南京大学同位素地质学-07Lu-Hf同位素年代学-1
210976530_新疆西南天山榴辉岩高压-超高压峰期变质作用时代：Ｌｕ-Ｈｆ_同位素年代学证据
２０２３／０３９（０３）：０６８９ ０７００ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ 岩石学报ｄｏｉ：１０．１８６５４／１０００ ０５６９／２０２３．０３．０４龚庭楠，杜瑾雪，张立飞等．２０２３．新疆西南天山榴辉岩高压 超高压峰期变质作用时代：Ｌｕ Ｈｆ同位素年代学证据．岩石学报，３９（０３）：６８９－７００，ｄｏｉ：１０．１８６５４／１０００－０５６９／２０２３．０３．０４新疆西南天山榴辉岩高压 超高压峰期变质作用时代：Ｌｕ Ｈｆ同位素年代学证据龚庭楠１ 杜瑾雪１ 张立飞２ 沈晓洁２ＧＯＮＧＴｉｎｇＮａｎ１，ＤＵＪｉｎＸｕｅ１ ，ＺＨＡＮＧＬｉＦｅｉ２ａｎｄＳＨＥＮＸｉａｏＪｉｅ２１ 中国地质大学地球科学与资源学院，北京 １０００８３２ 造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京大学地球与空间科学学院，北京 １００８７１１ ＳｃｈｏｏｌｏｆＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ２ ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｒｏｇｅｎｉｃＢｅｌｔｓａｎｄＣｒｕｓｔａｌＥｖｏｌｕｔｉｏｎ，ＭＯＥ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＥａｒｔｈａｎｄＳｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＰｅｋｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７１，Ｃｈｉｎａ２０２２ ０６ ０３收稿，２０２２ １２ １９改回ＧｏｎｇＴＮ，ＤｕＪＸ，ＺｈａｎｇＬＦａｎｄＳｈｅｎＸＪ ２０２３ ＡｇｅｓｏｆｐｅａｋＨＰ ＵＨＰｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍｏｆｅｃｌｏｇｉｔｅｓｆｒｏｍＣｈｉｎｅｓｅｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎＴｉａｎｓｈａｎ：ＥｖｉｄｅｎｃｅｆｒｏｍＬｕ Ｈｆｇｅｏｃｈｒｏｎｏｌｏｇｙ．ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，３９（３）：６８９－７００，ｄｏｉ：１０．１８６５４／１０００ ０５６９／２０２３．０３．０４Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅｂｌｕｅｓｃｈｉｓｔ ｅｃｌｏｇｉｔｅｂｅｌｔｉｎＣｈｉｎｅｓｅｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎＴｉａｎｓｈａｎｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｒａｒｅｌｙｅｘｐｏｓｅｄｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｓｏｆｕｌｔｒａｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅ（ＵＨＰ）ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｒｏｃｋｓｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｓｕｂｄｕｃｔｅｄｏｃｅａｎｉｃｃｒｕｓｔｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄ Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｎｕｍｅｒｏｕｓｉｓｏｔｏｐｅｇｅｏｃｈｒｏｎｏｌｏｇｙｓｔｕｄｉｅｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍｏｃｃｕｒｒｅｄａｔｔｈｅＣａｒｂｏｎｉｆｅｒｏｕｓ Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅａｇｅｏｆｐｅａｋｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍｉｎｔｈｉｓｂｅｌｔ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅＵＨＰｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ，ｈａｓｎｏｔｂｅｅｎｐｒｅｃｉｓｅｌｙｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，Ｌｕ Ｈｆｉｓｏｔｏｐｅｇｅｏｃｈｒｏｎｏｌｏｇｙｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂａｓｅｄｏｎｄｅｔａｉｌｅｄｐｅｔｒｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｕｄｙａｎｄｐｈａｓｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉａｍｏｄｅｌｉｎｇｆｏｒｔｙｐｉｃａｌｐａｒａｇｏｎｉｔｅ ｚｏｉｓｉｔｅｅｃｌｏｇｉｔｅｓ（ｓａｍｐｌｅｓ２１１ ３ａｎｄＨ７６ １０） ＰｈａｓｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉａｍｏｄｅｌｉｎｇｒｅｖｅａｌｓｔｈａｔｇａｒｎｅｔｓｉｎｂｏｔｈｓａｍｐｌｅｓｒｅｃｏｒｄＰ Ｔｐａｔｈｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｈｅａｔｉｎｇｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｓａｍｐｌｅ２１１ ３ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄＵＨＰｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍｗｉｔｈｔｈｅｐｅａｋｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆ～５４０℃，～２ ９ＧＰａ ＳａｍｐｌｅＨ７６ １０ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄｏｎｌｙｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅ（ＨＰ）ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍｗｉｔｈｔｈｅｐｅａｋｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆ～４９０℃，～２ ４ＧＰａ Ｔｈｅｇａｒｎｅｔ ｏｍｐｈａｃｉｔｅ ｗｈｏｌｅｒｏｃｋＬｕ Ｈｆｉｓｏｃｈｒｏｎｓｆｏｒｓａｍｐｌｅｓ２１１ ３ａｎｄＨ７６ １０ｙｉｅｌｄａｇｅｓｏｆ３２６ ９±１ ３Ｍａａｎｄ３０６±１１Ｍａ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｐｒｅｖｉｏｕｓｇｅｏｃｈｒｏｎｏｌｏｇｉｃａｌｄａｔａ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅｔｈａｔｔｈｅＵＨＰｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍｉｎＣｈｉｎｅｓｅｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎＴｉａｎｓｈａｎｏｃｃｕｒｒｅｄａｔ３２７～３２６Ｍａ，ａｎｄｔｈｅＨＰｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍａｔ３１５～３０６Ｍａ Ｔｈｅａｇｅｏｆ３２６ ９±１ ３ＭａｆｏｒＵＨＰｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍｉｎＣｈｉｎｅｓｅｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎＴｉａｎｓｈａｎｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｒｅｖｅａｌｉｎｇｔｈｅｔｉｍｉｎｇｏｆｄｅｅｐｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｃｌｏｓｕｒｅｏｆＳｏｕｔｈＴｉａｎｓｈａｎｐａｌｅｏ ｏｃｅａｎＫｅｙｗｏｒｄｓ ＣｈｉｎｅｓｅｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎＴｉａｎｓｈａｎ；ＵＨＰＭｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ；Ｅｃｌｏｇｉｔｅ；Ｐｈａｓｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉａｍｏｄｅｌｉｎｇ；Ｌｕ Ｈｆｇｅｏｃｈｒｏｎｏｌｏｇｙ摘 要 新疆西南天山蓝片岩 榴辉岩带是全球少有的几个经历超高压变质作用的洋壳俯冲带之一，近年来的同位素年代学研究表明其变质作用主要发生于石炭纪。
南京大学同位素地质学-08Re-Os同位素年代学
Creaser et al.,2002
Exshaw Fm TOC < 5% 的 样品结果
偏大
MSDW偏大，可能因除水成Os组分外，所含非水成的非 放射成因Os组分(碎屑)所致。
