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曹明堅等-JGR:低溫含水環境下磷灰石Sr同位素地球化學行為
2020-01-06 | 作者: | 【 】【打印】【關閉

  磷灰石分布普遍,由于含有豐富的有用元素(F、Cl、S、Fe、Mn、Sr、REE)和同位素(Sr、Nd、O),已被廣泛應用于示蹤巖石成因。眾多實驗巖石學和礦床實例研究結果揭示出磷灰石結構和成分極易受到中高溫(300℃-900℃)流體(包括鹵水相流體、H2O-CO2流體、酸性流體)的改造,但對低溫流體(<300℃)是否可以顯著改變和影響磷灰石結構和Sr同位素,目前仍不清晰,相關研究將直接影響利用磷灰石組成探討巖石成因及示蹤中高溫流體的可靠性。 

  前期研究揭示中亞造山帶西段新疆包古圖斑巖銅礦成礦巖體普遍受到低溫富水柱沸石脈體的影響,在此基礎上,中科院地質與地球物理研究所礦產資源研究院重點實驗室斑巖成礦系統學科組曹明堅副研究員等對巖體主要巖性(閃長巖和花崗閃長斑巖)中的磷灰石進行了精細的礦物結構、原位微區成分和同位素研究。 

  他們通過柱沸石-方解石脈體和早期石英-硫化物脈體流體包裹體均一溫度,以及早階段綠泥石形成溫度,綜合約束柱沸石有關流體為低溫流體(190℃-260℃)(圖1)。受到柱沸石脈體強烈改造巖石中鋯石(U-Th)/He年齡為296.7±7.3 Ma,明顯年輕于鋯石U-Pb年齡(320 Ma),指示柱沸石流體形成時代為~290 Ma。 

1 a包古圖柱沸石-方解石脈體流體包裹體顯微測溫過程;(b)早階段綠泥石形成溫度和石英-硫化物流體包裹體均一溫度直方圖 

  他們首次利用原位LA-MC-ICPMSTIMS兩種方法,對柱沸石、磷灰石和全巖開展了Sr-Nd同位素分析,同時綜合對比各階段礦物(斜長石、榍石、綠簾石)Sr-Nd同位素組成。研究顯示,受柱沸石低溫流體影響的磷灰石顯示出巖體到柱沸石過渡的Sr-Nd同位素組成,其中Sr同位素改造最為明顯(圖2)。同時,陰極發光圖像明確指示磷灰石受到流體的改造,具有典型的溶解和再沉淀特征(圖3),其中再沉淀的磷灰石顯示出綠的熒光特征,具有類似柱沸石的Sr同位素組成,而未發生溶解的磷灰石具有藍色的熒光特征,具有類似全巖的Sr同位素組成。結果明確顯示,磷灰石結構和同位素(尤其是Sr)受到低溫流體的顯著改造。 

2 a-b包古圖閃長巖和花崗閃長斑巖各階段礦物(磷灰石、柱沸石、全巖、綠簾石、斜長石、榍石)Sr同位素直方圖;(c)各階段礦物Sr-Nd同位素組成

3 包古圖受到柱沸石脈體顯著影響的樣品(ZK209-68)磷灰石陰極發光照片及原位Sr同位素結果    

  該研究系首次探討低溫含水環境下磷灰石Sr同位素行為,且首次報道了柱沸石的Sr-Nd同位素組成。研究結果同時提醒我們:在巖漿-熱液系統中,對受到熱液疊加影響的樣品,利用磷灰石組成探討巖石成因可能存在很大的風險。 

  研究成果發表于國際權威學術期刊JGR-Solid Earth。Cao M*, Evans N J, Qin K, et al. Open apatite Sr isotopic system in lowtemperature hydrous regimes[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2019, 124: 11192-11203.DOI: 10.1029/2019JB018085)(原文鏈接
 
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