引用本文
蔡诗诗, 张恩. 缅甸翡翠中锆石的LA-ICP-MS微量元素U-Pb年龄: 对其成因的制约[J]. 光谱学与光谱分析, 2018,38(6): 1896-1903.
CAI Shi-shi, ZHANG En. Trace Elements and U-Pb Ages of Zircons from Myanmar Jadeite-Jade by LA-ICP-MS: Constraints for Its Genesis[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2018,38(6): 1896-1903.
Doi:10.3964/j.issn.1000-0593(2018)06-1896-08  
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缅甸翡翠中锆石的LA-ICP-MS微量元素U-Pb年龄: 对其成因的制约
蔡诗诗1, 张恩1,2,*
1. 中山大学地球科学与工程学院, 广东 广州 510275
2. 广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室, 广东 广州 510275

作者简介: 蔡诗诗, 女, 1991年生, 中山大学地球科学与工程学院硕士研究生 e-mail: caishishi@szpt.edu.cn

收稿日期: 2017-04-24
基金: 国家自然科学基金项目(41273054)资助
摘要

翡翠产自与俯冲作用相关的HP/LT变质区域, 对俯冲作用的研究具有重要意义。 锆石常用来确定岩石的年龄, 可以用于翡翠成因和形成时代的研究。 缅甸是世界上优质翡翠最主要的产地, 锆石是缅甸翡翠中常见的副矿物。 选择含锆石较多的缅甸翡翠原石, 对晶形较好的大颗粒锆石运用阴极发光(CL)图像观察锆石中颜色的分布和韵律环带形态的变化, 并根据CL图像特征进一步采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)对锆石的微量元素和U-Pb年龄进行测定。 结果表明具不同颜色和韵律环带形态的锆石, 其微量元素分布有一定的差异, 但总体却表现为: 锆石的标准化球粒陨石稀土配分显示轻稀土元素(LREE)亏损, 重稀土元素(HREE)富集, 有明显的Ce(Ce/Ce*=19.2~74.2)正异常和微弱的Eu(Eu/Eu*=0.49~0.72)负异常。 稀土元素总含量(∑REE)高(810~3 984 μg·g-1), (Yb/Sm) N值为23.1~195.1(大部分值小于100); Th/U比值为0.28~1.18。 研究锆石属于岩浆锆石, 形成于俯冲带上覆地幔楔的镁铁质玄武岩浆之中, 这类岩浆是陆下地幔橄榄岩受到俯冲过程中释放的流体作用部分熔融形成的。 Ti温度计显示锆石的形成温度为762~923 ℃。 锆石的206Pb/238U年龄为(157.3±1.3)Ma, 这一年龄为锆石的形成时间。 CL图像显示锆石中颜色的分布和韵律环带形态的变化与锆石的形成时间无关, 是锆石中微量元素差异分布造成的, 反映了锆石形成过程中岩浆熔体成分的动态演化。

关键词: 缅甸翡翠; 锆石; CL图像; 微量元素; U-Pb同位素年龄
中图分类号:P578 文献标志码:A
Trace Elements and U-Pb Ages of Zircons from Myanmar Jadeite-Jade by LA-ICP-MS: Constraints for Its Genesis
CAI Shi-shi1, ZHANG En1,2,*
1. School of Earth Science and Engineering, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China
2. Guangdong Provincial Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources Survey, Guangzhou 510275, China
Abstract

