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《中国地质科学院》 2012年
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中酸性岩Re-Os同位素研究及其在青藏高原的应用

周利敏  
【摘要】:冈底斯斑岩铜矿带内的一系列斑岩矿床产出于陆陆碰撞环境,明显不同于经典弧环境下产出的斑岩矿床。该地区经历了岛弧造山、陆缘弧叠加、碰撞造山等多期构造事件,这些矿床的成矿岩浆可能来自洋壳、受俯冲板片物质交代改造的地幔、软流圈地幔、新生下地壳、古老地壳物质等多种潜在岩浆源区,现有常规同位素手段(Sr-Nd-Pb-Hf)对这些源区的区分度有限,因而这套斑岩矿床成矿岩浆的起源及演化成为大陆环境斑岩矿床研究的热点和难点。Re、Os是亲铁、亲硫元素且在壳幔分异过程中分配行为迥异,故而Re-Os同位素体系能为中酸性岩浆起源的判定提供独特视角,但中酸性岩的Re,、Os含量极低,Re-Os的化学分离流程和质谱测量的难度很大,限制了其在中酸性岩研究领域的应用。本文改进和完善了Re-Os同位素分析测试流程,基本满足了中酸性岩的Re-Os分析要求;初步厘定了西藏儿个重要地质端元储库的Os同位素特征;尝试性地对泽当地区的程巴岩体和驱龙斑岩铜矿的花岗闪长岩及闪长质包体开展了Re-Os同位素研究。 本文改进了Carius管直接蒸馏Os分离装置,优化了针对不同类型样品和不同质谱测量手段的Carius管直接蒸馏参数,大大缩小了装置体积,提高了化学处理效率。利用改进后的直接蒸馏方法结合Re-Os前人建立的Carius管逆王水方法分解样品、丙酮萃取法分离富集Re,使用HR-ICP-MS (ELEMENT2)和NTIMS (Triton Plus)测量中酸性岩的Re-Os同位素特征,全流程Re空白低于3pg,普Os低于0.2pg,1870s空白低于0.1pg,对大部分中酸性样品Os同位素组成测定结果的贡献率低于5%,基本能够满足分析测量需求。通过Os水吸收液的放置实验,发现Os04的逸失和被还原均是导致水吸收液经长时间放置后测量计数降低的原因,高酸度吸收液有利于保持Os的高价态,低酸度可降低Os04的逸失。 为了给成矿斑岩的研究提供基线,对西藏地区各种地质端元储库的Re-Os同位素特征进行了研究。代表西藏软流圈组成的达孜基性次火山岩(187Os/188Os)i为0.2964-0.4070,出于国岩混染及后期长英质岩浆侵入,产生了微弱放射性成因的特征,但能够辨别出大量地幔物质的贡献。也拉香波角闪岩包体187Os/188Os为0.1511-0.2200。代表西藏上地壳组成的安多片麻岩(187Os/188Os)i为2.1130-9.1495,原岩岩性差异及长时间衰变积累是比值差异巨大的原因。曲水花岗闪长岩及其所含暗色微粒包体分别代表冈底斯弧岩浆及弧下地幔,两者具有类似的(187Os/188Os)i(1.1244-2.2918和1.7352-2.1326),俯冲板片物质的加入导致了Os同位素高放射性成因的特征。 较之冈底斯岩浆岩带的其他中新世成矿岩体,位于拉萨地体南缘的程巴岩体具有相对富集的Sr-Nd-Pb同位素组成,副矿物研究显示该岩体富含轻稀上矿物(独居石、氟碳铈矿)及铀针矿物(针石、品质铀矿),暗示存在富集端元组分的加入。Re-Os同位苏分析表明,该岩体的平均(187Os/188Os)i为0.3620,较为亏损。磁铁矿的Os同位素组成明显亏损于全岩,表明程巴岩体在岩浆演化后期遭受过强烈的围岩混染。二元混合模拟显示,原始地幔(Os=15pg/g,187Os/188Os=0.1270)与平均陆壳端元(Os=2pg/g,187Os/188Os=1)混合有可能形成这种Os同位素特征。 驱龙花岗闪长岩中含有两类闪长岩包体,其中富铜闪长岩包体的Ba/Ta比值、Cu含量、Sr-Nd-Os同位素组成与指征地幔交代作用强弱的(Sr/P)N呈明显相关性,结合放射性成因明显的Os同位素组成(0.5089-1.9257)指示其楔形地幔经历俯冲板片物质交代部分熔融的产物,而富集Os同位素组成与相对亏损Sr-Nd-Pb同位素组成表明交代地幔的板片物质是洋壳熔体/流体。普通闪长岩包体的Os同位素组成相对亏损(0.1783-0.6383),且具有较高的Mg#和Cr、Ni含量以及较低的稀上总量,与达孜基性次火山岩类似,表明软流圈地幔是普通闪长岩包体的源区。模拟计算显示,下地壳熔体分别与两类包体岩浆混合形成了花岗闪长岩。
【学位授予单位】:中国地质科学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P597

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