花岗岩化学风化过程中的Sr同位素演化——矿物相对风化速率的影响

对江西南部黑云母花岗岩和花岗斑岩风化剖面中Sr同位素体系的研究结果显示,花岗岩化学风化过程中,Rb,Sr之间发生明显分异,风化早期释放出的Sr/Si,Sr/Ca比值大于母岩值,Sr的淋失速率大于Si,Ca,K,Rb等营养离子.主要含Sr(和Rb)矿物相对风化速率的动态变化,导致花岗岩风化壳及其释放出Sr的87Sr/86Sr比值随时间波动变化黑云母、斜长石和钾长石的先后风化,导致风化残余物的87Sr/86Sr比值历经下降-升高-下降的波动变化,最终趋于稳定.这进一步说明,当用锶同位素示踪流域和全球范围的生物地球化学过程时,必须慎重考虑Sr从溶解固相中的优先释放以及含Sr矿物相对风化速率的变化导致的87Sr/86Sr比值的波动.     

陆相有孔虫形成环境的地球化学证据——以小渡口剖面为例

继70年代发现以来,近年来不断有文献报道在我国内陆盆地中发现有孔虫化石群,对它们的沉积环境问题的讨论又成为新-轮研究的热点.通过泥河湾盆地小渡口剖面第四系有孔虫化石壳体的微量元素地球化学特征与扫描电子显微镜的研究,认为化石壳体基本保存完好,即使存在埋藏后生作用的影响,但其改造程度并未影响壳体初始的87Sr/86Sr等地球化学信息,可重塑有孔虫宿生水体的地球化学性质.有孔虫壳体87Sr/86Sr为(0.711190±25)～(0.712018±14),远大于同期海水的87Sr/86Sr(0.709087～0.709147),与可代表研究区古陆表水化学组成的桑干河河水的87Sr/86Sr(0.711508±8)接近.混合水体87Sr/6Sr-古盐度关系及87Sr/86Sr-Sr/Ca关系判据说明有孔虫的出现与海水无关,其宿生水体为陆相环境.     

小冰期弱化学风化的湖泊沉积记录

封闭湖泊沉积物的低Sr含量、低磁化率和高Rb/Sr比记录了单一湖泊流域在以冷干为特征的小冰期气候环境下经历的弱化学风化过程. 由于Rb, Sr在表生环境下不同的地球化学行为, 内陆湖泊沉积物中Rb/Sr比值是沉积记录中具有明确气候意义的有效指标. 与热带气候和现代温湿环境下化学风化受降水控制不同, 湖泊沉积岩芯的磁化率、Sr含量与冰芯δ18O一致的变化趋势揭示了小冰期最盛期极弱的化学风化过程是受气温控制的. 而随着气温的升高, 化学风化强度逐渐受降水的制约.     

基于XRF岩芯扫描的Rb/Sr比值的古气候意义探讨——以青藏高原东部若尔盖盆地为例

XRF岩芯扫描技术是古气候研究中的重要工具,其中所获得的基于湖泊岩芯的Rb/Sr比值在古气候研究中被广泛用于表征流域化学风化的强度.然而在不同的地质背景下,影响Rb/Sr比值变化的因素不同,使得其古气候解释意义较为复杂.本研究选取青藏高原东部若尔盖盆地的湖泊沉积物岩芯,获取了高分辨率的XRF岩芯扫描Rb/Sr比值、传统XRF测试Rb/Sr比值、化学蚀变指数CIA以及其他古气候替代指标,开展了不同指标间的对比分析.研究结果显示:(1)在细粒物质为主的沉积段,岩芯扫描Rb/Sr和CIA可作为指示化学风化强度的可靠指标;(2)岩芯扫描Rb/Sr和CIA的低值对应于总有机碳含量、乔木花粉含量、碳酸盐含量和C/N比值的高值,综合分析各古气候代用指标的指示意义,认为岩芯扫描Rb/Sr可指示亚洲夏季风强度的变化;(3)受"粒度效应"和测试精度限制,若尔盖岩芯25~0.3和56~47m沉积段的扫描Rb/Sr数据不适用于化学风化强度的重建,在今后若尔盖盆地古气候演化历史的重建工作中应加以注意.本研究指出,当涉及XRF岩芯扫描Rb/Sr在其他研究区古气候分析中的应用时,应通过多指标间的相互验证来明确其特有的古气候指示意义.     

