金伯利岩是如今地球上已知泉源最深的岩浆产物，其就位时常捕获大陆岩石圈地幔的样品。金伯利岩年事分布广，这使得它成为揭示地幔形成和演化汗青的告急载体。然而，金伯利岩常缺乏适宜的定年矿物，易蚀变，还含有大量不同年代和泉源的捕虏体和捕虏晶，使金伯利岩的年代学研究非常困难。
中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室Aleksei Melnik博士后、相助导师李献华院士及相助者选取位于俄罗斯Karelian克拉通东南部的古元古代Kimozero金伯利岩为研究对象（图1），对该岩石中的锆石捕虏晶和其边部次生的斜锆石举行了离子探针（SIMS）U-Pb定年、微量元素及氧同位素等综合研究。由于金伯利岩岩浆上升过程中捕获了大量来自地壳和地幔的锆石，作者对全部分选出的～130颗锆石举行了综合分析，以辨别出代表金伯利岩岩浆侵位时间的幔源锆石（图2，图3）。前人研究发现，在金伯利岩中，一些幔源锆石晶体边部常与富含碳酸盐的流体/熔体之间发生反应，形成以斜锆石为主的脱硅反应边（DSR），但这些边部是在地幔中形成，还是与金伯利岩岩浆喷发相关，学术界仍不清晰。
该研究发现，Kimozero金伯利岩中幔源锆石（1.97Ga）和壳源锆石（2.70–2.38Ga）晶体边部都生长了相同结构和身分的斜锆石。这些斜锆石边的Pb-Pb年事（1.97Ga）与幔源锆石U-Pb年事一致（图4），分析这些斜锆石反应边形成于地壳（图5），而且斜锆石年事未受到后期绿片岩相变质作用的影响，仍很好地记录了Kimozero金伯利岩岩浆侵位时间，因此，对金伯利岩斜锆石反应边举行定年是得到可靠的金伯利岩侵位年事的一种有效本领。
图1 Fennoscandian地盾的构造简图及Kimozero金伯利岩的位置
图2 Kimozero金伯利岩锆石U-Pb定年图解。(a)全部壳源和幔源锆石的U-Pb年事谐和图；(b)全部金伯利岩幔源锆石的207Pb/206Pb加权平均年事图解；(c)金伯利岩幔源锆石的U-Pb年事谐和图(不一致≤5.0%)
图3 Kimozero金伯利岩锆石的微量元素和氧同位素构成。 (a)地幔和(b)地壳锆石的微量元素蛛网图。(c)全部锆石的LuN/GdN-Eu/Eu*和(d)δ18O-207Pb/206Pb年事图解
图4 Kimozero金伯利岩斜锆石边(DSR)的背散射图像及其Pb-Pb定年效果。(a)地壳和地幔锆石DSR背散射图像（比例尺20μm，Bdy=斜锆石；PBZ=斜长石后期被锆石取代；ZBI=锆石-斜锆石界面；Srp=蛇纹石）。(b)斜锆石Pb-Pb等时线图解
图5 金伯利岩中锆石脱硅反应边 (DSRs) 形成的模子示意图解
研究效果发表于国际学术期刊JGR-Solid Earth（Melnik A E*, 李秋立, Korolev N M, 李娇, 凌潇潇, 刘宇, 唐国强, Zinger T F, 毛骞, 吴石头, 许晶瑶, 李献华*. 2022. Desilicification rims of zircon xenocrysts record the timing of kimberlite emplacement[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 127, e2022JB024482. DOI: 10.1029/2022JB024482）。研究受国家天然科学基金委庞大项目（41890831）、国家天然科学基金委外国青年学者基金（42150410391）和国家天然科学基金委青年科学基金（42003012）的联合资助。
美编：傅士旭
校对：万鹏 |
