Question

Sm-Nd 同位素特点

Answer 1

Sm-Nd同位素测定分别在中国科学院地质与地球物理研究所和中国地质科学院地质研究所进行。Sm、Nd含量用同位素稀释法分析。称取粉碎至200目以下的粉末样品，置于Teflon低压密封溶样罐中，加入HF+HNO₃溶解，待样品完全溶解后蒸干，用HCl溶解，将样品分为两部分:一份用于Nd同位素比值测定，另一份用于Sm、Nd含量测定。质谱测定用MAT-261固体同位素质谱计，双(Re)带，M+离子型式，可调多法拉第筒接收器接收。质量分馏用(¹⁴⁶Nd/¹⁴⁴Nd)=0.7219校正。标准测定结果:J.M.Nd2O3¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd=0.511125±8(2σ)，BCR-1¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd=0.512643±12(2σ)，CBSO4419¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd=0.512731±8(2σ)。Sm/Nd比值测定精度优于0.1%。Sm、Nd流程空白近似5×10^－11g。

从本区花岗岩及相关岩浆岩的Sm-Nd同位素(表3-29)可见:

表3-29 研究区内岩浆岩的Sm-Nd同位素特征

续表

1)按照Sm-Nd同位素的特点，本区的花岗岩可以分成两类:一类包括白音乌拉—沙尔哈达碱性花岗岩、锡林浩特、大兴安岭南段的花岗岩(王一先等，1997;邵济安等，1999，朱永峰等，2001)等，ε_Nd均为正值在+6～+1的范围内变化;另一类包括白乃庙、镶黄旗、巴音察汗、大庙、哈达庙等花岗岩;ε_Nd为负值，或者如东苏、沙尔塔拉、查干德尔斯、白银宝力道(陈斌等，2000)等花岗岩;ε_Nd在零值上下摆动，前者分布在造山带中，后者则主要分布在造山带中的微陆块或古岛弧上。两者均不受岩体时代和岩石类型的限制，但是无论哪一类，它们同西欧加里东造山带、海西造山带、喜马拉雅碰撞带等显生宙造山带的花岗岩和澳大利亚拉克兰褶皱带的S型和I型花岗岩都明显不同(图3-34);

图3-34 研究区花岗侵入时代与ε_Nd关系图解

图3-35 研究区花岗岩T_DM-ε_Nd关系图解

2)本区的花岗岩，不论形成于什么时代，钕模式年龄大都在500～1000Ma范围内(图3-35)，同世界其他地区显生宙花岗岩相比，它们的T_DM不仅比较小，而且相对集中，反映了本区花岗岩源区在相当长的地质时间内(从早古生代至中生代)保持着同位素的均一性;

3)众所周知，在初始钕同位素成分的基础上大陆地壳一般可以分成地幔来源的新生地壳和至少有部分古老地壳来源的进化地壳。前者具有正ε_Nd值，类似亏损地幔来源，后者具有负ε_Nd值，类似古老地壳来源(Bowing et al.，1995)。因此，本区上述的正ε_Nd值花岗岩的来源中上地幔来源的新生物质将占压倒优势。即使是本区的负ε_Nd值花岗岩，同世界其他典型的壳源花岗岩相比，它们的ε_Nd值仍然较高、T_DM值较低，说明在这类花岗岩的形成过程中，尽管有古老陆壳物质(来自微陆块和古岛弧)的积极参与，但是地幔来源物质仍然起了主导作用，因而同世界其他地区地壳来源的显生宙花岗岩形成鲜明的对比;

4)本区花岗岩冈邻近的蛇绿岩、中基性火山岩的ε_Nd值处在同一水平上，说明它们的来源同这些来源于洋壳的岩石有某种程度上的近似。本区花岗岩的Pb同位素(表3-30，图3-36a、b)更清楚地显示，它们主要落在泽岛火山岩和岛弧火山岩的范围内，远离上地壳、下地壳和深海沉积物，因此，根据Sm-Nd同位素和Pb同位素性质推断，本区花岗岩的源岩可能主要是俯冲的洋壳或由俯冲的洋壳转化成的下地壳，并受到古老地壳物质不同程度的混染。当然，由这类来源于亏损地幔的洋壳物质经过部分熔融转化成花岗岩必然将经过一个十分复杂的过程，包括同化—分馏—结晶(AFC)模型(DePaolo，1981)和熔融—同化—储集—均一化(MASH)模型(Hildreth et al.，1998)在内的许多作用在短时间内可能都起过作用。

表3-30 研究区花岗岩Pb同位素测定结果

图3-36 研究区花岗岩Pb同位素模式图