陕西洛川黄土化学风化程度的地球化学研究

通过对陕西洛川黄土-古土壤剖面中常量元素、微量元素和REE的分析,采用以Al为标准的变化率参数计算方法对黄土高原化学风化程度进行了初步研究.结果表明在风化成壤过程中,黄土中绝大多数元素都保持稳定,活动性元素仅有Ca,Sr,P,Mg和Na;化学风化处在去Ca,Na风化阶段;化学风化的主要方式是碳酸盐溶解.黄土弱化学风化特征是黄土高原第四纪以来长期受干冷型气候控制的反映.     

艾比湖水化学演化的初步研究

本文通过野外地质调查和大量样品的分析测试结果,从以下三个方面对艾比湖湖水的水化学特征进行论述:(1)湖水的矿化度和pH;(2)湖水的化学组成;(3)湖水化学组分的侧向分布。初步揭示了湖水水化学变化和主要化学元素迁移和富集的规律。艾比湖沉积物中碳酸盐矿物组成及其地球化学性质反映湖水化学组成的变动。这种变动明显受气候环境变化的影响。因此,CK4孔和湖底沉积物中的碳酸盐沉积,提供了许多信息作为湖水化学演化和古气候波动的标志,根据其碳酸盐含量、方解石含量、方解石格架中MgCO_3mol.％、Sr含量和Sr×1000/Ca比值,最后结合碳酸盐的沉积特征、地球化学演化和古沙嘴的演变,进一步阐明了湖水化学演化的趋势。     

辽西四合屯早白垩世义县组高镁安山岩的地球化学: 对下地壳拆沉作用和Sr/Y变化的指示

对辽西四合屯地区义县组火山岩85件样品的分析表明, 它们主要由高镁安山岩组成(Mg#=38~69), 仅底部为玄武岩. 四合屯高镁安山岩具有埃达克岩的地球化学特征(SiO₂= 52.82%~59.31%, Al₂O₃=14.15%~16.35%, Sr=620~1323 μg/g, Yb=1.03~1.88 μg/g, Y=12~20 μg/g, LaN/YbN=10~25, Sr/Y=32~88), 初始Nd-Sr同位素组成为: ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd(130 Ma)=0.5118~0.5119, ε_Nd(130 Ma)= -11.6~ -13.8, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(130 Ma)=0.7058~0.7064, 与该区晚侏罗世兴隆沟组火山岩具有相似的地球化学特征, 但具有较低的Nd同位素比值. 它们代表了华北克拉通原岩为太古宙的岩石, 后经相变而成的榴辉岩下地壳与岩石圈地幔一同拆沉再循环进入软流圈, 随后榴辉岩部分熔融产生的熔体与地幔橄榄岩相互作用的结果. 但与兴隆沟组火山岩相比, 四合屯安山岩岩浆源区中含有更多Nd同位素组成演化的古老陆壳物质. 四合屯义县组的年龄为120~130 Ma, 表明拆沉作用一直延续至早白垩世. SiO₂＞56%的安山岩样品, Sr和Sr/Y比值与SiO₂呈负相关关系, 表明它们的Sr含量以及Sr/Y比值明显受岩浆结晶分异影响, 因此对于火山岩Sr/Y比值研究需要考虑结晶分异作用的影响.     

