矿物岩石地球化学通报 ・研究成果・ Bulletin of Mineralogy,Petrology and Geochemistry VoI.29 No.1,Jan.2010 辽东本溪 菩门 、仁 i--4 化冈石牛 仪 花岗岩年龄及 锆石饱和温度和Ti温度的地质意义 韩 军,夏毓亮,修群业 核工业北京地质研究院,北京100029 摘要:对辽东本溪连山关、高家沟和营口后仙峪三个花岗岩样品进行了LA-ICPMS锆石U_Pb定年、微量元素以及全岩主量 元素分析,计算了锆石饱和温度和Ti温度。连山关和高家沟花岗岩锆石U—Pb一致线上交点年龄分别为2198士3lI 5 Ma和 2162±31 Ma,后仙峪花岗岩锆石。 Pb/ Pb加权平均年龄为2204土37 Ma,在误差范围内一致地代表了辽东地区古元古代一 期花岗岩浆侵位事件。三件样品zr温度和Ti温度基本相同,平均温度分别为798℃(787~8l8℃)和779℃(764 ̄797℃),与 Ab—An-()r图解给出的温度范围一致。花岗岩副矿物中出现锆石和含Ti副矿物表明Zr温度和Ti温度既反映了锆石结晶温 度也代表了花岗岩浆的上限温度。同时,Ti温度与Th/U、IO000/H{的关系对判断花岗岩浆熔融一结晶分异过程中体系开放 程度及岩浆形成构造背景具有重要指示作用。 关 键 词:锆石U—Pb LA-ICPMS定年;Zr温度;Ti温度;Th/U一10000/Hf-T;辽东地区 中图分类号:P588.12 1 文献标识码:A 文章编号:1007-2802(2010)01—0001-10 Geological Significance of Age,Zirconium Saturation Temperature and Titanium Temperature of Granites in Eastern Liaoning Province HAN Jun,XIA Yu—liang,XIU Qun-ye Beijing Research Institute of Uranium Geology,Beijing 100029,China Abstract:U_Pb age of zircon,LA-ICPMS trace element analysis,and major element analysis were conducted on Lianshanguan,Gaojiagou and Houxianyu granites collected in eastern Liaoning province,and the Zirconium and Ti— tanium saturation temperatures of zircon were calculated.The result showed that U-Pb concordia ages of Lianshan— guan and Gaojiagou granite zircon were 2198±31.5 Ma and 2162士31 Ma,respectively,and Pb/。 Pb age of Houxianyu granite zircon was 2204士37 Ma.Within the acceptable error,they all represented the time 0f granitic magma invasion occurred in pa1eoproterozoic.The calculated zircon and Ti temperatures were basically same with values of 787 ̄818 ̄C(average 798℃)and 764~797 ̄C(average 779℃),respectively,being consistent with the temperatures solved from Ab—An-Or figure.Zircon and titanium materials were founded in the minor minerals of the granites indicated that the temperatures of Zr and Ti represented the crystallized temperature of zircon