锆石Hf同位素
锆石Hf同位素-吴元保
Hf-Nd同位素的脱耦（1）
❖ 沉积过程中的分选 1. 在风化作用过程中，不 同产物的Sm/Nd比值不 会发生很大的变化; 2. 锆石主要在粗粒的碎屑 沉积物中富集；而细粒 的沉积物，如粘土，其 锆石的含量很少。因此， 不同风化程度岩石的 Lu/Hf比值有很大的变 化范围
Hf-Nd同位素的脱耦（2）
Metamorphic effect on zircon Lu-Hf isotopes (Zheng et al., 2005)
176Hf/177Hf(t) versus 206Pb/238U age plots of zircons from the studied granites and migmatites (Flowerdew
700
独居石 (U-Pb)
600 3oC/Ma
榍石 (U-Pb)
Adirondack Highlands
Temperature (OC)
500
角闪石 (Ar-Ar)
400
1oC/Ma
金红石 (U-Pb)
300 Mezger (1990)
黑云母 (Ar-Ar)
200
1100
1050 1000
950
900
1255 Ma
1150Ma
Sm–Nd and Lu–Hf isotopic
evidences for the relationships
1185 Ma
between peridotite and pyroxenite
1120Ma
Lu-Hf isotope dating of UHT metamorphic rocks (Choi et al., 2006)
与锆石UPb、SmNd等同位 素体系定年 结果较为一 致
锆石及其微量元素与同位素系统
图 3 成象技术.(1-2) 相同锆石颗粒由RL成象、抛光后表面用HF蒸汽蚀刻后的CL 图象（Nemchin and Pidgeon，1997). (3-4 、 5-6) CL与BSE成象的对比 (from J.M. Hanchar, unpublished results); (7-8) 抛光锆石晶体的RL图象揭示 出内核与外壳的辐射状裂隙，UM 成象突出U的分带性，表明核心具高的U浓度、 中间层具中等U含量、边缘则具更低的U含量（ Duchesne et al.，1987).
ห้องสมุดไป่ตู้
图 5. 岩浆岩中锆石分带的其他类型与复合型 所有颗粒 : 70~ 250 μm.(1-2) 深熔花岗岩中具局部中等熔蚀的复合生长分带 CL. (3-4)扇形分带; 3 – 截面平行于c-轴 (点线突出扇形间的边界), 蒸汽蚀刻颗 粒的RL; 4 – 截面垂直于 c-轴 CL. (5-6) 补丁状分带; 5 – 苏长岩中的锆石具宽 的分带叠加不规则的域结构CL; 6 –明亮的接缝指示将原始分带裂开的蚀变裂隙 CL. (7-8) 骸晶生长; 7 – 斜长石相对面上生长的不完整锆石碎片TL; 8 –由于快 速生长的不完整锆石，截面垂直于C-轴 TL.
内部结构的最佳分辨方法：cathodoluminescence (CL) backscattered electron (BSE) imaging 原因: 三价稀土元素（REEs)5d与4f轨道过渡族元素、铀酰离子的振动发光或 与晶格缺陷有关的现象。 电子背散射图象（BSE）：揭示一个相平均原子量上差别的区域，原子量越高 更多电子区将反射并在图象更为亮。地壳锆石中导致BSE 强度变化的主要元素 是Hf，U的影响处于次要地位。
Zircon
一、引言 是下列元素的明显载体：U, Th, REEs / ppm level Hf /% 最普遍存在的矿物 外部形貌 内部结构 具丰富的信息: 岩浆、变质与沉积岩 年龄 Hf同位素组成 O同位素组成 微量元素，尤其是 REEs 在破坏大多数其他普通矿物的岩浆、变质与侵蚀作用过程能保 留下来。 可解明岩石的演化与历史
小秦岭华山复式岩基大夫峪岩体锆石U-Pb年龄、Hf同位素和地球化学特征
小秦岭华山复式岩基大夫峪岩体锆石U-Pb年龄、Hf同位素和地球化学特征小秦岭华山复式岩基是中国地质科学院的地质研究部门在秦岭区域所开展的调查研究工作中发现的一个具有独特地质特征的区域。
其中的大夫峪岩体因其地质背景和岩石类型而备受关注。
本文通过对大夫峪岩体的锆石U-Pb年龄、Hf同位素和地球化学特征进行探讨，旨在为研究者提供学术上的参考。
据研究，大夫峪岩体形成于早古生代；经过测定，其锆石U-Pb年龄在452~489Ma之间。
这些结果表明，该岩体的形成时间在宙变之初，与秦岭大地构造演化的早期阶段相对应。
此外，某些岩石样品的年龄差异明显，这提示着该岩体在其形成过程中，可能经历了多次的岩浆侵入和部分熔融。
大夫峪岩体的Hf同位素组成显示，该岩体的盆地源区以及向外侵入的地壳物质基本上具有不那么负漂移的微量海洋残留物质，暗示源区物质和岩石经历了重要的壳幔混合作用。
另外，在大夫峪岩体中被发现的晚中-古元古代地幔的裂变损失成熟度获得的值高于重度熔融岩石。
这种特征说明，与其他研究中的中国铁质辉绿岩相比，大夫峪岩体在其形成的过程中并没有从上部地幔中获取太多的物质。
在地球化学特征分析方面，大夫峪岩体的Rb/Sr和La/Sm值较高，而Y/Nb、Yb/Ta和Th/U等比值较低。