Jadeite-jade originates in subduciton-related HP/LT metamorphic zone, thus study of it is of great importantance for shedding lights in subduction research. Zircon is often used to determine the age of rocks, and it’s usually applied to the investigation of genesis and formation time of jadeite-jade. Myanmar is the most primary origin of high quality jadeite-jade, of which zircon is a common accessory mineral. To explore the genesis and formation time of Myanmar jadeite-jade, raw jadeite-jade rock with enriched zircon inclusions were studied. In addition, Cathodoluminescence (CL) images were obtained to characterize distribution of colors and diversity of oscillating zones from well-crystallized zircons. Moreover, trace elements composition and U-Pb ages of these zircons were further determined using Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA-ICP-MS) according to characteristic CL images. The results showed that zircons with different colors and oscillating zones shapes have different trace elements distributions. The overall performance was that: chondrite-normalized REE pattern of zircons displays depleted LREE, enriched HREE, with edivdent Ce(Ce/Ce*=19.2-74.2) positive anomalies and slight Eu(Eu/Eu*=0.49-0.72) negative anomalie. High total REE(∑REE=810~3 984 μg·g-1), (Yb/Sm) N values ranged from 23.1 to 195.1 (most of them less than 100), and Th/U ratios 0.28 to 1.18. These zircons can be classified into magmatic zircons, originated from mafic basalt magma in the upper mantle wedge of subduction zone. This type of magma was formed by partial melting of subcontinental peridotite which reacted with fluids released from the subduction process. Moreover, Ti thermometer reveals that the forming temperatures of those zircons ranged from 762 to 923 ℃. The mean206Pb/238U age is (157.3±1.3) Ma, which represents the formation time of these zircons. Distribution of colors and diversity of oscillating zones in CL images are irrelevant to forming ages of studied zircons. This distribution might be caused by trace element imparity in zircons, which reflects the dynamic evolution of magmatic melt compositions during zircon formation.

Keyword: Mayanmar jadeite-jade; Zircon; CL image; Trace element; U-Pb age
引 言

翡翠是一种极其稀少和珍贵的玉石。 用于制作饰品的翡翠几乎全部来源于缅甸的硬玉岩, 极少数为绿辉岩。 硬玉岩是一种坚硬的高压/低压(high-pressuret/low-temperature, HP/LT)变质岩石, 主要由硬玉矿物组成, 常产于俯冲带内, 与板块的俯冲和碰撞作用密切相关。 硬玉岩常呈脉状、 透镜状产于蛇纹石化超基性橄榄岩中, 在空间上常与蓝片岩及榴辉岩共生[1, 2]。 目前世界上已有19个地区发现硬玉岩, 几乎均与俯冲构造相关[3]。 关于硬玉岩的成因有流体成因和交代变质成因两种观点。 热液成因认为硬玉岩是从俯冲通道脱水进入上俯地幔楔中的流体中直接结晶形成[4, 5, 6, 7, 8], 称P-型硬玉岩; 交代变质成因认为硬玉岩是俯冲板片中的大洋斜长花岗岩、 辉长岩及似变质杂砂岩等被上述流体交代变质而成[2, 3, 9, 10], 称R-型硬玉岩, 这种流体的成分在交代作用过程中不断演化[11]。 硬玉岩记录了大离子亲石元素如Li, Ba, Sr和Pb以及不相容元素如U, Th, Zr和Hf的转移[2]。 缅甸硬玉岩具有以上两种成因类型[2, 3], 流体来源于俯冲洋壳[12, 13, 14], 其中, R-型硬玉岩的变质原岩为俯冲洋壳的橄榄岩[15]。