as well as the upper limit temperature of granitic magma.This paper concluded that the correlation between Ti temperature and Th/U or lO000/Hf may be important to assess magma systems during the processes of partial melting,frac— tionating,and crystallizing as well as,heir geological tectonic setting. Key words:zircon U—Pb LA-ICPMS dating;Zr temperature;Ti temperature;Th/U—IO000/Hf-T;Eastern Liaoning Province 收稿日期:2009-06-11收到,儿一11改回 基金项目:核工业地质局铀矿地质项目(200740) 第一作者简介:韩军(197O一),男,博士,主要从事同位素地质和铀矿地质研究.E—mail:hanj25@163.corn. 2 韩军等/辽东本溪、营口花岗岩年龄及锆石饱和温度和Ti温度的地质意义 辽东早前寒武纪花岗质岩浆很多是下地壳部分 熔融[1 或壳、幔岩浆混合的产物[2]。岩浆初始温度 鞍山群“残留体”,翼部为古元古界辽河群地层)。后 仙峪岩体地理坐标为4O。26 18”N,122。48 52.9”E, 出露部分为肉红色中一细粒花岗岩,岩性特征与连 的估算传统上采用实验岩石学方法,通过在An—Ab— Or—Q_H O图上投影,以及岩浆岩共生矿物对计算 山关红色花岗岩相似。LD22与LD7分别采自辽 宁本溪连山关岩体中南部和高家沟地区(与弓长 获得[3]。近年来,随着测试精度的提高以及微区分 析技术的广泛应用,使得利用岩石地球化学数据计 算法所得的结果更加精确和接近地质事实。笔者对 采自辽东地区花岗岩样品及从中挑选出的锆石颗粒 进行了全岩和单颗粒锆石主量和微量元素含量测 岭岩体接触部位),LD76采自营口后仙峪花岗岩 体(图1)。 2岩石结构特征及类型 根据岩石地球化学元素分析结果,结合显微镜 下观察,LD22为白色中粒二云母(二长)花岗岩。 LD7、LD76均为肉红色中粒白云母花岗岩,两者岩 性及化学性质接近。 2.1 结构 试,在此基础上计算了锆石zr温度和Ti温度。把 计算出的温度值与传统方法获得的结果进行了比 较。同时,根据连山关、高家沟和营口后仙峪花岗岩 LA_ICPMS锆石U—Pb定年,样品岩石学特征,讨论 了获得的Zr温度和Ti温度的地质意义。 (1)LD22白色花岗岩(二云母二长花岗岩) 1 地质背景及样品采集 连山关岩体位于华北地台东北部营口一宽甸台 隆与太子河一浑江拗陷的过渡部位,是辽东古裂谷的 北部边缘,也是一个遭受多期重熔、改造的花岗岩 体[4 ]。该岩体东西长约40 km,南北宽约5~10 km(北西西向的短轴背斜,核部为重熔型花岗岩和 石英:呈他形一半自形粒状、不规则团粒状,熔 蚀长石呈港湾状及穿孔状。粒径0.5~1 mm,含量 约32 。 斜长石:主要为钠长石,多呈他形中一细粒状。 粒径0.3~2.5 mm,含量约29 。颗粒边缘不齐 整,呈蚕蚀状,有明显的被熔蚀、交代现象,为结晶较 早的矿物,长石An=6。 钾长石:主要为微斜长石,呈他形粒状。 粒径0.2~2 mm,含量约27 。见钠长石被 交代残留体及石英交代形成的穿孔、石英包 体和齿状熔蚀边,格状双晶发育。 次要矿物为白云母(6 ,04)、黑云母(3 ) 和风化产物高岭石(约3 )。副矿物有锐钛 矿、金红石、磷灰石、独居石、锆石等。 (2)LD7肉红色花岗岩(---长花岗岩) 石英:呈他形粒状,少数呈细粒聚晶不规 则条状。粒径0.15~O.8 mm,含量约25 。 斜长石:主要为钠长石,多呈他形细粒状 和镶嵌细粒变晶结构。粒径0.15~2.7 mm, 含量约35 。边缘被微斜长石和石英交代、 熔蚀呈蚕噬状,普遍白云母化和轻度绢云母 化,大部分钠长石双晶纹消失。 钾长石:主要为微斜长石,呈他形粒状、 1.震旦纪;2.大石桥组;3.高家沟组;4.里尔峪组;5.浪子山组; 6.鞍山群残留体;7.