地质年代学第六讲 Sm-Nd法地质年龄测定

<正> 一、Sm-Nd法诞生的条件及发展历史 天然放射性同位素~(147)Sm经过一次α衰变生成稳定同位素~(143)Nd的核衰变过程早就为核物理学家和地球化学家们所熟悉,~(147)Sm的衰变常数(λ=6.54×10~(-12)年~(-1))也早在六十年代就得到多次精确测定,然而Sm-Nd同位素地质年代学方法直到七十年代初期才正式建立。原因之一是Sm和Nd的地球化学性质极为相似,在岩浆分异与岩石形成的过程中Sm/Nd的化学分馏作     

韧性剪切带中的Rb-Sr和Sm-Nd同位素体系

变形作用可以引起Rb－Sr同位素较大的活动性,但是Sm－Nd同位素相对保持稳定。流体在剪切带活动期间以渗透方式沿着糜棱叶理面运移为主,在活动期结束后则以孔隙流体方式保留在岩石中。Rb、Sr同位素可以在垂立于糜棱叶理方向上十分短的距离内（厘米尺度）达到再平衡。因此,通过选择适当的样品和采用“薄板”技术,Rb－Sr全岩等时线方法可以测定剪切带发生糜棱岩化作用的时间。在低级对中级变形变质作用环境下,流体／岩石反应对Sin、Nd同位素体系的干扰作用较小,但是,在高级变形变质条件下,一些REE未发生分馏的岩石中,Sin、Nd同位素可以测定岩石的成岩年龄．然而．在另外一些REE元素发生分馏的岩石中,Sm、Nd同位素发生了一定程度的重调。     

福建沿海长乐-南澳变质带的O.Nd.Sm同位素特征

长乐-南澳中新生代变质带,地处欧亚大陆板块东南缘,毗邻西太平洋。该变质岩系中包括片麻岩、变粒岩、片岩等。本文在系统地研究了这些岩石和共生矿物对的O、Nd、Sm同位素之后,据所获得的该变质岩系变质过程,热事件,原岩性质和变质条件的信息,并依同位素平衡分镏特征的差异划分了变质相带。     

地壳形成年龄的应用和误用

钐-钕(Sm-Nd)同位素研究可用来评价地壳生长的历史,有时可给出反映壳幔分异时间的“地壳形成”年龄。然而,如果一个样品是不同时期来源于地幔的物质的混合物,那么Sm-Nd同位素分馏系列可能只提供该样品中的物质存留于大陆壳内的平均时间估计值。在这些情况下,Sm-Nd同位素不给出地壳形成年龄的直接信息。这些年龄只有在得到了其他地质和地质年代信息的支持后才可解释为壳幔分离的时间。错误的解释会导致对地壳发育得出错误的结论。     

北山公婆泉斑岩型铜矿床地球化学特征研究

公婆泉铜矿是北山地区最大的铜矿床 ,也是我国西北地区一个非常重要的斑岩型铜矿床。矿体主要产在花岗闪长斑岩和英安斑岩体内。本文对含矿斑岩体、蚀变岩和铜矿石的主元素、稀土元素、微量元素、铅同位素和Sm Nd同位素地球化学特征进行了较为系统的综合分析研究 ,旨在查清含矿斑岩体的形成背景和成岩物质来源 ,以及含矿斑岩体与成矿之间的内在联系。研究结果表明 ,英安斑岩和花岗闪长斑岩体形成于岛弧环境 ,他们具有相同的成岩物质来源 ,是上地幔和下地壳物质混熔产物。花岗闪长斑岩和英安斑岩均具有较高的Cu背景值 ,可为后期Cu的富集提供充足的物质基础。铅和钕同位素数据表明 ,成矿物质以幔源为主 ,主要来自于含矿的斑岩体。     

月球高地角砾岩中斜长石碎屑的一个～45亿年的年龄证据

该研究试图用 Ar~(40)-Ar~(39)方法来鉴定“阿波罗-16”的一个再结晶角砾岩的原始物质的变质前年龄。从岩石学的研究已发现某些月球角砾岩的碎屑末同再结晶的基质达到化学平衡。详细的 Rb-Sr 法研究也表明,一些斜长石碎屑末同基质达到同位素平衡。因而提     

