Re-Os同位素在蛇绿岩研究中的应用.doc

Re-Os同位素在蛇绿岩研究中的应用 引言： 同一元素原子核内质子数相同而中子数不同的一类原子，称为同位素。自然界中的同位素可以分为放射性同位素和稳定同位素两类。放射性同位素能够自发地衰变形成其它同位素，最终转变为稳定的放射成因的同位素。稳定同位素，他们不会自发地衰变形成其它同位素或由于衰变期长其同位素丰度变化可忽略不计。天然放射性同位素的丰度的变异记载着地质作用的时间，同时他们又是地质过程的有效的示踪剂，对于稳定同位素丰度的变异或分馏不但可以示踪地质过程，还可指示地质过程中的物理化学条件的变化等。同位素在研究地球或宇宙体的成因与演化。主要包括地质始终、地质热源、壳幔相互作用以及壳幔演化、程艳成矿作用、构造作用及古气候和古环境记录等方面提供了重要有价值的信息，为地球科学从定性到定量的发展做出了巨大的贡献。其中放射性同位素主要用于测定地质对象的年龄与演化历史；示踪确定地壳、地幔和其他星体的成因与演化。稳定同位素的分布及其在各种条件下的运动规律，可以用来解释岩石和矿石的形成过程、物质来源及成因等问题。常见的同位素体系包括有Sm-Nd、Rb-Sr、U-Th-Pb以及Lu-Hf等。 “蛇绿岩”一词最早由法国矿物学家Alexandre Brongniart 于 1813 年在关于混杂岩里蛇纹岩的研究中所使用；随后他对早前蛇绿岩的定义进行了修改，重新定义为出现在Apennines地区的一套火成岩类岩石（超镁铁岩、辉长岩、辉绿岩和火山岩）(Brongniart, 1821)。20世纪60 年代，随着板块构造理论的逐步建立， 在获得了大量海底地球物理资料和对陆上几个典型蛇绿岩（塞浦路斯Troodos 蛇绿岩和阿曼 Semail 蛇绿岩 ）研究的基础上， 人们逐渐认识到蛇绿岩在再造大陆中的重要性，并于 1972 年在美国召开彭罗斯会议，就蛇绿岩方方面面的问题进行了热烈的讨论。1972年Penrose会议建立的蛇绿岩概念，会议定义了典型的蛇绿岩剖面,自上而下分别为含放射虫硅质岩、枕状熔岩、席状岩墙、均质辉长岩、堆晶杂岩和变质橄榄岩。之后相当长一段时间内,很多人都据此并结合现代大洋岩石圈特征来判定蛇绿岩。重新确认了 Steinmann 蛇绿岩定义中的主体， 并认为蛇绿岩是古大洋地壳和上地幔的残片，形成于大洋中脊，大洋地壳具有成层性， 它们与蛇绿岩的不同组成部分之间是一一对应的。20世纪的70 ~ 80年代之间的多次蛇绿岩和大洋岩石圈的国际研讨会认为多数蛇绿岩并不能直接代表大洋岩石圈，而代表板块消减带（SSZ）上的岛弧和弧后盆地，大陆边缘盆地等小洋盆的物质。蛇绿岩在研究重大基础地质问题时起着重要的作用，但是关于蛇绿岩的识别、各岩性单元之间精细的地球化学关系和定年等方面的研究均存在不足。 1.蛇绿岩的定年问题 蛇绿岩层序中的熔岩和堆晶岩中由于具有锆石，因此U-Th-Pb法能够很好的解决蛇绿岩层序中上部岩性单元的世代问题，但是蛇绿岩的地幔橄榄岩为对流上地幔部分熔融抽取熔体的残留相，非岩浆成因，由于Sm-Nd、Rb-sr、Lu-Hf和U-Th-Pb等由亲石元素构成的同位素体系，在原始上地幔发生部分熔融时优先进人熔体相，因而残留相中的含量很低;地幔温度高于上述同位素体系的封闭温度，难以精确测定地幔橄榄岩的年龄，给蛇绿岩中地幔橄榄岩的深人研究带来了困难，因而大离子亲石元素的同位素体系，如：Sm-Nd、Rb-Sr、U-Th-Pb以及Lu-Hf等难以确定地幔橄榄岩的形成时代(支霞臣, 1999)。20世纪90年代发展成熟的Re-Os同位素体系以及本世纪初原位Re-Os。同位素测试技术的发展，促进了蛇绿岩研究向精深方向发展，由于Os为强相容元素，在原始上地幔发生部分熔融时富集在残余地幔橄榄岩中，而Re为中等不相容元素，在熔融过程中部分进人熔体相。这种独特的地球化学性质，为提高蛇绿岩，特别是其中的地幔橄榄岩和豆英状铬铁矿的研究程度提供了独特的手段。 2. Re-Os同位素 2.1 Re-Os同位素的特征 Re和Os元素分别位于元素周期表中第六周期的第七族和第八族.根据Goldschmidt元素地球化学性质分类,两者都是亲铁元素(Goldschmidt, 1954)。Re、Os是强亲铁元素族(HSE)的成员，该族元素包括Ru、Rh、Pd、Re、05、Ir、Pt和Au，必威体育精装版资料表明: C1球粒陨石的Re和Os丰度分别为39.5ppb和506ppb(Palme et al., 2003)，地核中的分别为230ppb和2800ppb(Rudnick et al., 2003)，原始地幔（PM）为0.32ppb和3.4ppb(Palme et al., 2003)，地壳为0.19ppb和0.041ppb(Rudnick et al., 2003)。在地球增生和早期