（一）Sm-Nd年龄同位素数据

中亚造山带花岗岩的 Sm-Nd 同位素特点~

根据近年来对东哈萨克斯坦、俄罗斯阿尔泰-图瓦、新疆阿尔泰、东-西准噶尔、阿拉套山、天山、蒙古、俄罗斯外贝加尔、中国内蒙古和东北地区、俄罗斯远东滨海区等地花岗岩的Sm-Nd同位素研究的主要结果（表4-1），可见如下特点：

图4-1 中亚造山带构造分区和金属矿床分布简图

图中矿床的编号与表4-2一致

表4-1 中亚造山带花岗岩的Sm-Nd 同位素


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注：表4-1中的每一组样品大体上按照从西向东的地理位置排列，以强调在地理上的变化。Nd模式年龄TDM按二阶段模式计算。
资料来源：1.Heinhorst，J.等，2000；2.Vladimirov，A.G.等，1998；3.Kruk，N.N.等，1999；4.洪大卫等，未发表资料.5.陈斌等，2001；6.赵振华等，1993；7.李华芹等.1998；8.赵振华等，1996；9.贺伯初等，1994；10.Kwon，S.T.等，1989；11.Sun Min.等，1998；12.Han Baofu等，1997；13.韩宝福等.，1998；14.Hopson，C.等，1989；15.黄萱等.，1997；16.周泰禧等，1996；17.倪守斌等，1994；18.陈江峰等，1995；19.芮宗瑶.，2002；20.Kovalenko，V.I.等，1996；21.Kovalenko，V.I.等，1992；22.Kovalenko，V.I.等，1996；23.Kozakov，I.K.等，2002；24.Yarmolyuk，V.V.等，2002；25.Kozakov，I.K.等，1997；26.Kepezhinskas，P.K.等，1991；27.Yarmolyuk，V.V.等，1997；28.Kovalenko，V.I.等，1999；29.Yarmolyuk，V.V.等，1995；30.Yarmolyuk，V.V.等，1998；31.Yarmolyuk，V.V.等，2001；32.Vorontsov，A.A.等，2002；33.Chen Bin等，2000；34.聂凤军等，1994；35.王一先，1997；36.Zhu Yongfeng 等，2001；37.邵济安等，1999；38.陈义贤等，1997；39.周新华等，2001；40.王涛等，2002；41.Wu Fuyuan等，2000；42.吴福元等，1999；43.Wu Fujuan 等，2002；44.李培忠等，1994；45.魏春生等，2001；46.解广轰等，1992；47.刘北玲等，1989；48.Sorokin，A.A.等，2002；49.Krimsky，R.Sch.等，1998。
1）中亚造山带的大量花岗岩，不论属于什么时代（加里东期、海西期、中生代），也不论属于什么构造背景（同造山、晚造山、后造山和非造山）和何种类型（I 型、S型、A型、M型），均显示出εNd（T）为正值，而且变化范围很小（图4-2）。这一方面说明钕同位素成分同岩石总成分之间没有什么相关性。钕同位素成分不受岩浆分异的影响，更深刻地反映了岩浆来源的本来性质；另一方面也反映出古老地壳物质混染的影响很小。这种特点十分类似本区同时代的基性-超基性岩（表4-1），却同西欧加里东造山带、海西造山带和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型花岗岩明显不同。

图4-2 显生宙花岗岩的ε Nd（T）与侵入时代的关系

中亚造山带据洪大卫等（2000）；加里东、海西和喜马拉雅造山带据Patchett（1992）；澳大利亚拉克兰褶皱带的S型和I型花岗岩据McCulloch等（1982）
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εNd值，类似亏损地幔来源；后者具有负εNd值，类似古老地壳来源（Bowring 等，1995）。因此，上地幔来源的新生地壳物质在中亚造山带显生宙花岗岩的来源中显然将占压倒优势，因而同世界其他地区古老地壳来源的显生宙花岗岩形成鲜明的对比。中亚造山带中大量的、成分高度演化的花岗岩浆却来源于地幔物质，这就在岩石学上提出了一个十分严峻的问题。笔者认为其中必然经历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 和Moorbath，1988）在内的许多作用都可能在短时间内共同作用导致新生物质的熔融和同化，转化成新生地壳。
2）中亚造山带的花岗岩，不论属于什么时代，钕模式年龄TDM大都在500～1000 Ma范围内，主要集中在700～800 Ma 左右（图4-3）。同世界其他地区显生宙花岗岩相比，它们的TDM不仅比较小，而且相对集中，反映了本区花岗岩源区同位素的均一性。从花岗岩的钕模式年龄比本区现今报道的最老花岗岩的年龄（520 Ma，Kovalenko等，1996）还老来看，某些古老的地壳物质可能已参与了花岗岩的形成过程。

