褐帘石U-Th-Pb微区定年方法和大别—苏鲁地区帘石族矿物的研究

摘要

本学位论文第一个工作是通过对广东新丰稀土花岗岩中岩浆成因的褐帘石的U-Th-Pb同位素和微量元素的LA-ICP-MS分析，建立褐帘石微区定年方法和探索褐帘石微区定年的标准样品。
　　褐帘石是一种常见的副矿物，是控制岩石中LREE、Th、U和Sr等微量元素的重要载体。由于Th、U可以在褐帘石中以类质同象形式进入并富集于其晶格，因而褐帘石是一种良好的年代学工具。但是，由于褐帘石中含有不同含量的普通铅，分析结果中的普通铅扣除成为难题，这就使得近年来褐帘石U-Th-Pb定年的应用受到很大的限制。本工作利用激光熔样-电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)原位分析技术，对广东新丰稀土花岗岩中褐帘石单颗粒矿物原位分析，运用232Th/206pbc—208pb/206pb。等时线方法，再根据等时线年龄利用铅同位素演化两阶段模型扣除普通铅的方式，对建立单颗粒褐帘石的U-Th-Pb激光定年方法进行了探讨。运用该方法对广东新丰稀土花岗岩中褐帘石单颗粒矿物进行分析得出的年龄约为160Ma，与早期通过岩浆锆石U-Pb定年法得出的年龄159Ma～165Ma十分相似。褐帘石中微量元素、δEu、Th/U比值和普通铅含量显示其特征的岩浆成因褐帘石。褐帘石定年这一在国内首次使用的定年方法具有简单、方便、准确的特点，对于确定含此矿物的岩体年龄，尤其是在成矿花岗岩的岩体形成时年代限制上将发挥重大作用，具有非常良好和广泛的应用前景。
　　本学位论文第二个工作是针对大别-苏鲁地区帘石族矿物缺乏系统的研究和存在成因等争议问题，从大别山石马和双河地区片麻岩，苏鲁地区的房山片麻岩以及荆山花岗岩的全岩主微量，褐帘石-绿帘石主微量元素和U-Th-Pb同位素分析出发，结合岩相学证据，探讨帘石族矿物的成因和指示意义。
　　大别-苏鲁地区片麻岩中的褐帘石一般被绿帘石包裹，整个帘石颗粒一般超过1mm，并呈现一定的光学环带。褐帘石-绿帘石复合颗粒上表现出多种矿物环带，Fe、Ca由中心向边缘升高，而轻稀土总体上由中心向边缘降低，并在降低过程中有升高的趋势。Sr元素表现复杂，核部相对低，向边部升高，并与轻稀土和Th等表现出同一突变的趋势。矿物晶体尺度下的成分剧烈变化反映褐帘石在变质时期经历了不同程度的水岩反应。压力的升高可使长石等分解，从而使褐帘石的Sr含量增加，流体的影响可以体现在轻稀土的含量变化上。帘石的微量元素和普通铅等证据证明大别-苏鲁片麻岩褐帘石-绿帘石为变质成因，U-Th-Pb年代结果表明其形成时代为整个变质时期，推测主要形成原因为退变质过程中的流体出溶。荆山花岗岩中大颗粒褐帘石的核部为溶蚀结构，边部有岩浆环带，二者的普通铅208pb分别为50～70％和低于30％，形成时代为～160Ma，与主体花岗岩结晶年龄一致，表明褐帘石核部为转熔成因，边部为岩浆成因。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 副矿物及年代学

1．1．1 锆石(ZrSiO4)和斜锆石(ZrO2)

1．1．2 独居石[(LREE，Th)PO4]和磷钇矿[(HREE，Y)PO4]

1．1．3 磷灰石[Ca5(PO4)3(OH，F，Cl)]

1．1．4 金红石(TiO2)

1．1．5 榍石(CaTiSiO5)

1．1．6 钙钛矿(CaTiO3)

1．2 褐帘石

1．3 褐帘石年代学及应用

1．4 科学问题、研究内容、方法和意义

1．5 工作量小结

第2章 区域地质背景

2．1 广东新丰地区

2．2 大别-苏鲁造山带

2．3 蚌埠地区和荆山花岗岩体

第3章 样品处理及分析方法

3．1 全岩粉末制备和单矿物分选

3．2 全岩粉末分析

3．2．1 主量元素分析

3．2．2 微量元素分析

3．3 矿物微区成分分析

3．3．1 电子探针分析

3．3．2 单矿物微量元素LA-ICP-MS分析

3．3．3 背散射图像

3．4 U-Th-Pb同位素年龄测试

3．5 LA-MC-ICP-MS原位Sr-Nd同位素分析

第4章 LA-ICP-MS褐帘石定年：广东新丰稀土花岗岩研究

4．1 引言

4．2 样品描述

4．3 数据获取和年龄计算方法

4．4 分析结果

4．5 讨论

4．5．1 褐帘石年代学

4．5．2 褐帘石微量元素特征

4．5．3 褐帘石的普通铅含量

4．6 结论

第5章 大别-苏鲁-荆山帘石矿物的研究

5．1 引言

5．2 地质背景

5．2．1 石马和双河地区

5．2．2 苏鲁房山地区

5．3 样品描述

5．3．1 石马地区

5．3．2 双河地区

5．3．3 房山地区

5．3．4 蚌埠荆山地区

5．4 分析结果

5．4．1 全岩主微量元素

5．4．2 褐帘石-绿帘石的主微量元素

5．4．3 大别-苏鲁地区褐帘石年代学

5．4．4 荆山花岗岩褐帘石年代

5．5 讨论

5．5．1 大别-苏鲁褐帘石-绿帘石形成时代

5．5．2 帘石的元素对变质作用的记录

5．5．3 荆山花岗岩中褐帘石的成因

5．6 结论

第6章 总结

参考文献

致谢

硕士期间发表论文目录