釩(V)是一個對氧逸度敏感的元素,有兩個穩(wěn)定同位素,51V和50V。由于分析測試技術(shù)的進(jìn)步,近幾年來V同位素的研究逐漸開展起來。目前的自然觀測和理論計算工作表明,V同位素在高溫和低溫下都可以發(fā)生明顯的分餾。V同位素作為新的地球化學(xué)工具,顯示了在行星形成、核幔分異、殼幔演化、巖漿作用、巖漿礦床形成等重要地球科學(xué)問題研究中的應(yīng)用潛力。開展V同位素研究的前提是認(rèn)識其分餾機制,查清重要儲庫的V同位素組成。目前重要儲庫的V同位素研究仍然缺乏,高溫下Ⅴ同位素分餾尺度和分餾機制尚未完全清楚。本文對V的元素地球化學(xué)性質(zhì)和同位素研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹,針對目前存在的問題,開展了兩方面的研究。我們對來自全球典型的3個俯沖帶,具有成因聯(lián)系和演化序列的巖漿巖進(jìn)行了高精度的V同位素和Fe同位素分析,補充了重要儲庫的釩同位素組成。原始島弧玄武巖來自不同的源區(qū),流體、沉積物、俯沖洋殼物質(zhì)加入情況、部分熔融程度不同,但它們的V同位素組成較為均一,平均值為-0.82±0.10‰(2SD,n=16),與MORB的平均V同位素組成在誤差范圍內(nèi)一致,同一個島弧上(勘察加),不同位置的樣品的V同位素組成也很接近,平均值為-0.82±0.10%a(2SD,n=12),表明在當(dāng)前精度下,源區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)過程對V同位素的影響不明顯。結(jié)合前人工作以及元素指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn),巖漿演化過程中的V同位素分餾主要是由礦物分離結(jié)晶引起的,主要控制V的幾種礦物都有結(jié)晶的標(biāo)志。通過瑞利分餾模擬得到礦物和熔體之間V同位素分餾值約為-0.15‰,略大于從洋中脊巖漿巖中得到的結(jié)果(-0.10‰)。所有樣品的V同位素組成變化范圍達(dá)到0.38‰,大于洋中脊巖漿巖的范圍(～0.30‰),但是要遠(yuǎn)小于前人報導(dǎo)的馬里亞納俯沖帶巖漿巖的V同位素組成變化范圍(～2‰)。俯沖帶巖漿巖的Fe同位素組成的變化范圍比Ⅴ同位素小,并且與巖漿演化指標(biāo)沒有相關(guān)性,說明在相似的巖漿成分變化范圍內(nèi),V同位素比Fe同位素對巖漿分異更加敏感。由此我們對本工作中所有俯沖帶巖漿巖的V同位素組成與Si02含量進(jìn)行擬合,得到了一條直線,從而將V同位素作為巖漿演化的指標(biāo)。第二個工作是測量古老冰磧巖的V同位素組成,這些冰磧巖涵蓋了新生代之前地球上所有的冰期記錄(4次)。冰磧巖是代表古老上地殼的理想樣品,但是其Si02含量會因為原巖受到后期改造而變得不準(zhǔn)確。結(jié)合前人以及本文的第一個工作,我們認(rèn)為V同位素受風(fēng)化、蝕變等改造作用的影響小,因此能夠很好的保留原始樣品的信息。我們利用俯沖帶巖漿巖研究中得到的V同位素組成與SiO2含量之間的關(guān)系,計算出冰磧巖真實的Si02含量,從而直接制約大陸上地殼成分隨時間的演化情況。結(jié)果顯示,從中太古代到古元古代、新元古代以及古生代,冰磧巖的V同位素組成升高,計算所得的Si02含量從中太古代(3.0～2.9Ga)的48～49wt.%升高到古元古代(2.4～2.2Ga)的～54wt.%,再升至新元古代(0.7～0.58Ga)的57～64 wt.%,新元古代之后大陸上地殼Si02含量基本不變。對應(yīng)大陸上地殼從基性到中酸性成分的演化規(guī)律。根據(jù)我們的結(jié)果可以推測,板塊構(gòu)造活動啟動的時間應(yīng)該在3.0Ga之后。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P597
【部分圖文】：

