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钾(K)是主要造岩元素之一，高水溶性，高活动性，同时具有高度的不相容性。尽管K同位素组成的测试始于20世纪初，但其高精度测试一直发展缓慢，直到近年来得益于多接收电感耦合等离子体质谱(MC- ICP- MS)的快速发展， K同位素的分析精度得到显著提升，极大地促进了K同位素地球化学的发展。目前已经基本查明地球各主要储库的K同位素组成，并对一些地质和物理化学过程中的K同位素分馏开展了研究工作。研究结果表明海水的K同位素组成(均值0. 11‰±0. 08‰)显著高于硅酸盐地球的K同位素组成(估计值-0. 44‰±0. 04‰)；而主要地质过程中，低温风化过程中风化壳一般富集轻的同位素，而与之平衡的水体富集重的同位素；高温岩浆分异过程中目前尚未观察到显著的同位素分馏。目前K同位素已经被广泛应用于俯冲循环地壳物质或板片流体活动的示踪上，如幔源岩浆的地幔源区过程示踪等。由于浅部物质的K含量远高于地幔源区，在俯冲循环过程中，地幔源区的K同位素组成对于交代、混染等过程比较敏感。因此，K同位素在示踪地幔组成变化方面可能会具有广阔的应用前景。 相似文献
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镁同位素地球化学研究新进展及其应用 总被引：7，自引：3，他引：4
作为一种新兴的地质示踪剂,Mg同位素正受到国际地学界日益广泛的关注。Mg同位素地球化学研究已取得了巨大的进展,近期研究工作主要包括两个方面。首先,调查了地球各主要储库和陨石的Mg同位素组成特征,结果表明陨石和地球地幔具有均一并且相似的Mg同位素组成,平均δ26Mg值分别为-0.28±0.06‰和-0.25±0.07‰;相反,上地壳和水圈的Mg同位素组成很不均一,δ26Mg值变化范围分别为-4.84‰~+0.92‰和-2.93‰~+1.13‰。其次,对一些地质和物理化学过程中Mg同位素的分馏行为进行研究,结果表明:(1)地表风化作用可以造成大的Mg同位素分馏,导致重Mg同位素残留在风化产物中而轻Mg同位素进入水圈;(2)岩浆分异过程中Mg同位素平衡分馏很小;(3)高温化学扩散和热扩散过程中Mg同位素会发生显著的动力学分馏。基于这些研究成果,Mg同位素体系已经被初步应用于示踪早期地球形成和壳内物质再循环等过程,并有望在不久的将来应用于示踪大陆地壳的化学演化和地质温度计等研究领域。 相似文献
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近年来铬(Cr)同位素体系在示踪地幔部分熔融、岩浆结晶分异及俯冲带流体相关的地质过程中均取得了重要进展。本文通过实例研究综述了Cr同位素在铬铁矿成矿作用方向的主要进展,包括:(1) Stillwater层状岩体橄榄岩带和K?z?ldaˇg蛇绿岩壳幔过渡带内铬铁矿及共生硅酸盐矿物的Cr同位素研究,揭示了层状/似层状铬铁矿成矿过程中可能发生明显的Cr同位素分馏,且主要受结晶分异和岩浆补给过程控制;(2) K?z?lda?蛇绿岩豆荚状铬铁矿床的Cr同位素研究,证明了俯冲带地幔橄榄岩中尖晶石的部分熔融,可能是豆荚状铬铁矿床主要的成矿物质来源之一,同时俯冲带流体也可能直接参与成矿;(3)层状岩体及蛇绿岩中普遍存在矿物间的Cr同位素不平衡分馏现象,不仅可用以记录岩浆作用的冷却时间,同时也证明了铬铁矿成矿过程中释放的流体对矿物间的元素交换具有明显促进作用。 相似文献