陆壳组成与年龄的关系:花岗质岩石中Nd同位素变异所提供的证据

地壳花岗质岩石源区的Nd同位素体系可用来估算与陆壳年龄呈函数关系的陆壳Sm/Nd比值。现已发现,从早太古代到晚元古代,陆壳内花岗岩岩浆源的Sm/Nd比值随年龄的减小而增大,即从球粒陨石值的47%增至64%。这一变化趋势与根据沉积岩的稀土(REE)模式推测的变化趋势相反。观测到的这一变化趋势可能仅适用于地壳的长英质部分,但只要较老地壳比较年轻地壳含有更多的镁铁质(50%对0%),该变化趋势也可应用于整个地壳。因为地球上最古老地壳的某部分可能已被继后的地质过程所破坏,所以该变化趋势可能是地壳组成的保留倾向所致(preservational bias),而不是地壳组成真正随时间发生了变化。同位素数据和地壳年龄的分布表明,整个陆壳的Sm/Nd比值不低于球粒陨石值的60%。地壳的Nd浓度的这个极限值和估算值与质量平衡(要求大陆的Nd含量与约700km深处的地幔中丢失的Nd的量相等)一致。     

用Rb-Sr法测定某些碳质页岩的年龄问题

引言许多作者都用已知地层年龄的页岩样品,检验了Rb-Sr 法用于沉积岩年龄测定的可能性。某些作者记录到的年龄超过了沉积的年龄。也有一些作者得到的年龄要么是沉积的年龄,要么就是沉积期后成岩作用或变质作用的年龄。从理论上来讲,该年龄的范围可能在母岩的年龄和沉积期后某个变质作用事件的年龄之间。在用 Rb-Sr 法测定沉积岩年龄时遇到的一个问题,就是 Sr 同位素均一化的时间和程度。有几位研究者断定:即使经过长期接触后,现代沉积物中的 Sr也不会同上复水体达到平衡。本文叙述了 Rb-Sr 法对已知年龄(据传统的年代     

基于分形方法确定合肥大兴地区土壤中Cd元素的异常下限

在土壤元素异常下限值的确定对环境地球化学评价具有重要意义,传统异常下限值计算方法仅适用于元素含量数据呈正态分布的情况,而事实上土壤元素含量的空间分布极其复杂,很可能具有多重分形分布特征,元素背景和异常有各自独立的幂指数关系。本文探讨利用分形方法确定典型工业区土壤中Cd元素的异常下限值。基于分形的含量一面积方法确定了合肥大兴地区（典型工业区）土壤中污染元素Cd的异常下限值为0．445mg／kg,并根据该异常下限值圈定了异常范围。同时与传统方法（平均值加两倍标准离差）确定的土壤中Cd元素异常下限值及异常范围进行了对比分析,结果显示,分形方法圈定的异常区域是有效的、合理的,控制了区内主要的导致土壤Cd元素污染的企业。     

北冰洋南森-加克尔洋脊具科马提岩-拉斑玄武岩趋势的鬣刺玄武岩

在ARK Ⅳ/3(1987)航次期间,在南森-加克尔洋脊(NGR)采集了火山岩样品。该洋脊是一个缓慢扩张(半速率约为0.5cm)的洋脊,其轴深超过5000m。NGR是迄今为止扩张最慢且最深的洋中脊,根据采样位置距轴谷的距离,计算出所研究岩石的年龄约为600ka。 根据岩相学和地球化学特征,即(?)刺结构、mg>70和MgO>9wt％,把该火山岩称为科马提质玄武岩。科马提质玄武岩中玄武岩纽分的暗色球状微滴,被认为是不完全岩浆混合作用的反映。该科马提质玄武岩的玄武岩端员能较好地用根据稀土元素、Ti和不相容微量元素得出NGR的玄武岩的富集特征来解释。 根据Nd同位素数据和高的Sm/Nd比值,地幔交代作用[即脉状(veined)地幔模式]可能是造成NGR科马提质玄武岩的源区富集不相容元素的原因。     