连山关岩体;据文献E8]修改 1.Sinian;2.Dashiqiao formation;3.G.oiiagou formation;4.Li’ eryu formation;5.Langzishan formation;6.Anshan group; 厚板状,中细粒结构,粒径0.3~4 mm,含量 约38 。见钠长石被交代后的残留体及石英 包裹体,无熔蚀边,格状双晶发育。 次要矿物占2 ,为自云母和绢云母。副 矿物有赤铁矿、钛铁矿、磷灰石、褐帘石和锆 石等。 7.Lianshanguan complex;modified from ref.[8] 图l 区域地质与采样位置示意图 Fig.1 Schematic map of Paleo-proterozoic depression and isotopic location in eastern Liaoning Province (3)LD76肉红色花岗岩(--长花岗岩) 矿物岩石地球化学通报 3 与LD7不同的是其石英含量约为30 ,钾长 石含量约33%,其他矿物组成与结构、构造特征均 相近。 SRM61O为外标标定样品的U、Th含量。以∞: (锆石中SiO。的含量为32.8 )作为外标测定锆j 中微量元素含量。年龄计算及谐和图的绘制采』 Ludwig的Isoplot(ver2.49)[1 。对粒径大于、 2.2岩石类型 上述三种岩石均为不等粒花岗结构。根据标准 于40肛m的锆石采用30 m的激光剥蚀斑径,小: 40 m的采用24/2m的剥蚀斑径进行LA—ICPM 定年分析。轻稀土组分的分析误差在±1O 以内 其他元素在±5 9/6以内。U-Pb测年过程中删除了 矿物CIPW图解,具有铝质一钾质钙碱性演化特点 (LD22、LD7、LD76的A1饱和指数分别为1.204、 0.98和1.133)。既有自形、半自形钠长石与碱性长 石、他形石英充填于矿物间隙的现象(无熔蚀边),又 通铅信号高的数据。分析方法、条件及数据获取参 文献El3]。 锆石寄主岩石(全岩样品粉碎至200目)主量j 有石英包裹体和交代残余结构等,表明这几种主要 矿物主要为共生关系,并有次生交代作用发生。 LD22、LD7、LD76样品稀土总量分别为153.7 ×1O~、63.9×10 和344.6×10一 ,轻重稀土分馏 素分析在核工业北京地质研究院分析测试中心飞i 浦PW2404 X射线荧光光谱仪上完成。高含量 化物误差优于0.8 ,低含量氧化物优于10%。 3.2 分析结果 ’ 明显,都具有明显的Eu负异常,显示右倾的稀土配 分模式。其微量元素中Zr含量较低,分别为182× 10一、112×10 和144×10~,并显示Ba、Sr、P、Ti 的负异常,属于强分异型花岗岩,经历了岩浆结晶晚 分析结果见表1、表2。 LD22样品所测的11粒锆石主要特征为:1): 期熔体一流体强相互作用r9 。按照Whalen提出的 判别依据[1 ,三件样品1000×Ga/A1的值均小于 2.6(大于2.6为A型花岗岩)。多种参数接近徐克 勤等划分的陆壳改造型花岗岩[】 。 色一浅灰白色、半透明短柱状、双锥柱状自形晶体( 粒);2)玫瑰色调浅黄色半透明细长柱状自形晶体( 粒);3)玫瑰色调浅黄色半透明短柱状半自形晶 3 锆石特征及LA—ICPMS U—Pb年龄 3.1分析方法及误差 三件样品的锆石颗粒均系从3~5 kg的样品中经过粉碎、重选、磁选后分 离出来。每个样选出约40粒晶体形态 较为自形、透明、无包裹体、裂纹和杂质 的锆石晶体以备U—Pb年龄和微量元 素测定。每个样品的锆石颗粒粘在同 一靶子(不同位置)的双面胶上,经烘箱 内烘烤一定时间(过夜后),取出抛光后 在日产JXA一8100EPM电子探针微分 析仪上进行放大的阴极射线照相,最后 在中国地质大学(武汉)地质过程与矿 产资源国家重点实验室的Agi— lent7500a等离子体质谱仪进行U-Pb 含量、Pb同位素原子比测试。 实验中采用He作为剥蚀物质的 载气。测试中锆石U—Pb年龄测定利 用标准锆石GJ一1(600 Ma)和 9l5o0STD(1064 Ma)作外标校正实验 图2 LD76后仙峪花岗岩锆石阴极发光电子图象 Fig.2 Zircon cathodoluminescence electron images for LD76 of Houxianyu granite 过程中的同位素分馏。