生物壳体锶地球化学恢复盆地古水文——以泥河湾盆地为例

本文以著名的泥河湾盆地小渡口剖面28层为实例,通过有孔虫,介形虫,腹足类微体生物壳体87Sr/86Sr比值与盆地汇水区域Sr同位素地层分布特征对比分析以及生物壳体Sr/Ca国度的相关性,来重塑沉积盆地汇水来源变更,湖水变化等古水文要素,进而可以反演区域构造－气候变化,实例研究结果表明,生物壳体87Cr/86Sr 及Sr/Ca比值等地球化学方法是恢复盆地古水文条件的重要手段。     

塔里木盆地下寒武统底部富有机质层段地球化学特征及成因探讨

塔里木盆地下寒武统底部玉尔吐斯组富有机质沉积层段分布广泛, 层位稳定, 其中的硅质岩发育, 并伴有磷矿产出. 硅质岩的Al/(Al + Fe + Mn)和Si/(Si + Al + Fe)比值分别在0.0023 ~ 0.0046和0.965 ~ 0.98之间, 表明其形成于海底热水沉积环境, 且远离陆源区. 富有机质沉积层段明显富集As, Hg, Pb, Zn, Cu, Co, P, V, Ba等微量元素, Ba/Sr比值分布在21.2 ~ 158.1之间, 与现代海底热水沉积物中的Ba/Sr比值相似, 具有明显的海底热水沉积特征; 硅质岩的稀土元素总量SREE从8.81 ~ 56.682 mg/g, 平均值为31.414 mg/g, 介于大陆边缘硅质岩与深海硅质岩稀土总量之间; 硅质岩的LREE/HREE比值为1.01 ~ 3.56, 显示出海底热水沉积的特征. 该组中有机质丰度(TOC)与表征海底热水活动的地球化学参数Ba/Sr值等具有正相关趋势, 这表明海底热水活动对有机质的富集有明显的影响.     

岱海的"中世纪暖期"

内蒙古岱海沉积物近2200a来Rb/Sr比值、CaCO3和有机碳含量的变化展现了包括中世纪暖期（MWP）及小冰期（LIA）等典型气候事件在内的环境演化过程，总体表现为暖期的沉积物Rb/Sr比值低，冷期的则高：CaCO3和有机碳含量则相反。这里，以单一流域化学风化记录表明我国北方存在明显的中世纪暖期，发生时间约900－1200aB.P..主要环境特征表现为流域化学风化的显著增强（低Rb/Sr比值）、生物生产力逐步提高（高有机碳）、湖泊水位大幅度抬升的湖泊沉积记录，其间经历的化学风化是近两千年内最强的，并且其发生时间与全球其他地区基本一致。     

早古生代古亚洲洋俯冲作用: 来自内蒙古大石寨玄武岩的年代学与地球化学证据

SHRIMP锆石U-Pb定年结果显示, 分布于内蒙古大石寨镇周边的玄武岩喷发时间为(439±3) Ma, 而不是前人认为的二叠纪. 该套玄武岩显示出岛弧型微量元素地球化学特征 (Nb-Ta亏损而富集LILE和LREE)以及低放射成因Sr和高放射成因Nd和Hf同位素组成. 在岩石成因类型上包括两组: 第一组玄武岩相对高TiO2, MgO和相容元素而低Sr, Th和类似大洋中脊玄武岩(MORB)和现代俯冲带玄武岩的Sr-Nd-Hf同位素组成 (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(i)= 0.7028~0.7032,ε_Nd(t) =+9.8~+11.2,ε_Hf(t) = +16.1~+18.4); 第二组玄武岩则低TiO₂, MgO和相容元素而高Sr和Th, 略低的放射成因Nd和Hf而高Sr同位素比值 (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(i)= 0.7037~0.7038,ε_Nd(t) =+5.7~+7.3,ε_Hf(t)=+12.6~+13.0). 在岩石成因上, 大石寨玄武岩为古亚洲洋俯冲板片交代地幔楔的熔融产物, 第一组玄武岩很可能来源于俯冲流体改造且同位素组成极为亏损的大洋岩石圈地幔源区, 而第二组玄武岩的熔融源区则明显有俯冲沉积物的贡献. 大石寨玄武岩成因提供了早古生代古亚洲洋俯冲作用的直接证据, 其高放射成因Nd和Hf反映早古生代是区域地壳增生的重要时期, 大石寨玄武岩本身为地壳增生的组分之一. 结合本次研究和前人的年代学和地球化学研究结果, 建议将前人命名的大石寨组进行解体, 并重新厘定不同时代喷发火山岩的时空分布范围.     