这些研究结果表明，大夫峪岩体中的岩石类型属于弱准金属质，且在形成过程中主要受到了大洋板块俯冲和俯冲阴影的影响。
另外，随着岩浆的部分熔融和岩浆流体的迁移，大夫峪岩体的Sr/Y和Sm/Yb比值不断升高，这也表明该岩体在形成过程中被大量的基质物质所影响。
总体而言，大夫峪岩体的锆石U-Pb年龄、Hf同位素和地球化学特征表明，该岩体形成于早古生代，其源区为微量海洋残留物质丰度较低的地壳物质，岩石类型属于弱准金属质，形成过程中受到了大洋板块俯冲和俯冲阴影的影响。
这些结论为秦岭区域的地质研究提供了新的证据和参考。
本文主要研究以大夫峪岩体为代表的秦岭区域的地质特征，通过分析大夫峪岩体的锆石U-Pb年龄、Hf同位素和地球化学特征等数据，得出该岩体的形成和演化中的一些重要特征。
锆石Hf同位素
εHf(t) 意义
• εHf(t) >0，新生地壳形成 • εHf(t) <0，古老物质循环或改造 • 如果εHf(t) 部分大于零，部分小于零，一般 看以谁为主，比如如果大于零的数据比较 少可解释为：有少量幔源岩浆加入到地壳 中但大部分是先存地壳组分的改造、再循 环
汇报结束，
谢谢观看！
锆石Hf同位素分析原理
李黎明
2013.12.19
锆石定年与Hf同位素
• 锆石是各类成因岩石中常见的副矿物，是U-Pb同位素定 年的重要对象。锆石的离子探针(如SHRIMP)与激光探针 (LA-ICPMS)等成为目前U-Pb同位素定年的重要方法。
• 锆石的理想晶体化学式为ZrSiO4，但大多数锆石中含有 0.5%~2%的Hf，因而也是进行Hf同位素测定的理想矿物。 • 锆石中由于Lu/Hf比值很低(176Lu/177Hf比值通常小于0.002)， 因而由176Lu衰变生成的176Hf极少。因此，锆石的 176Hf/177Hf比值可以代表该锆石形成时的176Hf/177Hf比值， 从而为讨论其成因提供重要信息。
锆石Hf同位素工作流程
• 1.锆石Hf同位素测定工作建立在锆石U-Pb定 年基础上 • 2.锆石Hf同位素的分析点与U-Pb年龄的分析 点位于同一颗锆石晶体内，但由于在进行 锆石U-Pb测定时有的测点基本被离子束击 穿，所以锆石Hf的分析点与锆石U-Pb年龄 分析点并不完全重合，但都位于同一锆石 颗粒内。
常见锆石Hf数据分析图表（第五春荣，2008）
~2.5Ga 2.75Ga2.8Ga
累积概率曲线（陈岳龙，2012）
3.0-2.25Ga 95%
<0.1% 2.25-1.5Ga >99%
滇西澜沧岩群钠长浅粒岩锆石U- Pb测年、Hf同位素组成及构造意义
（Ｚｈａｉ Ｍｉｎｇｇｕｏ ｅｔａｌ．，１９９０； Ｗａｎｇ Ｌｅｉｅｔａｌ．， ２０１７；ＷａｎｇＦａｎｇｅｔａｌ．，２０１７）。
在地理上，澜 沧 岩 群 北 起 昌 宁，南 经 临 沧、双 江 至勐 海，延 入 缅 甸 境 内，长 约 ３３０ｋｍ，宽 约 ２５～ ５０ｋｍ，呈 南 北 向 带 状 、断 片 状 分 布 （图１ａ），构 成 了 巨 型的俯冲增 生 混 杂 带 （ＳｏｎｇＲｅｎｋｕｉｅｔａｌ．，１９９７ａ； ＸｕＤｏｎｇｅｔａｌ．，２０１１），对 研 究 特 提 斯 造 山 带 构 造 演化具有重要的 地 质 意 义 （ＷａｎｇＤｏｎｇｂｉｎｇｅｔａｌ．， ２０１６；Ｚｅｎｇ Ｗｅｎｔａｏｅｔａｌ．，２０１７）。 澜 沧 岩 群 地 质 构 造 较 为 复 杂 ，由 多 个 岩 组 组 成 ，经 历 了 多 期 构 造 叠 加 ，各 岩 组 之 间 均 为 构 造 接 触 ；岩 石 以 变 砂 泥 质 岩 为 主 体 ，夹 大 量 的 变 火 山 岩 、变 中 酸 性 侵 入 岩 等 组 成 。
第９４卷 第４期 ２０２０ 年 ４ 月
地
Hale Waihona Puke 质学报 ＡＣＴＡ
ＧＥＯＬＯＧＩＣＡ
ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ．９４ Ｎｏ．４
Ａｐｒ．２０２０
滇西澜沧岩群钠长浅粒岩锆石 犝犘犫测年、 犎犳同位素组成及构造意义
韩文文１），彭智敏２），张辑１），关俊雷２），胡金锋１），刘云鹤１）
１）核 工 业 二 八 研 究 所 ，四 川 广 汉 ，６１８３００；２）中 国 地 质 调 查 局 成 都 地 质 调 查 中 心 ，成 都 ，６１００８１
澜沧岩群主体为一套不同岩性组合的中浅变质 岩 系 ，其 物 质 组 成 和 变 质 变 形 存 在 差 异 性 ：由 变 砂 泥 质碎屑岩的云母石 英 片 岩 、二 云 母 片 岩 等 ；变 中 酸 性 火 山 岩 或 变 凝 灰 岩 的 绿 泥 钠 长 片 岩 、钠 长 白 云 母 绿 泥 片 岩 、富 斜 长 绿 泥 片 岩 等 ；变 基 性 火 山 岩 的 绿帘 阳 起 片 岩 、绿 帘 绿 泥 钠 长 片 岩 等 （ＬｉｕＺｅｎｇｃｈｉ， １９８５；ＺｈａｉＭｉｎｇｇｕｏｅｔａｌ．，１９９０；ＮｉｅＸｉａｏｍｅｉｅｔ ａｌ．，２０１５；ＸｉｎｇＸｉａｏｗａｎ，２０１６，２０１７），并 出 现 蓝 闪 石 、多 硅 白 云 母 和 硬 绿 泥 石 等 高 压 变 质 矿 物 （ＰｅｎｇＸｉｎｇｊｉｅｅｔａｌ．，１９８２；Ｚｈａｎｇ Ｒｕｙｕａｎｅｔａｌ．， １９９０；ＺｈａｏＪｉｎｇｅｔａｌ．，１９９４）。 通 过 调 查，澜 沧 岩 群还夹杂变中酸性 侵 入 岩 的 钠 长 浅 粒 岩、斜 长 片 麻 岩等不同岩块，丰富 了 澜 沧 岩 群 的 物 质 组 成 和 构 造 演化。
