大別地體變質(zhì)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(zhì)作用峰期變質(zhì)時(shí)代鋯石U-Pb年代學(xué)和CL圖像研究已積累相當(dāng)多的數(shù)據(jù)，本文在前人已做年代學(xué)和鋯石CL圖像工作的基礎(chǔ)上，著重進(jìn)一步研究鋯石的化學(xué)成分，討論并區(qū)別不同鋯石的U-Th-Pb、REE化學(xué)特征，利用近年來(lái)興起的Lu-Hf同位素測(cè)定，對(duì)部分變質(zhì)巖鋯石作了Hf同位素原位微區(qū)分析，討論了巖漿和變質(zhì)鋯石的Lu-Hf同位素組成，并進(jìn)行鋯石源區(qū)示蹤。一、對(duì)大別-蘇魯造山帶高級(jí)變質(zhì)巖(以榴輝巖和片麻巖為主)中鋯石進(jìn)行微區(qū)離子探

2、針U，Th和Pb測(cè)定和U-Pb定年統(tǒng)計(jì)研究。根據(jù)測(cè)定點(diǎn)年齡的不同，把變質(zhì)巖中鋯石分成三種不同成因區(qū)域，一是變質(zhì)巖原巖(繼承)鋯石區(qū)域，它遭受了不同程度的變質(zhì)重結(jié)晶作用，其206Pb/238U年齡值大于277Ma；二是三疊紀(jì)高壓-超高壓變質(zhì)階段形成的變質(zhì)鋯石區(qū)域，其年齡限定為273-184Ma；三是碰撞造山變質(zhì)作用后形成的鋯石區(qū)域，其年齡小于148Ma。對(duì)三種類型鋯石中U，Th和Pb特征分析發(fā)現(xiàn)：和鎂鐵質(zhì)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(zhì)階段形成的變質(zhì)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(dá)20-30倍以上。除石榴橄欖巖外，各類巖石變質(zhì)鋯石中Th/U比都小于0.1，這是判斷高壓-超高壓變質(zhì)成因鋯石的極重要化學(xué)指標(biāo)。大別山超高壓變質(zhì)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(zhì)鋯石，說(shuō)明后期白堊紀(jì)熱擾動(dòng)對(duì)變質(zhì)巖中已存在的鋯石本身的影響如同巖漿結(jié)晶過(guò)程

4、。各類鋯石中Pb的含量變化比較復(fù)雜，Pb-U正相關(guān)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(duì)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(jìn)行了微區(qū)核部與邊部稀土元素SIMS測(cè)定。結(jié)合U-Pb年齡和CL圖象，探討了超高壓變質(zhì)過(guò)程中稀土元素從原巖鋯石到變質(zhì)鋯石的變化。結(jié)果表明，原巖鋯石和變質(zhì)鋯石有很不相同的稀土元素含量，它取決于變質(zhì)鋯石是由變質(zhì)重結(jié)晶還是變質(zhì)增生作用形成及形成時(shí)間。一般說(shuō)來(lái)，邊部變

5、質(zhì)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(zhì)鋯石的稀土元素和Th/U比可以為變質(zhì)鋯石形成時(shí)的物理化學(xué)環(huán)境和變質(zhì)鋯石成因提供重要信息。 三、對(duì)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(jìn)行了微區(qū)LA-MC-ICP-MS測(cè)定，發(fā)現(xiàn)無(wú)論是新店榴輝巖還是雙河榴輝巖，它們的變質(zhì)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(zhì)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(jié)晶作用的巖漿鋯石則具有低176Hf/177Hf和高176Lu/177Hf特征，變質(zhì)重結(jié)晶作用幾乎不改變繼承巖漿鋯石的176Hf/177Hf值，說(shuō)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(zhì)增生鋯石的Lu-Hf同位素特征表明在超高壓變質(zhì)作用過(guò)程中，變質(zhì)增生鋯石的Hf主要不是來(lái)自于原地的核部鋯石，而是來(lái)自由流體攜帶的變質(zhì)