钙同位素高精度分析方法及其在中酸性岩浆过程中的应用

发布时间：2017-12-13 10:33

  本文关键词：钙同位素高精度分析方法及其在中酸性岩浆过程中的应用

  更多相关文章： Ca同位素 TIMS 花岗岩类 岩浆分异 壳内熔融

【摘要】：天然样品中的Ca同位素组成存在显著分馏(δ44/42Ca~2‰),Ca同位素体系已经被广泛的应用于示踪各种地质过程。由于Ca同位素巨大的丰度差异、较大的质量分布范围以及质谱测试过程中存在的质量分馏效应等因素,获取Ca同位素的高精度数据仍存在困难,国际上各实验室所报道的Ca同位素标样数值存在一些差异。此外,目前大部分Ca同位素的研究工作关注的是低温过程,对于高温地质过程的研究较少,且主要集中于基性、超基性样品,中酸性岩浆过程的Ca同位素分馏机制目前还没有系统研究。因此,本论文建立了高精度Ca同位素分析方法,在此基础上,选取一套成因清楚、研究程度较高的花岗岩类样品,对中酸性岩浆分异过程和壳内部分熔融过程中的Ca同位素分馏尺度和机制进行系统研究。本论文针对Ca同位素分析中存在的关键问题,如化学纯化流程的确定、多源激发效应的校正、双稀释剂组成标定及数据解析等,系统介绍了如何在Triton Plus热电离质谱(TIMS)上建立高精度Ca同位素分析方法。本论文报道了13种标准物质的普通Ca同位素组成及利用43Ca 48Ca双稀释剂技术测定的稳定Ca同位素组成,样品包括碳酸盐(SRM 915a和915b)、大西洋海水和从橄榄岩到砂岩10种不同岩性的岩石地质标样。每件样品测量8次时,δ44/42Ca和ε40/44Ca值的精度可以分别达到±0.03‰和±1.0。所有样品在±0.6范围内具有比较均一的ε43/44Ca和ε48/44Ca值,支持了地球样品是同源演化而来这一理论,ε40/44Ca的差异则反映了放射成因40Ca积累量的不同。相对于SRM 915a,SRM 915b和大西洋海水的δ44/42Ca长期测试结果分别为0.357±0.011‰(2SE,n=41)和0.907±0.007‰(2SE,n=147)。10件国际岩石标样的测量结果与文献报道值在误差范围内一致。9件火成岩标样的δ44/42Ca值变化范围为0.265±0.014‰(2SE)到0.536±0.009‰(2SE),表明高温过程中存在显著的Ca稳定同位素分馏。利用建成的分析方法,我们报道了大别造山带花岗岩类样品的Ca同位素组成,包括8个非埃达克质岩和9个低镁埃达克质岩,以此探究中酸性岩浆过程中的Ca同位素分馏机制。其中,非埃达克质岩具有比较大的Si O2和Ca O变化范围,但Ca同位素组成非常均一,δ44/42Ca为0.37±0.03‰(2SD,n=8)。非埃达克质岩分馏不显著可能是因为受到了角闪石和斜长石的共同控制,两种矿物的分离结晶对熔体Ca同位素组成变化的影响相反。低镁埃达克质岩没有经历过显著的结晶分异过程,Si O2、Ca O等变化范围较小,其δ44/42Ca变化范围达0.15‰。低镁埃达克质岩起源于加厚镁铁质下地壳的部分熔融,其残留相矿物主要为石榴子石和单斜辉石。石榴子石中的Ca O键长比单斜辉石短,可能相对富集重Ca同位素。低镁埃达克质岩样品的δ44/42Ca值与(Dy/Yb)N之间具有良好的负相关,这说明Ca同位素组成的变化很可能是由于陆壳熔融过程中残留相的石榴子石效应导致的。此外,花岗质岩是上地壳的主要组成部分,非埃达克质岩在岩浆分异过程和壳内部分熔融过程都没有发生分馏。因此,根据本文报道的非埃达克质岩数据和已发表的中酸性标样数据,我们初步厘定上地壳的Ca同位素组成为0.36±0.01(2SE,n=19)。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P597;P588.11

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