鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學課件

鋯石U-Pb成因礦物學研究鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學THEMINERALZIRCON

Refractoryaccessorymineralcommonlyoccursinmagmatic,metamorphic,pegmatitic,andalluvialrocks

鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學ChemicalFormula:

ZrSiO4

Composition:

Zirconium

49.77%

Zr

67.22

%

ZrO2

Silicon

15.32%

Si

32.78

%

SiO2

Oxygen

34.91%

O

鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學ElectrovalenceandIonradiiZr4+=0.84?U4+=1.05?Th4+=1.10?Pb2+=1.29?ZirconhashighUcontentandhighU/Pbratios,andthusisideallysuitedforhighprecisiongeochronology鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學Thedecayseriesofuraniumandthorium238U206Pb+8α+6β-

+Q235U207Pb+7α+4β-

+Q232Th208Pb+6α+4β-

+Q鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學Basicofradiogenicisotopedating(1)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學Basicofradiogenicisotopedating(2)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學Basicofradiogenicisotopedating(3)

鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學鋯石U-Pb定年的基本方法比較定年方法優(yōu)點缺點適用對象ID-TIMS精確度高費時、樣量大成因單一SIMS原位分析價格昂貴微區(qū)分析LA-ICPMS快速經(jīng)濟精度較差分析量較大鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學鋯石U-Pb年齡一致曲線圖(1)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學鋯石U-Pb年齡一致曲線圖(2)Tera－WasserburgconcordiaDiagramConcordiadiagram

鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學如何得到合理的鋯石U-Pb年齡(1)>1000Ma的鋯石，選擇207Pb/206Pb年齡(分析過程中Pb同位素之間的分餾小)<1000Ma的鋯石，選擇206Pb/238U年齡

(235U衰變成207Pb的含量低)微區(qū)分析時,選擇不同的成因區(qū)域分析鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學如何得到合理的鋯石U-Pb年齡(2)單顆粒分析時選擇不同物理性質(zhì)的顆粒進行分析鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學EdgesofzirconwillbeblurredbutstillretaininitialcompositioninzirconcentersPreservationofoxygenandcationzoninginzircon鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學1.不同成因鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點和年齡意義2.鋯石的微量元素研究及其對U-Pb年齡的制約3.鋯石的礦物包裹體研究及其對U-Pb年齡的制約鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學常用鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析方法1HF酸蝕刻法2背散射電子圖像3陰極發(fā)光電子圖像鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學HF酸蝕刻法原理（鋯石抗HF酸腐蝕性）優(yōu)點（簡單易行）缺點（破壞鋯石表面結(jié)構(gòu)）鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學背散射電子圖像原理（鋯石表面的平均分子量）優(yōu)點（表面特征清楚、照相速度快）缺點（效果較差）100μm鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學陰極發(fā)光電子圖像原理（微量元素含量和晶體缺陷）優(yōu)點（可以清楚顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)）缺點（表面特征不清楚）鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學鋯石CL強度與U和Y含量的關(guān)系(RubattoandGebauer,2000)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學Dy和Tb等稀土元素影響鋯石的CL強度(HancharandRudnick,1995)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學典型巖漿鋯石的CL特征

輝長巖巖漿溫度高環(huán)帶寬

花崗巖巖漿溫度低環(huán)帶窄巖漿鋯石

輝長巖巖漿溫度高環(huán)帶寬鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學變質(zhì)鋯石的CL結(jié)構(gòu)類型鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學50μm無分帶特征鋯石鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學弱分帶鋯石鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學扇形分帶鋯石鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學冷杉葉狀分帶鋯石(受溫度和飽和程度影響)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學面狀分帶鋯石鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學斑雜狀分帶鋯石鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

受溶蝕作用影響的鋯石（Varvaetal.,1996；Schalteggeretal.,1999)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學海綿狀分帶鋯石鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學流動狀分帶鋯石鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學變質(zhì)鋯石形成機制深熔過程中從熔體中結(jié)晶(Vavraetal.,1999；Keayetal.,2001)。固相礦物分解產(chǎn)生的Zr和Si，成核和結(jié)晶(Fraseretal.,1997;Bingenetal.,2001)。變質(zhì)流體中結(jié)晶(Liatietal.,1999;Rubattoetal.,2003)。原巖鋯石的變質(zhì)重結(jié)晶作用(HoskinandBlack,2000;Tomascheketal.,2003)。熱液蝕變(Vavraetal.,1999;Liatietal.,2002)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學典型固態(tài)重結(jié)晶鋯石CL圖像特征較規(guī)則的外形CL較亮，無分帶、弱分帶或斑雜狀分帶重結(jié)晶區(qū)域常常切割巖漿環(huán)帶、無明顯界限鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

變質(zhì)重結(jié)晶鋯石內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征

(Pidgeonetal.,1998)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學典型變質(zhì)增生鋯石CL特征多晶面或不規(guī)則，在殘留鋯石外部或整個顆粒具有典型變質(zhì)鋯石分帶特征不切割殘留巖漿環(huán)帶、界限清楚鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學變質(zhì)重結(jié)晶鋯石和變質(zhì)增生鋯石的區(qū)分鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學麻粒巖相變質(zhì)鋯石CL特征鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學榴輝巖相變質(zhì)鋯石CL特征鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

