锆石地球化学特征及地质应用研究综述精品论文

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1、错石地球化学特征及地质应用研究综述作者：小小小摘 要:介绍并对比了用于错石等副矿物测试的离子探针、激光探针、电子探 针、质子探针等儿种微区原位测试技术各自的特点。错石u-Pb定年实现了对 同一钻石颗粒内部不同成因的钻石域进行原位年龄的分析,给出了有关寄主岩石 的源岩、地质演化历史等重要信息，为地质过程的精细年龄框架的建立提供了有 效的途径。倍石微量元素、同位素特征是译解岩石来源和成因的指示器。倍石 Ilf同位素己成功地用于地球早期历史、岩浆来源、壳幔相互作用、区域大陆地 壳增长的研究等;错石氧同位素组成能有效地约束壳幔相互作用和示踪岩浆来源 等。关键词:钻石;年代学;地球化学特征;地质应用随着

2、能够显示矿物内部复杂化学分区的成像技术和高分辨率的微区原位测试技 术的发展和广泛应用，研究颗粒倍石等副矿物微区的化学成分、年龄、同位素组 成及其地质应用等已成为国际地质学界研究的热点1 。错石U2Pb法是目前 应用最广泛的同位素地质年代学方法，错石的化学成分、Hf和。同位素组成广 泛应用于岩石成因、壳幔相互作用、区域地壳演化的研究等，对地球上古老错石 的化学成分和同位素的研究是追朔地球早期历史的有效工具。笔者着重综述错 石的化学成分、同位素组成特征及其在地质学中的应用。1微区原位测试技术倍石等副矿物在地质学中的广泛应用与近年来原位分析测试技术的快速发展密 不可分。代写论文目前已广泛应用的微区原

3、位测试技术主要有离子探针、激光 探针和电子探针等。 1离子探针离子探针(sensitive high resolution ion micro-probe，简称 SHRIMP)可 用于矿物稀土元素、同位素的微区原位测试。在目前所有的微区原位测试技术 中,SHRIMP的灵敏度、空间分辨率最高(对U、Th含量较高的错石测年，束斑 直径可达到8um),且对样品破坏小(束斑直径1050 u m，剥蚀深度 5 um) 2-3 ，是最先进、精确度最高的微区原位测年方法。其不足之处是 仪器成本高，测试费用昂贵，测试时间较长(每测点约需20 min) o 2000年,Cameca NanoSTMS 50二次离

4、子质谱开始用于对颗粒大小为1 2um的副矿物进行U-Th-Pb年代学研究。代写毕业论文NanoSIMS对粒度极 细小的副矿物进行定年要以降低精度为代价,且用于U-Th-Pb定年还没有进行 试验，还未完全估算出其准确度和分析精度,有可能在西澳大利亚大学获得初步 的成功2 ,4 o1. 2激光探针激光剥蚀微探针2感应耦合等离子体质谱仪(laser ablation micro2probe2inductively coupled plasma mass spect romet ry，简称LAM2TCPMS)，即激光探针技术可实现对固体样 品微区点常量元素、微量元素和同位素成分的原位测定5 。近年研制

5、成功 的多接收等离子质谱(MC-ICPMS)可同时测定同位素比值,该仪器现今己经成为Hf同位素测定的常规仪器6 o近年来激光探针技术在原位测定含U和含 Th副矿物的U-Pb、Pb-Pb年龄或Th-Pb年龄方面进展极快，在一定的条件下 可获得与SHRIMP技术相媲美的准确度和精确度,且经济、快速(每个测点费时 4 min，可以直接在电子探针片内进行分析5,7-8);但与SHRIMP相比， 激光探针要求样品数量较大，对样品破坏大(分析束斑大小一般为30-60 um , 剥蚀深度为1020 um)，其空间分辨率和分析精度一般低于SIMS.SHRIMP 1 ,9210 o1. 3电子探针、质子探针、X