上部地壳岩浆房中的Nd同位素梯度——岩浆-围岩原地相互作用的证据

对大盆地内第三纪一个准铝质和两个过碱质流纹质灰流凝灰岩作了多个Nd同位素分析,以确定上部地壳硅质岩浆的化学演化是在封闭系统还是在开放系统条件下进行的。分析的所有样品都显示出Nd同位素有显著的内部变异。变异最大者是内华达州北中部麦克德米特火山岩区的过碱质双H山凝灰岩(ε_(Nd)=+2.0—+6.4);变异最小者为内华达州西南部火山岩区的准铝质托波帕泉凝灰岩(ε_(Nd)=-10.6—-11.7)。上述同位素的变异均与岩浆Nd的浓度有关,虽然准铝质流纹岩中Nd的含量向顶部渐减而过碱质流纹岩中Nd含量向顶部渐增。[Nd]与ε_(Nd)间的正相关性有力地说明,硅质岩浆在上部地壳存留时有开放系统的低ε_(Nd)的围岩物质的原地加入。对准铝质和过碱质流纹岩只要有很小比例(1—15摩尔％)的围岩Nd的加入便可形成同位素的这种分带现象。不仅是处于岩浆房顶部的岩浆,而且是以灰流凝灰岩为代表的所有各层的母岩浆,对于围岩相互作用都是开放的。研究表明,上部地壳硅质岩浆体是在开放系统条件下演化的,因而在其化学分异模式中应当强调这些作用的影响。     

天然固体石油沥青(“运移沥青”)的分类、组构、成因和实用价值

固体石油沥青(“运移沥青”)常呈分散状产于岩石中。与大多数煤的原生显微组分不同的是,这种沥青是次生显微组分,并且是无定形的;其形态取决于它们所占有的空腔的形状。 运移沥青可划分为如下几种:地蜡、地沥青、硬沥青、辉沥青、脆沥青、韧沥青、黑沥青、浅变质英普逊焦沥青、中变质英普逊焦沥青和深变质英普逊焦沥青。用于进行运移沥青光性分析的参数有反射率、荧光强度和显微溶解度。 颜色、反射率、荧光强度、显微溶解度、各向同性/各向异性、溶解度、软化点和密度,在一定程度上是表征运移沥青的物理性质和物理分析的重要参数;化学参数是挥发物含量、元素含量和烃类型。 运移沥青的演化,开始于镜质组反射率约为0.35—0.60％的生油窗的顶部。微生物,如藻类,是微石油脑(micronaphtha)的可能生油物质。地沥青与韧沥青的某些性质均表明,歧化作用在运移沥青的演化中起了重要的作用。温度是运移沥青在成岩作用、退化作用和浅层变质作用期间转变的最重要的参数。反射率大于～0.7％的脆沥青和黑沥青转变为浅变质、中变质和深变质英普逊焦沥青。 运移沥青可能因风化作用而改变,尤其是氧含量会增加。运移沥青,尤其是英普逊焦沥青受到严重风化时可能会产生典型的风化裂隙。严重风化的运移沥青(“含沥青岩”),已     

湘西南苗儿山地区早燕山期花岗岩地球化学特征及形成环境

湘西南苗儿山地区早燕山期花岗岩形成于晚侏罗世早期,侵入于加里东期花岗岩(构成苗儿山岩体主体)和印支期花岗岩中。主要岩石类型为细粒—中粗粒斑状黑云母二长花岗岩,局部发育细粒二云母二长花岗岩。岩石SiO_2为76.02%~80.26%、Al_2O_3为10.94%~12.88%、K2O为3.42%~5.34%、Na_2O+K_2O为5.37%~8.22%、ASI为1.04~1.31(平均1.14),总体属铁质、钙碱性系列过铝质花岗岩类。微量元素中Ba、Sr、P、Ti表现为强烈亏损,Rb、(Th+U+K)、(La+Ce)、Nd、(Zr+Hf+Sm)、(Y+Yb+Lu)等相对富集。稀土总量较低(122.9~175.4μg/g),轻稀土略富集((La/Yb)N=2.55~3.79),具明显的负Eu异常(δEu=0.07~0.22)。岩体ISr值为0.99007和1.15860,εNd(t)值为-9.20和-8.80,两阶段Nd模式年龄(t2DM)为~1.7Ga。C/MF-A/MF图解显示源岩主要为变质泥质岩和变质杂砂岩。强过铝花岗岩样品的Al_2O_3/TiO_2比值部分<100。上述地球化学特征表明花岗岩为S型花岗岩,源岩主要为中、上地壳酸性岩石,并有少量地幔物质加入。花岗岩主量和微量元素构造环境判别图解以及区域构造演化过程表明花岗岩形成于后造山构造环境,岩浆形成与先期(中侏罗世)陆壳增厚升温及软流圈地幔的热传递有关。     