锆石广泛存在于各类岩石之中, 常用来确定火成岩或变质岩的年龄。 锆石的显微结构、 微量元素特征和矿物包裹体成分等可以用来对锆石的形成环境进行限定, 为锆石的U-Pb年龄提供合理解释依据[16]。 世界上许多地区的硬玉岩中都有副矿物锆石的出现[5, 8, 17, 18, 19, 20]。 近年来多个学者对缅甸硬玉岩中锆石进行了详细的微量元素和U-Pb同位素年龄研究[12, 13, 21, 22, 23, 24], 认为缅甸硬玉岩中锆石可划分三种类型: 第一类为岩浆锆石, 形成年龄为158~163 Ma(百万年), 代表硬玉岩形成之前的超镁铁岩蛇纹石化年龄[12, 21, 22, 23, 24]; 第二类为受热液作用的不完全重结晶锆石, 形成年龄为153~91 Ma之间, 与硬玉岩区相关蓝片岩中蓝闪石的39Ar/40Ar年龄(152± 2) Ma[25]和多硅白云母的40Ar/39Ar年龄147 Ma[23]以及硬玉岩中钠质角闪岩的40Ar/39Ar年龄(135± 3)和(93± 1) Ma[26]等对应, 代表不同期次硬玉形成的年龄[12, 21, 22, 23, 24]; 第三类为受热液作用的完全重结晶锆石, 形成年龄为77或79 Ma, 这一年龄与硬玉岩区高压榴辉岩相岩石中多硅白云母39Ar/40Ar年龄80 Ma相一致[27], 代表硬玉岩的最晚成岩年龄[22, 23]。 此外, 前人还利用Ti温度计对这几类锆石的形成温度进行了探讨, 认为第一类锆石形成于(742± 141) ℃, 代表地幔楔中玄武质熔体中锆石的结晶温度[24], 第二类锆石形成温度为(339± 33) ℃[24], 第三类锆石形成温度为473~543 ℃[23], 后两者代表形成硬玉的交代流体中锆石的结晶温度。

此外对缅甸硬玉岩中锆石年龄的解释也颇有争议, 如丘志力等[13]认为158Ma的锆石年龄与岩浆锆石年龄较一致, 微量元素和补丁状CL图像却显示锆石为热液成因。 CL图像的明暗表示了锆石的微量元素分布的不同[16], 但前人的研究中对具韵律环带锆石未结合环带颜色和形状变化对微量元素的分布和U-Pb年龄进行探讨。 本工作结合锆石的CL图像特征, 通过对缅甸翡翠原石中挑选出的锆石进行原位微区分析, 得到了具韵律环带锆石的颜色、 形状变化与锆石微量元素分布、 U-Pb年龄和Ti温度之间的关系, 并借此来探讨CL图像中锆石颜色和形状的变化与锆石成因的关系。

1 地质概况和样品描述

缅甸硬玉岩产于喜马拉雅造山带以南, 苏门答腊— 安达曼海沟以东地区[26]。 这一地区是印度板块向东俯冲至缅甸板块之下而形成的复杂变质区域, 包括印缅山脉、 缅甸中央盆地以及掸邦高原东部(图1)。 实皆断裂位于缅甸中央盆地, 是印缅地体和掸泰地体的分界线, 该断裂为近南北向的右旋走滑断裂, 其南端与安达曼海的扩张脊相连[13], 全长约1 200 km, 是世界上规模最大的活动走滑断裂带之一。

图1 缅甸北部构造地质图(修改自文献[13, 21, 25, 27])Fig.1 Tectonic map of northern Myanmar (modified after Ref. [13, 21, 25, 27])

硬玉岩矿区在帕敢境内, 位于实皆断裂带的北端, 属于印-缅山脉的一部分[28, 29]。 这一地区由蛇纹石化超镁铁杂岩体组成, 外侧围绕各类变质岩石。 硬玉岩是呈脉状或块状产于蛇纹石化超镁铁杂岩体中(图2)。 硬玉岩脉近于直立产出, 南北走向, 长约5~100 m, 宽约0.5~5 m[1, 30]。 在硬玉岩脉体和蛇纹石化超镁铁岩围岩之间常有交代角闪岩出现[31]。 角闪岩带范围为1~50 cm宽, 主要由碱角闪石以及钙碱性角闪石组成[32]。 此外, 在角闪岩和硬玉岩脉之间可观察到宽度少于5 mm的钠长石脉体[33]。 超镁铁杂岩体外侧的变质岩包括含多硅白云母蓝闪石片岩和含黑硬绿泥石石英岩等高压岩石以及含石榴石角闪岩和含透辉石大理岩等角闪岩相岩石[31]。