(A) Exshaw 组地层岩石样品初始 187Os/188Os值vs.岩石中碳氢 化合物成熟度(以参数Tmax表示)，图显示无相关性，表明碳氢 化合物趋熟并不显著扰动Re-Os 同位素体系. Creaser et al.,2002
并且主要是由187Re衰变成因的187Os。 因此辉钼矿具有非常高的 Re/Os 比值，特别 适合于 Re-Os 定年。为含辉钼矿的热液脉状 矿床的定年提供了一种有效的方法。
Hirt et al. (1963) 试图用Re-Os等时线法对 14个铁陨石进行定年，其结果(4.0 ± 0.8Ga) 精度较差，不能说明铁陨石是否与石陨石同
Os的稳定和封闭。因此其年龄为沉积年龄。
富含有机质的几个地层的沉积岩全岩 Re–Os年龄: (a) Kimmeridgian age 155 4.3Ma, (b) Toarcian age 18113 Ma (c) Hettangian age 20712 Ma, 对应于沉积物的沉积年龄.
初始187Os/188Os (i) 比值代表了当时海
贵州王家弯下寒 武统黑色页岩中 Ni-Mo硫化物富 集层
Mao et al., 2000
矿床定年
加拿大Sudbury的McCreedy West ores (Ni–Cu sulfide) 的Re-Os 等时线. Morgan et al.,2002
加拿大Sudbury的 Falconbridge ores (Ni–Cu sulfide) Re-Os 等时线 Morgan et al.,2002
南京大学同位素地质学-10-K-Ar-Ar-Ar同位素年代学(含作业)
40 Ar 36 Ar
总
40 Ar 36 Ar
堇青石、辉石和电气石经常含有过剩40Ar，而角闪 石、长石、金云母、黑云母和方钠石中较少出现 过 剩 Ar 。 过 剩 40 （ York and MacIntyre, 1965; Livingston et al., 1967） 40Ar也曾经在金刚石中发现（Ozima et al., 。 1983）
(2)
两边除于36Ar，得：
40 36
Ar Ar
40 36
Ar Ar
i
e
40 K 36 Ar
et
1
y
x
该方程具有以下形式： y = b + xm
(4) (5)
把方程(4)中初始(40Ar/36Ar)i一项扩展为包括大 气Ar和继承Ar两项：
Ar是一个惰性气体元素，原子量为39.948，Ar 在地球大气中的含量为0.93%。根据Nier (1950) 的测定，地球大气中Ar的同位素丰度为：
40Ar 99.60%
38Ar 0.063%
36Ar 0.337% 因而大气40Ar/36Ar=295.5。
2、K-Ar法定年
放 射 性 的 40K 分支衰变为 40Ca和40Ar：
由于全岩抵御热扰动保存Ar的能力最差，因此 K-Ar定年中，只有当所有矿物相都太细而无法 分离时，才采用全岩样品。
一般而言，K-Ar年龄代表矿物/岩石冷却到Ar 扩散丢失微乎其微的温度以来所经历的时间。
另一方面，一些含K矿物中发现存在过剩的40Ar， 在K含量较低或较年轻的矿物中，过剩40Ar的存在 对K-Ar定年的影响最明显。
Lu-Hf同位素体系
Lu-Hf 同位素体系简介一、Lu-Hf 同位素镥是一种稀土元素，镥在沉积岩、变质岩和火成岩中的分布相当广泛，但含量很低。
自然界中镥的重要载体矿物是磷灰石、榍石、锆石、石榴石、黑云母及某些稀土矿物（如独居石、黑稀金矿、铌钇矿、褐帘石和硅铍钇矿等）。
镥有两个天然同位素：175Lu 和176Lu 。
它们的相对丰度分别为97.39%和2.61%。
176Lu 为放射性同位素，通过β—衰变形成更稳定的176Hf 。
铪是一种分散元素，其化学性质和离子半径与锆石非常相似，因而常以类质同像替换锆的方式进入许多矿物的晶体结构，其中以锆石中铪的含量最高。
铪有6个同位素：174Hf,176Hf,177Hf,178Hf,179Hf,180Hf ，它们的相对丰度分别为：0.20%，5.2%，18.6%，27.1%，13.7%，35.2%。
其中174Hf 是放射性同位素，它通过α衰变形成稳定的170Yb 。
二、Lu-Hf 法定年基本原理：173176Lu Hf E βγ-→+++含镥岩石或矿物的年龄可根据下式计算：173177176177176177/(/)/(1)t i Hf Hf Hf Hf Lu Hf e λ=+-176Lu 的衰变常数λ=1.94±0.07×10-11a-1。
对于满足等时线年龄测定的一组样品，可采用与Sm-Nd 和Rb-Sr 法相似的等时线方法来测定样品的Lu-Hf 等时线年龄。
适合于Lu-Hf 同位素年龄测定的常见矿物为磷灰石、石榴石和独居石。
锆石的镥含量虽高达24×10-6，但因其铪含量太高；硅铍钇矿虽具有很高的镥含量，但因其极少见，因而这两个矿物通常不适合用于Lu-Hf 年龄的测定对象。
三、Lu-Hf 法定年实例1.含石榴石变质岩的Lu-Hf 同位素定年石榴石是结晶岩，特别是变质岩中一中非常常见的矿物。
石榴石具有较高的Hf 封闭温度和其中大多数包裹体矿物较低的Hf 含量使Lu-Hf 法比Sm-Nd 和Pb-Pb 法有更优越的特点。
