孫曉明團隊在含金剛石金伯利巖地質定年方面取得重要進展

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稿件來源：地球科學與工程學院編輯：鄭龍飛、王冬梅審核：夏瑛發布日期：2022-06-22 閱讀量：

中大新聞訊（通訊員李東升、孫曉明）金伯利巖作為世界上絕大多數原生金剛石礦床最主要的母巖，是一種具有斑狀結構或角礫狀構造、富含揮發分、偏堿性的含鉀超基性巖，在自然界分布很少，一般呈小的侵入體產出。除了作為攜帶金剛石和地幔捕擄體的重要載體外，金伯利質巖漿還可以扮演窺測、認識地球深部過程的“探針”角色，有助于進一步了解克拉通巖石圈地幔多期次交代作用與低程度部分熔融之間的內在聯系。然而，金伯利巖本身在化學成分、礦物組成和結構上具有混雜多變的性質特征，且巖漿上升侵位至地表淺部后極易發生強烈的熱液蝕變，加之金伯利巖普遍還攜帶了大量來自地幔或地殼的深源捕虜體，其存在也會致使同位素組成及初始比值的測定變得更加復雜，因此對金伯利巖的地質定年一直是世界性難題。根據前人匯總編制、剛更新不久的金伯利巖地質年代學數據庫，全球已知的金伯利巖產地中，大約只有20%具有公開發表的高質量年齡信息。因此，關于如何精準確定金伯利巖的侵位時代，探索摸清其演化歷史和成因來源等重要問題，至今仍是一個經久不衰、值得深究的科研前沿熱點。

作為大多數金伯利巖體中比較豐富的基質礦物相或常見捕虜晶，石榴石通常被認為具有較強的抗蝕變/風化能力，結晶后不易受到晚期流體-圍巖相互作用的影響，這些優點使得石榴石對于理解復雜巖石組合（例如金伯利巖）的多階段構造變質演化過程特別有用。因此，通過解讀石榴石本身的晶體生長過程，從中推斷出相關年齡信息，將有助于進一步破譯和揭示其寄主金伯利巖可能經歷過的多期次巖漿-變質作用（熔/流體交代）等地質事件。遺憾的是，有關石榴石U-Pb地質年代計在約束限定金伯利巖侵位年齡方面的應用鮮見報道。

中山大學地球科學與工程學院孫曉明教授團隊博士生李東升等采用激光燒蝕進樣系統與等離子體質譜儀相結合的LA-ICP-MS原位微區分析技術，首次嘗試將石榴石U-Pb地質年代計應用于我國最重要的原生金剛石產區之一的遼寧省南部瓦房店含金剛石金伯利巖體定年，取得重要進展。研究顯示：該區石榴石主要為鈣鐵榴石，一般呈塊狀單晶或多晶集合體形式產出，普遍具有不等粒斑狀結構并表現出一定程度的脆性斷裂或塑性變形特征，且通常與相當大比例的碳酸鹽礦物相、蛇紋石以及蝕變后余留下的橄欖石（假象）殘晶密切伴生（圖1）。

石榴石LA-ICP-MS分析顯示：瓦房店金剛石礦區30號巖管巖體侵位年齡為459.3 ± 3.4 Ma（MSWD = 1.02），42號巖管巖體侵位年齡為414.9 ± 9.3 Ma（MSWD = 0.98）。此外，42巖管的鈣鐵榴石礦物還記錄了581 ± 12 Ma（MSWD = 1.4）的292.0 ± 5.7 Ma（MSWD = 1.06）兩組年齡，分別判斷為深源捕虜晶形成年齡和巖漿期后熱液蝕變事件的年齡。年齡最老的殘留捕虜晶指示華北克拉通下地殼在大約0.6 Ga左右可能受到一期與晚元古代軟流圈物質上涌的構造熱事件影響。發育環帶的含Ti鈣鐵榴石自形晶記錄了發生于415 Ma左右、稍晚于奧陶紀峰期的另一次巖漿活動，反映本地區在晚古生代至少間斷發生過兩期獨立的金伯利巖侵位事件。此外，大部分次生成因的含水鈣鐵榴石微晶還首次記錄了一期發生于~292 Ma的區域性熱液蝕變事件，表明巖漿期后的熱液活動不會對早期形成的原生鈣鐵榴石U-Pb同位素體系造成擾動。因此，本研究證實石榴石不僅可用于確定金伯利巖侵位年齡，且可用于記錄后期熱事件的影響。