以美国人工合 成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST 4 韩军等/辽东本溪、营口花岗岩年龄及锫石饱和温度和Ti温度的地质意义 表1 LD22、LD7、LD76花岗岩锆石LA-ICPMS法U-Pb测年结果 Table1 Granite Zircon U—Pb isotopic data by LA-ICPMS for LD22,LD7 and LD76 注:Pb同位素原子比均为放射成因的Pb同位素,括号内数字为1d误差,如0.1325(8)表示0.13254-_0.0008(1a);同位素年龄为表面 年龄,年龄误差为1o 表2 LD22、LD7和LD76锆石LA-ICPMS微量元素数据和Ti温度计算结果 Table 2 LA-ICPMS trace element analysis and Ti temperature for zircon in sample LD22-LD7 and LD76 测点 LD22一l LD22—2 LD22—3 LD22—4 UD2Z一5 LD22—6 Ti. Hf. Ti温度 /℃ 864 1020 697 615 l192 886 (x10— )(×lO一 ) 35.0 121 5.94 1.95 350 42.4 14793 15114 7300 11975 15311 13928 测点 LD7—4 LD7—5 LD7—6 LD7—7 LD7—8 LD7—9 Ti 36.2 176 5.99 Z.03 4.16 6.79 Hf 18484 19952 7056 12644 8206 6873 Ti温度 /℃ 868 1076 698 618 669 708 测点.Ti 3.90 3.94 3.94 4.10 5.83 4.43 Hf 8337 8594 9297 9381 6994 8174 Ti温度 /'C 664 665 665 668 695 674 (x10一 )(×10一 ) (××10-6)(X10一 ) LD76—4 LD76—5 LD76—6 LD76—7 LD76-8 LD76—9 LD7-1 LD7—2 LD7—3 160 37.1 6.13 16477 18868 7221 1062 871 700 LD76—1 LD76—2 LD76—3 3.65 5.85 2.88 9796 8431 9261 659 696 642 LD76—10 LD76—11 LD76—12 4.43 12.9 3.59 8465 71l8 9470 674 764 658 (5粒)。 LD76所测20粒锆石主要特征为:1)略带玫瑰 LD7样品所测的17粒锆石主要特征为:1)浅 红色、灰白色透明柱状晶体(15粒);2)浅黄色透明 短柱状晶体(3粒);3)微黄色一乳白色透明细长柱 状晶体(2粒)。 LD76锆石特征CL照片见图2(其余两样锆石 灰白色半透明断柱状、双锥柱状半自形晶体(9粒); 2)浅黄色透明短柱状晶体(4粒);3)微黄色半透明 细长柱状半自形一自形晶体(4粒)。LD22与LD7 两个样品的锆石形态、大小以及透明度很相似。晶 体晶型比较完好,无磨圆和溶蚀现象。 类似,CL图像略)。 三件样品所选锆石颗粒长宽比多在2~3,具有 矿物岩石地球化学通报 5 明显振荡环带或者同心韵律环带结构,少数为内部 为2204土37 Ma。三件样品的U—Pb年龄在误差范 相对均匀,外部宽窄有变化的环状结构,边部较清 围内是一致的,代表了该花岗岩的成岩年龄。 晰、均匀。据此判断它们的来源应以岩浆成因为 从区域结果看,本文获得的年龄与前人辽河群 主L1“ ](很可能属原地成因性质,个别锆石中发现 底部条痕花岗岩2142±26 Magi63、钱桌沟岩体2164 有核边结构)。 ±8 Ma(单颗粒锆石年龄)[1 、辽南虎皮峪岩体 表l中LD22和LD7表面年龄不一致,大部分 2163 Ma【】阳相近。约2200 Ma代表了早元古代地 测点显示一定程度的Pb丢失,一致线年龄分别为 幔底侵,地壳部分熔融形成辽东地区壳源花岗岩的 2198±31.5 Ma和2162±31 Ma。LD76年龄基本 年龄L1 。U—Pb同位素年龄图解分别见图3和图4。 上都位于一致线附近,其 盯Pb/。伽Pb加权平均年龄 。 Pb/ ”U 。 