锆石及其微量元素与同位素系统.ppt

Zircon一、引言是下列元素的明显载体： U, Th, REEs / ppm levelHf /% 最普遍存在的矿物外部形貌内部结构具丰富的信息 : 岩浆、变质与沉积岩年龄Hf同位素组成O同位素组成微量元素，尤其是 REEs在破坏大多数其他普通矿物的岩浆、变质与侵蚀作用过程能保留下来。可解明岩石的演化与历史图 1. 原位（ LA-ICP-MS）与全样溶液（ ICP-MS）分析测定的锆石平均成分的球粒陨石标准化图所分析的相同锆石的不同部分。两者成分上的差别是由于溶液分析中不经意地分析光学上未观察到的矿物包裹体。全样分析的锆石经常观察到这种型式的分布（高的 LREE、无 Ce的正异常），它并不代表锆石成分。图 2. 美国加州东南静水杂岩中锆石群体中 Hf (wt %)的变化每个数据点是单个晶体的分析结果或单个晶体多次分析的平均值。每一列数据点代表单一锆石群中 Hf丰度的散布范围。二、 锆石结构大小 :20~200μm 产 状 : granitoids, diorites, pegmatites, syenites, carbonatites, kimberlitesclastic sedimentary rocks, metamorphic rocks宏 观 性 质 : 光学 显 微 镜 、体 视镜内部结构的最佳分辨方法 ： cathodoluminescence (CL)backscattered electron (BSE) imaging原因 : 三价稀土元素（ REEs)5d与 4f轨道过渡族元素、铀酰离子的振动发光或与晶格缺陷有关的现象。电子背散射图象（ BSE）：揭示一个相平均原子量上差别的区域，原子量越高更多电子区将反射并在图象更为亮。地壳锆石中导致 BSE 强度变化的主要元素是 Hf， U的影响处于次要地位。图 3 成象技术 .(1-2) 相同锆石颗粒由 RL成象、抛光后表面用 HF蒸汽蚀刻后的 CL图象（ Nemchin and Pidgeon， 1997). (3-4 、 5-6) CL与 BSE成象的对比 (from J.M. Hanchar, unpublished results); (7-8) 抛光锆石晶体的 RL图象揭示出内核与外壳的辐射状裂隙， UM 成象突出 U的分带性，表明核心具高的 U浓度、中间层具中等 U含量、边缘则具更低的 U含量（ Duchesne et al.， 1987).锆石 : 四方晶系通常是复四方柱晶体出现，长 :宽比为 1到 5，反映结晶速率。针状锆石晶体通常见于快速结晶的斑岩、次火山岩侵入体、高就位的花岗岩与辉长岩中；短粗或等形晶体更常见于深就位、缓慢结晶的深成岩中。“Pupin 图 ” ( inset), 根据 {100} vs. {110}柱面与 {211} vs. {101 } 锥面的相对发育程度对锆石晶体进行分类。干的碱性与拉斑玄武质的火成岩中：以 {100} 与 {101} 晶形为主；铝质到钙碱性岩石中：以明显的 {211}加上各种晶形的组合形状；富水花岗岩与伟晶岩中：以 {110} 和 {101} 作为主要晶形；柱面：代表结晶体温度锥面：化学因素骸晶：镁铁质与未饱和的碱性岩中快速生长的最极端晶形，以围绕空的空间发育晶柱与晶壁为特征。图 4. 外部晶形的变化（所有颗粒 70~ 250 μm） .(1-21)根据长宽比的不同形貌特征及根据柱面（垂直轴）与锥面（水平轴）的相对发育程度的形态 。注意局部捕获核、其他矿物包裹体及裂隙的存在。 1 –TL; 2 – 大的近圆形核上仅发育一个锥面 BM; 3 -BM; 4 –BM; 5 – 捕获核其证据仅是气泡结构 TL; 6 –SEM; 7 – 复合双晶 , BM; 8 – 锆石晶体总体上缺少柱面SEM; 9, 10 – 扁平状的双晶晶体 BM; 11、 12 – TL; 13,14,15 – BM; 16 –SEM; 17, 18 –辉长岩中高度裂隙的柱面 BM; 19、 20 – 明显在核上的增生的干净柱面 BM; 21 –BM.(22) A型深成岩中锆石集合体 SEM. (23) 薄壁的空心锆石晶体 SEM. (24) 许多镁铁质岩石中分选出的锆石群体中的锆石碎片 SEM. (25-27) 复合、熔蚀的颗粒 (花椰菜状的锆石 ); 25、 27 – 变奥长花岗岩中的锆石 SEM; 26 – 镁铁片麻岩中的锆石 BM. (28-30) 无增生的岩浆熔蚀颗粒 . 28 –花岗岩类岩石中无捕获晶锆石 BM; 29-30 – 火山碎屑岩中高度熔蚀变的捕获晶 , BM. (31-34)变质岩中次圆形到多面状的锆石 。 31 – 变辉长岩中 SEM; 32 – 淡色麻粒岩中 SEM; 33、 34 – 下地壳捕虏体中的锆石 SEM. (35-36) 与陨石冲击作用有关的锆石。 35 –具面状变形踪迹冲击熔蚀锆石 ； 36 – 多晶锆石的冲击后生长 SEM.图 5. 岩浆岩中锆石分带的其他类型与复合型所有颗粒 : 70~ 250 μm.(1-2) 深熔花岗岩中具局部中等熔蚀的复合生长分带 CL. (3-4)扇形分带 ; 3 – 截面平行于 c-轴 (点线突出扇形间的边界 ), 蒸汽蚀刻颗粒的 RL; 4 – 截面垂直于 c-轴 CL. (5-6) 补丁状分带 ; 5 – 苏长岩中的锆石具宽的分带叠加不规则的域结构 CL; 6 –明亮的接缝指示将原始分带裂开的蚀变裂隙CL. (7-8) 骸晶生长 ; 7 – 斜长石相对面上生长的不完整锆石碎片 TL; 8 –由于快速生长的不完整锆石，截面垂直于 C-轴 TL.