图4-3 花岗岩的ε Nd（T）-T DM 图解

（中亚造山带和中亚造山带的微陆块根据洪大卫等，2000；法国海西花岗岩据Bernard-Griffiths等，1985）
3）只有在一些元古宙微陆块上的花岗岩，多发生在300 Ma以后，才出现εNd为负值，TDM明显升高，且 εNd和 TDM有较大的变化范围（Kovalenko 等，1996；洪大卫等，2000）。但是同世界其他典型的壳源花岗岩相比，它们的εNd值仍然较高、TDM较低（图4-3）。这一方面说明，从300 Ma左右开始，微陆块上古老的前寒武纪陆壳物质积极参与了花岗岩的形成过程；另一方面说明虽然有古老的陆壳物质混染的影响，地幔物质仍然在花岗岩形成过程中起了主导作用。这同中亚造山带花岗岩的总体特点是并行不悖的。
4）众所周知，地幔由于析出大陆地壳而变成亏损地幔，随着地壳的不断析出，地幔的亏损程度愈益升高，相应的εNd值亦逐渐升高。但是中亚造山带的花岗岩，随着时代逐渐变新，εNd值却逐渐降低，尤其是200 Ma以后的中生代花岗岩，无论是在造山带还是微陆块上，εNd值都趋近于零，说明它们的来源物质趋近于原始地幔（Kovalenko等，1996；洪大卫等，2000）。

5个样品（表6-1的1～4、6）均为深变质岩，其中锆石基本属于变质重结晶锆石（详见第五章），测得单颗粒锆石U-Pb年龄为（2362±31）Ma～（2553±74）Ma（图6-1、2、3、4、5）。考虑到古老锆石中铅有所丢失，年龄值偏低，因此推断其中2553±74Ma为最接近实际的表壳岩系遭受麻粒岩相变质作用的年龄。97019样品（黑云次透辉斜长变粒岩）的锆石电子探针U-Th-Pb法5个测点的平均年龄为2644.26Ma，最大值为2801.9Ma。97607号样品（黑云二长质岩）单颗粒锆石U-Pb年龄为（2460±12）Ma（图6-6），电子探针的7个测点平均年龄为2670.97Ma，最大值为2746.9Ma。前者原岩推测为凝灰质杂砂岩，或英安岩或其凝灰岩；后者为钾长石化黑云奥长质岩（SiO256.96%、TiO20.61%、Al2O319.28%、Fe2O31.54%、FeO2.67%、MnO0.024%、MgO2.16%、CaO2.98%、Na2O4.30%、K2O6.47%、P2O50.42%、H2O+1.29%），推测原为与太古宙英云闪长质岩浆作用有关的很少量的奥长质岩浆岩。据上述，该单元表壳岩的麻粒岩相变质作用和奥长质岩浆作用发生时间约2650Ma，前者最大值不超过2801.9Ma，后者最大值不超过2746.9Ma。

