锆石及Hf同位素 文献阅读笔记

锆石是各类成因岩石中常见的副矿物，是U-Pb同位素定年的重要对象。随着近年来同位素年代学向微区高精度方向发展，锆石的离子探针(如SHRIMP)与激光探针(LA-ICPMS)等成为目前U-Pb同位素定年的重要方法。这些方法的共同点就是需要标准锆石作外部校正，因此理想的标准锆石是U-Pb定年能否获得可靠结果的关键。另一方面，锆石的理想晶体化学式为ZrSiO4，但大多数锆石中含有0.5%~2%的Hf，因而也是进行Hf同位素测定的理想矿物。Hf有6个同位素，其中176Hf是由176Lu通过b衰变生成。锆石中由于Lu/Hf比值很低(176Lu/177Hf比值通常小于0.002)，因而由176Lu衰变生成的176Hf极少。因此，锆石的176Hf/177Hf比值可以代表该锆石形成时的176Hf/177Hf比值，从而为讨论其成因提供重要信息。（徐平，2004；科学通报；U_Pb同位素定年标准锆石的Hf同位素）

锆石Hf同位素分析在中国地质科学院矿产资源研究所同位素实验室完成为使Hf同位素分析与锆石U-Pb年龄分析相对应，我们的锆石Hf同位素的分析点与U-Pb年龄的分析点位于同一颗锆石晶体内，但由于在进行锆石U-Pb测定时有的测点基本被离子束击穿，所以锆石Hf的分析点与锆石U-Pb年龄分析点并不完全重合，但都位于同一锆石颗粒内。

地球化学分析：主量元素数据分析；稀土模式图，轻重稀土分馏，有无负铕异常；微量元素蜘蛛网图。 锆石的稀土元素分析：锆石的稀土模式图

锆石的Hf同位素特征：1.形成年龄 t 对 Hf( t) 图解

2.锆石的Hf二阶段模式年龄直方图 3.地球化学图解分析构造背景、物源

（耿元生 周喜文，2010；岩石学报；阿拉善地区新元古代早期花岗岩的地球化学和锆石 Hf 同位素特征）

通过对北京昌平地区燕辽裂陷槽内出露的基底密云群片麻岩及其上覆沉积盖层底部长城系常州沟组和顶部青白口系长龙山组砂岩的锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄和Hf同位素组成的研究，对华北克拉通新太古代-元古宙期间的沉积与地壳演化进行探讨。（任荣，2011，岩石学报；北京昌平地区基底片麻岩和中-新元古代盖层锆石U-Pb年龄和Hf同位素研究及其地质意义）

国内外锆石的同位素研究大多数着重在岩浆岩成因和壳幔演化，对变质岩和变质过程中错石的同位素变化研究很少，人们对超高压变质岩中变质错石的一地球化学行为知之甚少，最近Zheng et al(2005,2006)，Wu et al,(2006)率先对大别一苏鲁造山带变质岩石开展了同位素研究，得到许多新的认识。

Hf同位素原岩示踪：锆石形成时的εHf值可以代表源区的Hf同位素组成。岩浆锆石代表了岩浆Hf同位素组成，变质增生锆石代表了变质环境的Hf同位素组成，碎屑锆石则代表沉积岩源区物质形成时的Hf同位素。由于地幔物质是亏损Zr和Hf的，如果没有地壳物质的加入，幔源岩浆不可能结晶出锆石，幔源岩浆岩出现锆石一定表明在岩浆侵位过程发生了壳鳗相互作用，或在深熔作用前存在源区的壳幔混合（Zheng et al, 2006）。因此幔源岩浆锆石中Hf同位素初始

比主要取决于壳幔相互作用中地壳物质的贡献和参与混合作用的地壳年龄 ,锆石的Hf同位素亏损地幔模式年龄TDM,代表了锆石寄主岩石源区物质脱离亏损地幔进人地壳的时间（陈道公，2006，岩石学报；大别地体超高压变质岩石锆石Lu-Hf同位素研究）

文中除了自己进行的测试以外，还大量统计了其它学者的数据；并做成U-Pb年龄直方图和累计概率曲线以分析；很值得借鉴。

地壳增生过程必定是通过岩浆作用，但并不是所有的岩浆作用都会使地壳增生如壳内重熔作用过程。岩浆作用是否是地壳增生过程可

以通过这些锆石的Hf亏损地幔模式年龄来判断。如果Hf亏损地幔模式年龄等于或接近锆石U-Pb年龄，说明该锆石或者直接形成于幔源岩石中或者是幔源岩石在地壳中极短时间滞留后就参与了壳内重熔作用；反之，如果锆石Hf亏损地幔模式年龄大于其U-Pb年龄，则说明该锆石是壳源岩石重熔作用的产物。

