新聞動(dòng)態(tài)楊傳茂等-GRL&AM：用鋯石水含量約束花崗巖成因
水是花崗巖形成中不可或缺的組分，可以說沒有水就沒有花崗巖，也就沒有大陸。然而，目前關(guān)于花崗巖中水來源于含水礦物脫水還是外部水的加入依然爭(zhēng)論很大。鋯石作為花崗巖中常見的副礦物，相對(duì)于橄欖石、單斜輝石、石榴子石等名義上無水礦物，具有更低的水?dāng)U散系數(shù)，在鋯石從熔體中結(jié)晶時(shí)所包含的原生水有潛力成為研究花崗巖水含量的窗口。然而，由于鋯石中含有大量的U、Th放射性元素，其放射性衰變會(huì)損傷鋯石晶格，導(dǎo)致鋯石的蛻晶化。蛻晶化的鋯石晶格膨脹，可吸附大量次生水，干擾鋯石原生水含量的準(zhǔn)確測(cè)定。因此，首先需要排除次生水的影響，才能獲取可靠的鋯石原生水含量。
中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所博士研究生楊傳茂在徐義剛研究員和夏小平研究員的指導(dǎo)下，與地質(zhì)地球所楊進(jìn)輝研究員、國科大孫金鳳副教授、中國計(jì)量科學(xué)研究院高鈺涯博士、山東科技大學(xué)王雪博士合作，建立了一套低蛻晶化鋯石拉曼光譜篩選方法和對(duì)不同蛻晶化程度的鋯石進(jìn)行熱退火處理方法，并運(yùn)用于華北晚中生代花崗巖的研究中。獲得以下認(rèn)識(shí)：
（1）鋯石拉曼光譜中Si-O四面體的反伸縮振動(dòng)模對(duì)鋯石蛻晶化程度很敏感，該譜峰的半高全寬小于8 cm-1或拉曼位移大于1007 cm-1時(shí)，鋯石蛻晶化程度較低，原生水保存較好（圖1）；
（2）在熱退火兩個(gè)小時(shí)條件下，原生水在700℃以上發(fā)生擴(kuò)散丟失，而次生水在400–500℃左右就開始丟失（圖2）。因此，可以利用原生水和次生水脫水溫度的不同去除鋯石中的次生水；
（3）蛻晶化的古老鋯石依然能夠穩(wěn)定地保存其原生水含量（圖2），這一結(jié)果說明鋯石水含量的應(yīng)用能夠拓寬到蛻晶化的古老鋯石中。
（4）侏羅紀(jì)花崗巖鋯石水含量與典型大陸弧巖漿鋯石水含量接近，而到早白堊世克拉通破壞峰期時(shí)鋯石水含量明顯升高。鋯石水含量的升高還伴隨著鋯石δ18O的降低以及ε_(tái)Hf (t)的升高（圖3）。
（5）華北花崗巖高的鋯石水含量受控于高的花崗質(zhì)熔體水含量，而不是溫度和壓力等因素?；◢弾r形成于地殼加水熔融條件下，其規(guī)模主要受控于地殼的加水量，在早白堊世下地殼加入了更大量的水產(chǎn)生了更大規(guī)模的花崗巖。
（6）鋯石水含量與ε_(tái)Hf (t)正相關(guān)，并且從侏羅紀(jì)到早白堊世花崗質(zhì)熔體水含量的增加與同時(shí)期華北克拉通巖石圈地幔含水量的變化一致，因此研究認(rèn)為加入到下地殼的水很有可能是地幔來源的（圖4）。
圖1 蘇州巖體鋯石水含量與拉曼光譜半高全寬和拉曼位移的關(guān)系
圖2 不同蛻晶化程度的鋯石，在從室溫到1000℃的不同溫度下加熱兩個(gè)小時(shí)后水含量的變化
圖3 （a）華北晚中生代花崗巖分布和（b）鋯石年齡譜、Hf-O同位素及水含量組成
圖4 華北晚中生代花崗巖的成因模式圖
相關(guān)研究成果已在國際學(xué)術(shù)期刊Geophysical Research Letters和American Mineralogist在線發(fā)表或接收。本研究受到國家自然科學(xué)基金（41688103，41673010）、中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)B（XDB18000000）和南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州）項(xiàng)目（GML2019ZD0202）的聯(lián)合資助。論文的鋯石水含量數(shù)據(jù)在中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所二次離子質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)室（SIMS）分析獲取，分析方法國際領(lǐng)先。
論文信息：
Yang, C.M., Xu, Y.G., Xia, X.P., Yang, J.H., Sun, J.F., Zhang, W.F., Yang, Q., Yang, Y.N., 2022. High water contents in zircons suggest water-fluxed crustal melting during cratonic destruction. Geophysical Research Letters, 49(7), e2021GL097126. https://doi.org/10.1029/2021gl097126.
Yang, C.M., Xu, Y.G., Xiao, X.P., Gao, Y.Y., Zhang, W.F., Yang, Y.N., Yang, Q., Zhang, L., 2022. Raman spectroscopy-based screening of zircon for reliable water content and oxygen isotope measurements. American Mineralogist, in press. https://doi.org/10.2138/am-2022-8075.
Yang, C.M., Xia, X.P., Gao, Y.Y., Wang, X., Zhang, W.F., Cui, Z.X., Yang, Y.N., Yang, Q., Xu, Y.G., 2022. Effects of thermal annealing on water content and δ18O in zircon. American Mineralogist, in press. https://doi.org/ 10.2138/am-2022-8444.