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随着分析技术的进步,非传统稳定同位素体系在地球化学、天体化学和生物地球化学等研究领域的应用日益广泛。钛(Ti)是一个非常重要的过渡族金属元素,在地球和其他类地球行星中广泛存在。但是由于Ti是一种难熔的、流体不活动性元素,高温地质过程中Ti同位素分馏很小。人们对Ti同位素体系的地球化学应用的关注相对其他非传统稳定同位非常有限。而近年来,随着化学纯化方案的优化以及双稀释剂方法的改进和仪器质谱性能的提高,Ti同位素组成的高精度测试已经能够实现。天然样品中Ti同位素组成的变化随之得以发现,使得学者们能够利用这一新的稳定同位素体系来解决与高温和低温地球化学相关的问题。很快Ti同位素体系地球化学研究成为当前国际地质学界的前沿研究课题和新的发展方向之一。本文首先在简要介绍Ti元素和Ti同位素体地球化学性质的基础上,介绍了Ti元素化学分离和Ti同位素分析方法。随后笔者总结了已有的不同类型球粒陨石和地球样品的质量相关Ti同位素组成研究结果,对硅酸盐地球的Ti同位素组成做了初步评估。前人对高温地质样品的Ti同位素组成研究初步探明Ti同位素在岩浆演化过程,例如部分熔融和结晶分异等重要地质过程中的分馏行为。笔者在此基础上探讨了结晶分异过程中引起Ti同位素分馏的主要控制因素,指出Ti同位素是潜在的研究岩浆演化过程的新工具。最后笔者探讨了Ti同位素地球化学未来的发展方向,以加速我国在Ti同位素地球化学方面的应用研究。 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>Ba在岩浆作用过程中是不相容的微量元素,在陆壳中的含量远高于地幔。过去针对碱土金属同位素(例如Mg、Ca、Sr)体系的研究表明,这些同位素在各种高温和低温的地球化学过程中可以发生分馏。因此,我们预测Ba同位素在风化作用、热液活动和生物地球化学等一系列过程中也可能产生同位素分馏,例如,已有研究发现低温环境中Ba同位素分馏可以高达0.5‰[1]。当高含量、大分馏的地壳物质随俯冲板块进入 相似文献
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高温下非传统稳定同位素分馏 总被引：5，自引：1，他引：4
过去十几年来,非传统稳定同位素地球化学在高温地质过程的研究中取得了的重大进展。多接收诱导耦合等离子质谱(MC-ICP-MS)的应用引发了稳定同位素分析方法的重大突破,使得精确测定重元素的同位素比值成为可能。本文总结了以Li、Fe和Mg同位素为代表的非传统稳定同位素在岩石地球化学研究中的应用。Li同位素目前被广泛地用于地幔地球化学、俯冲带物质再循环和变质作用的研究中,可以用来示踪岩浆的源区性质和扩散等动力学过程。不同价态的Fe在矿物熔体相之间的分配可以产生Fe同位素分馏,可以发生在地幔交代、部分熔融、分离结晶等过程中。岩浆岩的Mg同位素则大致反映其源区的特征,地幔的Mg同位素组成比较均一,这为研究低温地球化学过程中Mg同位素的分馏提供一个均一的背景。此外,Cl,Si,Cu,Ca,U等等同位素体系也具有广阔的应用前景。对同位素分馏机制的实验研究和理论模拟为理解非传统稳定同位素数据提供了必要的指导。实验表明,高温下具有不同的迁移速度的轻、重同位素可以产生显著的动力学同位素分馏,这一分馏可以在化学扩散、蒸发和凝华等过程中发生;同位素在矿物和熔体以及流体相中化学环境的差异使得不同相之间可以发生平衡分馏。而最近的硅酸盐岩浆的热扩散和热迁移实验则揭示了一种"新"的岩浆分异和同位素分馏机制。沿着温度梯度,硅酸盐岩浆可以发生显著的元素和同位素分异,湿的安山岩可以通过这种方式演变成花岗质成分,因此这个过程可能对陆壳的产生和演化有重大影响。如果温度梯度在岩浆作用中能长期存在,热扩散就可以产生稳定同位素的分馏,这一机制有别于传统的平衡和动力学同位素分馏。 而多个稳定同位素体系的正相关关系是示踪热迁移过程的最有力证据。在热扩散过程中,流体承载的物质的浓度和它的索瑞系数有关。但是这个系数对体系的很多参数非常敏感,变化极大,因此对热扩散效应的研究产生极大的困难。对热扩散实验的镁、钙和铁同位素测量表明,同位素比值的变化与体系的化学组成以及总温度无关,只和温度变化的幅度有关,这意味着即使元素的索瑞系数变化多端,某一元素的同位素之间的索瑞系数的差别总为常数。这一发现有助于简化对热扩散和索瑞系数这一基础物理问题的研究 。 相似文献
