体, 与绿柱石、锡石和白云母共生, 粒径为1~10 cm. 研究结果显示, 雪宝顶矿床中白钨矿稀土总量较高(275~534 μg·g^-1), 其稀土配分型式为无MREE富集的平坦型, 与Ghaderi等人划分的白钨矿Ⅱ型稀土配分型式总体类似, 但具负铕异常, 并且有与A型花岗岩较为相似的四分组效应. 结合已报道过的包裹体测温资料, 雪宝顶白钨矿成矿流体主要为低钠流体, 其稀土配分型式推测取决于热液中稀土的分配系数, 而非晶体化学因素控制, 其成矿热液很可能源自其矿区附近的研究程度较低的碱性花岗岩. 在白钨矿的¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd-¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd图解中, 对应的等时线年龄为(182.0 ± 9.2) Ma, MSWD = 0.52, 是白钨矿的形成年龄, 代表了雪宝顶W-Sn-Be矿的主成矿年龄, 属于燕山早期. 本次白钨矿Sm-Nd同位素等时线年龄研究结果进一步明确了雪宝顶W-Sn-Be矿成矿年龄, 为研究川西稀有金属矿床成矿年龄及松潘-甘孜造山带的成矿时空特征提供了可靠和有用的数据.     

苏鲁地体胡家林石榴橄辉岩中锆石SHRIMP U-Pb年龄及其地质意义

山东省日照市胡家林石榴橄辉岩产于苏鲁超高压变质带中, 其中的锆石主要为柱状和粒状(长/宽 = 1︰1.3~2.5), 晶型较好. 阴极发光(CL)和背散射(BSE)图像显示具岩浆成因的成分环带, Th/U比为0.99~2.81, 为岩浆成因的锆石特征. 14个点的锆石SHRIMP U-Pb年龄分析给出²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄范围为207~223 Ma, 加权平均值为216±3 Ma, 与大别-苏鲁超高压变质岩片折返过程中角闪岩相退变质的时代一致. 石榴橄辉岩在随超高压变质岩片折返过程中被携带到地壳环境, 受到来自超高压岩片内部释放的流体交代, 锆石U-Pb年龄记录了交代所形成的熔体结晶时代. 因此, 深俯冲大陆板块折返过程中的流体释放可能是其中锆石生长的重要流体来源.     

胶东乳山含金石英脉型金矿的成矿年龄: 热液锆石SHRIMP法U-Pb测定

胶东乳山金矿含金石英脉中的锆石具有较高的普通铅(²⁰⁶Pb_c＝2.00%~15.88%)和Th/U比值(0.31~1.35), 其壳-幔部捕获的流体包裹体与含金脉石英中的流体包裹体类型相同, 表明锆石形成于高Th/U比值的成矿热液环境. SHRIMP法 U-Pb测定结果表明, 含金脉石英中热液锆石的形成年龄为117±3 Ma, 与前人在胶东其他地区金矿床获得的成矿年龄相接近, 代表了乳山金矿的热液成矿时间; 围岩昆嵛山二长花岗岩中锆石的形成年龄为160±3 Ma, 表明金矿床形成与二长花岗质岩浆侵位事件无直接关系. 采用SHRIMP法直接测定含金石英脉中热液锆石的U-Pb年龄, 可用来限定热液成因金矿床的成矿时代.     

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.     

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.     

天然含钒金红石: 一种用于降解卤代有机污染物的光催化剂

锐钛矿型TiO₂是目前世界上普遍使用的有机污染物降解剂之一, 而天然金红石对有机污染物降解能力和方法的研究在国内外一直处于空白状态. 天然金红石可含1%左右的V₂O₅, Ti被V以及Fe, Cu和Zn等杂质替代, 可引起其晶格畸变与缺陷而呈现出良好的环境属性. 经粉碎、加热和淬火处理的金红石样品在可见光范围的吸收作用有所增强, 尤其热处理温度为1000℃和1100℃的样品对可见光的吸收效率大幅度增加. 粉碎的天然含钒金红石对卤代烃三氯乙烯和四氯乙烯具有一定的降解效果. 加热1000℃改性金红石对卤代烃的降解效率明显提高. 进行1000℃和1100℃淬火改性后金红石对卤代烃的降解速度大大加快. 天然含钒金红石在光催化方面孕育有独特性能, 在降解卤代有机污染物领域具有潜在功能和巨大优势.     