图6-1　97073样品单颗粒锆石U-Pb年龄


图6-2　97152样品单颗粒锆石U-Pb年龄


图6-3　97437样品单颗粒锆石U-Pb年龄


图6-4　97019样品单颗粒锆石U-Pb年龄


图6-5　97169样品单颗粒锆石U-Pb年龄


图6-6　97607样品单颗粒锆石U-Pb年龄


表6-4　北京变质岩区岩石Sm-Nd同位素分析数据


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注：资料来源：1～23：本项目（天津地质矿产研究所同位素室林源贤测试）；24～26据贺高品等（1993）（中国科学院地质研究所同位素地质研究室测试）。
①据样品的锆石U-Pb年龄或钕模式年龄或Sm-Nd等时线年龄计算的εNd（t）值。
②据推测的岩石变质年龄计算的εNd（t）值。
③据推测的岩石成岩年龄计算的εNd（t）值
12个表壳岩样品（表6-1的7～18样品）的Sm-Nd模式年龄为2415～4049.48Ma。其中3个样品偏低（2415Ma、2424Ma、2533Ma），低于区域麻粒岩相变质作用年龄，显然不合理。5个样品的年龄为2692.86～2970.21Ma，平均为2837.7Ma，表明表壳岩的成岩时代可能为中太古代晚期。另有4个样品的年龄为3454.98～4049.48Ma，平均为3800Ma，这可能表明有古太古代源岩的存在。
贺高品等（1993）发表的由5个变质基性侵入岩样品①组成的一条Sm-Nd等时线年龄为（2825±189）Ma,5个样品的Sm-Nd模式年龄为2183.58～2686.21Ma（表6-5）。取其中模式年龄相近的3个样品（表6-5的3～5样品），获得等时线年龄为（2630±160）Ma（图6-7）。全岩Sm-Nd等时线年龄一般解释为成岩年龄。考虑到本区深变质岩区早于这些变质基性侵入岩侵位的早期花岗质岩的单颗粒锆石U-Pb年龄的最大值为（2662±24）Ma，因此推测（2630±160）Ma为最接近于其实际的成岩年龄。
太古宙花岗质（TTG质）岩浆作用和混合岩化作用通常是区域变质作用的一个发展阶段，是区域变质作用的后期地壳内部热流继续升高产生大量深熔花岗质岩浆和碱性流体所致。因此太古宙花岗质岩的成岩年龄一般接近其中残留表壳岩的区域变质作用峰期年龄，可以推断该单元中的早期TTG质岩的成岩年龄略小于上述区域麻粒岩相变质作用年龄，以及大于变质基性岩岩墙的侵位年龄。

图6-7　变质基性岩墙的Sm-Nd全岩等时线年龄


表6-5　变质基性岩墙全岩和矿物的Sm-Nd同位素数据

注：

对采自西矿9号铁矿体和10号铁矿体的6个铌-稀土-铁矿石、铌-稀土矿石样品和4个白云岩样品进行了Sm-Nd年龄同位素分析。分析结果列于表4-21。由图4-25可以看出，除铌-稀土-铁矿石样品B2080和白云岩样品B2084外，其余样品均位于一条等时线上。等时年龄t=809±80（2σ）Ma,I_Nd=0.511182±34（2σ），MSWD=1.10。Nd模式年龄t_CHUR1138～1509Ma,11个样品平均值1261±96（σ），t_DM1480～2000Ma，平均值1627±136（σ）Ma。

表4-21　白云鄂博矿床西矿铌-稀土-铁矿石、铌-稀土矿石样品和白云岩样品Sm-Nd年龄同位素分析结果

图4-25　白云鄂博矿床西矿铌-稀土-铁矿石、铌-稀土矿石和白云岩样品Sm-Nd等时年龄■铌-稀土-铁矿石、铌-稀土矿石样品，口白云岩样品

Fig.4-25　Sm-Nd isochron diagram for Nb-REE-Fe ores and Nb-REE ores（■）and dolomites（口）from the West orebody in the Bayan Obo ore deposit

如果采自9号矿体和10号矿体的铌-稀土-铁矿石、铌-稀土矿石样品单独计算，除样品B2080外，6个铌-稀土-铁矿石、铌-稀土矿石样品构成的等时线年龄为821±87（2σ）Ma,I_Nd=0.511178±37（2σ）,MSWD=1.7。

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盐津县15217306283： 沉积岩模式年龄代表什么地质意义 - ？
伯颜佳乐： 这里仅就岩石的Sm-Nd同位素模式年龄(简称Nd模式年龄)作回答. 对火山岩类和侵入岩类来说,Nd模式年龄代表的地质意义是反映了火山岩岩浆的源区物质或侵入岩岩浆的源区物质从地慢储库中分离的时间;对于碎屑沉积岩类来说,Nd模式...

