广州地化所在用锆石水含量束缚花岗岩成因方面取得研讨进展

时间: 2025-01-20 16:16:31 |   作者: 产品中心

  水是花岗岩构成中不可或缺的组分，可以说没有水就没有花岗岩，也就没有大陆。但是，现在关于花岗岩中水来历于含水矿藏脱水仍是外部水的参加仍然争辩很大。锆石作为花岗岩中常见的副矿藏，相对于橄榄石、单斜辉石、石榴子石等名义上无水矿藏，具有更低的水分散系数，在锆石从熔体中结晶时所包括的原生水有潜力成为研讨花岗岩水含量的窗口。但是，因为锆石中含有很多的U、Th放射性元素，其放射性衰变会损害锆石晶格，导致锆石的蜕晶化。蜕晶化的锆石晶格胀大，可吸附很多次生水，搅扰锆石原生水含量的精确测定。因而，第一步是要扫除次生水的影响，才干获取牢靠的锆石原生水含量。

  我国科学院大学、我国科学院广州地球化学研讨所博士研讨生杨传茂在徐义刚研讨员和夏小平研讨员的指导下，与地质地球所杨进辉研讨员、国科大孙金凤副教授、我国计量科学研讨院高钰涯博士、山东科技大学王雪博士协作，建立了一套低蜕晶化锆石拉曼光谱挑选办法和对不同蜕晶化程度的锆石进行热退火处理办法，并运用于华北晚中生代花岗岩的研讨中。取得以下知道：

  （1）锆石拉曼光谱中Si-O四面体的反弹性振荡模对锆石蜕晶化程度很灵敏，该谱峰的半高全宽小于8 cm-1或拉曼位移大于1007 cm-1时，锆石蜕晶化程度较低，原生水保存较好（图1）；

  （2）在热退火两个小时条件下，原生水在700℃以上产生分散丢掉，而次生水在400–500℃左右就开端丢掉（图2）。因而，可通过原生水和次生水脱水温度的不同去除锆石中的次生水；

  （3）蜕晶化的陈旧锆石仍然可以稳定地保存其原生水含量（图2），这一成果阐明锆石水含量的使用可以拓展到蜕晶化的陈旧锆石中。

  （4）侏罗纪花岗岩锆石水含量与典型大陆弧岩浆锆石水含量挨近，而到早白垩世克拉通损坏峰期时锆石水含量显着升高。锆石水含量的升高还伴随着锆石δ18O的下降以及ε_Hf (t)的升高（图3）。

  （5）华北花岗岩高的锆石水含量受控于高的花岗质熔体水含量，而不是温度和压力等要素。花岗岩构成于地壳加水熔融条件下，其规划首要受控于地壳的加水量，在早白垩世下地壳参加了更很多的水产生了更大规划的花岗岩。

  （6）锆石水含量与ε_Hf (t)正相关，而且从侏罗纪到早白垩世花岗质熔体水含量的添加与同时期华北克拉通岩石圈地幔含水量的改变共同，因而研讨以为参加到下地壳的水有很大的可能性是地幔来历的（图4）。

  相关研讨成果已在世界学术期刊Geophysical Research Letters和American Mineralogist在线宣布或接纳。本研讨遭到国家自然科学基金（41688103，41673010）、中科院战略先导专项B（XDB18000000）和南边海洋科学与工程广东省实验室（广州）项目（GML2019ZD0202）的联合赞助。论文的锆石水含量数据在我国科学院广州地球化学研讨所二次离子质谱实验室（SIMS）剖析获取，剖析办法世界抢先。

  图2 不同蜕晶化程度的锆石，在从室温到1000℃的不一样的温度下加热两个小时后水含量的改变

  图3 （a）华北晚中生代花岗岩散布和（b）锆石年纪谱、Hf-O同位素及水含量组成