缅甸翡翠原石样品(M1)来源于平洲翡翠原石交易市场, 静水称重法显示样品的相对密度为3.05 g· cm-3。 样品M1大小为7 cm× 7 cm× 2 cm, 块状构造, 粒状-纤维变晶交织结构, 主要矿物为暗色角闪石, 浅绿色硬玉, 次要矿物为乳白色钠长石, 为硬玉角闪岩。

显微镜下观察, 硬玉呈无色到浅绿色, 短柱状, 大小为0.2~2 mm, 晶体内可见2~10 μ m大小的气液两相包裹体。 角闪石沿晶粒界面或解理裂隙交代硬玉, 两者呈锯齿状接触。 角闪石呈无色到淡绿-紫-粉色, 可见颜色分带, 长柱状, 大小为1 mm~2 cm, 部分角闪石矿物呈纤维交织状, 分布在硬玉颗粒周围。 钠长石呈无色, 表面干净, 呈他形充填在硬玉和角闪石颗粒之间, 或者呈脉状切穿纤维状角闪石, 脉体方向和纤维状角闪石变形方向一致。 原石结构呈斑晶交织结构。 副矿物锆石呈无色到淡褐色, 部分锆石具颜色分带, 呈他形碎裂状或自形柱状, 大小为60~200 μ m, 分布在硬玉和角闪石矿物之中。 自形柱状锆石干净透明。 碎裂状锆石呈褐色, 可见微裂缝, 内部可见大量气液两相包裹体, 其长轴方向与纤维状角闪石形变方向一致。

2 实验部分

委托广州拓岩监测技术有限公司完成锆石单矿物靶的制作及阴极发光照相(CL)。 单矿物锆石靶的制作流程: 取样品M1的一部分粉碎至80~100目, 用水清洗并烘干, 采用磁选和重液法对锆石进行分离, 在双目镜下挑选出200粒锆石, 将锆石用环氧树脂固定并抛光以便进一步观察测试。

结合透、 反射光下对单矿物锆石靶的观察, 根据阴极发光(CL)图像、 二次电子图像的特征, 避开裂隙和包裹体, 选择了具韵律环带的21粒锆石作为测试对象。 委托武汉上谱分析科技有限责任公司完成锆石的微量元素和U-Pb定年测试, 采用激光(波长193 nm)剥蚀进样系统(GeoLas Pro)和Agilent7700型电感耦合等离子体质谱仪联合组成的激光等离子质谱仪( LA-ICP-MS), 对所选定的21粒锆石的22个点进行了微量元素组成和U-Pb年龄测试。 激光能量80 mJ, 频率5 Hz, 激光束斑直径32 μ m。 微量元素校正标准样品: NIST610锆石, 同位素比值校正标准样品: 91500锆石, 同位素比值监控标准样品: GJ-1锆石, 均为国际标准物质。 具体分析条件和流程详见文献[34, 35], 测得数据采用刘勇胜博士研发的ICPSDataCal程序[34, 36]进行处理, 加权平均年龄计算和协和图的绘制采用Ludwig的Isoplot4程序[37]。

研究锆石中未发现金红石和石英, 采用不对TiO2和SiO2活度进行校正的Ti温度计算方法: Ti(℃)zircon=(5 080± 30)/[(6.01± 0.03)-log(Ti)]-273, 压力对温度影响很小, 不予与考虑[38]。

3 结果与讨论
3.1 锆石的形貌特征

研究样品中的锆石呈自形-半自形长柱状, 长度为80~200 μ m, 边缘棱角略有磨圆, 长宽比值约为3, 反射光下表面无或较少点状物质和裂纹, 透射光下呈透明至半透明, 内部包裹体较少或无包裹体。 CL图像(图3)显示大部分自形-半自形长柱状锆石出现规则的暗色部位、 以及暗灰色和/或亮灰色韵律环带, 这可以作为锆石是从流体或熔体中结晶形成的证据之一[39, 40]。