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镁（Mg）同位素有3个,24Mg、25Mg和26Mg,其中24Mg和26Mg的相对质量差较大,高达8.33%,这种大的相对质量差使地壳活动或其他地质过程中Mg同位素因化学物理条件的变化而发生明显的同位素质量分馏.目前,自然界可观测到的δ26Mg变化范围为-5.60‰~0.92‰,约6.5‰.镁在低温地球化学过程中分馏显著,而在高温环境下分馏不明显,因而Mg同位素是地质过程的潜在地球化学指标和示踪剂,在低温风化作用、高温部分熔融与岩浆结晶分异、变质作用、板片俯冲及壳幔物质循环、热液蚀变和矿床成因等方面取得重要进展.为此,简要介绍了镁同位素分析方法,系统总结了Mg同位素在地球各储库中的组成与分布特征以及地质作用过程中的镁同位素分馏机理;其次重点介绍了镁同位素近年来在碳酸岩研究中的应用;最后对有关问题进行了探讨,包括幔源岩石低δ26Mg成因解释（与俯冲再循环的碳酸盐岩、洋壳物质有关或与矿物分离结晶有关）和Li-Mg-Ca同位素联合示踪岩浆碳酸岩岩石成因.并对碰撞反应池多接收器电感耦合等离子体质谱仪（Nu Sapphire MC-ICP-MS）分析优势和Li-Mg-Ca等金属同位素联合示踪在稀土元素富集机制的应用进行了展望. 相似文献
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随着多接收质谱仪分析技术的进步,铬稳定同位素体系在最近二十几年的环境科学和地球化学中得到了越来越广泛的应用。铬元素属于氧化还原敏感元素,在氧化还原反应过程中伴随着较大的同位素分馏。因此,铬同位素在指示现代或古代环境的氧化还原状态方面有着重要的应用。同时,铬也是中度相容和轻度亲铁元素,使得铬稳定同位素体系也可用来制约高温地质过程(如核幔分异、地幔熔融和岩浆分异结晶等)以及地外行星的演化。本综述首先介绍铬稳定同位素体系,随后讲述分析方法、铬同位素分馏原理以及铬同位素在高温、低温地球化学中的应用。 相似文献
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白云鄂博富稀土元素碳酸岩墙的
碳和氧同位素特征 总被引：7，自引：0，他引：7
重点解剖了一条距白云鄂博超大型REE-Nb-Fe矿床东矿北东方向2 k m、切割白云鄂 博群H1及H3岩性段的细粒方解石碳酸岩岩墙的碳和氧同位素地球化学特征。结果表明,碳酸 岩的碳同位素组成变化范围较小(δ13C值为－6.6‰ ～ －4.6‰),与正常地幔碳δ 13C值－5±2‰一致;而氧同位素组成变化范围较大(δ18O值为11.9‰～17.7‰ ),显著高于地幔的δ18O值5.7±1.0‰,表明碳酸岩浆在结晶过程中或之后曾与 低 温热液流体发生了同位素交换。碳酸岩墙中白云石与方解石之间的碳和氧同位素分馏均小于 0‰,处于不平衡状态,说明该碳酸岩墙中的白云石与方解石并非同成因矿物,白云石可能 为次生成因的。 相似文献
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新疆希勒库都克铜钼矿床硫同位素特征及成矿物质来源探讨 总被引：3，自引：2，他引：1
