锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学课件

锆石U-Pb成因矿物学研究锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学THEMINERALZIRCON

Refractoryaccessorymineralcommonlyoccursinmagmatic,metamorphic,pegmatitic,andalluvialrocks

锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学ChemicalFormula:

ZrSiO4

Composition:

Zirconium

49.77%

Zr

67.22

%

ZrO2

Silicon

15.32%

Si

32.78

%

SiO2

Oxygen

34.91%

O

锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学ElectrovalenceandIonradiiZr4+=0.84ÅU4+=1.05ÅTh4+=1.10ÅPb2+=1.29ÅZirconhashighUcontentandhighU/Pbratios,andthusisideallysuitedforhighprecisiongeochronology锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学Thedecayseriesofuraniumandthorium238U206Pb+8α+6β-

+Q235U207Pb+7α+4β-

+Q232Th208Pb+6α+4β-

+Q锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学Basicofradiogenicisotopedating(1)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学Basicofradiogenicisotopedating(2)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学Basicofradiogenicisotopedating(3)

锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学锆石U-Pb定年的基本方法比较定年方法优点缺点适用对象ID-TIMS精确度高费时、样量大成因单一SIMS原位分析价格昂贵微区分析LA-ICPMS快速经济精度较差分析量较大锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学锆石U-Pb年龄一致曲线图(1)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学锆石U-Pb年龄一致曲线图(2)Tera－WasserburgconcordiaDiagramConcordiadiagram

锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学如何得到合理的锆石U-Pb年龄(1)>1000Ma的锆石，选择207Pb/206Pb年龄(分析过程中Pb同位素之间的分馏小)<1000Ma的锆石，选择206Pb/238U年龄

(235U衰变成207Pb的含量低)微区分析时,选择不同的成因区域分析锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学如何得到合理的锆石U-Pb年龄(2)单颗粒分析时选择不同物理性质的颗粒进行分析锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学EdgesofzirconwillbeblurredbutstillretaininitialcompositioninzirconcentersPreservationofoxygenandcationzoninginzircon锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学1.不同成因锆石的内部结构特点和年龄意义2.锆石的微量元素研究及其对U-Pb年龄的制约3.锆石的矿物包裹体研究及其对U-Pb年龄的制约锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学常用锆石内部结构分析方法1HF酸蚀刻法2背散射电子图像3阴极发光电子图像锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学HF酸蚀刻法原理（锆石抗HF酸腐蚀性）优点（简单易行）缺点（破坏锆石表面结构）锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学背散射电子图像原理（锆石表面的平均分子量）优点（表面特征清楚、照相速度快）缺点（效果较差）100µm锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学阴极发光电子图像原理（微量元素含量和晶体缺陷）优点（可以清楚显示内部结构）缺点（表面特征不清楚）锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学锆石CL强度与U和Y含量的关系(RubattoandGebauer,2000)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学Dy和Tb等稀土元素影响锆石的CL强度(HancharandRudnick,1995)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学典型岩浆锆石的CL特征

辉长岩岩浆温度高环带宽

花岗岩岩浆温度低环带窄岩浆锆石

辉长岩岩浆温度高环带宽锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学变质锆石的CL结构类型锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学50µm无分带特征锆石锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学弱分带锆石锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学扇形分带锆石锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学冷杉叶状分带锆石(受温度和饱和程度影响)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学面状分带锆石锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学斑杂状分带锆石锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

受溶蚀作用影响的锆石（Varvaetal.,1996；Schalteggeretal.,1999)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学海绵状分带锆石锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学流动状分带锆石锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学变质锆石形成机制深熔过程中从熔体中结晶(Vavraetal.,1999；Keayetal.,2001)。固相矿物分解产生的Zr和Si，成核和结晶(Fraseretal.,1997;Bingenetal.,2001)。变质流体中结晶(Liatietal.,1999;Rubattoetal.,2003)。原岩锆石的变质重结晶作用(HoskinandBlack,2000;Tomascheketal.,2003)。热液蚀变(Vavraetal.,1999;Liatietal.,2002)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学典型固态重结晶锆石CL图像特征较规则的外形CL较亮，无分带、弱分带或斑杂状分带重结晶区域常常切割岩浆环带、无明显界限锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

变质重结晶锆石内部结构特征

(Pidgeonetal.,1998)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学典型变质增生锆石CL特征多晶面或不规则，在残留锆石外部或整个颗粒具有典型变质锆石分带特征不切割残留岩浆环带、界限清楚锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学变质重结晶锆石和变质增生锆石的区分锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学麻粒岩相变质锆石CL特征锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学榴辉岩相变质锆石CL特征锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