图3 翡翠原石样品(M1)中锆石具不同颜色形态的阴极发光(CL)图像; LA-ICP-MS测试点Fig.3 Cathodoluminescence (CL) images with various colors and shapes of zircon grains from the raw jadeite-jade sample (M1); The marked areas from LA-ICP-MS spot numbers

3.2 锆石U-Pb同位素测年结果和稀土元素成分特征

除去由于锆石太薄被激光击穿而未能得出正确数据的4个坏点, 对剩余16个测试点所得到的U-Pb同位素数据进行分析(表1)。 因为所测得数据表明锆石的年龄小于1 000 Ma, 选择206Pb/238U年龄进行分析[16]。 分析表明所测得的锆石206Pb/238U年龄协和度高[图4(a)], 变化范围为(152± 1.5)~(161± 1.5) Ma, 加权平均年龄为(157.3± 1.3) Ma[图4(b)]。

表1 翡翠原石样品(M1)中锆石Cl图像不同颜色和形态部位的LA-ICP-MS U-Pb分析结果(μ g· g-1) Table 1 LA-ICP-MS U-Pb data of zircons with different colors and forms in CL images from the raw jadeite-jade sample (M1) (μ g· g-1)

图4 锆石LA-ICP-MS (a) U-Pb年龄协和图和(b)加权平均年龄分布图Fig.4 (a) Concordia diagram and (b) average age distributions of zircon LA-ICP MS U-Pb analytical results

测试结果显示锆石CL图像(图3)的暗色部位、 暗灰色环带及亮灰色环带的微量元素分布存在差异(表1和表2)。 总稀土元素(不包含Y)含量 (∑REE), 暗色部位为1 266~1 778 μ g· g-1; 暗灰色环带部位为810~1 481 μ g· g-1, 除M1-22测试点外, 其余均小于1 000 μ g· g-1; 亮灰色环带部位为2 679~3 984 μ g· g-1, 三组值表现为随颜色变浅(暗色— 暗灰— 亮灰), 各组值先降低再升高。 Y含量暗色部位为1 683~2 329 μ g· g-1; 暗灰色环带部位为1 008~1 901 μ g· g-1; 亮灰色环带部位为3 288~4 816 μ g· g-1, Y值变化与 ∑REE值变化一致。 (Yb/Sm)N值暗色部位为23.1~44.4; 暗灰色环带部位为37.6~62.5; 亮灰色环带部位为63.0~195.1, 三者大致表现出递增趋势。 δ Ce值暗色部位为23.7~43.3; 暗灰色环带部位为45.7~67.6; 亮色环带部位为19.2~74.2, 三者差值较小, 大致表现为有所升高。 δ Eu值暗色部位为0.64~0.73; 暗灰色环带部位为0.58~0.66; 亮色环带部位为0.49~0.60, 三者表现为稍微降低, 但差值极小。 Ti含量及所对应的Ti温度暗色部位为27.2~57.7 μ g· g-1和837~923 ℃; 暗灰色环带部位为14.8~28.7 μ g· g-1和777~843 ℃; 亮色环带部位为12.6~33.3 μ g· g-1和762~859 ℃, 暗色部位的Ti含量及所对应的Ti温度略大, 后两者数值则十分接近。 暗色部位Th的含量为757~1 263 μ g· g-1, U的含量为934~1 131 μ g· g-1, Th/U值在0.81~1.18, 除M1-1测试点外, 其他点测得的Th和U值均大于1000 μ g· g-1, Th/U值均大于1; 暗灰色环带部位Th的含量为311~708 μ g· g-1, U的含量为509~882 μ g· g-1, Th/U值为0.61~0.80; 而亮灰色环带部位Th的含量为91.5~752 μ g· g-1, U的含量为327~754 μ g· g-1, Th/U值在0.28~1.00(表1), 均表现为随颜色变浅(暗色、 暗灰及亮灰), 各值降低的趋势。

表2 LA-ICP-MS翡翠原石样品(M1)中锆石CL图像不同颜色和形态部位的微量元素成分(μ g· g-1) Table 2 Trace element compositions of zircons with different colors and forms in CL images from the raw jadeite-jade sample (M1) by LA-ICP-MS (μ g· g-1)