河南登封地区嵩山石英岩碎屑锆石U_Pb年代学_Hf同位素组成及其地质意义
摘要 对河南登封地区广泛分布的古元古代嵩山石英岩中碎屑锆石进行了 U-Pb 定年和 Hf 同 位素研究. 研究结果对华北克拉通太古宙地壳的形成和演化提供了进一步的制约. 嵩山石英 岩碎屑锆石具有 4 组峰值年龄, 其中以~2.50 Ga 的年龄峰值最为显著. 此外尚有 3.40, 2.34 Ga, 2.75~2.80 Ga 等 3 组峰值年龄. 嵩山石英岩中 3.40 Ga 碎屑锆石的 Hf 同位素组成与华北克拉通 东部发现的古老岩石中的锆石(如冀东和鞍山地区)具有较强的相似性. 但是, 根据最新的一些 报道, 华北克拉通南缘、华南地区、北秦岭构造带及其邻区均发现存在 3.6 Ga, 甚至更为古老 的地壳物质线索. 因此很难明确地推测嵩山石英岩中发现的这些 3.40 Ga 碎屑锆石的物源区. 但综合迄今的研究成果, 可以推测, 3.4~3.6 Ga 的地壳物质曾经广泛地存在于古华北克拉通及 其邻区. 2.77~2.80 Ga 的碎屑锆石所占分额较小, 样品中ε Hf(t)值最高可达 6.1±1.6, 接近于当时 亏损地幔的 Hf 同位素值组成, 且锆石的 Hf 单阶段模式年龄与形成年龄相近, 表明其来于亏损 地幔分异出的未经演化的物质. ~2.50 Ga 的年龄数据约占所测数据的 85%, 锆石的 Hf 同位素 组成显示其岩浆成因以新太古代地壳再造为主, 伴有少量古老地壳物质的再循环. 本次研究 中获得最年轻的锆石年龄为(207Pb/206Pb)为(2337±23) Ma, 可以作为嵩山群的下限年龄考虑(古 元古代早期).
由于上述技术路线需要大量测试数据进行统计 研究, 因此需求一种快速、低成本, 高精度, 可提供 多种原位信息的分析方法. 激光剥蚀等离子体质谱 (LA-ICP-MS) 和 多 接 收 电 感 耦 合 等 离 子 体 质 谱 (MC-ICP-MS) 分 析 技 术 有 机 地 结 合 解 决 了 这 一 难 题[9], 这一分析方法对于研究不同成因的碎屑锆石或
LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素的分析方法及地质应用
为质量歧视校正系数4M为实际测量比值4E为真实 比值8为同位素质量数 采用!@B %XY!@@ %X\?>@$"^ 对 %X同 位素比值进行指数归一化质量歧视校正采用!@$ /K Y!@" /K \ !>$^"@C对 /K 同位素比值进行指数归一化质量歧视校正 由于锆 石 中!@W -+ Y!@@ %X比 值 通 常 小 于 ?>??" 因 此 锆 石 中 !@W %X的同质异位素的干扰主要来自!@W /K 在锆石激光剥蚀 过程中直接测定 /K 信号计算出 /K 值然后用剥蚀过程中 /K 的平均值来进行干扰校正 .3H+a00,; %3F0E0"??^ U+ (% -.> "??W0
的虚拟放大器技术分析器同时采集完一组数据后软件自动依次更换其后的放大器电路采集b组数据后各放大器电路与原分析器恢复一致该技术可有效地消除因各法拉第杯接收器的增益不同所造成的同位素比值误差提高同位素比值测定的精该测定值与文献报道的值在误差范围内完全一致p7dgg
!???S?^WB Y"??@ Y?"$!? S"^B^S?C 30%- A(%,).)8&0- 9&#&0-#岩石学报
激光剥蚀系统能够产生 "!$,M的紫外激光经过激光匀 化将能量聚焦在样品表面激光剥蚀光斑的直径可在 !? ` !^?M之间调节 激光的输出能量可以调节最大实际输出 功率可达 $^*YIM"
图 !#六个月内 *8RC@^ 溶液测试情况 O39>!#4)J+GEJ7X%X3J7E7Q3I0,0GLJ3JX7F*8RC@^ ;+F3,9J3e M7,ENJ
中天山南缘那拉提碱性花岗岩岩石成_省略_自锆石微量元素和Hf同位素的证据_李平
收稿日期：2012-06-24；修订日期：2012-10-25资助项目：国家自然科学基金项目《西天山西南缘那拉提段古生代花岗岩成因对天山洋陆转换的制约》(批准号：40872061)、中国地质调查局地质矿产调查评价项目《西北地区基础地质调查成果集成与综合研究》(编号：1212011220649和《天山成矿带基础地质综合研究》（编号：1212011085055)作者简介：李平（1983-），男，硕士，助理研究员，从事矿物、岩石学相关研究。
E-mail:gogogis@中天山南缘那拉提碱性花岗岩岩石成因———来自锆石微量元素和Hf 同位素的证据李平1，徐学义1，王洪亮1，朱涛1，万晓明2LI Ping 1,XU Xue-yi 1,WANG Hong-liang 1,ZHU Tao 1,WAN Xiao-ming 21.西安地质调查中心（西安地质矿产研究所），陕西西安710054；2.陕西省地质调查中心，陕西西安7100161.Xi'an Center of China Geological Survey (Xi'an Institute of Geology and Mineral Resources)，Xi'an 710054,Shaanxi,China;2.Shaanxi Center of Geological Survey ，Xi'an 710016,Shaanxi,China摘要：位于中天山南缘的早二叠世那拉提碱性花岗岩以近东西向狭长条带状侵入于志留系巴音布鲁克组之中，花岗岩锆石的CL 图像均显示有清晰的振荡环带和较高的Th/U 比值。