赣南遂川晚侏罗世幕式花岗质岩浆活动：年代学、地球化学和Ｌｕ-Ｈｆ同位素约束
２０２３／０３９（０８）：２４８９ ２５１０ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ 岩石学报ｄｏｉ：１０．１８６５４／１０００ ０５６９／２０２３．０８．１４刘高峰，王连训，罗春林等．２０２３．赣南遂川晚侏罗世幕式花岗质岩浆活动：年代学、地球化学和Ｌｕ Ｈｆ同位素约束．岩石学报，３９（０８）：２４８９－２５１０，ｄｏｉ：１０．１８６５４／１０００－０５６９／２０２３．０８．１４赣南遂川晚侏罗世幕式花岗质岩浆活动：年代学、地球化学和Ｌｕ Ｈｆ同位素约束刘高峰１，２，３ 王连训３ 罗春林１，２ 熊清华４ 楼法生４ 卢先锋１，２ 刘永旭４ＬＩＵＧａｏＦｅｎｇ１，２，３，ＷＡＮＧＬｉａｎＸｕｎ３，ＬＵＯＣｈｕｎＬｉｎ１，２，ＸＩＯＮＧＱｉｎｇＨｕａ４，ＬＯＵＦａＳｈｅｎｇ４，ＬＵＸｉａｎＦｅｎｇ１，２ａｎｄＬＩＵＹｏｎｇＸｕ４１ 江西省地质调查勘查院基础地质调查所，南昌 ３３００３０２ 江西有色地质矿产勘查开发院，南昌 ３３００３０３ 中国地质大学（武汉）地球科学学院，武汉 ４３００７４４ 江西省地质调查勘查院，南昌 ３３０００９１ ＢａｓｉｃＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＪｉａｎｇｘｉＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００３０，Ｃｈｉｎａ２ ＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＭｉｎｅｒａｌＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＪｉａｎｇｘｉ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００３０，Ｃｈｉｎａ３ ＳｃｈｏｏｌｏｆＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｗｕｈａｎ），Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ４ ＪｉａｎｇｘｉＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３０００９，Ｃｈｉｎａ２０２２ ０６ １２收稿，２０２３ ０４ １９改回ＬｉｕＧＦ，ＷａｎｇＬＸ，ＬｕｏＣＬ，ＸｉｏｎｇＱＨ，ＬｏｕＦＳ，ＬｕＸＦａｎｄＬｉｕＹＸ ２０２３ ＬａｔｅＪｕｒａｓｓｉｃｅｐｉｓｏｄｉｃｇｒａｎｉｔｉｃｍａｇｍａｔｉｓｍｉｎＳｕｉｃｈｕａｎ，ｓｏｕｔｈｅｒｎＪｉａｎｇｘｉ：Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓｆｒｏｍｃｈｒｏｎｏｌｏｇｙ，ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＬｕ Ｈｆｉｓｏｔｏｐｅ．ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，３９（８）：２４８９－２５１０，ｄｏｉ：１０．１８６５４／１０００ ０５６９／２０２３．０８．１４Ａｂｓｔｒａｃｔ ＴｈｅＬａｔｅＪｕｒａｓｓｉｃｇｒａｎｉｔｅｐｌｕｔｏｎｉｎＳｕｉｃｈｕａｎＣｏｕｎｔｙ，ｓｏｕｔｈｅｒｎＪｉａｎｇｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，ｉｓｍａｉｎｌｙｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｔｈｅＤａｎｑｉａｎａｎｄＺｉｙａｎｇｕｎｉｔｓ ＴｈｅｍａｉｎｒｏｃｋｔｙｐｅｓｉｎｔｈｅＤａｎｑｉａｎｕｎｉｔａｒｅｆｉｎｅ ｇｒａｉｎｅｄｂｉｏｔｉｔｅｇｒａｎｉｔｅｓ（ｇ１）ａｎｄｃｏａｒｓｅ ｇｒａｉｎｅｄｂｉｏｔｉｔｅｍｏｎｚｏｎｉｔｅ（ｇ２），ｗｈｉｌｅｔｈｏｓｅｉｎｔｈｅＺｉｙａｎｇｕｎｉｔａｒｅｍａｉｎｌｙｍｅｄｉｕｍ ｔｏｃｏａｒｓｅ ｇｒａｉｎｅｄｂｉｏｔｉｔｅｍｏｎｚｏｇｒａｎｉｔｅ（ｇ３），ｐｏｒｐｈｙｒｉｔｉｃｍｏｎｚｏｎｉｔｉｃｇｒａｎｉｔｅ（ｇ４）ａｎｄｍｅｄｉｕｍ ｔｏｆｉｎｅ ｇｒａｉｎｅｄｂｉｏｔｉｔｅｍｏｎｚｏｇｒａｎｉｔｅ（ｇ５）．