汉诺坝新生代玄武岩中金云母单斜辉石岩包体的LA-ICP-MS/MS原位Rb-Sr年代学研究
批准号:
42203021
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
20.0 万元
负责人:
汪程远
依托单位:
学科分类:
地质年代学
结题年份:
2024
批准年份:
2022
项目状态:
已结题
项目参与者:
汪程远
中文摘要
含金云母地幔包体作为岩石圈深部富钾含水交代作用的直接记录者,对理解富钾幔源岩浆以及相关的金矿床的形成至关重要,其中的金云母具有对交代作用进行定年的潜力。近些年来,对于华北岩石圈交代作用过程的研究虽已取得良好的研究基础,但在交代作用的定年问题上难有较大突破。本项目选择华北北缘汉诺坝地区的新生代玄武岩中的金云母单斜辉石岩包体进行系统的LA-ICP-MS/MS原位Rb-Sr定年,并结合岩石学、矿物学及同位素地球化学特征,确定金云母单斜辉石岩包体的成因和交代作用发生的时间,以及交代介质的性质和来源,探讨引起华北北缘岩石圈金云母交代作用的地球动力学机制。该研究对于揭示华北克拉通岩石圈深部富挥发分物质的再循环过程具有重要意义。
英文摘要
Phlogopite-bearing mantle xenoliths, as the direct recorder of potassic hydrous metasomatism in the deep lithosphere, are very important for understanding the formation of mantle derived potassic magma and related gold deposits. In particular, phlogopite in these rocks have the potential for dating metasomatism events. In the past, lithospheric metasomatism of the north China have been well-studied, while time constraints on these processes remain unclear. This project selects phlogopite-bearing clinopyroxenite xenoliths from the Hannuoba Cenozoic basalts in the northern margin of north China for systemic LA-ICP-MS/MS in-situ Rb-Sr dating. Together with petrology, mineralogy, and isotopic geochemistry of these samples, this project will directly date the phlogopites related metasomatic events, constrain the petrogenesis of these xenoliths, study the nature and derivation of the metasomatic agents, and finally discuss the related geodynamic causes. This research is of great importance for revealing the deep volatile-rich material cycle in the lithosphere of North China Craton.
矿物原位Rb-Sr定年法测定岩石年龄的优点是可以提供具有一定空间分辨率的分析,而不需要耗时的制备。但Sr同位素的同质异位干扰(87Rb)阻碍了这一方法的研究。LA-ICP-MS/MS使用N2O作为反应气体,通过测量SrO+实现了干扰物的在线化学分离。本项目对原位Rb-Sr测定方法进行了优化,获得以下进展:(1)发现添加H2作为痕量分子气体时,通过内部和外部校正可以提高Sr同位素测试的准确度;(2)在LA-ICP-MS/MS分析中,Rb和Sr的元素分馏因不同的基体而异,其中Mica-Mg标准物质可以用于云母87Rb/86Sr的校正。.该方法随后被运用到汉诺坝金云母单斜辉石岩包体的研究中,获得以下认识:(1)微区Rb-Sr定年结果显示,交代作用发生在45 ± 4 Ma,和其中锆石的U-Pb定年结果接近(53 ± 4 Ma),说明这一区域的岩石圈地幔在早新生代受到了富水钾质熔体的交代;(2)从Sr-Nd-Pb同位素角度看,交代熔体具有EMI型特征。其Mg同位素显著偏轻,表明交代熔体的源区和俯冲的碳酸盐沉积物有关。通过微量元素的制约,我们发现交代熔体具有较高的Ba/Th、Ba/La和较低的U/Pb比值,同东北的超钾质岩熔体以及Gassuberg煌斑岩类似,推测其源区为地幔过渡带中残留的富挥发分的古老含碳酸盐沉积物;(3)为了了解地幔过渡带来源熔体在中国东部的分布特征,我们对这一区域的新生代玄武岩特征进行了统计,发现南北重力梯度带附近的幔源熔体具有比东部更为显著的地幔过渡带的信号(如高的Ba/Th,富集非放射性成因的Pb和Nd同位素特征)。基于上述认识,我们认为这主要是和南北重力梯度带以下滞留在地幔过渡带中的俯冲太平洋板片的前端有关。俯冲板片前端扰动地幔过渡带中物质,使其上涌交代岩石圈地幔。
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