锆石中的微量元素存在些微差异, 稀土配分模式却具有良好的一致性。 稀土配分图[图5(a)]显示所测得锆石均表现为: 稀土元素(不包含Y)总量 (∑REE)较高, 均大于810 μ g· g-1; (Yb/Sm)N值均大于23; 有明显的Ce正异常, 轻微的Eu负异常, 这反映了稀土元素发生过较强的分异作用。 整体表现为轻稀土亏损, 重稀土富集的Sm-Lu左倾稀土配分模式, 符合岩浆锆石的特征。 Th/U值均大于0.1[图5(b)], 大多大于0.4, 与岩浆锆石的特征十分符合[16]。 此外, 锆石的Ti含量和计算出的Ti温度值虽然各组之间略有差异, 但差异较小。

图5 翡翠原石样品M1中锆石(a)标准球粒陨石稀土配分与(b)Th/U比值, 标准值据Sun和McDonough[41]Fig.5 (a) Chondrite-normalized REE patterns and (b) Th/U ratios for zircons from the raw jadeite-jade sample M1, normalizing values are after Sun and McDonough[41]

3.3 锆石的U-Pb同位素测年解释

研究样品的锆石206Pb/238U年龄为(157.3± 1.3) Ma, 与第一类岩浆锆石的形成年龄158~163 Ma在误差范围内[12, 21, 22, 23, 24, 25]。 丘志力等[13]得出158 Ma的锆石年龄, 与岩浆锆石年龄较一致, 但微量元素和补丁状CL图像却显示锆石的热液成因。 锆石的U-Pb体系有时难以辨别, 需根据微量元素来解释锆石成因[42], 因为受热液作用而重结晶的锆石中微量元素的重置速率常快于U-Pb体系的重置速率, 故对受热液影响的锆石的年龄解释需慎重[22]。

锆石的U-Pb同位素年龄结果与CL图像的环带和颜色变化无明显相关性(图3, 表1)。 M1-8所得年龄略小, 为(152± 1.5) Ma, 与硬玉岩开始时形成的年龄十分接近[22], 仔细观察测试点所对应的透、 反射图像, 发现测试部位附近存在一处裂隙, 可能是这一原因使所得年龄与锆石形成年龄有较大偏差。

3.4 锆石微量元素特征及成因的解释

锆石的稀土元素的变化范围较大(表2), 稀土元素总含量 (∑REE)均较高, 为810~3 984 μ g· g-1(不包含Y), 平均值为2 019 μ g· g-1, 与镁铁质岩中锆石平均稀土总量2 000 μ g· g-1有十分好的一致性[42], 显示了锆石和镁铁质岩浆的相关性。 Y含量为1 008~4 816 μ g· g-1, 平均值为2 523 μ g· g-1, (Yb/Sm)N值为23.1~195.1, 但大部分值小于100, 这与伟晶岩中结晶出的锆石(Yb/Sm)N常大于100 μ g· g-1[43]这一特征不相同, 所得结果与丘志力等[13]不同, 排除了锆石为伟晶岩成因和锆石为热液成因。

