刘金高：联合Re-Os和Lu-Hf同位素体系厘定后太古代岩石圈地幔的形成年龄【GCA，2020】

发布时间：2021-01-15     作者：[科学研究院]张帅    阅读：11次

位于克拉通周围的后太古代岩石圈地幔，其熔体抽取的年龄对于我们理解大陆的形成与演化至关重要。Re-Os同位素体系的Os模式年龄广泛应用于克拉通岩石圈地幔的定年。然而，相比较而言，后太古代地幔橄榄岩通常具有较低的熔融程度以及其相对于太古代地幔Os同位素组成的多样性，单一应用Os模式年龄对后太古代橄榄岩定年会产生较大的不确定性。

针对以上存在的问题，我校科学研究院同位素地球化学实验室、“金属同位素与壳幔物质循环”求真研究群体刘金高教授对来自非洲Cameroon Volcanic Line的 Nyos尖晶石二辉橄榄岩捕虏体（图1）进行了详细的岩相学、矿物学研究以及系统的地球化学研究，包括全岩Re-Os同位素、强亲铁性元素含量分析等，并结合单斜辉石、斜方辉石的Sr-Nd-Hf同位素体系分析，旨在对后太古代岩石圈地幔橄榄岩进行精确定年，并取得如下研究成果：

1、Nyos橄榄岩捕虏体的主量元素和微量元素组成表明他们是经历了较低程度（<16%）熔体抽取的地幔残余体。

2、单斜辉石和斜方辉石的微量元素组成表明Nyos橄榄岩经历了硅酸盐熔体的交代作用，Nd同位素表明交代熔体可能是寄主玄武岩原始岩浆。

3、通过Nyos橄榄岩单斜辉石和斜方辉石重建的全岩Lu-Hf等时线得到了这些橄榄岩的年龄为2.01±0.18Ga (1σ)（图2）；如果考虑橄榄石和尖晶石的话，则为1.82±0.14Ga(1σ)。两者在误差范围内一致与最老的Re亏损Os模式年龄(2.0 Ga)相一致。这表明Nyos岩石圈地幔形成于古元古代，并非太古代，同时说明该地区增生了古元古代的岩石圈，为构建该地区的板块构造历史提供了精确的年龄信息。

4、对于后太古代岩石圈地幔橄榄岩，利用单矿物构建的全岩Lu-Hf同位素体系可作为辅助Re-Os同位素体系的强有力的放射性同位素定年工具。

图1 地质图及采样点

图2  Nyos橄榄岩Lu-Hf等时线图解

上述研究成果发表在国际地球化学领域顶级期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上：Jingao Liu*, D. Graham Pearson, Qiao Shu, Haraldur Sigurdsson, Emilie Thomassot, Olivier Alard (2020). Dating post-Archean lithospheric mantle: Insights from Re-Os and Lu-Hf isotopic systematics of the Cameroon Volcanic Line peridotites. Geochimica et Cosmochimica Acta 278, 177-198. [IF2018= 4.258]

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2019.07.010