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《中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)》 2007年
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Re-Os同位素的MC-ICPMS分析测试方法的建立及其在峨眉山二叠纪苦橄岩研究中的应用

李杰  
【摘要】: 本文简要介绍了Re-Os同位素体系及其地球化学研究进展,回顾和评述了Re-Os同位素分析测试技术,包括化学制备和质谱测定方法;报道了我们在本实验室建立的利用多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICPMS)测定天然岩石样品中的Re和Os含量以及~(187)Os/~(188)O同位素比值的方法;并将Re-Os同位素体系应用在峨眉山木里地区二叠纪苦橄岩研究中,以对地幔柱的源区物质组成进行约束。本论文主要得到以下几方面的认识和进展: 1、Re-Os同位素地球化学研究进展。随着N-TIMS质谱测试技术的不断发展和MC-ICPMS在Re-Os同位素分析测试中的应用,以及化学分离和纯化方法的改进,极大的提高了Re-Os同位素测试数据的精确度。由于该同位素体系具有不同于其它常用同位素体系(如Sm-Nd、Rb-Sr和U-Th-Pb)的特性,同益受到地球化学研究者的关注,并逐步成为进行定年和地球化学示踪的重要工具。多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICPMS)开始应用到Re-Os同位素测定方面,并显示出巨大的发展潜力。 2、建立了Re-Os同位素样品的化学分离和纯化方法以及MC-ICPMS质谱测定方法: 岩石样品的Re和Os化学分离方法是采用Carius管溶样法,结合四氯化碳萃取以及氢溴酸反萃取的方法分离出Os,最后是通过微蒸馏的方法纯化Os;利用阴离子交换树脂的方法分离纯化Re。 Re的MC-ICPMS测定方法,采用膜除溶雾化器(Aridus)作为进样系统,使样品以“干”的方式进入等离子体,仪器测试灵敏度提高了15-20倍,成功的解决了低含量Re样品测试精度低的问题;在被测的Re样品中加入适量的Ir标准溶液,进行在线校正仪器的质量分馏,解决了采用常规N-TIMS测定方法无法进行内部质量分馏校正的问题,使测试准确度和灵敏度提高了一个数量级;单柱分离后的Re样品可以直接进行质谱测定无须过二次柱,简化了化学分离流程。 Os的MC-ICPMS测定方法,采用常规进样方式,利用5%的盐酸和乙醇的混合溶液作为样品溶液和进样系统的清洗溶液,成功地解决了Os的“记忆效应”问题;同时采用多离子计数器静态同时接收测定Os同位素,大大提高了仪器的灵敏度和测试结果的精确度。利用该方法测定了峨眉山苦橄岩Re和Os含量以及~(187)Os/~(188)Os同位素比值。同时也在日本国家海洋科学与技术研究中心(JAMSTEC)利用N-TIMS进行了测定,两种方法得到的结果在误差范围内一致。 3、报道了峨眉山木里地区二叠纪苦橄岩中的Sr、Nd和Re-Os同位素分析结果。木里地区苦橄岩具有低的Re含量和高的Os含量,Re和Os的含量受到熔融程度和结晶分异的控制,低的Re和Os的含量和Re/Os,以及高的Os含量支持高程度的地幔熔融导致熔体中的硫不饱和,同时源区可能有石榴子石残留。根据Ti/Y和γOs值,我们将木里苦橄岩分为两组,一组为低Ti/Y型苦橄岩,这组苦橄岩以低的Ti/Y(小于520)、γOs(-4.1~-0.2)以及εNd_((t))(+3.2~+6.6)为主要特征:第二组为高Ti/Y型苦橄岩,这组苦橄岩以高的Ti/Y(大于520)、γOs(+7.6~+11.5)以及εNd_((t))(+5.9~-+7.7)为主要特征。木里高Ti/Y型苦橄岩具有高的γOs值以及εNd_((t))值,与全球地幔柱成因的岩浆岩石(OIB)的初始Os同位素比值(γOs=+5~+10)一致,表明它们形成于地幔柱源区,而且它们几乎没有受到地壳或是陆下岩石圈地幔(SCLM)的混染。木里低Ti/Y型苦橄岩具有低的γOs(-4.1~-0.2)和高εNd_((t))(+3.2~+6.6),它们也未受到地壳的混染,Nd-Os同位素二元混合模型表明它们可能是由地幔柱起源的苦橄质原始岩浆混合了15%或更多的SCLM物质形成的;与其共生的低钛玄武岩具有低的γOs(<0)和低的εNd_((t))值,它们可能是由地幔柱起源的玄武质原始岩浆混合了15%或更多的SCLM的熔融物质形成的。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:P588.146;P597

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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10 朱传庆;田云涛;徐明;饶松;袁玉松;赵永庆;胡圣标;;峨眉山超级地幔柱对四川盆地烃源岩热演化的影响[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届(2010年度)学术年会论文集(上)[C];2011年
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