甘肃武都万象洞滴水与现代石笋同位素的环境意义

初步研究了青藏高原与黄土高原过渡带的甘肃武都万象洞中滴水的氢氧同位素和洞穴现代石笋碳酸钙的氧同位素组成, 发现万象洞内滴水的δ¹⁸O_dw和δ D_dw位于全球降水同位素网数据建立的地方性大气降水线范围之内, 说明滴水δ¹⁸O_dw与降水δ¹⁸O有密切关系. 利用δ¹⁸O_dw和洞内中部到距洞口较远处的现代管状钟乳石下部的δ¹⁸O_mc数据和碳酸盐古温度等式计算的温度范围在8.9~12.4℃之间, 平均值为10.7℃, 其中计算出距洞口较远处8个位置的温度在10.1~12.4℃的范围之内, 平均值为11.5℃, 这个值与洞穴内的观测值(10.99℃)一致, 略低于当地年平均气温(14.4℃), 说明现代石笋形成在同位素平衡条件下, 它们的同位素组成可以近似地反映其洞外大气年均温度.     

青海湖沉积岩芯记录的青藏高原东北部过去800年以来的降水变化

对取自中国最大的内陆封闭湖泊青海湖深水区长约80 cm的短钻岩芯, 用²¹⁰Pb, ¹³⁷Cs和岩芯对比建立年代序列, 用5年分辨率的自生碳酸盐同位素、粒度、碳酸盐和有机质含量来重建青藏高原东北部过去800年来的气候变化历史. 发现青海湖湖盆的不同深水区岩芯具有很好的对比性, 湖盆西部沉积速率最大, 东部最小. 在湖盆南部短钻岩芯Qing-6所在位置, 近期平均沉积速率为0.1004 cm/a. 氧同位素和粒度资料揭示的过去800年的有效降水变化与古里雅和敦德冰芯记录的冰川积累量一致. 公元1200~1500年的300年中总体为干旱气候, 公元1500~1560年相对湿润. 1560~1650年和1780~1850年的两个干期是西南季风减弱的结果. 1650年以来的有效降水总体增加是亚洲西南季风增强所致, 一直持续到1950年前后. 高原上的小冰期除早期以外, 以水汽增加为特征. 沉积物有机质含量变化有200年左右的周期, 与1850年以前大气Δ¹⁴C变化同步, 表明湖泊生物生产力响应了太阳活动变化.     

华夏地块古元古代基底的加里东期再造: 锆石U-Pb年龄、Hf同位素和微量元素制约

应用LA-ICP-MS U-Pb同位素原位微区定年方法及Hf同位素和微量元素分析方法, 对闽西北天井坪地区混合岩中花岗闪长质新成体的锆石进行了系统研究. 这些锆石具环带结构, Th/U比值较高(多数大于0.1), 稀土元素配分型式左倾(富集HREE), 具明显正Ce异常和负Eu异常, 类似于岩浆锆石和深熔作用成因锆石的特征. 锆石²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为(446.8±2.2) Ma(95% conf., MSWD=0.88), 为加里东期再造的产物. 锆石的ε_Hf (t)值变化范围为-13.3 ~ -9.7, 显示物源具壳源性质; 其二阶段Hf模式年龄为1.7 ~ 1.9 Ga, 指示混合岩的原岩形成于古元古代. 其寄主岩混合岩新成体具过铝质钙碱性花岗岩的特征, 稀土元素配分型式和微量元素蛛网图显示它们具有与大陆上地壳岩石相似的特性. 结合前人的研究, 判断天井坪地区华夏地块基底物质形成于古元古代, 在加里东期经历了强烈再造和深熔作用. 该区古元古代变质基底加里东期再造的认识, 为深入研究华夏地块加里东时期的构造演化及其与扬子地块的相互作用提供了新的依据.     