（２）測定巖石學(xué)標(biāo)樣的Ｖ、Ｆｅ同位素組成，共８種，１７件（包括重復(fù)包括由芝加哥大學(xué)Ｎｉｃｏｌａｓ?Ｄａｕｐｈａｓ教授提供的ＢＣＲ－２巖石學(xué)標(biāo)樣，來驗室ＢＣＲ－２標(biāo)樣的Ｖ同位素測試值與文獻(xiàn)報道值存在差異的原因。??（３）俯沖帶巖漿巖Ｖ、Ｆｅ同位素分析：Ｖ同位素４７件，Ｆｅ同位素３０（４）古老冰磧巖樣品Ｖ同位素分析：溶樣２４件，完整分析２０件。溶樣用３０％ｖ／ｖＨ２Ｏ２＋濃ＨＮ０３、馬弗爐灰化、微波消解法三種條件實驗處品。??（５）測試化學(xué)提純之后的基質(zhì)元素含量并計算回收率。??注：以上同位素測定工作在中國科大超凈實驗室和Ｎｅｐｔｕｎｅ?ｐｌｕｓ?ＭＣ－ＩＣＰ室完成，元素含量測定工作在ＩＣＰ－ＭＳ實驗室完成。??（４）參加國內(nèi)和國際會議共３次：２０１６年在北京舉辦的第三屆中國地合學(xué)術(shù)年會，２０１７年在青島舉辦的“地球化學(xué)進(jìn)展”研討會，２０１７年在爾良舉辦的美國地球物理聯(lián)合會秋季會議。??（５）文獻(xiàn)調(diào)研不少于１００篇。??

〇?Ｐａｌｅｏｚｏｉｃ?ｔｉｌｌｉｔａｓ?＾?Ｎｅｏｐｒｏｔｅｒｏｚｏｉｃ?Ｕｌｌｉｌｅｓ??＠?Ｐａｌｅｏｐｒｏｔｅｒｏｚｏｌｃｔｉｌｌｉｔｃｓ?＠?Ｍ？？ｏａｒｃｈ？ａｎ?ｔｌｌｌｉｔｖｓ??圖２．２本論文中俯沖帶巖楽巖（勘察加、Ｋｉｃｋ’ｅｍ?Ｊｅｎｎｙ火山巖，阿留申侵入巖）和冰磧巖??樣品在全球的位置圖，圖片修改自Ｈｕａｎｇ?ｅｔ?ａＬ?（２０１６）和Ｇａｓｃｈｎｉｇ?ｅｔ?ａｌ．?（２０１４）。??３３??

?２５??Ｒｕｎｓ?ｎｕｍｂｅｒ??圖２．１馬里亞納島弧火山巖樣品的Ｖ同位素測量精度（２ＳＤ）與測量次數(shù)（Ｒｕｎｓ?ｎｕｍｂｅｒ）??的關(guān)系圖，數(shù)據(jù)來自Ｐｒｙｔｕｌａｋｅｔａ丨．（２０１７）。??Ｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｚｏｎｅ?８ｐｒ？？ｄｉｎｇ?ｒｉｄｇ？?ｏｆｆｓｅｔ?ｂｙ?ｌｒ？ｎ？ｒ〇ｒｍ?ｆａｕｌｔｓ??Ｓｕｂｄｕｃｔｌｏｎ?＞ｏｎ？?ｌａｖａｓ?Ｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎ?ｘｏｎａ?ｉｎｔｒｕｓｉｖｅ?ｒｏｃｋｓ??〇?Ｐａｌｅｏｚｏｉｃ?ｔｉｌｌｉｔａｓ?＾?Ｎｅｏｐｒｏｔｅｒｏｚｏｉｃ?Ｕｌｌｉｌｅｓ??＠?Ｐａｌｅｏｐｒｏｔｅｒｏｚｏｌｃｔｉｌｌｉｔｃｓ?＠?Ｍ？？ｏａｒｃｈ？ａｎ?ｔｌｌｌｉｔｖｓ??圖２．２本論文中俯沖帶巖楽巖（勘察加、Ｋｉｃｋ’ｅｍ?Ｊｅｎｎｙ火山巖，阿留申侵入巖）和冰磧巖??樣品在全球的位置圖，圖片修改自Ｈｕａｎｇ?ｅｔ?ａＬ?（２０１６）和Ｇａｓｃｈｎｉｇ?ｅｔ?ａｌ．?（２０１４）。??３３??
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本文編號：2890679