地壳-岩浆相互作用与岛弧岩浆的演化:智利南部安第斯山圣佩德罗-佩拉多火山杂岩体

野外证据、岩石学和微量元素资料表明,第四纪圣佩德罗-佩拉多杂岩体(智利南纬36°)的火山岩加入了可能来自地壳的硅质组分。火山岩中Sr、Nd和Pb的同位素比值几乎没有什么变化。这主要是由于中生代-第三纪地壳与这些年轻的岩浆之间同位素差别不大的缘故。圣佩德罗-佩拉多火山岩的同位素和元素组成,与智利安第斯山南部火山岩带其他地点的火山岩类似。我们认为,地壳同化作用是南部火山岩带分异火山岩形成中的重要作用。圣佩德罗-佩拉多样品说明,在评价地壳对于岛弧岩浆的贡献时要考虑各种证据而不仅仅是同位素证据的重要性。     

太平洋结核形成区的沉积速率

本文介绍了采用古地磁法和放射性法分别测定的太平洋结核区的沉积速率和铁锰结核的生长速度。提出陆源搬运物、风力破坏、火山活动、海洋深度、气候、海底地貌、水力条件和生物含量是影响沉积速率的因素。这些因素决定了海底沉积物形成的区域性和局部性的分带特征。沉积速率低是结核形成的有利条件,结核的物质成分与其形成速度有关,结核“富矿”生长速度最慢则高度富集Co、Ni、Cu等元素。沉积速率和铁锰结核的生长速度的明显差别为定量评价最近0.4Ma的沉积过程和二者之间的联系提供了依据,使我们更好地了解海底不同构造位置的沉积环境和铁锰结核的成矿作用。     

西伯利亚金伯利岩岩管的碳酸盐中碳和氧同位素组成

<正> 金伯利岩中的碳酸盐物质可分三种:盖层碳酸盐俘体、可能属于深源的碳酸盐胶结物以及岩浆成因的深成碳酸盐碎屑(这种因无样品未测)。盖层碳酸盐俘体常受改造,形成同心的带状结构,外带为浅色。分带俘体中,δ~(13)C从-0.3到-20.4‰,δ~(1 )O从+15.3到+27.9‰。无分带俘体的δ~(13)C从-2.7到-9.5‰,δ~(1 )O从+15.6到+19.9‰。大多数分带俘体外带贫~(13)C,而氧同位素变化不定,周围的金伯利岩物质,其同位素含量范围也很宽:δ~(1 )C从-2.1到-16.9‰,δ~ O从+14.0到+25.4‰。与正常沉积的海洋碳酸盐(δ~(1 )C近于0,δ~(1 )O从+25到30％)相比,俘体的轻同位素~(12)C和~(16)O的含量较     