Pb/:”U 图3 LD22和LD7花岗岩锆石U-Pb一致线图 Fig.3 Concordia diagram of granites zircon LA-ICPMS U—Pb dating of LD22 and LD7 M一(2Ca+K+Na)/(Si×A1), tzf(℃)一{129OO/[LnDz (496000/熔体)+ 0.85×M+2.951)一273.15。 式中,D 为zr分配系数,M值计算公式中Ca、Na、 K、Si、Al为锆石寄主岩石主量元素Si、A1、Fe、Mg、 Ca、Na、K、P原子数归一化计算后的原子分数值。 不做Zr、Hf校正时纯锆石中Zr的含量为496000× 1O~,一般用全岩中的Zr含量近似代表熔体中zr 的含量。 Watson等 修订了锆石Ti温度的计算公式, 原理是基于TiO。饱和条件下,锆石结晶时,Ti件加 图4 LD76花岗岩锆石 Pb/ Pb加权平均年龄图谱 人到锆石中形成钛氧化物(如金红石),含量与温度 Fig.4 Diagram of 。 Pb/ 。‘Pb weighted average 有关。假设Ti活度为1时,其温度计算公式为: age of granites zircon of LD7 6 )一丽 一273.150 4 锆石饱和温度和Ti温度 该结果的可信度为9O (误差为±10℃),产生 Watson等[ 。’。 从高温实验(700~13O0℃)得 误差的原因是LA-ICP—MS测定锆石Ti含量的精 出锆石溶解度模拟公式。原理是基于花岗岩副矿物 度引起。可以通过测定标准物质91500锆石Ti温 锆石中Zr在岩浆开始结晶状态下固液两相中的分 度来判断。温度不确定性还受TiO。活度的影响 配系数是温度的函数,假设其活度系数为1,由Zr (如活度系数小于1,则锆石结晶时会彼此偏离。实 溶解度公式推导出锆石饱和温度: 际上,由于锆石TiO:浓度较低,其活度系数近似等 LnDz (496000/熔体)一[一3.8—0.85×(M一 于1)。Zr温度、Ti温度计算结果见表2、表3。 1)]+129OO/T, 6 韩 军等/辽东本溪、营口花岗岩年龄及锆石饱和温度和Ti温度的地质意义 表3 LD22、LD7和LD76全岩主量元素组成及zr温度和Ti平均温度计算结果 Table 3 Major element analysis for granite sample LD22 I LD7 and LD76 and calculated zircon saturation temperature and average Ti temperature 注:Ti温度为每个样品各单颗粒钴石Ti温度的加权半均值 结果表明辽东地区古元古代花岗岩的锆石饱和 温度介于787~818℃,平均798℃;Ti温度介于764 ~度;在Ab—Or—Q_H O图中(图5b),数据点均落入小 于0.4 GPa区,根据压力梯度换算的岩浆形成深度 为13.2 km(压力梯度取上地壳平均值0.03 GPa/ km),岩石形成于中浅深度,基本与辽河群厚度(8-- 10 km[7 )吻合。根据此温度,笔者认为所研究的岩 体均为壳源重熔型为主的S型花岗岩,与岩石学、 岩石地球化学和野外地质特征相符。 797℃,平均779℃,前者略大于后者。 CIPW标准矿物Or—Ab—An(图5a)图解上,三 件全岩样品点全部落人700~900℃的长石固液区, 表明它们是深熔作用不同深度条件下生成的低限熔 体,花岗岩类的形成主要制约于熔融程度。与锆石 饱和温度和Ti温度计算值一致,属中高温成岩温 Q Ab An A 图中压力值Pn o(×10 Pa),M为最低点,E为三元共结点 a.标准矿物Or—Ab—An图解.b.标准矿物Ab—Or-Q—HzO系不同压力下的等压切面投影图;据文献[23] PH。O represents pressure(×10 Pa);M represents lowest point of pressure;E represents ternary euteetie point of pressure a.Ab—An—Or diagram for standard mineral;b.Ab—Or-Q-H2 O diagram of isobaric section projection under different pressure;(from reference[z33) 图5 标准矿物Or—Ab—An与Ab—Or—Q—H:0图解 Fig.5 Ab-Ar卜Or and Ab-OrQ—H2 O diagram for standard mineral 5 讨 论 生矿物组成、锆石结晶生长速度等有关。