Ｔｈｅｓｅｇｒａｎｉｔｅｓｈａｖｅｓｉｍｉｌａｒｍｉｎｅｒａｌａｓｓｅｍｂｌａｇｅｓａｎｄｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ Ｔｏｂｅｍｏｒｅｃｏｎｃｒｅｔｅｌｙ，ｔｈｅｓｔｕｄｉｅｄｓａｍｐｌｅｓａｒｅａｂｓｅｎｔｏｆｍｕｓｃｏｖｉｔｅ，ｃｏｒｄｉｅｒｉｔｅａｎｄｇａｒｎｅｔｉｎｔｈｅｉｒｍｉｎｅｒａｌａｓｓｅｍｂｌａｇｅｓ，ａｎｄｈａｖｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌｏｗｐｌａｇｉｏｃｌａｓｅＡｎｖａｌｕｅｓ（２０～３０），ｈｉｇｈＳｉＯ２（７０ ６％～７８ ６％），Ａｌ２Ｏ３（１２ ２％～１４ ３％）ａｎｄＫ２Ｏ（４ ３４％～６ ０４％），ａｎｄｌｏｗＰ２Ｏ５（０ ００２～０ １４％）ｃｏｎｔｅｎｔｓ，ｖａｒｉａｂｌｅＦｅＯＴ／ＭｇＯ（３ ９５～１３ ４）ａｎｄＡ／ＣＮＫ（１ ０１～２ １２）ｖａｌｕｅｓ Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｓｅｒｏｃｋｓａｒｅａｌｓｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｈｉｇｈｍａｇｍａｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ（７４２～８２０℃）ａｎｄＤＩｖａｌｕｅｓ（８６～９５），ａｎｄｔｈｅｉｒｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄｒａｒｅｅａｒｔｈｅｌｅｍｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｓｈｏｗｎｅｇａｔｉｖｅＥｕａｎｏｍａｌｉｅｓ Ｔｈｅｗｈｏｌｅ ｒｏｃｋｔｒａｃｅｅｌｅｍｅｎｔｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓａｒｅｅｎｒｉｃｈｅｄｉｎＲｂ，Ｔｈ，Ｕ，ＴａａｎｄＮｄ，ｂｕｔｄｅｐｌｅｔｅｄｉｎＢａ，Ｎｂ，ＳｒａｎｄＺｒ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｙａｒｅｈｉｇｈｌｙ ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｅｄＩ ｔｙｐｅｇｒａｎｉｔｅ Ａｌｔｈｏｕｇｈｔｈｅｒｏｃｋｔｙｐｅｓａｎｄｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｔｗｏｕｎｉｔｓａｒｅｓｉｍｉｌａｒ，ｔｈｅｉｒｚｉｒｃｏｎＵ Ｐｂａｇｅｓａｎｄｆｉｅｌｄｃｏｎｔａｃｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｙｗｅｒｅｆｏｒｍｅｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｇｅｓ：ｔｈｅＤａｎｑｉａｎｕｎｉｔｗａｓｆｏｒｍｅｄａｔ１５５ ４～１５２ ２Ｍａ，ｗｈｉｌｅｔｈｅＺｉｙａｎｇｕｎｉｔａｔ～１４８ ７Ｍａ ＺｉｒｃｏｎＬｕ Ｈｆｉｓｏｔｏｐｅｓｏｆｔｈｅｒｏｃｋｓｉｎｔｈｅｓｅｔｗｏｕｎｉｔｓａｌｓｏｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｙｈａｖｅａｓｌｉｇｈｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｕｒｃｅ：ｔｈｅｆｏｒｍｅｒｈａｓｚｉｒｃｏｎεＨｆ（ｔ）ｖａｌｕｅｓｂｅｔｗｅｅｎ－１０ ９～－１９ ５（ａｖｅｒａｇｅｄａｔ－１４ ２），ｗｈｉｌｅｔｈｅｌａｔｔｅｒｈａｓｚｉｒｃｏｎεＨｆ（ｔ）ｖａｌｕｅｓｏｆ－８ ５０～－１１ ２（ａｖｅｒａｇｅｄａｔ－１０ ０）．ＴｈｅｓｅｆｅａｔｕｒｅｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅＳｕｉｃｈｕａｎｐｌｕｔｏｎｉｓｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｏｆｅｐｉｓｏｄｉｃｍｕｌｔｉｓｔａｇｅｍａｇｍａｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｉｎｔｈｅＬａｔｅＪｕｒａｓｓｉｃ，ｗｈｏｓｅｐａｒｅｎｔｍａｇｍａｉｓｍａｉｎｌｙｓｏｕｒｃｅｄｆｒｏｍｐａｒｔｉａｌｍｅｌｔｏｆａｎａｎｃｉｅｎｔｃｒｕｓｔｍｉｘｅｄｗｉｔｈａｆｅｗｍａｎｔｌｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ＴｈｉｓｍａｇｍａｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄａｎｏｂｖｉｏｕｓＡＦＣｐｒｏｃｅｓｓｄｕｒｉｎｇｉｔｓａｓｃｅｎｄｉｎｇｅｍｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｔｈｕｓ，ｗｅｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｅＳｕｉｃｈｕａｎｇｒａｎｉｔｅｗａｓｆｏｒｍｅｄｉｎａｐｏｓｔ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｔｅｃｔｏｎｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｗｈｅｒｅｌｏｃａｌｅｘｔｅｎｓｉｏｎｏｆｔｈｅｌｉｔｈｏｓｐｈｅｒｅｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａｐｌａｔｅｉｎｄｕｃｅｓｔｈｅｕｐｗｅｌｌｉｎｇｏｆｍａｎｔｌｅ ｄｅｒｉｖｅｄｍａｇｍａｔｈａｔｌｅａｄｓｔｏｔｈｅｈｅａｔｉｎｇａｎｄｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｎｉｓｏｍｏｌｔｅｎｃｒｕｓｔ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｓｕｉｃｈｕａｎ，ｓｏｕｔｈｅｒｎＪｉａｎｇｘｉ；ＨｉｇｈｌｙｆｒａｃｔｉｏｎａｔｅｄＩ ｔｙｐｅｇｒａｎｉｔｅ；ＺｉｒｃｏｎＵ Ｐｂａｇｅ；Ｌｕ Ｈｆｉｓｏｔｏｐｅ摘 要 赣南遂川县晚侏罗世花岗岩体由弹前单元与紫阳单元组成。