安徽石台中生代花岗岩类地球化学特征

安徽石台地区出露的牯牛降（东库）、谭山岩体可划分为4个侵入期次,从早到晚岩性变化趋势为中粒似斑状（二长）花岗岩→中（中粗）粒正长花岗岩→中细粒似斑状（正长）花岗岩→细（微）粒似斑状钾长花岗岩.岩石化学特征显示均为高钾钙碱性系列;微量元素地球化学特征表明,牯牛降（东库）、谭山岩体微量元素总体具相似特征,都富集大部分亲石元素,K/Rb比值低而Rb/Sr比值高;微量元素原始地幔标准化蛛网图总体略显右倾,均具有高Rb低Ba、Sr、Ti的特征.牯牛降（东库）和谭山岩体稀土元素球粒陨石标准化配分模式图均为右倾海鸥型,均具有较强的Eu亏损.研究认为牯牛降（东库）岩体和谭山岩体成岩物质主要来源于上地壳的部分熔融,成岩的地球动力学背景为碰撞造山后挤压收缩向拉张伸展的转变,与中国东部此时发生构造大转折、岩浆活动和成矿作用大爆发基本一致.     

源自青藏高原11条河流的Sr通量、同位素组成及其对海水87Sr/86Sr变化的贡献

为了评估青藏高原化学风化对海水Sr同位素比值变化的影响,系统采集了中国境内源自青藏高原的7条主要河流（金沙江、澜沧江、怒江、黄河、雅砻江、岷江与大渡河）的河水及河床沉积物样品,分析它们的Sr含量及同位素比值.结合其他学者研究的青藏高原南部的恒河、布拉马普特拉河、印度河及伊洛瓦底江数据,此11条大河搬运的总Sr通量为3.47×109mol·a-1,占全球河流搬运入海总通量的10.2%;加权平均87Sr/86Sr为0.71694,高于全球河流平均值.中国境内7条大河的87Srex通量（超过海水87Sr/86Sr部分的87Sr通量）为1.55×106mol·a-1,仅占青藏高原区域11条大河的6%,而恒河-布拉马普特拉河联合贡献了86%.假设40Ma以来全球其他河流输送入海的Sr通量保持常量,而青藏高原区域的11条河流所贡献的Sr通量从40Ma前的0线性增加到现在的值,那么与构造抬升相对应的这一Sr通量的增加能够解释同一时期海水87Sr/86Sr增长量的69%,剩下的31%可能由其他因素所引起.     

源自青藏高原11条河流的Sr通量、同位素组成及其对海水~(87)Sr/~(86)Sr变化的贡献

为了评估青藏高原化学风化对海水Sr同位素比值变化的影响,系统采集了中国境内源自青藏高原的7条主要河流(金沙江、澜沧江、怒江、黄河、雅砻江、岷江与大渡河)的河水及河床沉积物样品,分析它们的Sr含量及同位素比值.结合其他学者研究的青藏高原南部的恒河、布拉马普特拉河、印度河及伊洛瓦底江数据,此11条大河搬运的总Sr通量为3.47×109mol·a-1,占全球河流搬运入海总通量的10.2%;加权平均87Sr/86Sr为0.71694,高于全球河流平均值.中国境内7条大河的87Srex通量(超过海水87Sr/86Sr部分的87Sr通量)为1.55×106mol·a-1,仅占青藏高原区域11条大河的6%,而恒河-布拉马普特拉河联合贡献了86%.假设40Ma以来全球其他河流输送入海的Sr通量保持常量,而青藏高原区域的11条河流所贡献的Sr通量从40Ma前的0线性增加到现在的值,那么与构造抬升相对应的这一Sr通量的增加能够解释同一时期海水87Sr/86Sr增长量的69%,剩下的31%可能由其他因素所引起.     