云南墨江金矿床成矿作用探讨

云南墨江金矿床位于“三江”褶皱带哀牢山板块结合带北段的墨江 -九甲断裂带中。矿体分布于金厂超基性岩体西侧的金厂组烂山段含火山物质的硅质岩、变余粉砂岩和板岩中 ,矿体由含金石英脉、含金硅质岩组成 ,金矿体受层位和岩性控制。在矿区还分布晚于金矿化形成的镍矿体。金镍矿体共同存在于同一矿区 ,矿区围岩蚀变种类多 ,与金矿化有关的围岩蚀变主要有硅化、黄铁矿化等。矿体的空间分布与穿插关系表明 ,金成矿作用开始于晚三叠世以前。含金硅质岩具有沉积作用形成的地质特征 ,其稀土元素、氧、硅同位素地球化学特征与热水沉积作用形成的硅质岩一致 ;含金石英脉的矿物组成、结构和构造特征、稀土元素、硅同位素、微量元素组成与含金硅质岩相似 ,可能与硅质岩具有相似物质来源或形成作用。金矿石中金与镍、铬等元素的相关性很低。推断金矿床成矿作用可能开始于中石炭世含金硅质岩的热水沉积作用 ,在早三叠世以前 ,成矿热液通过充填和交代作用在硅质岩和上部的岩石中形成含金石英脉。后来的区域变质作用、超基性岩自变质作用及镍矿化作用可能使金矿体的金含量提高 ,但没有产生具有工业意义的独立金矿化。     

湘西南兰蓉岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄、地球化学特征及构造背景

湘西南兰蓉岩体为一加里东期小侵入体,由黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩组成。(443.5±8.1)Ma的锆石SHRIMP U-Pb年龄表明花岗岩形成于早志留世早期。主量元素组成表明岩体总体属钙碱性-高钾钙碱性系列强过铝质花岗岩类。该侵入体Ba、(Ta+Nb)、Sr、P、Ti强烈亏损,Rb、(Th+U+K)、(La+Ce)、Nd、(Zr+Hf+Sm)、(Y+Yb+Lu)等相对富集;稀土元素含量较高、轻稀土富集明显、Eu显著亏损;ISr值为0.71299,εSr(t)值为120,εNd(t)值为-8.11和-8.89,t2DM为1.82和1.84Ga。C/MF-A/MF图解显示其源岩为泥质岩和砂屑岩。上述地球化学特征表明兰蓉岩体为陆壳碎屑岩石部分熔融形成的S型花岗岩。基于岩石成因、构造环境判别以及区域构造演化过程,推断兰蓉岩体的具体形成机制为:奥陶纪末—志留纪初的北流运动(板内造山运动)导致地壳增厚、升温,尔后在挤压减弱、应力松弛的后碰撞-减压构造环境下,中、上地壳酸性岩石发生部分熔融并向上侵位而形成兰蓉岩体。     

基于分步热解技术的沉积岩形态汞同位素分析方法

沉积岩中的汞及其同位素常被用于指示大规模火山活动、海洋氧化还原演变等古环境演化事件,但现有研究主要聚焦总汞含量及相应的总汞同位素组成,缺少形态汞含量及其同位素组成数据,因此无法精准判别古环境中汞的来源、沉积环境和沉积过程。本研究开发了基于热解技术的沉积岩中不同形态汞的分离和同位素分析方法。首先通过沉积岩中典型形态汞（有机质、硫化物和粘土矿物结合态汞）单一标准建立热解温度曲线,然后将上述单一标准物质混合,通过调整升温速率以及形态汞采集的温度范围和时间优化热解分离方法,收集不同温度下析出的气态单质汞进行同位素分析。结果表明,分离的有机质结合态及硫化物结合态汞的δ²⁰²Hg和Δ¹⁹⁹Hg值同参考值的平均差值分别小于0.20‰和0.03‰,因此该分离方法能有效分离上述形态汞并进行汞同位素组成分析。上述方法被进一步应用于分析天然标准物质（黄红壤、水系沉积物、海相沉积岩）的汞形态及其同位素组成,验证了该方法在自然样品中的广泛适用性。     

论浙东南磨石山群祝村组的解体

对浙东南磨石山群祝村组层型———丽水祝村剖面及其附近进一步地质调查时发现祝村组“下伏”的九里坪组为一个英安玢岩侵出体。祝村组建组的基础不存在。祝村组下部英安质熔结凝灰岩和上部流纹岩Nd同位素测定结果 :εNd(t)值和T2DM值分别为 - 9.6、- 7.2和1.70Ga、1.5 1Ga ,表明它们物质来源不同 ,属于不同火山旋回的产物。根据地层层序、岩石组合及与区域磨石山群地层对比 ,祝村组应解体为西山头组、茶湾组和九里坪组。祝村组一名不宜继续使用