稀土配分模式[图5(a)]总体表现为轻稀土元素(LREE)亏损, 而重稀土元素(HREE)富集, 有明显的Ce正异常(Ce/Ce* =19.2~74.2)和微弱的Eu负异常(Eu/Eu* =0.49~0.73)。 上述稀土特征与大洋地壳中[44]、 Syros蛇绿岩及与Manilla蛇绿岩套斜长花岗岩中[46]的岩浆锆石十分接近。 但是微弱的Eu负异常(Eu/Eu* =0.49~0.73)却与上述两者以及一般岩浆锆石不同, 这反映了形成锆石的岩浆中无斜长石或极少斜长石等含Ca矿物的出现, 而大洋俯冲带发生俯冲作用的岩石包括蚀变玄武岩、 大洋沉积物、 蛇纹岩和辉长岩等岩石, 整体为玄武岩质[46], Ca含量高[47], 故而所研究锆石与大洋地壳的形成相关性不大。 Lei等[24]在最新研究中表明此类锆石形成于俯冲带上覆地幔楔的玄武质熔体中, 而地幔楔中Ca含量相对较低[47]。 俯冲过程中大洋地壳释放的流体能进入到上覆地幔楔中并导致部分熔融发生[48, 49], 这类发生熔融的岩石可能为陆下地幔橄榄岩[50]。 缅甸硬玉岩的围岩为蛇纹石化橄榄岩(图2), 这类岩石被认为是早于硬玉岩的形成[51], 是超基性橄榄岩受俯冲作用释放的流体作用, 发生不完全蛇纹石化而成, 能通过底侵作用携带硬玉岩经断裂侵入地壳[52, 53, 54], 而这一断裂极可能为实皆断裂(图1和图2)。 因此, 很可能是来自大洋板块的流体进入地幔楔, 引起周围的地幔橄榄岩部分熔融形成玄武岩浆, 在这类岩浆中形成了本研究中的锆石。 这可以很好的解释了所研究锆石和大洋地壳岩浆锆石的部分相似性, 以及和镁铁质岩石的相关性。 锆石的U和Th含量高(表1), 分别为327~1 131和91~1 263 μ g· g-1, Th/U比值为0.28~1.18, 大多大于0.4[图4(b)], 这一特征也与大部分岩浆锆石的特征相符合[16]。

图2 缅甸翡翠产区简明地质图(据文献[25]修改)Fig.2 Simplified geological map of the Myanmar jadeite-jade area (modified after Ref. [25])

Ti温度计得出所研究锆石的形成温度(表2)为762~923 ℃, 平均值为847 ℃, 和Fu等[55]所得出的镁铁质岩中的锆石以及金伯利岩中的幔源锆石的Ti温度较为接近, 比中酸性锆石的Ti温度高出许多, 前者分别为(758± 111)和(758± 98) ℃, 后者则为(653± 124) ℃。 这表明了所研究的这部分锆石的形成温度很高, 而硬玉是典型的HP/LT矿物, 再次表明此类锆石形成和硬玉无关。

综上所述, 可以判断所研究的具韵律环带锆石并非热液成因, 而是来源于镁铁质玄武岩浆之中, 这与最新的硬玉岩中岩浆锆石的形成环境研究得出的结论一致[24]。 虽然微量元素测试表明, 所研究的锆石随着CL图像的不同而存在成分上的差异(表1和表2), 但是由于稀土配分图、 Th/U值、 锆石Ti含量及Ti温度值等表现出的差异较小(图5; 表1和表2), 呈现了较好的一致性。 故而认为出现随着暗色— 暗灰色环带— 亮灰色环带变化而各类微量元素成分发生变化的原因可能是处于活动中的岩浆成分在不断的演化, 随岩浆成分的演化, 岩浆中形成的锆石在结晶过程中不同部位会出现一些成分上的差异。

4 结 论

(1) 锆石的微量元素特征显示这类锆石形成于俯冲带上覆地幔楔之中。 地幔楔中的陆下地幔橄榄岩受到俯冲板块释放的流体作用, 发生了部分熔融, 形成了镁铁质玄武岩浆, 锆石即从此类岩浆中结晶形成。

(2) 锆石的形成温度为762~923 ℃, 206Pb/238U年龄为(157.3± 1.3) Ma, 该年龄代表岩浆锆石在俯冲板片上覆地幔楔中结晶形成的时间。

(3) CL图像显示暗色、 暗灰色韵律环带及亮灰色韵律环带的变化, 这和锆石中各类微量元素分布的规律性变化相对应, 与锆石的206Pb/238U年龄无关, 反映了形成锆石的岩浆熔体的成分处于不断演化之中。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
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