其中一类显示出典型岩浆锆石的稀土元素球粒陨石标准化配分样式；另一类锆石则具有相对较低的Ce/Ce *比值和较高的(La/Sm)N 比值，通过锆石微区微量元素特征和U-Pb 同位素测年，可以推断此类锆石形成于较低的f O2环境中，且可能与流体作用的改造无关。
郑永飞--华南新元古代花岗岩锆石Hf和O同位素
Zircon Hf-O Isotopes (1)
12
(a)
10
18 d O (%o)
8
6
Guangxi
4
Yunnan Sichuan
2 -8 -4 0 4 8 12
Hf(t)
29
Zircon Hf-O Isotopes (2)
12
(b)
10
18 d O (%o)
8
6
Guangxi
4
Yunnan Sichuan
11
Three-dimensional view of deep mantle in tomographical model
Montelli et al. (2004) Science 12
Three-dimensional view of the shallow mantle and the newly discovered plumes in vertical model
Predictions of plume Narrow, vertical seismic structures traversing the whole mantle High temperatures Relative fixity of hotspots Age progression of volcanic chain
892±12 Ma Depleted Mantle
Hf(t)
8 4 0 -4 -8 0
89212 Ma
CHUR
400
800
1200
1600
2000
39
Hf Model Age (Ma)
Mass transfer of mantle to crust at ~900 Ma by Arc magmatism
锆石Hf同位素：MC-ICP-MS和LA-MC-ICP-MS分析结果的比较
表 2; 锆石 !" 分离流程 #)C’/ 2; @/^)&)E%D, D" !" "&DM _%&‘D,F
步骤
27 平衡 87 载样 :7 淋洗基体元素 G7 接收 !" 元素
酸
体积
2 MD’ Y 6 !=’ Z 97 2 MD’ Y 6 !+ 2 MD’ Y 6 !=’ Z 97 2 MD’ Y 6 !+ 2 MD’ Y 6 !=’ Z 97 2 MD’ Y 6 !+ 2 MD’ Y 6 !=’ Z 97 2 MD’ Y 6 !+
G; 结果及讨论
锆石样品的 !" 同位素分析结果（ 表 8）显示，首先，在采 用 *=<>=?<*@ 分析的三个锆石样品及其平行样的结果中， 同一样品的 !" 同位素组成在误差范围内高度一致。这表明 用单柱离子交换色谱法分离锆石的 !" 元素，可以达到很好 的分离效果，能够保证 !" 同位素分析结果的再现。其次， *=<>=?<*@ 和 60<*=<>=?<*@ 两种分析方法获得了在误差 范围一致的结果，表明用这两种方法获得的锆石 !" 同位素 组成具有很好的可对比性。
为了保证分离效果，每次在离子交换柱使用前后均采用 K* !=’ L 8G* !+ L !8 O 各 28M6 清洗一次。经测定，两次清 洗后的离子交换柱空白可达到 : ] 29 T 22 U 以下。
!" 同位素分析是在中国科学院地质与地球物理研究所 +%,,%U), Q/^Ea,/ 型 *=<>=?<*@ 上完成的。在 *=<>=?<*@ 分 析时，采用静态接收方式测量2J8 IC、2J: IC、2J4 6a、2J（K IC、6a、 !"）、2JJ !"、2JP !"、2J3 !"、2P9 !" 和2P8 .，使 用 !" 标 准 溶 液 1*= GJ4 监测仪器的稳定性，同时对样品进行外部校正。分析过 程中，仪器对一个样品采集 3 组共 39 个数据进行统计。在 每次测量之前进行基线测量作为样品测量的背景，在随后的 样品测量后进行自动在线校正。在每次测完样品溶液之后， 用 8\ !QO: Z 2\ !+ 溶液清洗约 G L PM%,，检测2P9 !" 信号 降至 89 L :9!b 后，开始下一个样品的测量。每个样品总的 测量时间为 24 L 89M%,。
锆石Hf同位素-吴元保
Evolution of Hf assuming constant 176Hf/177Hf but decreasing age due to Pb loss (Zheng et al., 2004)
常用放射性同位素体系
Lu-Hf isochron dating is more precise than Sm-Nd
Hf同位素分析技术的发展
