第七届青年地学论坛

随着多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的广泛应用，高精度稳定钾同位素分析测试技术和方法体系得以建立及改进，测试精度从之前的~0.5‰提高到~0.05‰（Wang and Jacobsen,2016;Li et al.,2016;Hu et al.,2018,2021;Chen et al.,2019;Xu et al.,2019;Li et al.,2020）。由于钾元素特殊的地球化学性质和其在高温-低温过程中的同位素分馏特征，使其在指示太阳系及行星演化、月球起源大碰撞、示踪壳幔相互作用、表生地球化学过程等方面有独到的意义。目前，钾同位素作为新兴的“非传统稳定同位素”之一，已运用到众多高温-低温地质作用过程以及生物作用过程等，均已取得显著成果（Wang and Jacobsen,2016;Jiang et al.,2019;Bloom et al.,2020;Santiago Ramos et al.,2018,2020;Liu et al.,2020;Chen et al.,2020;Sun et al.,2020;Parendo et al.,2017;Li et al.,2017;Morgan et al.,2018;Li,2017）。碱性岩由于其深源浅成及富集众多不相容元素的性质，可以为地球深部的物质组成及演化提供重要信息，并提供稀有元素相关的具有经济意义的矿床。但由于目前研究的碱性岩样品K同位素数据有限（Sun et al.,2018;Xu et al.,2019），且碱性岩作为特殊的富碱端元，其K同位素组成及在演化过程中的同位素分馏有待进一步研究。本研究应用钾同位素对辽宁赛马碱性岩进行研究，并结合其主、微量元素及Sr-Nd同位素地球化学特征，示踪碱性岩源区和分异演化过程。
研究选取赛马碱性岩样品25个，顾家碱性岩样品3个，均采自赛马碱性杂岩区，该区位于华北克拉通东北缘辽东半岛东部，辽东地块太子河-浑江凹陷与营口-宽甸隆起的交汇部位中部，辽东中生代构造岩浆岩带核部。样品主微量和Sr-Nd同位素测试在矿床地球化学国家重点实验室和武汉上谱分析科技有限责任公司完成；K同位素测试工作在华盛顿大学（西雅图）同位素实验室完成。
结果表明：SiO₂含量为54.44%~59.48%，高碱(K₂O+Na₂O>13%)和K₂O/Na₂O比值(2.18~5.34)。岩石强烈富集大离子亲石元素(LILE)及轻稀土元素(LREE)，亏损Nb、Ta、Ti、P，具有较高的初始Sr比值及低的ε_Nd值，与前人结果一致（赵振华和周玲棣，1994；景立珍等，1995；陈肇博，1996；谭东娟等，1998，1999；Wu等，2015；Zhu等，2016;刘晓辉等，2017），均指示其为壳幔混合成因。除17SM21样品外，其余23件赛马碱性岩样品的钾含量为11.2%~12.7%，钾同位素组成δ⁴¹K为-0.54‰~-0.31‰，平均-0.425‰，与整体硅酸盐地球的钾同位素组成一致。
结合元素、同位素地球化学数据，赛马碱性岩较高的钾含量及较均一的钾同位素组成，可能反映了：
1）赛马碱性岩钾同位素组成与指示岩浆结晶分异的参数（如：Si、Mg、K等）无明显相关性，表明钾同位素在碱性岩演化过程中（如：部分熔融、分离结晶及钾长石的堆晶作用等）无明显K同位素分馏，可指示碱性岩浆源区特征；
2）赛马碱性岩起源于岩石圈地幔部分熔融，且K同位素与BSE高度一致，指示其源区K同位素较为均一，且岩浆上升过程中的地壳物质混染并未影响其K同位素组成。
 

碱性岩,钾同位素,岩石成因,辽宁赛马