地球化学与地质年代学通过同位素年代测定揭示地球年代
地球化学与地质年代学通过同位素年代测定揭示地球年代地球是我们赖以生存的家园，对于研究地球的年代演化过程及地质历史的研究，地球化学和地质年代学是不可或缺的学科。
地球化学是研究地球及其各个组成部分的元素组成、特征及其演化过程的学科，而地质年代学则是通过各种方法来揭示地质历史和地质时代的学科。
其中，同位素年代测定是地球化学与地质年代学中重要的手段之一，通过测定地质样本中的同位素含量和比例，可以揭示地球的年代信息。
一、同位素的定义和分类同位素是指具有相同原子序数但质量数不同的同一种元素的不同形态。
例如，氢(H)有三种同位素分别为氘(2H)、氚(3H)和普通氢(1H)，它们的原子序数都是1，但质量数分别为2、3和1。
同位素的存在丰度以及同位素之间的比例可以提供关于地球的年代信息。
根据质量数不同，同位素分为稳定同位素和放射性同位素两大类。
稳定同位素指在地质年代尺度上具有较长半衰期的同位素，如氧的同位素16O和18O等。
放射性同位素则指在地质尺度上具有较短的半衰期，会经历放射性衰变的同位素，如铀的同位素238U和铀系列衰变生成的镭同位素226Ra等。
同位素的分类和特性是同位素年代测定技术的基础。
二、同位素年代测定方法1. 放射性同位素衰变法放射性同位素衰变法是确定地质样本年代的常用方法之一。
通过测量样本中母核和衰变产物同位素的比例，计算出样本的年龄。
例如，钾-铀(K-Ar)法可以用来测定火山岩的定年，铀系列法则适用于测定矿物和岩石的年代。
2. 同位素示踪法同位素示踪法是测定地质年代的重要手段之一。
通过测量地质样本中同位素的含量和比例变化，可以揭示地球演化和生物进化的过程。
例如，碳同位素示踪法可以用来研究生物地质历史，氧同位素示踪法则用于研究古气候演化。
三、同位素年代测定在地球演化中的应用同位素年代测定在地球演化研究中发挥着重要的作用。
通过测定地质样本中不同同位素的含量和比例，可以揭示岩石形成的时代、古地球环境的演化以及生物进化的历史。
Lu-Hf同位素体系分析
Lu-Hf 同位素体系简介一、Lu-Hf 同位素镥是一种稀土元素，镥在沉积岩、变质岩和火成岩中的分布相当广泛，但含量很低。
自然界中镥的重要载体矿物是磷灰石、榍石、锆石、石榴石、黑云母及某些稀土矿物（如独居石、黑稀金矿、铌钇矿、褐帘石和硅铍钇矿等）。
镥有两个天然同位素：175Lu 和176Lu 。
它们的相对丰度分别为97.39%和2.61%。
176Lu 为放射性同位素，通过β—衰变形成更稳定的176Hf 。
铪是一种分散元素，其化学性质和离子半径与锆石非常相似，因而常以类质同像替换锆的方式进入许多矿物的晶体结构，其中以锆石中铪的含量最高。
铪有6个同位素：174Hf,176Hf,177Hf,178Hf,179Hf,180Hf ，它们的相对丰度分别为：0.20%，5.2%，18.6%，27.1%，13.7%，35.2%。
其中174Hf 是放射性同位素，它通过α衰变形成稳定的170Yb 。
二、Lu-Hf 法定年基本原理：173176Lu Hf E βγ-→+++含镥岩石或矿物的年龄可根据下式计算：173177176177176177/(/)/(1)t i Hf Hf Hf Hf Lu Hf e λ=+-176Lu 的衰变常数λ=1.94±0.07×10-11a-1。
对于满足等时线年龄测定的一组样品，可采用与Sm-Nd 和Rb-Sr 法相似的等时线方法来测定样品的Lu-Hf 等时线年龄。
适合于Lu-Hf 同位素年龄测定的常见矿物为磷灰石、石榴石和独居石。
锆石的镥含量虽高达24×10-6，但因其铪含量太高；硅铍钇矿虽具有很高的镥含量，但因其极少见，因而这两个矿物通常不适合用于Lu-Hf 年龄的测定对象。
三、Lu-Hf 法定年实例1.含石榴石变质岩的Lu-Hf 同位素定年石榴石是结晶岩，特别是变质岩中一中非常常见的矿物。
石榴石具有较高的Hf 封闭温度和其中大多数包裹体矿物较低的Hf 含量使Lu-Hf 法比Sm-Nd 和Pb-Pb 法有更优越的特点。
Lu—Hf同位素示踪体系的理论、原理、方法及手段
Lu—Hf同位素示踪体系的理论、原理、方法及手段作者：汪振宇来源：《中国科技博览》2018年第18期[摘要]元素周期表中，Lu作为最重的稀土元素（REE）位于镧系尾端，其化合价为+3，离子半径为0.93A；Hf是周期表中WB族元素，化学性质类似于Ti、Zr等其他高场强元素（HFSE），化合价为+4，离子半径为0.71A。
