大別地體變質巖中鋯石的微量元素及Lu-Hf同位素特征.pdf

1、大別造山帶超高壓變質作用峰期變質時代鋯石U-Pb年代學和CL圖像研究已積累相當多的數(shù)據(jù)，本文在前人已做年代學和鋯石CL圖像工作的基礎上，著重進一步研究鋯石的化學成分，討論并區(qū)別不同鋯石的U-Th-Pb、REE化學特征，利用近年來興起的Lu-Hf同位素測定，對部分變質巖鋯石作了Hf同位素原位微區(qū)分析，討論了巖漿和變質鋯石的Lu-Hf同位素組成，并進行鋯石源區(qū)示蹤。一、對大別-蘇魯造山帶高級變質巖(以榴輝巖和片麻巖為主)中鋯石進行微區(qū)離子探

2、針U，Th和Pb測定和U-Pb定年統(tǒng)計研究。根據(jù)測定點年齡的不同，把變質巖中鋯石分成三種不同成因區(qū)域，一是變質巖原巖(繼承)鋯石區(qū)域，它遭受了不同程度的變質重結晶作用，其206Pb/238U年齡值大于277Ma；二是三疊紀高壓-超高壓變質階段形成的變質鋯石區(qū)域，其年齡限定為273-184Ma；三是碰撞造山變質作用后形成的鋯石區(qū)域，其年齡小于148Ma。對三種類型鋯石中U，Th和Pb特征分析發(fā)現(xiàn)：和鎂鐵質的榴輝巖類相比，片麻巖鋯石中U的豐

3、度是前者的兩倍，榴輝巖類和片麻巖類鋯石中Th的豐度相近。各類巖性變質階段形成的變質鋯石和原巖鋯石相比，U含量有升有降，Th含量大幅下降，一般在2-10倍，高者可達20-30倍以上。除石榴橄欖巖外，各類巖石變質鋯石中Th/U比都小于0.1，這是判斷高壓-超高壓變質成因鋯石的極重要化學指標。大別山超高壓變質階段后形成的鋯石的Th/U比多數(shù)類似于原巖鋯石，少數(shù)接近于變質鋯石，說明后期白堊紀熱擾動對變質巖中已存在的鋯石本身的影響如同巖漿結晶過程

4、。各類鋯石中Pb的含量變化比較復雜，Pb-U正相關性表明鋯石中普通鉛含量很低，絕大部分為放射成因鉛。 二、對大別山新店榴輝巖、雙河榴輝巖、黃鎮(zhèn)榴輝巖和雙河硬玉石英巖中鋯石，進行了微區(qū)核部與邊部稀土元素SIMS測定。結合U-Pb年齡和CL圖象，探討了超高壓變質過程中稀土元素從原巖鋯石到變質鋯石的變化。結果表明，原巖鋯石和變質鋯石有很不相同的稀土元素含量，它取決于變質鋯石是由變質重結晶還是變質增生作用形成及形成時間。一般說來，邊部變

5、質鋯石比原巖鋯石虧損稀土元素，特別是重稀土，并且有更低的Th/U比。變質鋯石的稀土元素和Th/U比可以為變質鋯石形成時的物理化學環(huán)境和變質鋯石成因提供重要信息。 三、對大別山新店和雙河榴輝巖中多顆鋯石的Lu/Hf比和Hf同位素組成進行了微區(qū)LA-MC-ICP-MS測定，發(fā)現(xiàn)無論是新店榴輝巖還是雙河榴輝巖，它們的變質增生鋯石和殘留的原巖巖漿鋯石有很不相同的176Lu/177Hf和176Hf/177Hf組成。變質增生鋯石有高176H

6、f/177Hf和低176Lu/177Hf組成，而繼承巖漿鋯石和遭受了部分重結晶作用的巖漿鋯石則具有低176Hf/177Hf和高176Lu/177Hf特征，變質重結晶作用幾乎不改變繼承巖漿鋯石的176Hf/177Hf值，說明鋯石的Lu-Hf體系比其U-Pb體系有更好的保持能力和更高的封閉溫度。繼承巖漿鋯石和變質增生鋯石的Lu-Hf同位素特征表明在超高壓變質作用過程中，變質增生鋯石的Hf主要不是來自于原地的核部鋯石，而是來自由流體攜帶的變質