大陆上地壳Cu-Ag-Au丰度及其在地质历史时期中的演化：来自冰碛岩的约束

Globally-distributed glacial diamictite samples that were deposited during the Mesoarchean, Paleoproterozoic, Neoproterozoic and Paleozoic eras were collected. Accurate and precise Ag and Au concentrations of these samples will be obtained using the latest generation of high-sensitivity and high-resolution single-collector inductively coupled plasma mass spectrometer (SC-ICPMS). The methods of standard addition and isotope dilution will be adopted. By using the correlations between Ag、Au and other elements, the present project can provide more representative abundances of Ag and Au in the modern upper continental crust and constrain the secular change of Cu-Ag-Au abundances and their ratios in the upper continental crust over Earth history. These data are of fundamental importance not only for applied geochemistry and environmental geochemistry, but also for studying the processes during crust-mantle interaction and the fractional crystallization of arc-related magmas.

利用最新一代高灵敏度和高分辨的单接收等离子体磁质谱仪（SC-ICPMS）ELEMENT XR，分别通过同位素稀释法和标准加入法精确测定世界范围内不同时代的冰碛岩组合样品的Ag和Au含量，利用元素之间的相关性获得更具全球代表性的现今大陆上地壳Au和Ag的丰度估值，并揭示大陆上地壳Cu-Ag-Au丰度及其比值在地质历史时期中的演化规律，为勘查地球化学和环境地球化学研究提供更可靠的背景依据，为利用Cu-Ag-Au研究壳幔相互作用和岛弧岩浆结晶分异过程提供基本边界条件。

大陆地壳的化学成分在地质历史时期中的演化可以为大陆地壳的形成机制和板块构造运动的起始时间提供强有力制约。本项目利用世界范围内不同时代的冰碛岩作为媒介来研究大陆上地壳Cu-Ag-Au的丰度及其在地质历史时期中的演化。项目资助期间，在负责人所在实验室利用同位素稀释剂法和内标法分别建立了亲铜元素和Au含量的测试方法，并以此测定了24件冰碛岩样品的Cu-Ag含量和部分样品的Au含量以及40余件大陆弧深部堆晶的Cu-Ag含量。冰碛岩的测试结果显示，大陆上地壳的Cu丰度和Cu/Ag比值在30-24亿年之间存在一个显著降低过程，而在过去24亿年却没有明显变化。利用太古宙时期的科马提岩、基性岩和酸性岩的平均Cu含量和Cu/Ag比值进行质量平衡计算，结果显示30亿年前大陆上地壳以基性岩为主，到24亿年前转变为以酸性岩为主，且自此以后，大陆上地壳的基性岩和酸性岩的比例基本不变。这些证据表明酸性的大陆地壳主要形成于太古宙晚期。由于水是形成酸性岩石的必要组分，且板块俯冲是将水带入地球深部最有效的方式，因此推测全球范围内的板块构造运动很可能起始于约30亿年以前。大陆弧深部堆晶的Cu-Ag结果显示幔源的Cu主要富集在深部的堆晶中，堆晶的拆沉导致了大陆地壳亏损Cu且Cu/Ag比值低。以上述研究为基础，受资助期间，负责人以第一作者和通讯作者身份发表2篇Nature Index期刊论文，以合作作者身份发表两篇影响因子大于3.0的国际SCI论文。受本项目资助，负责人多次参加国际和国内学术交流会议，并做口头报告（英文3次+中文2次）。总之，本项目不仅实现了大部分预期科学目标，还在多方面开展了探索性工作，为今后的深入研究奠定了良好的基础。