6、射线荧光探针电子探针(elect ron probe X-ray microanalysis，简称 EPMA )、质子探针 (protoninduced X-ray emission micro-p robe，简称 PIXE)和 X 射线荧光 探针(X-ray fluorescence p robe，简称XRF)均属微区化学测年技术。其优 点是可以直接在岩石探针片上进行测定，不破坏样品，保留了岩石的原始结构，样 品制备方便，便于实现原地原位分析，与同位素定年相比，价格低廉，分析快速;其 缺点是不能估计平行的U-Pb衰变体系的谐和性1 ,11 ，且由于化学定年不 需进行普通铅的校正，容易导致过高

7、估计年轻独居石、错石等矿物的年龄 12 o电子探针测定错石的Th-U-全Pb化学等时线年龄方法(chemical Th2U2total Pb isochron meth-od，简称 CHIME)的优点是空间分 辨率高达15un)，可进行年龄填图5 ,8 ，可进行钻石和独居石、磷钮矿、 斜错石等富U或富Th副矿物年龄的测定11 , 13215 ;缺点是因对Pb的检 出限较低而导致测年精度偏低，不能用于年龄小于100 Ma的独居石等矿物的定 年。质子探针是继电子探针之后发展起来的、一种新的微束分析技术,能有效地进行 微区微量元素、痕量元素的分析，近年来用于测定独居石的U-Th-Pb年龄，其分 析原

8、理与电子探针相似。对EPMA无能为力的、小于100 Ma的独居石年龄的测 定，PIXE具有明显的优势5,8。此外，近年逐步改进的X射线荧光探针在测定年轻独居石年龄方面具有较大的 优势。在分析束斑为4060 um、使用单频X射线的条件下，Pb的检出限可达 10 X10 - 6，对于年龄为数十百万年甚至是15 Ma的年轻独居石，可获得与 ICP-MS同位素定年相近的结果,XRF化学定年的精度和分辨率大大高于EMPA , 但在相同空间分辨率的情况下,XRF化学年龄与同位素年龄测定的比较有待进一 步研究。其另一优势是仪器成本较低，装置简单，易于组建和操作。但由于XRF的空间分辨率较低，因此不适于分析内

9、部具有不均一年龄分区的、粒度小的 独居石12 , 16 。尽管微区原位测试技术给出了重要的、空间上可分辨的年龄信息,但在精确度、 准确度方面仍无法与传统的同位素稀释热电质谱技术(ID-TIMS)相比。代写硕 士论文 在副矿物不存在继承性(如对幔源岩石、陨石等中的倍石进行定年)的 情况下，ID-TIMS仍得到广泛使用。2 错石U-Th-Pb同位素年代学2. 1错石U-Th-Pb同位素体系特征及定年进展由于错石具有物理、化学性质稳定,普通铅含量低，富含U、Th w (U)、w ( Th)可高达1 %以上，离子扩散速率很低17 ，封闭温度高等特点，因此 钻石已成为U-Pb法定年的最理想对象U o虽然

10、钻石通常能较好地保持同位素体系的封闭，但在某些变质作用或无明显地质 作用过程中亦可能丢失放射性成因铅,使得其t (206 Pb/ 238 U)和t (207 Pb/ 235 U)两组年龄不一致。造成错石中铅丢失的一个最主要原因是 钻石的蜕晶化作用；此外，部分重结晶作用也是导致钻石年龄不一致的乂一原因 18-19 o倍石内部经常出现复杂的分区，每一区域可能都记录了错石所经历的结晶、变 质、热液蚀变等复杂的历史过程20-21 。因此，在微区分析前,详细研究倍石 的形貌和内部结构对解释错石的U2Pb年龄、微区化学成分和同位素组成的成 因至关重要。只有对同一样品直接进行结构和年龄的同步研究，才能得到有

11、地质 意义的年龄。利用HF酸蚀刻图像、阴极发光图像(cat hodo luminescence , 简称CL)和背散射电子图像(back2scat tered elect ron image ,简称 BSE)技术可观察错石内部复杂的结构20 o近年来，错石年代学研究实现了对同一错石颗粒内部不同成因的钻石域进行微区 原位年龄分析，提供了矿物内部不同区域的形成时间，使人们能够获得一致的、 清楚的、容易解释的地质年龄，目前已经能够对那些记录在错石内部的岩浆结晶 作用、变质作用、热液交代和退变质作用等多期地质事件进行年龄测定,从而建 立起地质过程的精细年龄框架。例如,变质岩中错石的结构通常非常复杂，对