角閃巖相變質(zhì)增生鋯石CL特征鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

不同變質(zhì)條件下生長鋯石的結(jié)構(gòu)變化

變質(zhì)鋯石生長時的溫度控制?297鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學西Alps的Monviso地區(qū)榴輝巖脈中的鋯石(RubattoandHermann.,2003)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

石英脈中的鋯石

Alps西部Sesia-Lanzo地區(qū)(Rubattoetal.，1999)

希臘Rhodope地區(qū)（Liatietal.,1999)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學流體參與的部分重結(jié)晶鋯石~80Ma鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學流體參與的重結(jié)晶鋯石~52Ma~50Ma鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學低溫(<500oC)熱液蝕變鋯石鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學50μm混合巖化作用形成的鋯石~750Ma~130Ma鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學鋯石的微量元素研究鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學Th、U特征巖漿鋯石一般具有較高的Th、U含量和Th/U比值(Th/U>0.4)變質(zhì)鋯石具有相對較低的Th、U含量和Th/U比值(Th/U<0.1)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學巖漿鋯石的Th/U比值巖漿鋯石的Th/U比值取決于鋯石形成時熔體的Th/U比值少數(shù)巖漿鋯石同樣具有較低的Th/U比值(Th/U)zircon.present≌(DTh/DU)zircon/melt·(Th/U)melt.present(DTh/DU)zircon/melt≌0.2；(Th/U)melt.present≌4鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學變質(zhì)增生鋯石Th/U比值的影響因數(shù)變質(zhì)流體組成一般富U貧Th(Rowleyetal.,1997;Mojzssisetal.,2002)變質(zhì)鋯石形成時共生礦物成分(如獨居石、褐簾石)(Gebauer,1996;Hermann,2002)變質(zhì)鋯石的生長速度(Vavraetal.,1999)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學101021031041010210210103103104104鋯石生長速度快

Th/U比值升高鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

混合巖化過程中深熔鋯石一般具有較低的Th/U比值

（Keayetal.,2001)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學變質(zhì)重結(jié)晶鋯石的Th/U比值與重結(jié)晶程度相關(guān)

(HoskinandBlack,2000)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學巖漿鋯石微量元素應用判斷寄主巖石的類型鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

鋯石典型的稀土元素特征鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學不同類型巖漿鋯石的稀土元素特征(HoskinandIreland,2000)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

不同類型巖石鋯石的微量元素特征

(Belousovaetal.,2002)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

不同類型巖石鋯石微量元素判別圖解鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學鋯石的稀土元素組成制約巖石的演化歷史（Pecketal.,2001)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

巖漿鋯石中輕稀土超量

(WhitehouseandKamber,2002)3.6Ga3.8Ga鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學鋯石輕稀土超量的原因LREE優(yōu)先進入鋯石的晶格缺陷中。鋯石結(jié)晶時的熔體成分與全巖成分不一致。分析點中包含了富LREE的磷酸鹽礦物(如獨居石和磷灰石)。后期地質(zhì)事件的擾動中，LREE優(yōu)先進入鋯石。鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學鋯石中LREE超量判別的(La/Sm)CN-Th和(La/Gd)CN-Th+U圖解鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學變質(zhì)鋯石微量元素特征研究指示鋯石的形成環(huán)境鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

與石榴石共生的鋯石具有HREE虧損的特征

(Schalteggeretal.,1999)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學Titaniumcontentinzirconasathermometery鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學不同變質(zhì)條件形成鋯石的微量元素特征榴輝巖相變質(zhì)鋯石：無Eu負異常、重稀土相對虧損、Nb、Ta及Nb/Ta低(無長石、有石榴石和金紅石)。麻粒巖相變質(zhì)鋯石：Eu異常明顯、重稀土相對虧損(有長石、有石榴石)。不和石榴石共生的變質(zhì)鋯石：無重稀土相對虧損。鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

榴輝巖相變質(zhì)鋯石中存在Eu的負異常

解釋：繼承全巖特征或形成于還原環(huán)境528Ma鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

與石榴石共生的鋯石的重稀土特征：

封閉體系

虧損

開放體系

不虧損1580Ma65Ma鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

鋯石與石榴石之間微量元素的分配系數(shù)

(Rubatto，2002)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學重稀土相對虧損的鋯石形成于榴輝巖相峰期變質(zhì)期間

(RubattoandHermann,2003)

鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

Lanzo地區(qū)泥質(zhì)麻粒巖鋯石的稀土元素組成

(Whitehouseetal.,2003)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學澳洲中部Reynolds地區(qū)混合巖鋯石的微量元素特征鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學前進變質(zhì)石英脈中鋯石的稀土元素特征76Ma65Ma鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

角閃巖相退變質(zhì)鋯石的稀土元素特征鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學固態(tài)重結(jié)晶鋯石各區(qū)域的稀土元素特征

(HoskinandBlack,2000)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學

鋯石的微量元素Er-P和U-Th圖解（重結(jié)晶鋯石輕稀土超量和后期地質(zhì)作用有關(guān)）鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學固態(tài)重結(jié)晶過程中鋯石的U、Pb明顯丟失

(Pidgeonetal.,1998)鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學CL圖像黑色區(qū)域是變質(zhì)重結(jié)晶作用造成的嗎?鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學流體參與下重結(jié)晶鋯石的微量元素特征鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學流體參與下重結(jié)晶鋯石的微量元素特征鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學流體參與下鋯石重結(jié)晶作用發(fā)生的機制鋯石U-Pb年代學及鋯石成因礦物學流體活動和