位于东准噶尔北缘的希勒库都克铜钼矿床是一个以钼为主的斑岩型矿床,形成于早石炭世。希勒库都克铜钼矿床硫化物δ34S值介于+0.4‰~+7.6‰之间,平均为+4.1‰,其中黄铁矿δ34S值为+0.4‰~+7.6‰(平均+4.2‰)、辉钼矿δ34S值为+3.2‰~+4.7‰(平均+4.2‰)、黄铜矿δ34S值为+1.6‰~+2.5‰(平均+2.1‰),均显示出岩浆硫的组成特征。硫化物稀土元素特征与含矿斑岩类似,暗示成矿物质可能来源于含矿斑岩;流体包裹体地球化学及H-O同位素特征也表明成矿流体主要来自岩浆热液。而含矿斑岩高的正εNd(t)值、低的87Sr/86Sr初始比值表明含矿岩浆可能主要来自于地幔源区。综合研究区硫化物硫同位素、稀土元素及流体包裹体地球化学特征等分析,本文认为希勒库都克铜钼矿床成矿物质主要来自地幔源区,且含矿岩浆可能经历了地壳深部壳幔物质混合均一化的过程。 相似文献
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镁同位素地球化学研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
镁有3个稳定同位素:24Mg、25Mg和26Mg.已有数据表明,自然界Mg同位素组成的变化在陨石中较大.δ26Mg值在-0.71‰～11.92‰之间(相对于DSM3标准),而地球岩石中Mg同位素组成的变化较小,如地幔橄榄岩的δ26Mg变化范围为-3.01‰-1.03‰,沉积碳酸盐岩的δ26Mg变化范围为-4.84‰～-1.09‰,黄土的δ26Mg为-0.60‰.目前,大多数实验室均采用MC-ICP-MS方法来获得高精度的Mg同位素数据.原有Mg同位素国际标准SRM980由于具有不均一性应该废弃,应使用新的DSM3标准.Mg同位素地球化学的研究主要集中在太阳系星云形成过程、记录亏损地幔和地幔交代作用、揭示地质历史时期海水的Mg同位素组成演化、估算大陆风化通量等方面.我国开展的Mg同位素研究还非常少,且尚处于建立Mg同位素分析方法的研究阶段.随着技术的不断发展以及Mg同位素分馏机理的深入研究,Mg同位素的地质应用前景将日趋广泛. 相似文献
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深部碳循环的Mg同位素示踪 总被引：1，自引：0，他引：1
大洋板块俯冲导致的深部碳循环可影响地球历史的大气CO2的收支情况及气候变化。沉积碳酸盐岩是地球中轻镁同位素的主要储库,它通过板块俯冲再循环进入地幔有可能引起地幔局部的Mg同位素组成不均一性。因此,在这样一个基本假设基础上,即俯冲岩石的镁同位素在变质脱水和岩浆过程中不发生显著变化,镁同位素有可能成为深部碳循环的示踪剂。前人研究已经证明岩浆过程不会发生显著镁同位素分馏。然而,至今对俯冲、变质过程镁同位素的分馏程度以及低δ26Mg玄武岩成因还属未知。为此,本研究聚焦在高温高压条件下碳酸盐的稳定性和相转换、板块俯冲过程中的镁同位素行为、循环碳酸盐对地幔镁同位素组成可能产生的影响。 相似文献
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大别山中生代中酸性岩浆岩锆石U-Pb定年、元素和氧同位素地球化学研究 总被引：10，自引：2，他引：10
对大别山中生代主簿源、天柱山和团岭中酸性岩浆岩进行了锆石U-Pb定年、全岩主量和微量元素分析以及全岩和单矿物的氧同位素分析。结果表明,这些富钾的中酸性侵入岩表现出明显的轻稀土富集和高场强元素(Nb、P和Ti)负异常,与围岩片麻岩之间具有类似的微量元素分布特征和初始Sr-Nd-Ph同位素组成。锆石U-Pb年龄指示了早白垩世(121～131Ma)的岩浆结晶年龄。通过CL照相和SHRIMP定年在某些锆石颗粒中发现了老的继承核,年龄分别为742～815Ma和222Ma。这些新元古代和三叠纪核年龄分别与大别-苏鲁造山带超高压变火成岩原岩年龄和超高压变质年龄一致。