Question

岩体的同位素特征

Answer 1

前人对周口店岩体做了许多基础工作，积累了较多有益的同位素资料 ( 黄福生等，1985; 刘斯成等，1987; 北京市地质矿产局，1991; 马昌前等，1992; 马芳等，2003; 蔡剑辉等，2005; 陶继东等，2006) 。总结起来，周口店岩体在同位素特征方面具有以下特征。

3. 4. 1. 1 Rb-Sr 同位素

1) ε_Sr( t) : 两期侵入岩的 ε_Sr( t) 均为正值。其中第一期石英二长闪长岩的 ε_Sr( t) 变化范围较大，在 11. 6394 ～20. 5800 之间，平均值为 15. 9100; 第二期花岗闪长岩的ε_Sr( t)变化区间相对较窄，在 14. 19 ～16. 32 之间，平均值为 14. 85。

2) 初始 (⁸⁷Sr /⁸⁶Sr)i( I_Sr) : 两期侵入岩的 I_Sr值较低，变化范围较窄，其中第一期石英二长闪长岩 ISr的变化范围在 0. 70532 ～0. 70595 之间，平均值为 0. 70559; 第二期花岗闪长岩 I_Sr的变化范围在 0. 70533 ～ 0. 70565 之间，平均值为 0. 70542。我们知道，岩石的初始⁸⁷Sr /⁸⁶Sr 值代表岩石形成时的⁸⁷Sr /⁸⁶Sr，其值取决于成岩源区初始 Rb / Sr 的大小。周口店两期侵入岩均显示了幔源火成岩的 I_Sr值特征，与现代大洋玄武岩的 I_Sr值 ( 0. 7020 ～0. 7060) 相似 ( Faure，1986) ，表明其岩浆可能是来自上地幔源区，并且没有或者很少受到地壳锶的混染。

3) 利用 Sr 同位素的有关参数，可以计算出岩浆中地幔物质相对于地壳物质的贡献( 邢凤鸣，邱瑞龙，1989) ，计算结果显示两期侵入岩的地幔物质高达 88%以上 ( Ma et al .，1996) ，这种同位素特征既是对源区火成岩成分的继承，也应有新产生的幔源岩浆的贡献。

3. 4. 1. 2 Sm-Nd 同位素

1) 两期岩石的¹⁴³Nd /¹⁴⁴Nd 比值较低，第一期石英二长闪长岩的¹⁴³Nd /¹⁴⁴Nd 值的变化范围为 0. 511749 ～0. 511858，平均值为 0. 511820; 第二期花岗闪长岩的¹⁴³Nd /¹⁴⁴Nd 值的变化范围为 0. 511631 ～0. 511766，平均值为 0. 511745，略低于第一期石英二长闪长岩。

2) 两期岩石的 εNd( t) 均为负值，第一期石英二长闪长岩的 ε_Nd( t) 值为 － 17. 3 ～－ 13. 6 ( 平均值为 － 15. 4) ; 第二期花岗闪长岩的 ε_Nd( t) 值为 －19. 6 ～ －16. 0 ( 平均值为－ 17. 4) ，低于第一期石英二长闪长岩。按照定义，ε_Nd( t) 实际反映了岩石在其形成时的¹⁴³Nd /¹⁴⁴Nd 初始值与原始未熔融的地幔 ( CHUR 球粒陨石均一库) 的相对偏离，岩石的 ε_Nd( t) 为负值，说明它们在形成过程中与地壳物质发生过混染。两期岩石的ε_Nd( t) 值均远高于 Jahn et al. ( 1999) 归纳出的华北克拉通古老下地壳的 ε_Nd( t) 值 ( － 44 ～－ 32) ，而与汉诺坝二辉麻粒岩包体的 ε_Nd( t) 值 ( － 18 ～ － 8) 比较接近 ( 张国辉等，1998) ，表明周口店岩体的岩浆来源可能与汉诺坝二辉麻粒岩相近，而与华北克拉通古老下地壳的关系较远 ( 蔡剑辉等，2005) 。

3. 4. 1. 3 O、H、C 同位素特征

1) 两期岩石全岩的 δ¹⁸O 值基本介于 6. 0‰ ～ 10. 0‰之间 ( 个别例外) ，属于正常¹⁸O花岗岩类 ( Taylor，1978) ，类似于 I 型花岗岩 ( O' Neil et al.，1977) ，其中第一期石英二长闪长岩的 δ¹⁸O 值为 8. 43‰ ～ 9. 38‰，( 平均为 8. 91‰) ，第二期花岗闪长岩的 δ¹⁸O 值为9. 38‰ ～ 10. 64‰ ( 平均值为 9. 84‰) ，高于第一期石英二长闪长岩。

2) 全岩 δ¹⁸O 值有由早到晚逐渐增大的特点，第一期的石英二长闪长岩 ( 平均值8. 91‰) →第二 期 的 花岗 闪 长 岩 边 缘 相 ( 9. 38‰) → 过 渡 相 ( 9. 52‰) → 中 央 相( 10. 64‰) ，表明地壳物质混染由早到晚可能是逐渐增强的。

3) 两期岩石 δ¹⁸O 值均有磁铁矿→黑云母→石英顺序递增特点，表明这些矿物应该是在接近平衡的条件下形成，同时也证明岩石形成后基本没有受到后期地质事件的影响( Taylor，1978) 。

4) 两期岩石的 δ¹³C 多在 － 4‰ ～ － 8‰范围内，岩体中含水矿物氢同位素的 δD 则多在 －60‰ ～ －100‰之间。

3. 4. 1. 4 钾长石 Pb 同位素

周口店岩体两期岩石的钾长石 Pb 同位素组成非常相似，均以²⁰⁶Pb /²⁰⁴Pb，²⁰⁷Pb /²⁰⁴Pb，²⁰⁸Pb /²⁰⁴Pb 比值 低 为特 征，早、晚 两 期 钾 长 石 样 品 的²⁰⁶Pb /²⁰⁴Pb，²⁰⁷Pb /²⁰⁴Pb 和²⁰⁸Pb /²⁰⁴Pb 比值变化范围分别为 16. 5207 ～ 16. 6792，15. 0672 ～ 15. 2664 和 35. 5131 ～ 36. 6057。