川西碰撞造山环境碳酸岩起源演化及深部过程的Li同位素制约

由于同位素分析方法的改进和MC-ICPMS技术的发展，锂同位素是近几年发展极为迅速的一门地球化学示踪技术，成为国际地学领域前沿研究之一。川西冕宁-德昌碳酸岩以其产出的陆内转换造山带背景和陆内走滑断裂环境而明显不同于人们所熟知的大陆裂谷环境。前人研究工作只对大陆裂谷环境碳酸岩进行了锂同位素研究，取得了重要成果，但缺乏对碰撞造山环境碳酸岩的相关研究，这在一定程度上限制了对不同类型碳酸岩地球化学特征的全面认识和理解。通过对川西冕宁-德昌碳酸岩锂同位素组成的深入系统研究，将深刻揭示碰撞环境碳酸岩的源区特征及其深部作用过程，并与国外裂谷环境碳酸岩进行对比研究，揭露不同产出环境碳酸岩的本质区别。此外，建立锂同位素化学分离方法和MC-ICPMS测试技术，将竭力为国内同行提供技术支撑，推动我国在锂同位素领域的研究进程，为解决我国相关地质研究中的关键科学问题提供新的资料，因而具有重要的理论意义和实际意义。

建立了3种锂同位素标准物质的化学分离以及使用MC-ICPMS仪器高精度测定了锂同位素组成，并通过对川西冕宁-德昌碳酸岩-正长岩的锂同位素组成研究，探讨了碰撞造山环境碳酸岩的源区特征及其深部作用过程，进而与大陆裂谷环境碳酸岩的锂同位素组成对比，揭露了不同产出环境碳酸岩的本质区别。. 以不同浓度Li元素标准样品和K、Ca、Na、Mg、Fe单元素标准样品的混合溶液为研究对象，采用三根阳离子交换树脂（AG 50W-X8）填充的聚丙烯交换柱（第一和第二阶段）和石英交换柱（第三阶段）对Li进行分离富集，淋洗液分别为2.8 M HCl、0.15 M HCl以及0.5 M HCl 30 %乙醇，淋洗液体积小，仅为35 mL。分离回收率高，均大于97.6 %，其中第一阶段为98.9 %-101.2 %，平均值为100.0 %，第二阶段为97.6 %-101.9 %，平均值为99.9 %，第三阶段为99.8 %-103.3 %，平均值为100.6 %。国际标样AGV-2（相对于IRMM-016）、BHVO-2（相对于IRMM-016）和IRMM-016（相对于L-SVEC）的δ7Li值分别为5.68‰±1.04‰(2σ, n=18)、4.33‰±0.76‰(2σ, n=18)和-0.01‰±0.72‰(2σ, n=15)，与前人分析结果吻合，分析精度与国际同类实验室水平相当。并对比了马里兰大学同位素实验室和笔者实验室对同种岩石矿物样品的分析结果，在误差范围内具有很好的一致性。因此，本方法可用于测定天然样品的Li同位素组成。. 川西碳酸岩-正长岩的锂含量为1.1~120ppm，δ7Li值为-4.5‰~+5.8‰。大多数碳酸岩-正长岩的锂同位素组成显示其具有地幔锂同位素的地球化学特征，但部分显示其受到地壳物质的混染。根据川西碳酸岩-正长岩的锂同位素组成变化，结合其它同位素资料（Sr-Nd-Pb），认为地幔源区可能受到早期深俯冲循环的洋壳物质和沉积物的混入与交代。. 对比研究表明，大陆裂谷环境碳酸岩来自原始或亏损地幔，未受到地壳物质循环的影响，而碰撞造山环境碳酸岩与洋壳和沉积物的俯冲、循环有关。