从地幔部分熔融过程中Lu和Hf所表现出的相容性来看，Lu为弱-中等不相容元素，而Hf为中等不相容元素。
在自然界中，Lu有两个同位素175Lu和176Lu；Hf有六个同位素：174Hf、176Hf、177Hf、178Hf、179Hf、180Hf。
在上述Hf同位素中，部分176Hf可由176Lu衰变而来，这样用稳定的177Hf同位素标准化可获得样品的176Lu/177Hf与176Hf/177Hf比值，从而使Lu-Hf体系成为与通常Rb-Sr和Sm-Nd体系相似的同位素定年工具。
同时，其176Hf/177Hf比值通过时间校正后，可对岩石的成因提供重要信息。
[关键词]Hf同位素；不相容元素；Lu-Hf同位素体系中图分类号：S747 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）18-0361-010 前言20世纪80年代以来，随着质谱技术的发展，地质样品中Lu-Hf同位素的研究越来越多，特别是多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）出现后，Lu-Hf同位素研究发展更加迅速。
Lu-Hf法是七十年代开始探索的同位素测年方法之一。
它基于母体元素Lu的放射性同位素176Lu经单一的β衰变，生成子体元素Hf的稳定性同位素176Hf的原理，用于测定含Lu样品的同位素地质年龄。
此外，Hf的初始比值也是岩石成因的“示踪剂”（林源贤，1992）。
锆石具有抗风化、富集Hf（类质同像替代Zr，含量0.5%～2%）和极低的Lu-Hf比值的特点，具有近似于地质体形成时刻初始Hf同位素组成，结合U-Pb地质年代学，它是一种获取准确Hf 同位素初始比值、进而更好地理解大陆地壳增长和演化的理想矿物。
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t
177
Hf
0 CHUR 0 CHUR
1
0
对锆石：
176
Lu/
177
Hf
0 z
0
Hf Hf 177 177 Hf Hf z z
176 176
锆石单阶段 CHUR 模式年龄
176 177 0.28286 Hf/ Hf 1 t ln 0.0334
一个超基性岩（60％橄榄石、30％斜方辉石
和10％单斜辉石）发生5－50％的部分熔融，
则Hf在熔体中的富集因子是Lu的2.3倍。
元素 离子半径（Å）
Sm3+ 1.04
Nd3+ 1.08
Lu3＋ 0.93
Hf4+ 0.81
石榴石具有强烈的亲Lu性，在地幔部分熔融过
程中发挥了重要作用，即石榴石阻止Lu进入部
176
t (176 Hf/177 Hf)R
176
Hf/ Hf
பைடு நூலகம்
177
t
CHUR or P
1 104
Hf t 对CHUR： [ 0 . 28286 0 . 0334 ( e 1)]CHUR 177 Hf CHUR
Present-day Bulk Earth (176Hf/177Hf)p=0.28295
T=4.55Ga 或
现在CHUR
(176Hf/177Hf)0CHUR=0.282772 (BLichert-Toft & Albarede,1997)
(176Lu/177Hf)0CHUR=0.0332
T=4.56Ga
(176Hf/177Hf)TCHUR=0.279742
Hf ( t )
某些稀土氧化物（如黑稀金矿）、
碳酸盐（如氟碳铈矿）、 磷酸盐（如磷钇矿和独居石）、
硅酸盐（如硅铍钇矿和褐帘石）。
这些矿物相对稀有，出现在复杂伟晶岩、富碱
侵入体和岩浆碳酸岩中。虽然它们作为副矿物
存在将使得全岩的Lu/Hf比值升高，但这些稀土
矿物对于Lu－Hf定年并不重要。
主要造岩矿物、副矿物和岩石中Lu、Hf的平均含量
7. Lu-Hf同位素年代学
7.1 Lu-Hf的地球化学性质
Lu（Z＝71）
Hf（Z＝72）
Lu和Hf的离子分别呈三价和四价。
Lu3＋的离子半径（0.93Å）与Ca2＋（0.93Å）
相似，故在晶体中可置换Ca2＋。
Hf4+的离子半径（0.81Å）几乎与Zr （0.80Å）
相等，故Hf常常出现在含Zr矿物（如斜锆石、
Hf (0)
现在CHUR
Hf/177 Hf 4 1 10 176 177 Hf/ Hf CHUR
176
(176Hf/177Hf)0CHUR=0.28286 (Patchett & Tatsumoto,1980) (176Lu/177Hf)0CHUR=0.0334 (176Hf/177Hf)TCHUR=0.27978±9
Hf的最高含量出现在含Zr矿物中：
如锆石（15200ppm）、斜锆石（13340ppm）
钛锆钍矿（4700ppm）、异性石（1740ppm）
这些矿物的Lu含量也较高，变化于：
锆石25ppm——斜锆石和异性石70ppm
但这些矿物的Lu/Hf比值很低（0.0016-0.034）
Lu的最高含量出现于：
176 176
t
0
(176 Hf/177 Hf)tZ Hf/ Hf
177
176
t
CHUR or P
1 104