冲绳海槽中段火山岩系Sr和Nd同位素地球化学特征及其地质意义

冲绳海槽中段广泛发育基性至酸性火山岩岩石系列 .各类火山岩的平均Sr同位素87Sr/86Sr分别为 0 70 4749,0 70 5 0 6 2 ,0 70 8771,0 70 4840和 0 72 0 30 1;平均Nd同位素比值143 Nd/144 Nd分别为 0 5 12 82 0 ,0 5 12 6 73,0 5 12 413,0 5 12 72 9和0 5 12 0 34 .Sr,Nd同位素比值完全落在MORB岩浆和流纹质岩浆二端员混合的理论双曲线上 .推断冲绳海槽中段不同类型的火山岩是在海槽地壳形成和演化的不同阶段 ,MORB岩浆同化了早已存在的壳源物质而产生的流纹质部分熔体以不同比例与MORB混合而后喷发的产物 ,揭示了冲绳海槽正从大陆裂谷进入海底扩张阶段     

腾冲火山活动的时代和岩浆来源问题

47个腾冲火山岩样品的K-Ar年龄值域在0.09和17.84Ma之间。4条火山岩的⁴⁰Ar/³⁶Ar-⁴⁰K/³⁶Ar等时线年龄分别为2.93、0.81、0.31和0.13Ma。火山喷发的时代从中新世到更新世,喷发的高潮在晚更新世。腾冲火山目前还不是死火山,而腾冲及其邻区的热事件（侵入-热变质-喷发）又是连续发生的。20个样品的Rb和Sr含量、稳定Sr同位素初始比（0.70578-0.71437）以及其它地球化学资料还表明,这些火山岩是属于板块碰撞带生成的高钾钙碱性岩浆系列。火山岩的母岩浆来源于地幔的玄武岩浆,但在上升过程中受到过富含放射性成因Sr的地壳物质的强烈渐进混染。     

大别山中生代地壳从挤压转向伸展的时间:花岗岩的证据

采用颗粒级锆石U-Pb定年和角闪石-黑云母的Ar-Ar定年方法, 测得大别山超高压变质带内刘家洼高Sr/Y花岗岩的结晶锆石年龄为135.4 ± 2.7 Ma, 分流铺高Sr/Y花岗岩的角闪石和黑云母的⁴⁰Ar-³⁹Ar坪年龄分别为139.0 ± 1.0和125.3 ± 0.2 Ma. 这些岩体侵位之后, 又有与伸展作用有关的铁镁质岩体和具负Sr和Eu异常的花岗岩类侵入, 其同位素年龄在105~130 Ma之间. 两类花岗岩的地球化学对比表明, 从早到晚, 岩石的碱性增强, K₂O含量升高, FeO/(FeO + MgO)比值增大, Sr/Y比值降低, 表明从早到晚地壳岩浆房深度变浅. 从早白垩世开始的地壳尺度的流变学分层以及地壳岩石的熔融与流动, 促进了地壳伸展作用和深埋岩石剥露. 形成于135 Ma前的高Sr/Y花岗岩, 是加厚地壳开始减薄以及地壳从挤压向伸展转换过程的产物.     