盐津县15217306283： 为什么沉积岩可以判断地质年龄 - ？
伯颜佳乐： 因为沉积岩中有一些特殊的物质,类似于化石、生物遗迹等等,根据这些古代生物可以推测沉积岩的地质年龄. 另外,沉积岩中有一些特殊的地质矿物,这些矿物的形成年龄可以通过特殊仪器检测出来,类似一些放射性元素的衰变等等. 祝好!

盐津县15217306283： 怎样确定一个地区的地质年代和判断地质活动 - ？
伯颜佳乐： 根据出露地表的化石及地质年代表确定地质年代; 根据岩层产状、岩层接触情况、岩浆活动情况和地形地貌判断地质活动.

盐津县15217306283： 为什么用同位素测年,只适合40000年以内的年龄 - ？
伯颜佳乐： 什么同位素体系呀. 像C14等只能做千年万年尺度. 而像U-Th-Pb和Sm-Nd等体系可以测试几亿到数十亿年的年龄.主要是因为不同的同位素体系的半衰期不一样.不如C14的半衰期就几千年,过上6,7个半衰期(几万年)后C14已经几乎全部衰变完,就不能计时了.

盐津县15217306283： Sm、Nd、Rb、Sr浓度,以及87Sr/86Sr和143Nd/144Nd比值来计算出87Rb/86Sr及147Sm/144Nd的比值 - ？
伯颜佳乐： 这有一个经验公式 87Rb/86Sr=Rb(ppm)/Sr(ppm)*2.8956147Sm/144Nd=Sm(ppm)/Nd(ppm)*0.60456 当然如果要计算的话, 只需要按照公式 87Rb/86Sr=(Rb*Ab 87Rb*W Sr)/(Sr*Ab 86Sr*W Rb) 其中,Ab为元素丰度,W为Rb,Sr的原子量,由于...

盐津县15217306283： 请化学物理专家根据铷锶法同位素年龄计算方法算出下列2种样品年龄①sr0.0072 Rb0.009 - ？
伯颜佳乐： 铷锶法同位素年龄计算法基于同位素铷87的放射性衰变 87Rb→87Sr+β 同位素放射性衰变按指数律衰减,即有 Rb=Rb0*e∧(-λt) Sr=Rb0-Rb =Rb0*[1-e∧(-λt)] 两式相除可得 Sr/Rb=[e∧(λt)-1] 移项取对数可得 t=1/λ*ln(Sr/Rb+1) ① ①式即为样品年龄计算式 λ为87Rb的衰变常数,一般取 λ=1.42*10∧(-11)/年 如此只需要知道Sr和Rb的含量或其比值就行了 代入你的第一组数据 ①sr0.0072 Rb0.0094 计算可得 t₁=4.00*10∧10年 代入你的第二组数据 ②sr0.0302 Rb0.1538 计算可得 t₂=1.26*10∧10年

盐津县15217306283： 什么是“地质时段” - ？
伯颜佳乐： 目前一般认为地球的年龄约为46亿年.现今发现最古老的沉积岩年龄约为38亿年. 38亿年前地壳还处在初始阶段,地球表层岩浆活动、火山喷发异常强烈和频繁,基本上没有沉积作用发生,物质记录难以保存. 所以我们将38亿年前的时期称之为地球发展的前地质时期或史前时期(冥古代). 38亿年以后地球上沉积作用开始发生,称为地质时期或地史时期.

盐津县15217306283： sm - nd法可以精确到多少年 - ？
伯颜佳乐： 中学教科书记载地球大约形成于46亿年前. 现代的地质学和地球物理学大致上都认为地球的年龄大约在45.4亿年(4.54*109年±1%)[1][2].年

盐津县15217306283： 回答下列与噬菌体侵染细菌实验有关的问题:(1)1952年赫尔希和蔡斯利用同位素标记完成了著名的噬菌体侵 - ？
伯颜佳乐： (1)由于噬菌体没有细胞结构,不能用含35S标记的培养基直接,所以要先将大肠杆菌置于含35S标记的培养基中进行培养,再用噬菌体侵染已标记的大肠杆菌. (2)①在赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验中,用35S标记噬菌体的蛋白质、32P...