12、具有复杂结构错石的定年可以得到 错石不同结构区域的多组年龄,这些年龄可能分别对应于错石寄主岩石的原岩时 代、变质事件时间(一期或多期)及源区残留错石的年龄等。对这些样品中错石 的多组年龄如何进行合理的地质解释，是目前钻石U-Pb年代学研究的重点和难 点21 ，而明确不同成因域的错石与特定p-T条件下生长的、不同世代矿物 组合的产状关系是合理解释的关键。吴元保等21 的研究表明,倍石的显微结 构、微量元素特征和矿物包裹体成分等可以对错石的形成环境进行限定,从而为 错石U-Pb年龄的合理解释提供有效的制约。目前对变质岩中错石、独居石等 矿物定年的主要方法是先从岩石中分选出测年用的单矿物,然后用环氧

13、树脂固定 并抛光制成靶，再进行微形貌观察和年龄的原位测定。但这样往往破坏了待测 矿物与特定地质事件的原始结构关系。为此，陈能松等8 提出了原地原位测 年的工作思路，即利用各种微区原位测试技术直接测定岩石薄片中与特定温压条 件下生长的不同世代矿物组合、产状关系明确的错石和独居石等富U-Th-Pb的 副矿物在不同成因域的年龄，从而将精确的年龄结果与特定的变质事件或变质反 应联系起来。2. 2倍石微区定年的示踪作用火成岩中耐熔的继承错石可以保持U-Pb同位素体系和稀土元素(REE)的封闭， 从而包含了关于深部地壳和花岗岩源区的重要信息22-23 ，可用于花岗岩物 源和基底组成的示踪。代写职称论文笔者

14、在研究江西九岭花岗岩中的钻石时，发 现部分钻石边部发育典型的岩浆成因的环带，其中心具有熔融残余核(图1) o SHRIMP分析表明，这2部分的年龄组成有明显的差别,环带部分的年龄约为 830 Ma ,而核部的年龄集中在1 400-1 900 Ma ,核部年龄可能代表花岗岩源 岩的错石组成年龄。dele Rosa等23 通过研究葡萄牙境内欧洲Vari scan造山带缝合线两侧的 花岗闪长岩、星云岩中继承错石的稀土元素和U2Pb同位素特征,发现这2组错 石无论是在年龄谱上还是在REE组成上，均存在明显差异,说明它们来源不同， 即这2个地区深部地壳的物质组成(基底)不同。近年来，随着LA-ICP-M

15、S技术的发展，沉积岩中碎屑钻石的年龄谱分析广泛应用于沉积岩源区物质成分组成和地壳演化的研究24-27 o通过对比盆地沉积物 中错石的U-Pb年龄谱和盆地毗邻山脉出露岩体的年龄，可以了解某一沉积时期 沉积物源区的多样性及盆地不同时期物源性质的变化特征。该方法同时还可估 算地层的最大沉积年龄。3错石化学成分特征及其在岩石成因11 的应用通常,在组成错石的总氧化物中，w ( Zr02 )占67. 2 %、w ( Si02 )占 32. 8 % , w ( Hf02 )占0. 5 %2. 0 % ,P、Th、U、Y、REE 常以微量组 分的形式出现。由于Y、Th、U、Nb、Ta等离子半径大、价态高，代

16、写留学 生论文使得它们不能包含在许多硅酸盐造岩矿物中,趋向于在残余熔体中富集， 而错石的晶体结构可广泛容纳不同比例的稀土元素，因此错石成为岩石中U、 Th、Hf、REE的主要寄主矿物1 ,28231 。稀土元素和一些微量元素是限 定源岩性质和形成过程最重要的指示剂之一，错石中的离子扩散慢，因此钻石中 的稀土元素分析结果可为它们的形成过程提供重要的地球化学信息。3. 1倍石中的w ( Th)、w (U)及时(Th) / w (U)比值 大量的研究21 ,28 表明，不同成因的倍石有不同的w ( Th)、w (U)及 w ( Th) / w (U)比值:岩浆错石的w ( Th)、w (U)较高，w