角闪岩相变质增生锆石CL特征锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

不同变质条件下生长锆石的结构变化

变质锆石生长时的温度控制?297锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学西Alps的Monviso地区榴辉岩脉中的锆石(RubattoandHermann.,2003)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

石英脉中的锆石

Alps西部Sesia-Lanzo地区(Rubattoetal.，1999)

希腊Rhodope地区（Liatietal.,1999)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学流体参与的部分重结晶锆石~80Ma锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学流体参与的重结晶锆石~52Ma~50Ma锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学低温(<500oC)热液蚀变锆石锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学50µm混合岩化作用形成的锆石~750Ma~130Ma锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学锆石的微量元素研究锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学Th、U特征岩浆锆石一般具有较高的Th、U含量和Th/U比值(Th/U>0.4)变质锆石具有相对较低的Th、U含量和Th/U比值(Th/U<0.1)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学岩浆锆石的Th/U比值岩浆锆石的Th/U比值取决于锆石形成时熔体的Th/U比值少数岩浆锆石同样具有较低的Th/U比值(Th/U)zircon.present≌(DTh/DU)zircon/melt·(Th/U)melt.present(DTh/DU)zircon/melt≌0.2；(Th/U)melt.present≌4锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学变质增生锆石Th/U比值的影响因数变质流体组成一般富U贫Th(Rowleyetal.,1997;Mojzssisetal.,2002)变质锆石形成时共生矿物成分(如独居石、褐帘石)(Gebauer,1996;Hermann,2002)变质锆石的生长速度(Vavraetal.,1999)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学101021031041010210210103103104104锆石生长速度快

Th/U比值升高锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

混合岩化过程中深熔锆石一般具有较低的Th/U比值

（Keayetal.,2001)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学变质重结晶锆石的Th/U比值与重结晶程度相关

(HoskinandBlack,2000)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学岩浆锆石微量元素应用判断寄主岩石的类型锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

锆石典型的稀土元素特征锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学不同类型岩浆锆石的稀土元素特征(HoskinandIreland,2000)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

不同类型岩石锆石的微量元素特征

(Belousovaetal.,2002)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

不同类型岩石锆石微量元素判别图解锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学锆石的稀土元素组成制约岩石的演化历史（Pecketal.,2001)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

岩浆锆石中轻稀土超量

(WhitehouseandKamber,2002)3.6Ga3.8Ga锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学锆石轻稀土超量的原因LREE优先进入锆石的晶格缺陷中。锆石结晶时的熔体成分与全岩成分不一致。分析点中包含了富LREE的磷酸盐矿物(如独居石和磷灰石)。后期地质事件的扰动中，LREE优先进入锆石。锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学锆石中LREE超量判别的(La/Sm)CN-Th和(La/Gd)CN-Th+U图解锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学变质锆石微量元素特征研究指示锆石的形成环境锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

与石榴石共生的锆石具有HREE亏损的特征

(Schalteggeretal.,1999)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学Titaniumcontentinzirconasathermometery锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学不同变质条件形成锆石的微量元素特征榴辉岩相变质锆石：无Eu负异常、重稀土相对亏损、Nb、Ta及Nb/Ta低(无长石、有石榴石和金红石)。麻粒岩相变质锆石：Eu异常明显、重稀土相对亏损(有长石、有石榴石)。不和石榴石共生的变质锆石：无重稀土相对亏损。锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

榴辉岩相变质锆石中存在Eu的负异常

解释：继承全岩特征或形成于还原环境528Ma锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

与石榴石共生的锆石的重稀土特征：

封闭体系

亏损

开放体系

不亏损1580Ma65Ma锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

锆石与石榴石之间微量元素的分配系数

(Rubatto，2002)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学重稀土相对亏损的锆石形成于榴辉岩相峰期变质期间

(RubattoandHermann,2003)

锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

Lanzo地区泥质麻粒岩锆石的稀土元素组成

(Whitehouseetal.,2003)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学澳洲中部Reynolds地区混合岩锆石的微量元素特征锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学前进变质石英脉中锆石的稀土元素特征76Ma65Ma锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

角闪岩相退变质锆石的稀土元素特征锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学固态重结晶锆石各区域的稀土元素特征

(HoskinandBlack,2000)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学

锆石的微量元素Er-P和U-Th图解（重结晶锆石轻稀土超量和后期地质作用有关）锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学固态重结晶过程中锆石的U、Pb明显丢失

(Pidgeonetal.,1998)锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学CL图像黑色区域是变质重结晶作用造成的吗?锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学流体参与下重结晶锆石的微量元素特征锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学流体参与下重结晶锆石的微量元素特征锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学流体参与下锆石重结晶作用发生的机制锆石U-Pb年代学及锆石成因矿物学流体活动和