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鋯石地球化學(xué)特征及地質(zhì)應(yīng)用研究綜述
（作者未知） 2010/5/30
（接上頁）,無明顯HREE 富集;碳酸巖中鋯石無明顯的Ce 、Eu 異常,輕、重稀土元素分異程度變化較大;鎂鐵質(zhì)火山巖中鋯石的輕、重稀土元素分異明顯;金伯利巖中鋯石無明顯的Eu 、Ce 異常,輕、重稀土元素分異程度不明顯[28 ,31 ] (圖2) 。大部分地球巖石中鋯石的HREE 比L REE 相對富集,顯示明顯的正Ce 異常、小的負Eu 異常;而隕石、月巖等地外巖石中鋯石則具強的Eu 虧損、無Ce 異常[28 ] 。Belousova 等[28 ] 建立了通過鋯石的微量元素對變化圖解和微量元素的質(zhì)量分數(shù)來判別不同類型的巖漿鋯石的統(tǒng)計分析樹形圖解。
與巖漿鋯石相比,變質(zhì)鋯石HREE 的富集程度相對LREE 的變化較大。巖漿鋯石具有明顯的負Eu 異常,形成于有熔體出現(xiàn)的變質(zhì)鋯石具有與巖漿鋯石類似的特征:富U 、Y、Hf 、P ,REE 配分模式陡,正Ce 異常、負Eu 異常。但變質(zhì)鋯石的w ( Th) /w (U) 比值低( ﹤ 0. 1) ,這是區(qū)別于巖漿鋯石的惟一的化學(xué)特征。在變質(zhì)過程中,鋯石是否發(fā)生了重結(jié)晶以及結(jié)晶過程中是否有流體或熔體的參與,都會顯著影響鋯石稀土元素組分的變化[32 ] 。
變質(zhì)增生鋯石的稀土元素特征除與各個稀土元素進入鋯石晶格的能力大小有關(guān)外,還與鋯石同時形成的礦物種類有關(guān)(如石榴石、長石、金紅石等) ,這些礦物的存在與否對變質(zhì)作用的條件(如榴輝巖相、麻粒巖相和角閃巖相等) 有重要的指示意義,鋯石的REE 組成可反映鋯石母巖的變化,至少在某些情況下反映了鋯石與其他礦物如石榴石(稀土元素總量低、虧損HREE) [32-35 ] 或長石( 負Eu 異常) [32 ,36-37 ] 、金紅石[34 ] 的共生情況。
變質(zhì)增生鋯石的微量元素特征不僅受與鋯石同時形成的礦物種類的影響,而且還與其形成時環(huán)境是否封閉有關(guān)。在“封閉”的榴輝巖相的體系中,REE 的供應(yīng)有限,由于石榴石是榴輝巖中富集HREE 的礦物,固相線下石榴石的形成會使熔體虧損HREE;而在開放環(huán)境中,石榴石的形成并不能引起局部環(huán)境HREE 質(zhì)量分數(shù)的改變,這種條件下與石榴石共生的鋯石就不會出現(xiàn)HREE 的相對虧損。因此, HREE的相對虧損與否并不能直接用來判別變質(zhì)鋯石是否與富集HREE 的石榴石同時形成[21 ] 。
鋯石微區(qū)的稀土元素分析與微區(qū)定年、鋯石中的包裹體研究相結(jié)合能夠較好地限定鋯石的形成環(huán)境,可以將鋯石的形成與變質(zhì)條件聯(lián)系起來,從而將變質(zhì)過程中的p-T-t 有效地聯(lián)系在一起,在造山帶研究中用于追溯超高壓變質(zhì)巖的形成過程[ 21 ,36-38 ] 。 4 鋯石同位素的地質(zhì)應(yīng)用
4. 1 鋯石的Lu2Hf 同位素
Lu 與Hf 均為難熔的中等2強不相容性親石元素,這與Sm-Nd 體系類似,因此Hf 同位素示蹤的基本原理與Nd 同位素相同。
Hf 與Zr 呈類質(zhì)同象存在于鋯石的礦物晶格中,相對其他礦物,鋯石中w ( Hf ) 高[ w ( HfO2 ) ≈1 %] ,這為獲取高精度的Hf 同位素比值數(shù)據(jù)提供了保障;同時其w (Lu) / w ( Hf ) 值極低[ w (176 Lu) /w (177 Hf) n 0. 01 ][39-40 ] ,由176Lu 衰變形成的176 Hf 比例非常低,對鋯石形成后的Hf 同位素組成的影響甚微,這樣鋯石的Hf 同位素組成基本上代表了鋯石結(jié)晶時的初始Hf 同位素組成。加上鋯石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,具有很高的Hf 同位素封閉溫度,即使經(jīng)歷了麻粒巖相等高級變質(zhì)作用也能很好地保留初始Hf 同位素組成,因此鋯石中的Hf 非常適合于巖石成因的Hf 同位素研究[41-42 ] 。Lu-Hf 同位素體系本身所具有的高于Sm-Nd同位素體系的封閉溫度及鋯石特有的抗風(fēng)化能力,使得鋯石成為研究太古宙早期地殼的理想研究對象。
近年來,一些作者應(yīng)用鋯石的Hf 同位素原位測試成功地解決了太古宙早期是否存在超虧損地幔的問題。在太古宙的Sm-Nd 同位素研究中,部分太古宙早期巖石(年齡約為3. 8 Ga) 具有較高的ε(Nd)值[ε(Nd) ≈ + 4 ][43-44 ] ,似乎顯示當(dāng)時地球發(fā)生過極大規(guī)模的殼幔分異作用,并出現(xiàn)地幔的極度虧損。通過鋯石Lu2Hf 研究發(fā)現(xiàn),高ε(Nd) t 值的樣品并未顯示高的ε( Hf) t 值,同一時期不同地質(zhì)單元的太古宙巖石中的鋯石具有十分相近的ε( Hf ) t 值,這表明由Nd 同位素確定的極度虧損地幔,是由于Sm-Nd 同位素體系開放造成的假象[ 45-48 ] 。
沉積巖中碎屑鋯石的REE 特征及其原位的U-Pb 年齡、Hf 同位素組成測定已被作為研究沉積物母巖以及地殼演化的（未完，下一頁）
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