尽管石英和锆石具有较小的δ~(18)O值变化范围(石英:6.30‰～8.66‰,锆石:4.14‰～6.11‰),全岩和其它单矿物氧同位素比值变化较大(全岩:0.07‰～7.13‰,钾长石:0.55‰～7.40‰,斜长石:-4.88‰～6.96‰),大多数锆石具有与正常地幔锆石(5.3±0.3‰)一致的δ~(18)O值。大多数样品的石英-锆石之间保存了氧同位素平衡分馏,而其它矿物(如,钾长石、斜长石、黑云母和角闪石)与锆石之间则大多表现出明显的氧同位素不平衡分馏,指示它们受到了岩浆期后亚固相水-岩相互作用的扰动。元素和同位素特征表明,大别山中生代中性岩起源于加厚基性下地壳的脱水部分熔融,在岩浆侵位过程中伴随有结晶分异作用;而花岗岩则起源于与北大别TTG正片麻岩具有相似化学组成的中性地壳的部分熔融。因此,大别山中生代中酸性岩岩浆源区是三叠纪扬子陆块俯冲产生的加厚地壳,形成机制可能与早白垩世地幔超柱事件热扰动所引起的部分熔融有关。 相似文献
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地球科学中铁同位素研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
21世纪初,铁同位素的高精度分析因多道等离子体质谱仪的引入成为可能。铁在自然界中具有高丰度、多价态和生物可利用性,其同位素地球化学受到广泛关注,并取得巨大的进展。本文综述了铁同位素研究的进展和在地球科学中的应用。这些进展包括：(1)查明了各类陨石的铁同位素组成,并制约了太阳系及早期行星演化过程;(2)调查了地球主要储库的铁同位素组成;(3)积累了大量高、低温常见体系中两相间的铁同位素分馏系数;(4)初步探明了岩浆过程(如部分熔融、地幔交代和岩浆分异等)中的铁同位素分馏行为;(5)初步查明铁同位素在主要低温过程(如风化、早期成岩作用等)中的分馏行为;(6)实例性研究揭示了沉积岩样品铁同位素在示踪古海洋大气氧逸度变化和早期生命演化方面的潜力。随着人们对铁同位素分馏机制理解的加深,各体系中分馏系数的积累,铁同位素将在地球科学的各个方面得到更广泛的应用。 相似文献
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随着多接收质谱仪分析技术的进步,锡同位素的理论研究和应用取得了巨大的进展,本文综述了锡同位素的研究进展及其应用.由于双稀释剂法与多接收电感耦合等离子质谱仪的结合,使得锡同位素分析的外部精度可达0.03‰以上,比热电离质谱仪高了一个数量级,分析测试精度明显提高.目前,己识别出地幔(δ122/118Sn:0.33‰～ 0.65‰)和地壳(δ122/118Sn:0.16‰～0.43‰)样品具有明显不同的锡同位素组成,并发现氧化还原、气液分离、部分熔融和结晶分异等地质过程均有明显的锡同位素分馏.作为新兴的非传统稳定同位素的一员,锡同位素已经在揭示成矿过程,制约行星的演化和青铜器的鉴伪等方面展现了独特的优势.随着人们对锡同位素分馏机理研究的不断深入,锡同位素在地质学、行星科学和考古学等领域将会得到更加广泛的应用. 相似文献
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地球化学急变带与地幔柱资源系统 总被引：7，自引：2，他引：7
地幔柱产生大面积软流圈上涌，沿深断裂形成岩浆房，导致大规模溢流玄武岩裂隙式喷发。良好的地幔柱成矿系统常出现在岩石圈不连续界面和三叉拼接裂谷，表现为地球化学急变带。地幔柱资源系统包括以下几方面：(1)地幔柱岩浆分异成矿系统，从封闭到开放环境的岩浆分异形成了富钛、富镁和低钛三个岩浆端员，构成了Cu—Ni(PGE)硫化物、Fe—Ti—V氧化物和Cu—Ag自然金属三个成矿体系；(2)地幔柱同生火山热液成矿系统，包括赤铁矿—阳起石—硅化氧化铜，沥青化—绿泥石—浊沸石化自然铜和碳酸盐化硫化物三个成矿体系；(3)地幔柱同构造盆地油气系统，巨量岩浆的快速成溢流导致地壳的快速沉降，形成同构造热盆地，具有油气前景；(4)地幔柱火山岩、硅质岩和富有机质砂页岩组合为优势生态体系提供了地质环境。 相似文献