由于Th什 半径比U 大,在锆石晶格中更不稳定,而锆石中U 5.1 Ti温度 的不相容性是Th的4~5倍,化学性质活泼,易被 活化出锆石晶体。 最近Lowery—Claiborne等[2 展示了锆石中 Zr/Hf也可以表示岩浆的结晶分异过程,Zr比Hf 目前研究认为 ,Th—U和Zr_Hf两元素对在 锆石结晶时稳定地加入其中,因此锆石Ti温度可以 用来表示锆石晶出时岩浆成分的变化。锆石中Th/ U值受多种因素制约[z5,263:岩浆锆石Th/U值与 Th、U在岩浆中含量及它们在锆石一岩浆之间的分 具有更强烈的进入锆石的趋势,将导致残留融体中 富Hf亏Zr,在Zr/Hf_T图中显示更好的线性关系 配系数有关;变质锆石则与流体一熔体矿物组成、共 (本文锆石微量元素未测Zr含量,因此以10000/Hf 矿物岩石地球化学通报 1 代替)。 随温度降低的结晶一分异过程。在1OOOO/Hf.T图 图6中LD22锆石Ti温度与Th/U值呈反比、 中,Hf含量随Ti温度的下降呈先增大,随后保持不 与Hf的关系不明显 由于Th、U在锆石一岩浆之 变,最后降低的变化趋势。反映了这样的过程:锆石 间的分配系数之比(D /D )锫石/熔体约为0.2[ ,随 结晶过程中Hf逐渐进入固相中,随着岩浆持续冷 着岩浆温度持续降低,Th/U将逐渐增高。Ti温度 却,熔体中Hf的含量从过饱和到不饱和,后期结晶 代表了岩浆开始结晶的温度(副矿物中有金红石), 的锆石中Hf含量逐渐降低。因此,LD22锆石Hf、 为岩浆源区的最高温度。Th/U与Ti温度显示较 Th/U与Ti温度的关系是一致的,均代表了封闭体 好的线型关系,表明岩浆分异遵从一种相对简单的 系下的岩浆结晶~分异过程或与锆石重结晶有关。 ▲ 一1 85.5x+979.I ▲ ‘ 一0.5895 \ . I \I I \ ‘ . 图6 LD22花岗岩锆石Ti饱和温度与10000/Hf、Th/U关系图 Fig.6 Diagram of 10000/Hf,Th/U versus Ti temperature for zircon extracted from LD22 granite LD76锆石Th/U—T、10000/Hf—T关系与LD22 Th/U—T呈无相关关系(R=0.3833),Hf、Th/U与 明显不同(图7)。Ti温度与锆石Hf含量呈反相关 Ti温度之问更多的是反映开放体系下锆石重结晶 关系,表明不同冷却阶段晶出的锆石中Hf含量连 和/或存在多期岩浆(熔体一流体)注入事件。 续增加,显然有后期流体一熔体带入了Hf,结合 ≥ …~ 1 0000/Hf Th/U 图7 LD76花岗岩锆石Ti饱和温度与1O0O0/Hf、Th/U关系图 Fig.7 Diagram of 1OO0O/Hf,Th/U versus Ti temperature for zircon extracted from LD76 granite 值得注意的是LD7锆石Ti温度与Th/U关系 现为10000/Hf—Th/U-T关系的不规律性。10000/ 图解中(图8),若去掉两个Th/U比值最高的点,重 Hf、Th/U—T相对较散乱的点的分布反映随主矿物 新拟合出的Th/U—T直线相关系数R一一0.5027, 和副矿物饱和、增长和晶出,Hf、Th、U浓度变化范 Th/U随Ti温度降低基本不变,Hf随之减少,很可 围较大,反映一种开放系统下锆石结晶特征,其微量 能与锆石重结晶有关。两个较高Th含量异常点 元素含量与熔体相关性降低[2引。结合个别锆石CL (分别为3063×10 和9067x 10 )可能是受褐帘 图象显示的核、边结构特征,预示锆石的结晶过程是 石包裹体的影响。 在幕式的热流体/热源的注人中发生的,不排除重结 长英质岩浆由于熔点温度较低,易于被再加热 晶的可能。 而使Th、U浓度具有高变化特征。热源可能来自 锆石中较高Hf含量可能是在高温熔浆条件 高温岩浆(后期一次或多次)侵入或者地幔底侵,表 下,含水的超临界流体溶解更多难熔的Hf。根据研 8 韩军等/辽东本溪、营口花岗岩年龄及锆石饱和温度和Ti温度的地质意义 】000 ● ● )一70.9x+7 1 9.2 ● 900 R=0.41 88 ● 一一…一~~ ~..一\ ■~ ≥一U 800 700 1.5O 2.OO 2.50 ・。 