17、 ( Th) / w (U)比值较大(一般大于014);变质错石的w ( Th)、w (U)低，w ( Th) /w (U)比值小(一般小于011)。但也有例外情况,有些岩 浆错石就具有较低的w ( Th) / w (U)比值(可以小于0.1),部分碳酸岩样品 中的岩浆错石则具有异常高的w ( Th) / w (U)比值(可以高达10 000) 21 ,28 ，所以，仅凭错石的w ( Th) / w (U)比值有时并不能有效 地鉴别岩浆倍石和变质错石。3. 2倍石微量元素、稀土元素特征及其应用错石的稀土元素特征研究主要用于判断其寄主岩石的成因类型，但岩浆错石的微 量元素特征是否能判断寄主岩石的

18、类型目前还存在较大的争议21 。而一些 变质岩(如麻粒岩)中的变质错石可以具有较高的w ( Th) / w (U)比值 21 oHoskin等29-30 认为，虽然幔源岩石中的错石与壳源岩石中的错石在REE含量及稀土配分模式上具有明显差别，但并未发现不同成因的壳源岩石中错 石的REE特征存在系统差异,它们具有非常类似的REE含量和稀土配分模 式，目前对壳源错石REE组成如此相似的原因并不清楚。Belousova等28,31 的研究结果表明，错石中的稀土元素丰度对源岩的类型 和结晶条件很敏感。从超基性岩一基性岩一花岗岩,错石中的稀土元素丰度总体 升高。错石的w (REE)在金伯利岩中一般低于50

19、 X10 - 6，在碳酸盐岩和煌 斑岩中可达600 X10 - 6700 X10 - 6，在基性岩中可达2 000 X 10 - 6 , 代写英语论文 而在花岗质岩石和伟晶岩中可高达百分之儿。这种趋势反映了岩 浆的分异程度。正长岩中倍石具有正Ce异常、负Eu异常和中等富集重稀土元素(HREE);花 岗质岩石中错石明显负Eu异常、无Ce异常,无明显HREE富集;碳酸岩中错石 无明显的Ce、Eu异常，轻、重稀土元素分异程度变化较大;镁铁质火山岩中错 石的轻、重稀土元素分异明显;金伯利岩中错石无明显的Eu、Ce异常，轻、重 稀土元素分异程度不明显28 ,31 (图2) o大部分地球岩石中错石的 HR

20、EE比L REE相对富集,显示明显的正Ce异常、小的负Eu异常;而陨石、月 岩等地外岩石中钻石则具强的Eu亏损、无Ce异常28 o Belousova等 28 建立了通过错石的微量元素对变化图解和微量元素的质量分数来判别不 同类型的岩浆错石的统计分析树形图解。与岩浆错石相比，变质错石HREE的富集程度相对LREE的变化较大。岩浆错石 具有明显的负Eu异常,形成于有熔体出现的变质钻石具有与岩浆钻石类似的特 征:富U、Y、Hf、P ,REE配分模式陡，正Ce异常、负Eu异常。但变质钻石 的时(Th) /w (U)比值低( 0. 1)，这是区别于岩浆倍石的惟一的化学特 征。在变质过程中，倍石是否发生

21、了重结晶以及结晶过程中是否有流体或熔体的 参与，都会显著影响错石稀土元素组分的变化32 。变质增生错石的稀土元素特征除与各个稀土元素进入错石晶格的能力大小有关 外,还与错石同时形成的矿物种类有关(如石榴石、长石、金红石等)，这些矿物 的存在与否对变质作用的条件(如榴辉岩相、麻粒岩相和角闪岩相等)有重要的 指示意义，错石的REE组成可反映钻石母岩的变化，至少在某些情况下反映了错 石与其他矿物如石棉石(稀土元素总量低、亏损HREE) 32-35 或长石(负 Eu异常)32 ,36-37 、金红石34 的共生情况。变质增生错石的微量元素特征不仅受与倍石同口寸形成的矿物种类的影响，而旦还 与其形成时环