碎屑沉积岩，尤其是细粒碎屑沉积是对源区物质的有效平均；大量结果证明，碎屑沉积岩所含的锆石多数是岩浆成因的；理论证明 对于碎屑岩中所含锆石进行U-Pb定年，当测定颗粒数大于等于59时，源区组分被遗漏的概率只有5%；本文对碎屑沉积岩中每个样品均测定60个以上的颗粒，部分样品接近100个，因此能有效反映源区的年龄组成。（陈岳龙，2012；地学前缘；鄂尔多斯盆地周缘地壳形成与演化历史：来自锆石U-Pb年龄与Hf同位素组成的证据）

对古老大陆地壳的形成演化历史研究最有效的方法就是直接测定残留的古老陆壳物质的时代和性质，锆石以其较高的U-Pb同位素体系的封闭温度(可达900°C)和特殊而稳定的晶体化学结构成为理想的研究对象。锆石U-Pb年龄代表的是锆石结晶或变质作用的时间，锆石Hf模式年龄则代表结晶锆石的岩浆源区从亏损地幔提取出来的时间，大体反映地壳生长的时间。因此，将锆石U-Pb年龄和Lu-Hf 同位素体系相结合可以限定新生地壳的形成与古老物质再循环的时间。（赵亮，2010，科学通报；广西十万大山地壳演化：来自印支期花岗岩中麻粒岩包体锆石 U-Pb年代学及 Hf同位素记录）

巴彦乌拉花岗闪长质片麻岩(99D3TW1)变质锆石年龄测定，表明该孔兹岩带也发育与中部带相同的~1.85Ga构造热事件，但是孔兹岩带广泛发育的更早期(1.9~1.95Ga)构造热事件在中部带中还很少发现我们认为，鄂尔多斯地块、阴山地块和东部地块发生碰撞拼合的时间应大致相同，其中鄂尔多斯地块和阴山地块相互碰撞的时间可能略早一些。（董春艳，2007，科学通报；华北克拉通西部孔兹岩带形成时代新证据：巴彦乌拉贺兰山地区锆石 SHRIMP 定年和 Hf 同位素组成）

对扬子板块崆岭高级变质地体中的一个片麻岩进行了锆石CL内部结构分析、LA-(MC)-ICPMS锆石U-Pb定年和Hf同位素分析。CL照片显示，该片麻岩样品中的锆石主要为岩浆锆石，有少量窄的变质边。岩浆锆石的年龄为(3218±13)Ma，表明该样品是扬子板块至今发现的最古老的岩石。它们的εHf(t)值为?2.33±0.51，两阶段模式年龄为(3679±49)Ma，表明其为更古老的(>3.6Ga)冥太古代地壳物质部分熔融作用形成。变质边部锆石给出了(2732±16)Ma的年龄，表明变质作用发生在新太古代，扬子板块在这一时期可能经历了一次重要的构造热事件。(焦文放,2009; 中国科学；扬子板块最古老岩石的锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成)

巴彦乌拉花岗闪长质片麻岩(99D3TW1)变质锆石年龄测定，表明该孔兹岩带也发育与中部带相同的~1.85Ga构造热事件，但是孔兹岩带广泛发育的更早期(1.9~1.95Ga)构造热事件在中部带中还很少发现我们认为，鄂尔多斯地块、阴山地块和东部地块发生碰撞拼合的时间应大致相同，其中鄂尔多斯地块和阴山地块相互碰撞的时间可能略早一些。（董春艳，2007，科学通报；华北克拉通西部孔兹岩带形成时代新证据：巴彦乌拉贺兰山地区锆石 SHRIMP 定年和 Hf 同位素组成）

对扬子板块崆岭高级变质地体中的一个片麻岩进行了锆石CL内部结构分析、LA-(MC)-ICPMS锆石U-Pb定年和Hf同位素分析。CL照片显示，该片麻岩样品中的锆石主要为岩浆锆石，有少量窄的变质边。岩浆锆石的年龄为(3218±13)Ma，表明该样品是扬子板块至今发现的最古老的岩石。它们的εHf(t)值为?2.33±0.51，两阶段模式年龄为(3679±49)Ma，表明其为更古老的(>3.6Ga)冥太古代地壳物质部分熔融作用形成。变质边部锆石给出了(2732±16)Ma的年龄，表明变质作用发生在新太古代，扬子板块在这一时期可能经历了一次重要的构造热事件。(焦文放,2009; 中国科学；扬子板块最古老岩石的锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成)

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