➢ TIMS技术 (Patchett and Tatsumoto, 1980)
➢ 但TIMS方法难以对Hf实现有效的电离，从而使得实 验过程中样品量较大（ug级Hf含量）。而这又使高质 量的纯化（特别是Zr、Hf的分离）难以进行，并限制 了低Hf含量样品的分析。
❖(1) They must have the same initial isotopic composition. (That is, they must have initially been in isotopic equilibrium. This is generally thought to be true for cogenetic igneous rocks.),
变质岩磷灰石Lu-Hf和Pb-Pb定年(Barford et al., 2005)
Lu–Hf apatite chronometer used as a new tool in generating accurate and precise ages for silica-
undersaturated rocks (Larsson et al., 2005)
❖It is resistant to Lu/Hf disturbance; ❖Disturbances, if have occurred, can be
冀北小张家口超基性岩体的锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成
５ ８ ４
Ａ ｃ ｔ ａＰ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａＳ ｉ ｎ ｉ ｃ ａ 岩石学报 ２ ０ ０ ７ ， ２ ３ （ ３ ）
超基性岩体， 构成吕合堡 镇宁堡基性 超基性 个较小的基性 ａ 中以灰色区域表示） 。上述基性 超基性岩 岩体群（ 在图 １
１ 引言
华北克拉通东部在在经历了中生代的构造岩浆活动（ 燕 山运动） 之后， 其下的古老岩石圈地幔发生了大规模减薄并 不同程度地被年轻岩石圈地幔取代。这使得华北克拉通因 Ｂ ｏ ｙ ｄ ， 此区别于 地 球 上 许 多 其 它 古 老 克 拉 通， 比 如， 南非（ １ ９ ８ ９ ） 和西澳（ Ｐ ｏ ｌ ｅ ｔ ｅ ｔ ａ ｌ ． ， １ ９ ９ ５ ） ， 后两者的大陆地壳和岩石 圈地幔同样古老（ 太古宙） 。虽然对于华北岩石圈地幔减薄 机制有岩石圈或下地壳拆沉（ Ｄ ｅ ｎ ｇｅ ｔ ａ ｌ ． ，２ ０ ０ ４ ； Ｇ ａ ｏｅ ｔ ａ ｌ ． ， ２ ０ ０ ４ ） 、 软流 圈 物 质 热 化学侵蚀（ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇｅ ｔ ａ ｌ ． ，１ ９ ９ ８ ；徐 义 刚， １ ９ ９ ９ ； Ｘ ｕｅ ｔ ａ ｌ ． ， ２ ０ ０ ４ ） 等不同作用来解释， 但是对于华北 克拉通下岩石圈地幔在燕山运动前后性质的变化， 基本一致 １ ９ ９ ６ ；郑 的认识是：古生代金伯利岩的研究（ 例如 路凤香， 建平， １ ９ ９ ９ ） 表明当时在华北东部存在着厚达 ２ ０ ０ ｋ ｍ 、 低地温 梯度、 主量元素亏损、 以方辉橄榄岩为主和同位素富集， 并经 历过地幔交代作用的大陆型岩石圈地幔；而进入新生代之 后， 华北岩石圈则转变为厚度薄、 高地温梯度、 主量元素富 集、 以二辉橄榄岩为主和同位素亏损的新生大洋型地幔（ 周 ２ ０ ０ ６ ） 。但 是 一 些 重 要 的 问 题 仍 然 有 待 解 决， 包 括： 新华， （ １ ） 华北古生代的大陆型岩石圈地幔是何时富集的， 富集机 制是什么？（ ２ ） 华北大陆型岩石圈地幔的减薄从何时开始， 是通过何种方式开始的？本项研究选择了位于华北克拉通 超基性岩体：小张家口 北缘、 早中生代侵位的一个典型基性 岩体， 对其中古生代继承锆石和早中生代新生岩浆型锆石的 Ｕ Ｐ ｂ 年代学和 Ｈ ｆ 同位素特征进行分析， 希望为探讨上述问 题提供一些线索。
大兴安岭东北部早古生代花岗岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素特征及地质意义
②
葛文春等： 大兴安岭东北部早古生代花岗岩锆石 Ｕ Ｐ ｂ 年龄、 Ｈ ｆ 同位素特征及地质意义
４ ２ ５
体已被确认为是早古生代花岗岩体（ 隋振民等， ２ ０ ０ ６ ） 。这些 二长花岗岩 早古生代花岗岩的主要岩石组合为花岗闪长岩 碱长花岗岩， 暗色矿物出现角闪石和黑云母， 副矿物出现榍 ） ， 岩石化学上多为准铝质 ～弱过铝 石而未见富铝矿物（ 表１ 高钾钙碱性系列（ 图２ ） ， 说明本区早古生代花 质， 钙碱性 ～ 型花岗岩。 岗岩为 Ｉ
①
于早古生代的花岗岩体有： 十八站岩体、 内河岩体、 查拉班河 岩体和白银纳岩体（ 图１ ） ， 出露于研究区北部的哈拉巴奇岩
中华人民共和国区域地质调查报告： 十八站 兴华幅， 黑龙江省 地质矿产局第二区域地质调查大队， １ ９ ８ ９ 中华人民共和国区域地质调查报告： 兴隆沟 呼玛镇幅， 黑龙江 省地质矿产局第一区域地质调查大队， １ ９ ８ ３
图１ 大兴安岭东北部地质简图