22、境是否封闭有关。在“封闭”的榴辉岩相的体系中,REE的供应有 限，由于石榴石是榴辉岩中富集HREE的矿物，固相线下石榴石的形成会使熔体 亏损HREE;而在开放环境中，石榴石的形成并不能引起局部环境HREE质量分数 的改变，这种条件下与石榴石共生的错石就不会出现HREE的相对亏损。因 此，HREE的相对亏损与否并不能直接用来判别变质错石是否与富集HREE的石 榴石同时形成21 o倍石微区的稀土元素分析与微区定年、倍石中的包裹体研究相结合能够较好地 限定倍石的形成环境，可以将倍石的形成与变质条件联系起来，从而将变质过程 中的p-T-t有效地联系在一起，在造山带研究中用于追溯超高压变质岩的形成 过程

23、21 ,36-38 。4 错石同位素的地质应用4. 1倍石的Lu2Hf同位素Lu与Hf均为难熔的中等2强不相容性亲石元素，这与Sm-Nd体系类似，因此 Hf同位素示踪的基本原理与Nd同位素相同。Hf与Zr呈类质同象存在于错石的矿物晶格中，相对其他矿物，错石中w ( Hf )高w ( Hf02 ) Q1 %，这为获取高精度的Hf同位素比值数据提 供了保障；同时其w (Lu) / w ( Hf )值极低w (176 Lu) /w (177 Hf) n 0. 01 39-40 ,由 176Lu 衰变形成的 176 Hf比例非常低，对错石形成后的Hf同位素组成的影响甚微，这样错石的 Hf同位素组成基本

24、上代表了错石结晶时的初始Hf同位素组成。加上错石化学 性质稳定，具有很高的Hf同位素封闭温度，即使经历了麻粒岩相等高级变质作 用也能很好地保留初始Hf同位素组成，因此错石中的Hf非常适合于岩石成因 的Hf同位素研究41-42 。Lu-Hf同位素体系本身所具有的高于Sm-Nd同位 素体系的封闭温度及倍石特有的抗风化能力,使得错石成为研究太古宙早期地壳 的理想研究对象。近年来，一些作者应用错石的Hf同位素原位测试成功地解决了太古宙早期是否 存在超亏损地幔的问题。在太古宙的Sm-Nd同位素研究中，部分太古宙早期岩 石(年龄约为3. 8 G&)具有较高的e (Nd)值3 (Nd) R+4 43-44

25、，似乎 显示当时地球发生过极大规模的壳幔分异作用，并出现地幔的极度亏损。通过错 石Lu2Hf研究发现，高 (Nd) t值的样品并未显示高的e ( Hf) t值,同一时 期不同地质单元的太古宙岩石中的错石具有十分相近的e ( Hf ) t值,这表明 由Nd同位素确定的极度亏损地幔，是由于Sm-Nd同位素体系开放造成的假象45-48 o沉积岩中碎屑钻石的REE特征及其原位的U-Pb年龄、Hf同位素组成测定已被 作为研究沉积物母岩以及地壳演化的强有力工具25 ,42 ,49 。在岩石由多种组分构成、而其Nd同位素数据只有一个的情况下,可以通过多组 错石的Hf同位素来认识其演化过程。错石微区年龄、稀土

26、元素的测定与肝同位素研究相结合，是示踪壳幔相互作 用、研究区域大陆地壳增长的有力工具50-51 。如郑建平等51 对玄武 岩中麻粒岩捕虏体的错石进行了年龄、REE、Hf同位素分析，探讨了早元古代华 北克拉通的形成和壳幔相互作用。由于性质不同的岩石的Hf同位素组成可能存在一定的差别，物理条件或结晶途 径也可能改变矿物的化学成分，但不会影响Hf同位素组成。如果钻石在生长过 程中不仅存在化学成分和晶体形貌上的变化,而旦还伴随了 Hf同位素组成的变 化,则说明有来源明显不同的岩浆发生了化学混合。这为研究岩浆作用过程中不 同组分的混入提供了重要途径。代写工作总结对于一个由多种组分构成的岩石 样品，岩浆岩

27、中形态不同的错石晶体及同一错石内部不同环带均记录了不同组分 的岩浆相互作用的过程，因此通过多组错石和同一错石颗粒内不同环带的Hf同 位素研究，可追踪岩体的结晶历史，获得岩浆演化的信息。Griffin等52 通过对华南平潭和桐庐I型花岗岩体中错石的Hf同位素研 究，发现不同生长阶段的钻石的Hf同位素组成不同，且它们的微量元素组成也 存在差异53 ,揭示这2个I型花岗岩体在形成过程中有多于2种不同来源 的岩浆发生了混染。虽然化学混合(mixing)使岩体中不同类型的岩石具有类似 的Sr、Nd同位素组成，但错石却像“录音机” 一样记录了不同岩浆产生和相 互作用的细节。汪相等54 利用错石中的Hf同位

