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退变质作用对超高压变质岩Mg-Fe同位素的影响:以碧溪岭两期石榴子石和单斜辉石为例
结题报告
批准号:
41903004
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
安诗超
依托单位:
学科分类:
D0301.同位素地球化学
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
测定超高压榴辉岩及其矿物的同位素组成,能够了解超高压变质下俯冲板片的同位素组成,及获得超高压矿物间的同位素分馏值。但,榴辉岩折返过程中会伴有退变质流体与岩石、矿物的相互作用,研究已表明折返初期的流体交代能在超高压矿物没有发生退变质分解的情况下显著改变其元素成分,但该过程的同位素行为尚未深入研究。本项目计划对碧溪岭榴辉岩退变质流体交代作用前、后的两期石榴石和单斜辉石进行研究,由于前人对该变质区榴辉岩进行矿物Mg,Fe同位素研究时并未对矿物期次加以区分,我们计划通过分别测定流体交代前、后两期矿物的Fe,Mg同位素组成并对比,研究这种交代作用能否引起矿物Fe,Mg同位素分馏,并通过获得的交代前的同位素组成来修正前人研究获得的矿物间Fe,Mg同位素平衡分馏值。此外,两期石榴石Fe3+/ΣFe相差约50%,通过研究Fe同位素将有助于了解Fe的氧化状态和配位数哪个是控制Fe同位素分馏的主导因素。
英文摘要
We can understand the isotopic compositions of subducted slice at metamorphic peak and obtain the equilibrium fractionation factors of UHP minerals by determining the isotopic compositions of UHP eclogite and the minerals therein, separately. However, whether the isotopic compositions of eclogite at the metamorphic peak can be retained in the rock exhumed to the earth’s surface is doubtful, because eclogite undergoes retrogression and has interactions with retrogressive fluids during exhumation. It is shown in our previous study that garnet and omphacite in eclogite can be partly modified on chemical contents rather than decomposed after rock-fluid interactions at the stage of initial exhumation, but the isotopic behaviors during this process are poorly understood. This proposal plans to investigate the magnesium and iron isotopic compositions of such two stage garnets and clinopyroxenes in the Bixiling eclogites after a rock-fluid interaction, to see whether this kind of rock-fluid interaction can result in magnesium and iron isotopic fractionations between minerals. Previous studies on magnesium and iron isotopes of the Bixiling eclogite didn’t distinguish the mineral stages, so that some doubtful results could be obtained. In this study, we can make some significant modifications on the magnesium and iron isotopic fractionation factors of garnet-omphacite obtained in previous studies, because only the isotopic compositions of fresh mineral without modification by the rock-fluid interaction can represent the magnesium and iron isotopic compositions of the metamorphic peak. In addition, iron isotopic investigation of two stage garnets can give some new insights into which one of iron oxidation state and coordination is the primary driver of garnet iron isotopic fractionation, since there is a 50% difference of Fe3+/ ΣFe ratios between the fresh and modified garnets.
本项目对碧溪岭榴辉岩退变质流体交代作用前、后的两期石榴石和单斜辉石进行Fe,Mg同位素研究。结果表明,两期石榴石和辉石的Mg同位素组成各自是一致的,富Fe流体的交代作用对Mg元素的置换很有限;石榴石和单斜辉石的Mg同位素达到平衡分馏,同位素分馏值与前人研究一致。两期石榴石和辉石的Fe元素含量虽有2-3% wt.的差别,氧化还原程度Fe3+/ΣFe却相差近50%,但是因为交代带入的Fe比例较小,不足以引起石榴石Fe同位素的显著变化。获得石榴石和单斜辉石的平衡分馏值为0.33±0.03‰,分馏因子A满足10^3×lnA = 0.24×10^6/T^2。推断退变质流体来源于磁铁矿的变质分解。.鉴于Fe、Mg同位素对退变质作用的响应不敏感,项目执行人对研究内容进行了一定程度的延伸,引进新兴的K同位素来研究本项目中的流体交代过程。K同位素是指示流体活动的一个高灵敏指标,但K在基性的榴辉岩中含量很低,在石榴石矿物中是痕量元素,测试石榴石的K同位素有很高的技术难度。在本项目的资助下,借助于南京大学Nu 1700 Sapphire高分辨多接收等离子质谱,已经在仪器的常规和低能离子路径下分别开发出了高精度K同位素分析方法,已发表了两篇高水平的研究论文。尤其是使用碰撞反应池可以仅用30ng的纯K就可以获得高精度的K同位素数据,并成功运用于嫦娥五号月球返回样品的K同位素测量,这为有效开展榴辉岩以及石榴石等矿物的K同位素研究提供坚实基础。榴辉岩和石榴石K同位素研究将为探索俯冲带物质循环、演化提供重要线索,意义十分重大。但是,在我们的方法之前,国际上还没有其他研究机构有这种分析能力,我们的研究工作将是国际领先的。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1002/rcm.9289.
发表时间:2022
期刊:Rapid Communications in Mass Spectrometry
影响因子:--
作者:Shichao An;Xianglong Luo;Weiqiang Li
通讯作者:Weiqiang Li
Significantly Enhanced Robustness of K Isotope Analysis by Collision Cell MC-ICP-MS and Its Application to the Returned Lunar Samples by China’s Chang’e-5 Project
碰撞室 MC-ICP-MS 钾同位素分析的稳健性显着增强及其在中国嫦娥五号工程返回月球样品中的应用
DOI:10.1021/acs.analchem.2c03989
发表时间:2023
期刊:Analytical Chemistry
影响因子:7.4
作者:An Shichao;Chen Jiayang;Boschi Samuele;Li Weiqiang
通讯作者:Li Weiqiang
Precise measurement of 41K/39K ratios by HR-MC-ICP-MS under a dry and hot plasma setting
在干燥和热等离子体设置下通过高分辨率多接收器电感耦合等离子体质谱精确测量 41K/39K 比率
DOI:10.1002/rcm.9289
发表时间:2022
期刊:Rapid Communications in Mass Spectrometry
影响因子:2
作者:Shichao An;Xianglong Luo;Weiqiang Li
通讯作者:Weiqiang Li
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