600 0.00 0.50 1.00 Th/U 图8 LD7花岗岩锆石Ti饱和温度与10000/Hf、Th/U关系图 Fig.8 Diagram of IO000/Hf,Th/U versus Ti temperature for zircon extracted from LD7 granite 究区古元古代辽东裂谷具有地幔底侵的特点,地幔 源超临界流体溶解副矿物如金红石、褐帘石等会造 成Hf的升高。因此,锆石中较高Hf含量预示着幔 源岩浆的底侵。这与本区古元古代花岗岩形成的大 地构造环境是一致的。 5.2 Zr饱和温度 构、Si0:含量变化较窄、Th/U比值大于0.4和副矿 物特征,为岩浆成因花岗岩。根据吴福元等的研 究【3 ,属于中温花岗岩。结合辽东地区元古宙大地 构造演化特征,推测岩浆的产生与软流圈上涌导致 的岩石圈减薄有关。锆石Hf、Th、U等微量元素特 征显示花岗岩经历了重熔和深部流体加入的开放性 事件或地幔底侵的影响。这一结论与该区同时代花 岗岩同位素年龄的多期性及古元古代辽东裂谷的背 景相吻合。 由于花岗岩浆大多为绝热方式上升就位的,岩 浆早期结晶温度近似代表岩浆形成时的温度 ∞]。 本文Zr饱和温度和锆石特征表明花岗岩中Zr含量 是饱和的(Zr含量随温度的降低而降低,个别锆石 CL图象显示核、边结构特征)。因此,Zr温度反映 岩浆形成的上限温度。辽东古元古代裂谷构造背景 提供了地壳部分熔融产生的长英质岩浆所需的减压 条件。实验岩石学研究表明,熔融需要一定的流体, 这一方面可由锆石寄主岩石所含白云母脱水反应获 得,另一方面,研究区镁铁质岩浆上侵带来的含水矿 物脱水产生的流体应为主要来源。 锆石饱和温度略高于Ti温度主要受Ti含量测 6 结 论 在锆石结构、成因确定的情况下,基于Zr、Ti含 量分别与岩浆结晶温度相关的原理,花岗岩锆饱和 温度和Ti温度可以近似代表岩浆源区的初始温度 (岩浆下限或上限温度)。 花岗岩副矿物中出现锆石、含Ti副矿物(如金 红石、钛铁矿、锐钛矿等),表明Zr含量和Ti含量达 到饱和,此时Zr温度和Ti温度可能代表岩浆形成 的上限温度。 定结果的影响。Ti含量系锆石LA—ICPMS测定 值,受锆石结构,大小,激光剥蚀半径的影响。本文 选出的古老花岗岩锆石颗粒都较小,激光剥蚀程度 较深,可能产生Ti的分馏(∞Ti和 Ti之间),导致 Th/U、10000/Hf—T关系分别表示锆石结晶过 程中温度与Th/U、Hf的关系。Th/U、10000/Hf_ T为负相关线性关系则表明岩浆分异遵从一种相对 根据质谱测定值换算出的Ti含量偏低,关于这一点 还需要大量的测试结果统计研究。 根据LA-ICPMS测定外标物质91500std和 简单的随温度降低的结晶一分异过程(封闭体系), Th/U、1OO0O/Hf_T关系不规律则表明错石结晶处 于开放体系,可能发生幕式的熔体一热流体的注入, 或与超临界流体的注入有关。 Zr温度与Ti温度计算的误差与Zr和Ti含量 测定的准确性有关。由于本研究样品中选出的锆石 颗粒较小,可能造成了激光剥蚀过程中Ti的分馏, SRM610中Ti含量计算的Ti温度平均值分别为 765 oC(762~769℃,10点平均),1233℃(1230~ 1235℃,8点平均),温度变化范围小,从另一方面证 明此次测试过程比较稳定,微量元素含量精度较高。 5.3 Zr和Ti温度推测花岗岩形成的构造环境 使换算出的Ti含量变低,这可能是造成Zr温度略 高于Ti温度的主要原因。 根据Zr温度和Ti温度推测的花岗岩浆形成于 辽东古元古代地幔上涌一岩石圈减薄的构造环境, 本溪连山关、高家沟和营口后仙峪三个古元古 代花岗岩的结晶温度平均为787~818℃(Zr温度) 和764 ̄797℃(Ti温度)。其岩石具有明显花岗结 矿物岩石地球化学通报 9 其Th、U、Hf等微量元素特征与该区花岗岩遭受多 期变质、重熔改造有关。 致谢:中国地质大学(武汉)刘永胜教授、胡圣 鸿博士对锆石LA—ICPMS分析测试工作给予鼎力 支持;核工业北京地质研究院方锡珩研究员对文章 提出了宝贵的修改意见。在此一并致谢! 参考文献(References): [11 翟明国,卞爱国.华北克拉通新太古代末超拼台及古元 古代末一中元古代裂解[J].中国科学(D辑),2000,30(增 刊):129—137. 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