（ １ ） 十八站岩体；（ ２ ） 查拉班河岩体；（ ３ ） 哈拉巴哥岩体；（ ４ ） 白银纳岩体；（ ５ ） 内河岩体
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｓ ｉ ｍ ｐ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｍ ａ ｐｏ ｆ ｔ ｈ ｅｎ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ ｎＤ ａＨ ｉ ｎ ｇ ｇ ａ ｎＭ ｔ ｓ ． 和中生代火山岩， 古生代地层零星出露①②。前人将研究区 内广泛出露的花岗岩主要划分为新元古代、 早古生代和晚古 生代（ 黑龙江省区域地质志， １ ９ ９ ３ ） ， 其中新元古代花岗岩组 合主要为花岗闪长岩和淡色花岗岩， 早古生代花岗岩组合主 要为二长花岗岩和花岗闪长岩， 晚古生代花岗岩组合主要为 花岗闪长岩、 二长花岗岩和白岗质花岗岩。 Ａ Ｉ Ｃ Ｐ Ｍ ＳＵ Ｐ ｂ同位素年龄测定， 确定属 本文通过锆石 Ｌ
湘东南东风岩体锆石U-Pb_年代学、Hf_同位素组成及稀土矿床特征
矿床地质MINERAL DEPOSITS2023年12月December ，2023第42卷第6期42（6）：1101~1120*本文得到中国地质调查局二级项目(编号：DD20230055、12120115029301)、湖南省地质院科研项目(编号：HNGSTP202306)和湖南省自然资源厅科研项目(编号：2023-02)联合资助第一作者简介张锦煦，男，1982年生，硕士，高级工程师，从事地质找矿与研究工作。
Email:******************通讯作者陈剑锋，男，1985年生，博士，高级工程师，从事地质找矿与研究工作。
Email:**************************收稿日期2023-05-11；改回日期2023-10-25。
秦思婷编辑。
文章编号：0258-7106（2023）06-1101-20Doi:10.16111/j.0258-7106.2023.06.002湘东南东风岩体锆石U -Pb 年代学、Hf 同位素组成及稀土矿床特征*张锦煦1，林碧海1，廖凤初2，孙骥1，谭仕敏1，何艳林2，周超1，朱继华1，熊雄1，李超1，陈剑锋1,2,3**（1湖南省地质调查所，湖南长沙410116；2湖南省地球物理地球化学调查所，湖南长沙410116；3中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室，湖南长沙410083）摘要文章对湘东南地区的东风岩体进行了锆石LA-ICPMS U-Pb 年龄、Hf 同位素以及岩石地球化学分析，以研究岩石成因及形成构造背景，并对东风风化壳离子吸附型重稀土矿的成因进行了探讨。
东风岩体2件二长花岗岩的锆石U-Pb 年龄为（433.5±2.6）Ma 和（432.0±2.5）Ma ，显示为加里东晚期。
东风岩体锆石εHf (t )值介于-5.12~-7.45，计算得到二阶段地幔亏损模式年龄（T DM2）介于1714~1882Ma ，显示其成岩物质为壳源的特征。
阿尔金二长花岗岩LAICPMS锆石定年Hf同位素特征本科
阿尔金二长花岗岩LAICPMS锆石定年Hf同位素特征本科摘要地球化学显示，阿尔金南缘江尕勒萨依二长花岗岩，SiO2含量高(73.37 % ~ 74.02%, 平均为73.69%), TiO2含量低(0.11 % ~ 0.16%, 平均为0.13%), CaO含量低(0.85 % ~ 0.94%, 平均为0.91%), Na2O含量为3.04 % ~ 3.65%, 平均为3.32%, K2O含量为5.22 % ~ 5.69%, 平均为5.43%, 全碱含量高(K2O+Na2O=8.42 ~ 9.01, 平均为8.76), K2O含量相对Na2O高, K2O/Na2O=1.46 ~ 1.77, 平均为1.63, 在SiO2-K2O+Na2O图解上所有样品落入花岗岩区域, 在SiO2-K2O图解上落入高钾钙碱性-钾玄岩系列, 在K2O-Na2O图上落入高钾质区域具有富铝的特点, Al2O3含量为13.78 % ~ 13.98%, 平均为13.9%, 铝包和指数A/CNK=1.03 ~ 1.11, 平均为1.06, 为过铝质系列岩石。
反映该花岗岩的源岩主要来自于壳源物质的重熔，其来源也相对单一。
江尕勒萨依二长花岗岩稀土总量为中等(∑REE = 180.89 ppm ~ 260.17 ppm),具有高度富集轻稀土而亏损重稀土的特征, 轻重稀土比值高(LR/HR=9.01 ~ 22.14, 平均为20.59), (La/Yb)N = 14.18 ~ 89.35, 平均为74.68, 样品均出现明显的负Eu异常(δEu =0.16 ~ 0.36, 平均为0.25)｡从微量元素对原始地幔标准化蛛网图上可以看出, 所有花岗岩样品富集K､Rb､Th和U等大离子亲石元素(LILEs)与轻稀土元素(La､Ce､Nd等), 亏损Nb､Ta､P和Ti等高场强元素(HFSEs), 具有明显的Sr与Ba负异常, Zr､Hf 无明显分异, Sr､Ba亏损与负的Eu异常, 共同表明部分熔融源区残留体中存在斜长石或在岩浆演化过程中斜长石发生分离结晶｡该地区花岗岩样品中的锆石自形程度为自形晶, 呈长柱状｡从CL图像可以看出, 锆石显示清晰的岩浆振荡环带。
