锆石测年的几个问题探讨

锆石测年的几个问题探讨
锆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。

目前已广泛应用的微区原位测试技术主要有离子探针、激光探针和电子探针等。

[關键词]锆石检测探讨
1微区原位测试技术
离子探针（sensit ive high resolut ion io n microprobe，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 含量较高的锆石测年，束斑直径可达到8 μm），且对样品破坏小（束斑直径10～50 μm，剥蚀深度<60 μm，剥蚀深度为10～20 μm），其空间分辨率和分析精度一般低于SIMS、SHRIMP。

电子探针（electr on pr obe X-ray micro analysis，简称EPMA）、质子探针（proton- induced X-rayemission micro-probe，简称PIXE）和X 射线荧光探（X-ray fluo rescence- probe，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 衰变体系的谐和性且由于化学定年不需进行普通铅的校正，容易导致过高估计年轻独居石、锆石等矿物的年龄。

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。

2锆石化学成分特征及其在岩石成因中的应用
3锆石测年中铅丢失的原因
铅丢失的原因是蜕晶质化锆石的重结晶作用。

如果岩石经历的不是一次，而是二次以上的地质作用，而且两次之间有足够的时间使锆石蜕晶质化，当叠加作用的温度达到一定高度后，蜕晶质化的锆石将发生重结晶作用，玻璃质状态将重新恢复成晶体状态。

在这一过程中，放射铅由于电荷和离子半径和Z r 都相差较大，绝大部分将被排除在晶格外，可能有少量的能残留于锆石的晶体缺陷中，所以原来锆石中的铅不会全部丢失。

研究表明，角闪岩相的变质作用中被破坏的锆石晶格能全部恢复。

这个结论可从进变质次序的研究中得到证明，即到矽线石带没有发现大量的铅丢失，而且，真正严重的铅丢失直到部分溶融才开始。

另一研究表明，低角闪岩相的锆石没有表现出重结晶现象。

从这些自然
界样品的综合研究看来，蜕晶质化锆石的重结晶温度大致600-650℃。

因此，经历了叠加地质作用而且温度高于中角闪岩相的锆石的投点一般距上下交点都有一定的距离，是重结晶时发生了铅丢失的结果。

如果新生锆石围绕着老核生长，投点接近于下交点这种例子在自然界中很多。

低于中角闪岩相的锆石的铅的严重丢失的情况不多，这种情况下的铅丢失可能是蜕晶质化后铅发生了扩散、淋虑的结果，而不是重结晶作用所致。

4讨论和结论
锆石的结构和成分记录了岩石所经历的复杂地质过程。

对内部结构复杂的锆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。

由于幔源锆石和壳源岩浆锆石的化学组成存在较明显的区别，因而容易区分，但利用壳源岩浆锆石的微量元素、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锆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（如碎屑锆石），变质锆石和岩浆锆石的区分除利用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。

分别对锆石颗粒中的不同区域进行年代学、化学组成、Hf 或O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已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（目前锆石REE、O、Hf同位素微区测定的束斑直径一般为20～40μm），且锆石颗粒一般较小，尤其是变质岩中变质增生或变质重结晶部分的锆石，或者是记录了几个期次岩浆活动的岩浆锆石，每一次地质作用形成的生长区域可能较小（<10μm），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，对锆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。

总之，在锆石生成和变化史中可以分出4个温度间隔闭，解释锆石年龄时必须加以考虑：
（1）低于600℃的锆石，可以发生蜕晶质化，铅可以通过在蜕晶质中发生扩散或淋滤，从而导致铅的丢失。

（2）重新加热蜕晶质锆石到600-650℃以上，被破坏的锆石晶体发生重结晶作用，引起铅的丢失。

（3）在大约650-1000℃之间，没有明显的铅丢失现象，因为Pb在晶体中的扩散能力极低。

（4）温度至少高于1000℃时，锆石中的Pb有可能缓慢的扩散，引起铅的丢失。

参考文献
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