28、素探讨了幔源岩浆对过铝花岗岩成因的制 约。华南过铝花岗岩在岩相学和岩石化学上充分显示了壳源的基本特征,且在这 些花岗岩体中很少见到地幔岩浆侵入形成的淬冷包体或基性岩脉,故它们的成因 无法与地幔活动联系起来。钻石颗粒内部的多阶段生长的环带，记录了岩浆形成 和冷凝过程中的物理化学信息。因此对颗粒内部不同环带的同位素原位分析可 以直接揭示中下地壳花岗质岩浆形成过程的复杂性和岩浆性质的演化，这些现象 很难在野外观察到，通过全岩同位素分析也难以检测出来，而错石中的Hf同位 素特征却可以有效地揭示幔源岩浆对花岗岩形成的贡献。由于错石中的Hf很难与岩石外部的Hf发生交换，因此，除Hf同位素组成本身 可以作为

29、地球化学的示踪剂外，还可通过对错石Hf同位素的研究来解译导致错 石U2Pb年龄不一致的原因。对于重结晶的钻石,如果体系在钻石结晶前后在成 分上未发生明显变化，则其错石的同位素组成符合单体系的线性演化规律;但如 果有外来Hf的加入，则会形成年轻的、Hf同位素组成明显不同的增生错石。 基于同样的原因,错石的Hf同位素组成能够指示错石的U-Pb体系是否、何时 发生了重置，因而在解释下地壳、地幔来源的高级变质岩的错石年龄时帮助很大 55 o4. 2倍石的氧同位素由于地壳物质与地幔物质的氧同位素组成存在差异，因此氧同位素可以很好地示 踪壳幔的相互作用。此外,氧同位素是一种敏感的、示踪地壳中的流体和固体和

30、 互作用的、依赖于温度的示踪剂，岩浆岩的氧同位素比值对那些经历了低温水2 岩反应的物质混染尤其敏感，这些物质可能曾经与大气水、沉积物及与那些曾经 和大气水发生蚀变的岩石发生了相互作用，因此氧同位素是示踪岩浆来源的最有 效的工具之一56 o高温下钻石和岩浆的同位素分馄很小，钻石的氧同位素组成基本上反映了钻石形 成时岩浆的氧同位素特征57 。研究表明倍石中的氧同位素扩散很慢,氧扩散 的有效封闭温度N700 C58-59 ，其氧同位素组成不像其他矿物那样易受高 温变质、热液蚀变的影响而发生变化59-60 ，即使岩石经历了麻粒岩相的变 质作用，岩浆错石也能在干的岩石中保留岩浆氧同位素的初始比值57 o

31、 正常地幔的5 (18 0)约为5 %。，源于地幔的岩石表现出接近该值的、均一的氧 同位素比值(该值被认为是正常地幔火成岩的比值)。在高温条件下错石与正常 地幔岩石达到平衡时的5 (18 0) = 5. 3 %。0. 3 %。61 。幔源岩浆分异 出的火成岩结晶的错石8 (180)接近正常地幔的8 (18 0) 61262 。研究 表明,倍石的5 (180)是岩浆物质来源的良好示踪剂。通过错石氧同位素分析， 可以判断结晶出倍石的岩浆是直接来自地幔还是来自经过地壳循环的物质 56 ,60-63 o如果岩浆的氧同位素比值低于正常地幔值，通常认为岩浆的产生是与发生了热液 蚀变的地壳岩石有关，这些岩石