赣西北蒙山岩体的锆石U-Pb-Hf、地球化学特征及成因
赣西北蒙山岩体的锆石U-Pb-Hf、地球化学特征及成因
赣西北蒙山岩体是中国南方地区的重要岩体之一，位于赣西北地区，是一种中酸性-高钾钙碱性岩石。
该岩体经过了锆石U-Pb-Hf测定，研究表明其形成年代为
1.85-1.84亿年前，属于晚中生代早期，可能与华南地区的构造事件有关。
地球化学数据表明，蒙山岩体具有高钾、富铝的特征，富集轻稀土元素和能形成正异常的Eu的微量元素。
同时，它还富集U、Th、Sr、Ba等元素，这些元素的富集可能与岩浆演化和后期流体作用有关。
锆石Hf同位素组成的研究表明，该岩体的微量元素模式是由地幔源区和地壳物质的混合形成的。
同时，在洋岛碰撞带生长的过程中，还受到了较强的混染和部分岩石交代的影响。
鉴于上述认识，我们认为赣西北蒙山岩体的成因是与板块构造和地球动力学有关，岩浆源区主要为地幔源物质和地壳元素混合物，演化过程中又受到了流体作用的影响。
岩石组成和地球化学特征表明，该岩体有着很高的地质价值和开发潜力。
福建紫金山地区中生代岩浆岩成因——锆石Hf同位素证据
Ｆ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ３ ５ ０ １ ０ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｚ ｉ ｒ ｃ ｏ ｎ ｉ ｎ — ｓ ｉ ｔ ｕ Ｌ ｕ — Ｈｉ ｉ ｓ ｏ ｔ ｏ ｐ ｉ ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ Ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｍｅ ｏｚ ｓ ｏ ｉ ｃ ｍａ ｇ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｋ ｓ ｉ ｎ Ｚ ｉ ｊ ｉ ｎ ｓ ｈ ａ ｎ ａ ｒ ｅ ａ ｗ ａ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ
ｖ ｅ ａ ｌ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｌ ｉ ｔ ｈ ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ ．Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ Ｍｉ ｄ ｄ ｌ ｅ — Ｌ ａ ｔ ｅ Ｊ ｕ ｒ ａ ｓ ｓ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ Ｅａ ｒ ｌ ｙ Ｃｒ ｅ ｔ ａ ｃ ｅ ｏ ｕ ｓ ｍａ ｇ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｋ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ
不同 的 ｜ ｛ ｆ 同位素组成。中一 晚侏 罗世 花 岗岩体 具有低 的 ｅ Ｈｆ （ ｔ ） 值（ 一１ ３ ． ５ ～ 一２ ． ９ ） ， Ｈｆ 同位 素的二 阶段模 式年龄
（ ￡ ） 峰值介 于 １ ． ７ －２ ． ０ Ｇ ａ ， 表明其 主要来 源于古元古代基底 。早 白垩世侵入一 次火 山岩分为 四方 花岗闪长岩体和 紫金 山体 ｅ Ｈ Ｉ （ ｔ ） 值 介 于 一２ ． ３ ～０ ． ４ ， ￡ 峰值 介于 １ ． ３ ～１ ． ４
（ 峰值 为
１ ． ４ ～１ ． ７ Ｇ ａ ） ， 表 明二者来源于 中一 古元古代基底 和少 量幔源物质 的混 合物 。早 白垩世 岩浆岩 Ｈｆ 同位素 特征显示 ， 紫金 山地 区的侵入一 次 火山岩体形成 于同一岩浆源 区， 但岩浆源 区随着 时间的演化各组分及组分含量在不断变化 ， 显 示 了该 时期 复杂的壳幔作用过程 。紫金 山地区 中生代岩浆岩 中锆 石 Ｈｆ 同位素特征表明 ， 中一 晚侏罗世岩体与早 白垩 世侵入～ 火山岩来 源于不同源区 ， 为古太平洋板块俯 冲作 用不 同阶段 的产物 。
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• 锆石分 析点区
域
• Hf同位
素分析 点区域
数据处理流程
标样校正
处理后的数据
常见锆石Hf数据分析图表（第五春荣，2008）
~2.5Ga
2.75Ga2.8Ga
累积概率曲线（陈岳龙，2012）
3.0-2.25Ga 95%
2.25-1.5Ga >99%
<0.1%
示踪
• 两种： • 1.碎屑锆石频谱对比 • 2.Hf同位素对比
• 关键：收集前人已做过的数据，然后将自 己所做的数据与之做对比
碎 屑 锆 石 物 源 对 比
同 位 素 示 踪
推荐阅读文献
• 陈岳龙, 李大鹏, 王忠, 等. 鄂尔多斯盆地周缘地壳形成与演化历史:来 自锆石U-Pb年龄与Hf同位素组成的证据. 地学前缘, 2012, (3): 147-166.
