氧同位素在岩石成因研究的新进展.pdf

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1、2013年12月岩矿测试Vo1．32．No．6Deeenlber20l3R0CKANDMINERALANALYSIS84l～849文章编号：0254—5357(2013)06—0841—09氧同位素在岩石成因研究的新进展李铁军(中国科学院矿产资源重点实验室，中国科学院地质与地球物理研究所，北京100029)摘要：通过氧同位素分析可以对岩石的成因进行认识，使之成为岩石学研究的一个强有力3--具。根据花岗岩的氧同位素高低可以判断其来源于变沉积岩还是变火成岩；对于一个复式岩体，如果不同期次岩石的氧同位素组成存在明显变化，可以有效地判

2、断该岩浆在演化过程中存在不同来源物质的混染，因为岩浆从镁铁质成分向长英质成分的化学分异过程，不会引起明显的氧同位素分馏，分馏值一般不超过0．3％0。氧同位素分析手段从常规BrF法，到激光探针BrF法，再到离子探针分析法，对岩石矿物样品从全熔分析到微区分析的发展，显示了它们的发展历程和各自的优势及应用范围。本文介绍了氧同位素的不同分析方法，以花岗岩(流纹岩)和变质岩的研究为例阐述了氧同位素分析技术的发展。苏州花岗岩利用全岩和造岩矿物常规氧同位素分析方法得出其为低60和正常6O岩浆成因的不同认识，近年通过锆石激光氧同位素分析技术，

3、获得岩浆锆石的60平均为4．92％0，证实其来源于壳源的低60岩浆。类似地，利用全岩和造岩矿物常规氧同位素分析方法得出的观点难以解释美国黄石高原低6O流纹岩中矿物颗粒间和颗粒内部的氧同位素变化，该氧同位素变化只能通过离子探针矿物微区原位分析得出。在变质岩研究方面，通过激光探针氧同位素分析，人们普遍认为苏鲁造山带变质岩极负的60值是在新元古代原岩形成时获得的，但是最新的离子探针锆石原位氧同位素分析表明苏鲁造山带变质岩极负的60主要是在三叠纪超高压变质作用过程中获得的。今后单颗粒矿物尺度上的氧同位素组成分布规律将是氧同位素研究的发

4、展方向。关键词：氧同位素；分析方法进展；花岗岩；变质岩；成因认识中图分类号：0625．1；P588．121；P588．3文献标识码：A氧是地球中最丰富的元素，是矿物和岩石的主之问(见图1)，因此通过氧同位素可以对岩石的成要组成成分。利用矿物和岩石的氧同位素组成可以因进行认识。例如：I和S花岗岩由于分别来源于对矿物和岩石形成的条件和机制、岩浆的来源、岩浆变火成岩和变沉积岩，由于变火成岩和变沉积岩的的产生和演化以及岩浆与围岩的相互作用等进行研氧同位素明显不同，因此根据花岗岩的氧同位素组究。氧同位素分析是岩石学研究的一个强有力的成的

5、高低，可以判断花岗岩的大致来源。例如，胶东工具一。半岛在大地构造位置上处于华北克拉通和苏鲁造山地质样品的氧同位素组成通常以样品的氧同位带的结合部位，苏鲁造山带中的变质岩中锆石具有素比值相对标准平均大洋水的千分差来描述：低于地幔锆石的6O，而华北克拉通前寒武纪变质60=[(。O／。0)样／(0／0)标样一1]×1000％o岩则具有高于地幔锆石的6O，前人通过对胶北地地球上不同类型的岩石具有不同的氧同位素组体中的玲珑花岗岩中的锆石进行氧同位素研究，发成。总体上，沉积岩表现出最高的O(可达现具有三叠纪和新元古代继承锆石的花岗岩样品中

6、32％v)，岩浆岩最低(约5％v)，变质岩通常介于二者的岩浆锆石具有低的6O，具有太古代继承锆石的收稿日期：2013—06—03；接受日期：2013—06—21基金项目：中国科学院仪器设备功能开发技术创新项目(2011001)作者简介：李铁军，工程师，从事稳定同位素地球化学分析与研究。E—mail：lio@mail．iggcas．ac．cn。第6期岩矿测试http：／／WWW．ykcs．ac．cn花岗岩样品中的岩浆锆石具有高的O，认为它们本文首先简要介绍了氧同位素的不同分析方分别来源于俯冲扬子陆壳和华北克拉通下地壳的部法，然后

7、以花岗岩和变质岩的研究为例说明随着氧分熔融J。对于岩浆岩而言，岩浆从镁铁质成分向同位素分析技术的发展，人们的认识也不断加深，一长英质成分的化学分异过程，不会引起明显的氧同些先前的认识得到了修正。例如，苏州花岗岩利用位素分馏，分馏值一般不超过0．3‰-5]，因此，氧全岩和造岩矿物常规氧同位素分析方法曾得出其为同位素可以有效地判断岩浆演化过程中是否存在不正常0岩浆的成因，近年通过锆石激光氧同位素同来源物质的混染。分析技术，认为其为来源于壳源的低60岩浆成因。利用常规氧同位素分析，人们认为美国黄石流大气水纹岩0亏损是由于雨水的直接注

8、入并与岩浆发生一海水_大气o2l—CO，同位素交换而形成的，而离子探针技术对矿物微区厂—■一灰岩沉积岩l页岩进行的氧同位素分析结果表明，破火山口垮塌造成L一砂岩已经由于热液蚀变而亏损0的早期火山岩重熔是广—一大理岩导致黄石高原发育低60岩浆的原因。对于苏鲁变质岩{=箬●一角闪