1.5~3.0 GPa压力条件下多硅白云母榴辉岩的脱水熔融实验研究

以大别山东部碧溪岭超高压变质榴辉岩为实验样品, 使用活塞圆筒式高温高压装置, 在1.5~3.0 GPa, 800~950℃下进行封闭体系的脱水熔融实验. 结果表明: (1) 1.5~2.0 GPa下, 含5%多硅白云母榴辉岩的初始熔融温度(Tm)≤800~850℃, 熔融形成比例为3%的花岗质熔体; (2) 随着温度和压力变化, 榴辉岩中多硅白云母脱水熔融形成不同反应产物. 1.5~2.0 GPa和800~850℃下, 多硅白云母和黝帘石在亚固相下析出流体使岩石部分熔融, 蓝晶石形成斜长石反应边; (3) 随着温度升高, 多硅白云母与绿辉石、石英发生熔融反应, 形成更长石、蓝晶石和熔体, 更长石是多硅白云母在榴辉岩中主要的脱水熔融反应产物; (4) 1.5~3.0 GPa, ≥900℃的脱水熔融反应形成镁铝榴石分子较高(37.67%~45.94%)的新生石榴石; 在2.4~3.0 GPa, ≥900℃下, 反应产物中形成钾长石和硬玉, 代表反应体系处于更高压力下的流体不饱和状态. 实验初步约束了1.5~3.0 GPa下多硅白云母榴辉岩的脱水熔融固相线. 将实验结果与大别-苏鲁地区超高压榴辉岩的部分熔融特征相结合, 推断大别-苏鲁多硅白云母榴辉岩在折返过程中发生脱水熔融的压力和温度区间应为1.5~2.0 GPa, 800~850℃, 并指示超高压榴辉岩在不同变质相转变过程中可能经历了流体活动性明显不同的部分熔融过程.     

大别-苏鲁造山带超高压变质岩原岩性质:锆石氧同位素和U-Pb年龄证据

对大别-苏鲁造山带榴辉岩和花岗片麻岩中的锆石进行了激光氧同位素分析、单颗粒U-Pb年龄测定以及阴极发光观察, 其中氧同位素分析样品覆盖面积达到大约20000 km². 结果表明, 大多数锆石具有大的岩浆成因核和窄的变质增生边, 岩浆成因核具有新元古代年龄(700 ~ 800 Ma); 氧同位素比值变化较大 (-10.9‰ ~ +8.5‰), 但是大多数具有比地幔锆石低的δ¹⁸O值. 由于锆石的氧同位素组成不受亚固相高温热液蚀变和麻粒岩相变质作用的影响, 因此这些低δ¹⁸O榴辉岩和花岗片麻岩的原岩分别为低δ¹⁸O的基性和酸性岩浆, 对应于扬子板块北缘与新元古代裂谷构造有关的双模式岩浆活动. 这种大面积新元古代低δ¹⁸O岩浆活动与Rodinia超大陆裂解和全球性冰川作用(雪球地球事件)具有准同时性, 因此具有一定的成因联系. 早期基性岩浆沿扬子板块北缘裂谷构造带侵位, 岩浆作为热源引起冰川融化并引起裂谷带内部地表水深循环和热液蚀变, 导致深部地壳酸性围岩和基性岩的氧同位素比值发生显著降低. 而水化岩石由于其熔点降低出现重熔, 结果产生了新元古代时期的扬子板块北缘的大面积双模式低δ¹⁸O岩浆活动, 然后从中结晶出低δ¹⁸O锆石. 因此, 大别-苏鲁造山带超高压变质岩中的大规模氧同位素负异常是从其原岩新元古代低 δ¹⁸O岩浆继承过来的, 其成因与Rodinia超大陆裂解、雪球地球事件和裂谷岩浆活动相耦合的高温大气降水热液蚀变有关.     