CHUR模式年龄
1 t ln
176
Hf/ Hf Lu/177
177
176
Hf
0 R 0 R
176 176
Hf/ Hf Lu/177
钙长辉长无球粒陨石
Patchett et al. (1981) Tatsumoto et al. (1981)
已知陨石年龄4.55Ga，测得
176 Lu = (1.94±0.07)×10-11 /y
初始176Hf/177Hf = 0.27978 9
初始176Hf/177Hf = 0.279742 29
Lu-Hf system
T1/2 ＝
37.1109 y
vs
Sm-Nd system
T1/2 ＝
106109 y
Anczkiewic et al/ (2004) 加州Franciscan杂岩高级变质岩
沉积岩定年
55.3±1.4 Ma
南英格兰早始新统London Clay组中鲨鱼牙齿化石 Barfod et al. (2003)
Lu-Hf同位素体系对高级变质岩（含 石榴子石）和沉积岩（含磷灰石） 定年具有非常重要的应用前景。
沉积岩定年
贵州地区陡山沱组磷块岩
Barfod et al. (2002)
ε Hf (0)
176
Hf/177 Hf
176
Hf/177
Hf
测定 0 CHUR
1 104
ε Hf (t)
176
Hf/177 Hf
177
176
Hf/ Hf
i
t
CHUR
1 104
式中(176Hf/177Hf)测定为岩石的测定值 (176Hf/177Hf)0CHUR为CHUR的现代值(0.28286) (176Hf/177Hf)i为岩石的初始值，由全岩等时线确定 (176Hf/177Hf)tCHUR为岩石形成时CHUR的值 此外， (176Lu/177Hf) 0CHUR=0.0334
确定衰变常数
= (1.867±0.008)×10-11/y
辉绿岩
MC-ICPMS (Soderlund et al., 2004)
辉绿岩
变质岩定年
西格陵兰Amitsoq片麻岩全岩和锆石Lu－Hf等时 线（Pettingill et al., 1981), 与Rb－Sr等时线吻合
Lu-Hf定年 的优势
z
1
一般不用
式中=1.94×10-11y-1
锆石 两阶段DM模式年龄
两阶段DM 模式年龄结构图
某地地壳演化图，证实计算 理由和局限性 Allegre, 2008
源自 亏损地幔
Hf (t)
陆壳
(t) εHf vs. εNd for Mn nodules (open up-triangles), Fe–Mn crusts (open diamonds), oceanic basalts (open circles) and continental material (solid circles). David et al., 2001
岩石和矿物
60.0 70.0
锆 石 23.7 1 5177 Lu/Hf 变化范围： 0.0016~2.7 异性石 斜锆石
Sm/Nd变化范围：0.1~0.5
地幔橄榄岩 拉斑玄武岩 碱性玄武岩 流纹岩 花岗岩 碳酸岩
(据Faure & Mensing, 2005)
1736 13340
0.039 0.50 0.65 1.66 1.43 2.4
锆石、钛锆钍矿）中。
因此Lu和Hf是分散元素，不形成独立矿物。
Lu、Hf的地球化学性质与Sm、Nd相似：
在地幔部分熔融形成的硅酸盐岩浆中， Hf相
对于Lu发生富集，因此幔源玄武岩浆的Lu/Hf 比值一般低于地幔源区，而部分熔融残余固体 物质的Lu/Hf比值则高于地幔源区.
Patchett et al. (1981) 得出结论：
0 CHUR 0 CHUR
1
式中t代表壳-幔分离时间，0代表现在。
176 176
Hf/
177 177
Hf
Lu/
Hf
0 CHUR 0
= 0.28286, = 0.0334
CHUR
对锆石：
176
Lu/ 177 Hf
0 z
0
Hf ( t )
Hf Hf 177 Hf 177 Hf z z
分熔融岩浆，从而使得残余固体物质的Lu/Hf比 值升高。
由于石榴石具有高的Lu/Hf比值，并且具有强的
抵抗蚀变的性能，因此石榴石对Lu－Hf定年比
较有用。
一般造岩矿物中Lu和Hf的含量低（富碱矿物
如钠角闪石和霓石除外）
榍石、铬尖晶石和钛铁矿具有较高的Hf含量 （10-25ppm， Erlank et al., 1978).
174Hf 176Hf 177Hf 178Hf 179Hf
(0.162%)
(5.206%) (18.606%) (27.297%) (13.629%)
180Hf
(35.100%)
由于176Lu衰变形成176Hf，故Hf同位素丰度是 变化的
176Lu
－decay
176Hf
T1/2 ＝ 37.1109 year、
Lu (ppm)
斜长石 辉 石 角闪石 透辉石 石榴石 黑云母 钠角闪石 0.062 0.46 1.07 0.60 2.2 2.7 6.8
Hf (ppm)
0.31 3.6 0.61 2.9 2.34 1.0 33
Lu/Hf
0.20 0.13 1.75 0.21 0.94 2.7 0.21 0.0016 0.034 0.005