锶同位素(~(87)Sr/~(86)Sr)生物地层框架投影方法及其应用——以二叠系乐平统为例

晚二叠世是地球历史中海水锶同位素比值(87Sr/86Sr)上升速率最快的时期之一,但其具体的演化速率和规律仍有很大争议.本文认为传统的锶同位素地层学研究争议的根本问题是不同学者选择的时间框架不一致,即地史上锶同位素(87Sr/86Sr)的演化特征受投影时间轴框架(如地层厚度或绝对年龄)、沉积速率、界线研究程度以及测量方法等的影响.综合不同研究者对乐平世地层87Sr/86Sr的资料,以有时间跨度控制的牙形刺化石带为时间投影框架,重新建立该时期全球海洋87Sr/86Sr的演化规律,并获得以下新认识:(1)化石带与87Sr/86Sr直接对应,可更准确反映87Sr/86Sr演化特征;(2)可用于缺失化石资料的海相碳酸盐岩地层研究;(3)可用于不同沉积速率剖面及不同盆地间地层学研究;(4)87Sr/86Sr分析结果与样品矿物组成和分析方法有关;(5)晚二叠世海洋87Sr/86Sr上升速率为5.4×10?5/Ma或略低;(6)87Sr/86Sr数值与地层年龄关系的计算公式:Dpro=259?(RS?0.70695)/5.4×10?5 Ma.     

华北克拉通北缘包头东正长岩的成因:来自岩石矿物学和地球化学的证据

包头东正长岩位于内蒙古包头市东,阴山南麓,是华北克拉通北缘三叠纪碱性岩带最西端的岩体.本文对此岩体进行了锆石U-Pb年代学、矿物化学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素的研究,讨论了其成因及源区地幔性质.岩体由霞石辉石正长岩和碱性长石正长岩组成,锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为(214.7±1.1)Ma,为晚三叠世岩浆活动的产物.单斜辉石(从核部到边部,成分由透辉石向霓石-普通辉石演化),黑云母,正长石和霞石是岩体主要组成矿物.岩体稀土总量较高,稀土配分模式为右倾,无明显铕异常;相对富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如Rb、Ba、Sr和Pb),亏损重稀土元素和高场强元素(如Nb、Ta和Ti);具有富集的Sr-Nd同位素组成,初始~(87)Sr/~(86)Sr为0.7061~0.7067,εNd(t)值为–9.0~–11.2.矿物学和地球化学数据揭示包头东正长岩属于硅不饱和钾质-超钾质碱性岩岩浆系列,高CaO、Fe_2O_3、K_2O、Na_2O含量,低SiO_2含量,富水,高温,高氧逸度;岩体起源于位于石榴石稳定区富含金云母的古老,富集岩石圈地幔.包括包头东正长岩在内的华北克拉通北缘三叠纪钾质碱性岩带的发育,揭示华北克拉通北缘下覆岩石圈地幔受到了来自古亚洲洋俯冲板片(及上覆沉积物)流体/熔体的交代改造;晚三叠世,华北克拉通北缘已经进入了被破坏大陆边缘的强烈伸展演化阶段.     

新疆库鲁克塔格新元古代花岗岩年龄和地球化学

本文报道了新疆塔里木北缘库鲁克塔格地区新元古代孤山岩体（或太阳岛岩体）的岩石学、锆石U-Pb年龄及地球化学组成。研究表明：该岩体主要由英云闪长岩、奥长花岗岩及正长花岗岩组成，结晶的时间为795 Ma。其地球化学特征表现为富Na、LREE、LILE及亏损HREE、HFSE，因此具有高的（La/Yb）N及Sr/Y比值，与现代的艾达克岩相似。然而该岩体具有低的Nd初始值及太古代的Nd模式年龄，因此推测其岩浆来自太古代基性下地壳的重熔。鉴于在库鲁克塔格地区发育有800 Ma左右的蛇绿岩，因此我们推测该岩体是碰撞造山引起的加厚的下地壳重熔的结果，代表了塔里木地块前寒武纪基底的最终形成。