胶东地区玲珑金矿矿石和载金矿物Rb-Sr等时线年龄与成矿时代

采用亚样品(sub-sample)取样及载金矿物-黄铁矿直接定年技术,研究胶东地区典型矿床玲珑金矿主成矿期载金矿物(黄铁矿)的形成时代.黄铁矿亚样品Rb-Sr同位素年龄为(121.6± 8.1) Ma,矿石(黄铁矿石英脉)及矿石-矿物的Rb-Sr同位素年龄却集中在120.0~122.5 Ma和110.0~111.7 Ma两个年龄段之间.结合矿床地质特征和矿石矿物学特征认为,矿石和矿石-矿物的同位素年龄是混合线,121.6 Ma应当为玲珑金矿主成矿期——含金黄铁石英脉阶段的成矿时代. 研究表明,利用亚样品取样技术直接测定载金矿物黄铁矿的Rb-Sr同位素年龄用于确定热液成因石英脉型金矿床的成矿时代是可行的.     

南阿尔金地区含铀-富铀锆钛石的发现及其新成因机制

锆钛石(ZrTi_2O_6)为高级变质岩、交代地幔岩和岩浆岩中的一种罕见副矿物,是研究高场强元素迁移与富集机理的理想对象.中国南阿尔金高压-超高压变质带的高压基性麻粒岩中发现了含铀-富铀锆钛石,其主要化学组成为TiO_2, ZrO_2和UO_2,但不同颗粒或同一颗粒不同区域成分变化较大, UO_2含量最高可达20.83 wt%,且U与Zr具类质同象替代关系,晶体化学式可简写为(Zr,U)Ti_2O_6.低-中等UO_2含量的含铀锆钛石与不含铀锆钛石相比晶体结构未发生显著变化,高UO_2含量的富铀锆钛石由于放射性损伤已发生蜕晶化.矿物显微结构及成分分析表明南阿尔金含铀-富铀锆钛石及其伴生矿物组合为:金红石-钛铁矿-含铀-富铀锆钛石-白钨矿或钛铁矿-含铀-富铀锆钛石-白钨矿,其中钛铁矿为金红石退变形成,而含铀-富铀锆钛石和白钨矿是金红石退变分解过程中释放的Zr, Ti, W等元素与变质流体中的U, Ca结合直接结晶形成.该研究对矿物尺度高场强元素迁移富集机理具有重要的指示意义.     

阿尔金超高压花岗质片麻岩中锆石SHRIMP U-Pb定年及其地质意义

阿尔金英格利萨依超高压花岗质片麻岩中锆石阴极发光图像和包裹体矿物组合特征显示, 其内部结构为由核部岩浆残留部分、幔部变质增生部分和边部后期新生部分组成的核-幔-边三层结构．对其进行的离子探针(SHRIMP)U-Pb年龄测试结果表明, 位于锆石颗粒幔部的5个测点的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄值为484±11~491±12 Ma, 对应Th/U为0.01~0.03, 加权平均年龄为487±10 Ma(2σ), 应代表该岩石的变质年龄; 位于锆石颗粒核部具岩浆生长环带部位测点的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄值介于809±19 Ma与885±21 Ma之间, Th/U为0.42~0.83, 对应于岩石的原岩岩浆结晶时代. 该岩石变质年龄(487±10 Ma)与阿尔金西段江格萨依榴辉岩峰期变质年龄(约500 Ma)的一致性, 以及其原岩岩浆结晶年龄介于809±19 Ma与885±21 Ma之间的确定, 不仅证实沿阿尔金南缘断续分布着一条超高压变质岩带, 而且进一步表明阿尔金超高压变质岩石是先存地壳物质在早古生代发生深俯冲作用的产物.