32、可能是洋壳岩石与高温海水或者陆壳岩石与大气 降水发生了高温热液蚀变的结果64-66 。但如果岩浆错石的5 (18 0)明显 高于正常值，则说明岩浆来源于曾经历低温水2岩交换的岩石的部分熔融或岩浆 在形成过程中有表壳物质的加入56 , 67-68 o倍石的氧同位素分析为研究花岗质岩石的成因和岩浆系统的演化提供了新的方 法60-61 ,69 o在岩浆演化过程中，如果体系是封闭的，且同位素分馅达到平 衡(此假设在大多数情况下都成立)，那么从基性-酸性的岩浆结晶的错石的5 (18 0)应该相同;但如果发生了同化混染，则错石从内到外的生长区往往记录 了岩浆成分的变化。分析各组错石或同一倍石颗粒不同区域的

33、氧同位素,可为岩 浆的同化混染、不同来源的岩浆混合的定量化研究提供信息，也有助于深入认识 岩浆的期次问题。如能对钻石的U-Pb年龄和氧同位素组成以及REE进行同步测定，就有可能把氧 同位素组成特征与某阶段年龄相联系,对具有复杂地质历史的岩石的成因环境进 行限定。将倍石的氧同位素与U-Pb年龄(必要时进行REE分析)原位测定相结 合是错石的氧同位素研究的发展趋势。近年来，一些学者对澳洲J ack Hill s地区的古老碎屑错石进行了微区离子探 针U2Pb年龄和氧同位素组成的研究，获得了目前己知的最古老的错石单颗粒年 龄(4. 4 Ga)，其5 (18 0)为7. 4 %。5. 0 %。，比地幔值

34、高，暗示着岩浆混染 和高5 (18 0)物质的重熔,这些高5 (180)的物质可能是沉积物或低温水2岩 反应的热液蚀变岩石，表明有上地壳物质参与的岩浆过程最早可追溯到4. 4 Ga前。这些倍石的氧同位素组成表明,地球在4. 4 Ga前就可能存在水 圈,地球的表面温度在地核和月球形成后不到100 Ma的时间里就已冷却到允许 液体水存在的温度56 , 67 , 69 o陈道公等65 、郑永飞等66 分别对大别2苏鲁超高压变质岩中的错石进 行了 U-Pb和氧同位素微区原位分析,发现即使在榴辉岩相高级变质作用中,错 石仍基本保存了原岩中错石的氧同位素特征，其中原岩年龄为0. 70. 8 Ga的变质岩中

35、错石的5 (180)明显低于地幔平均值，表明其形成时岩浆源 区明显有大气降水的加入，这可能与新元古代华南Rodinia超大陆的裂解和全球 的雪球事件有关。5 结语钻石的结构和成分记录了岩石所经历的复杂地质过程。对内部结构复杂的钻石 进行同位素和化学成分的微区原位分析，必须在对其内部结构进行详细研究的基 础上进行。由于幔源错石和壳源岩浆错石的化学组成存在较明显的区别，因而容易区分，但 利用壳源岩浆错石的微量元素、稀土元素特征识别其寄主岩石的类型还有待于 成因明确的错石微区原位测试数据的积累，因为目前用于建立“判别树”的数据 比较有限，且有些数据的来源不太明确。此外,在原始成因产状不清楚的情况下

36、（如碎屑错石），变质错石和岩浆错石的区分除利用w （ Th） / w （U）比值外， 能否通过其他的微量元素、稀土元素的比值或图解来有效区分，这方面的研究目 前报道较少。分别对倍石颗粒中的不同区域进行年代学、化学组成、Hf或0同位素进行原 位分析，可以提供有关岩石成因的丰富信息,而这些信息的提取依赖于分析仪器 和分析技术的进步。虽然现在的测试技术己实现了矿物的微区原位测试,但分析 仪器的空间分辨率不够高（目前错石REE、0、Hf同位素微区测定的束斑直径一 般为20-40 um）,且错石颗粒般较小，尤其是变质岩中变质增生或变质重结 晶部分的错石，或者是记录了几个期次岩浆活动的岩浆错石，每一次地质

37、作用形 成的生长区域可能较小（ 10 um），致使很多重要的信息无法提取。随着原位 测试技术的进一步发展，对钻石内部不同结构域地球化学特征的研究将提供更 多、更详细、有关岩石成因的重要信息。参考文献：1 Poit rasson F , Hanchar J M , Schaltegger U. The Currentstate of Accessory Mineral Research J . Chemical Geology , 2002 ,191 :3 - 24.2 Davis D W, Williams I S , Krogh T E. Historical Development of

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