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锂同位素分析方法及其在大陆裂谷环境碳酸岩研究中的应用 总被引：3，自引：0，他引：3
锂同位素在地质学、地球化学研究中有着广阔的应用前景,壳-幔相互作用过程的锂同位素地球化学研究已经成为近年来国际上研究的热点之一。锂同位素在自然界中的变化较大,δ7Li 值为-45‰～+45‰。锂同位素分析手段目前主要有TIMS、Ion Probe、SIMS、MC-ICPMS等4种技术,其中MC-ICPMS仪器的出现,使锂同位素发展速度明显加快。自然界中很多地质作用过程均能使锂同位素发生分馏。目前,锂同位素已在陨石和宇宙化学、陆壳风化过程、洋壳热液活动及蚀变、板块俯冲及壳幔物质循环、地表水地球化学、卤水来源与演化、热液成矿作用等领域的研究中取得了显著成效,并将成为地球科学中具有巨大应用前景的一种新的地球化学手段。文章对锂同位素在大陆裂谷环境碳酸岩研究中的应用作了较全面介绍,内容包括研究意义、锂含量和锂同位素组成以及取得的主要认识,比如蚀变作用、岩浆分异作用、地壳同化作用和扩散分馏作用均未对碳酸岩、硅酸盐的锂同位素组成造成影响、俯冲作用和地壳循环均没有明显影响地幔的锂同位素组成、地幔温度条件下锂扩散模拟表明地幔中的锂更均一等等。最后简单对比了大陆裂谷环境和碰撞造山环境两类碳酸岩在锂同位素组成上的差别。 相似文献
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胡家林超基性岩单矿物氧同位素组成基本上接近正常地幔值（石榴石4.7‰~5.4‰)。梭罗树超基性岩及其共生榴辉岩具有氧同位素正异常（超基性岩中石榴石9.8‰~10.4‰;榴辉岩中石榴石9.0‰~12.1‰)，指示超基性岩和榴辉岩原岩可能在板块俯冲之前，在浅层或地表环境中经历过蛇绿岩套顶部相似的低温热液蚀变。胡家林超基性岩样品中的变质锆石年龄227.2±2.4 Ma，可能代表俯冲板块经峰期超高压变质后，折返初期从金刚石榴辉岩相降压至柯石英榴辉岩相过程中流体活动和错石结晶的年龄。梭罗树超基性岩样品中变质锆石的一组变质年龄240.4±2.4 Ma代表了板块俯冲至超高压峰期变质之前流体活动过程中锆石的结晶年龄，而另一组变质年龄217.1±3.3 Ma代表了板块折返过程中高压榴辉岩相重结晶条件下的锆石结晶年龄。从变质锆石到重结晶锆石，其Th/U和176Lu/177Hf呈现出相似的变化趋势，可能指示了变质作用对锆石中的U-Th-Pb同位素体系和Lu-Hf同位素体系产生相似的地球化学效应。梭罗树超基性岩可能来源于俯冲地壳内部的“残留地幔”。胡家林超基性岩重结晶锆石中继承的放射成因铅或者来源于俯冲地壳与仰冲盘底部石榴辉石岩相地幔发生的壳幔相互作用而导致碎屑锆石的重结晶；或者来源于超基性岩岩浆在板块俯冲前，通过底侵作用上升侵位与地壳物质发生混染形成岩浆锆石，这种岩浆错石在超高压变质过程中经历了重结晶。 相似文献
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钒(Ⅴ)是一个变价元素,其赋存状态和地球化学性质对环境的氧化还原条件非常敏感,因此Ⅴ同位素可以作为一个新的地球化学示踪剂来制约高温地质过程氧化还原条件的变化。随着多接收电感耦合等离子质谱仪(MC-ICP-MS)的发展,Ⅴ同位素的分析精度不断提高,高温地质过程的Ⅴ同位素分馏能够被分辨出来,使得Ⅴ同位素的高温地球化学研究得以开展。本文对地幔和大洋玄武岩的Ⅴ同位素组成进行了总结,综述了Ⅴ同位素在蚀变过程、部分熔融和分离结晶重要地质过程的分馏行为,对比了硅酸盐全地球与陨石之间Ⅴ同位素组成的差异,并探讨了高温Ⅴ同位素地球化学未来的发展方向。 相似文献