• 任荣, 韩宝福, 张志诚, 等. 北京昌平地区基底片麻岩和中-新元古代盖 层锆石U-Pb年龄和Hf同位素研究及其地质意义. 岩石学报, 2011, (6): 1721-1745.
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TDM数据意义
• 1.如果Hf亏损地幔模式年龄等于或接近锆石 U-Pb年龄，说明该锆石或者直接形成于幔 源岩石中或者是幔源岩石在地壳中极短时 间滞留后就参与了壳内重熔作用；
εHf(t) >0，新生地壳生成
• 2.反之，如果锆石Hf亏损地幔模式年龄大于 其U-Pb年龄，则说明该锆石是壳源岩石重 熔作用的产物。
• 第五春荣, 孙勇, 袁洪林, 等. 河南登封地区嵩山石英岩碎屑锆石U-Pb年 代学、Hf同位素组成及其地质意义. 科学通报, 2008, (16): 1923-1934.
• Hu Z. Hu_2012_jaas_improved in situ hf isotope ratio analysis of zircon. JAAS. 2012.
εHf(t) <0，古老物质循环或改造
εHf(t) 意义
• εHf(t) >0，新生地壳形成 • εHf(t) <0，古老物质循环或改造
• 如果εHf(t) 部分大于零，部分小于零，一般 看以谁为主，比如如果大于零的数据比较 少可解释为：有少量幔源岩浆加入到地壳 中但大部分是先存地壳组分的改造、再循 环
• 锆石中由于Lu/Hf比值很低(176Lu/177Hf比值通常小于0.002)， 因而由176Lu衰变生成的176Hf极少。因此，锆石的 176Hf/177Hf比值可以代表该锆石形成时的176Hf/177Hf比值， 从而为讨论其成因提供重要信息。
锆ห้องสมุดไป่ตู้Hf同位素工作流程
• 1.锆石Hf同位素测定工作建立在锆石U-Pb定 年基础上
锆石Hf同位素分析原理
李黎明
2013.12.19
锆石定年与Hf同位素
• 锆石是各类成因岩石中常见的副矿物，是U-Pb同位素定 年的重要对象。锆石的离子探针(如SHRIMP)与激光探针 (LA-ICPMS)等成为目前U-Pb同位素定年的重要方法。
• 锆石的理想晶体化学式为ZrSiO4，但大多数锆石中含有 0.5%~2%的Hf，因而也是进行Hf同位素测定的理想矿物。
• 焦文放, 吴元保, 彭敏, 等. 扬子板块最古老岩石的锆石U-Pb年龄和Hf同 位素组成. 中国科学(D辑:地球科学), 2009, (7): 972-978.
• 赵亮, 郭锋, 范蔚茗, 等. 广西十万大山地壳演化:来自印支期花岗岩中麻 粒岩包体锆石U-Pb年代学及Hf同位素记录. 科学通报, 2010, (15): 14891500.
• Geng Y, Du L, Ren L. Growth and reworking of the early precambrian continental crust in the north china craton: constraints from zircon hf isotopes. Gondwana Research. 2012, 21(2): 517-529.
TDM年龄数据意义
• 由于地幔物质是亏损Zr和Hf的，如果没有地壳物 质的加入，幔源岩浆不可能结晶出锆石，幔源岩 浆岩出现锆石一定表明在岩浆侵位过程发生了壳 幔相互作用，或在深熔作用前存在源区的壳幔混 合（Zheng et al, 2006）。因此幔源岩浆锆石中Hf 同位素初始比主要取决于壳幔相互作用中地壳物 质的贡献和参与混合作用的地壳年龄 ,锆石的Hf 同位素亏损地幔模式年龄TDM,代表了锆石寄主 岩石源区物质脱离亏损地幔进入地壳的时间 ，大 体反映地壳生长的时间
• 谢静, 杨石岭, 丁仲礼. 黄土物源碎屑锆石示踪方 法与应用. 中国科学:地球科学, 2012, (6): 923-933.
• 朱弟成, 赵志丹, 牛耀龄, 等. 西藏拉萨地块过铝质 花岗岩中继承锆石的物源区示踪及其古地理意义. 岩石学报, 2011, (7): 1917-1930.
• 丛峰, 林仕良, 邹光富, 等. 梁河花岗岩岩浆混合作 用:锆石微量元素、U-Pb和Hf同位素示踪. 中国科 学:地球科学, 2011, (4).