河北地质大学 河北石家庄 050031
摘要：锆石是一种硅酸盐矿物，在中酸性火成岩中很常见，也存在于变质岩和其他沉积物中。锆石是地球上形成最古老的矿物之一，因其稳定性好而成为同位素地质年代学最重要的定年矿物。通过微区原位定年技术，能够给出有关寄主岩石的地质演化历史等重要信息，这可以为地质过程的精细年代学格架的建立提供有效的证据。文章主要对锆石的微区原位测试技术、锆石的成因类型进行综述，并阐述其存在问题和发展方向。
关键词：锆石成因；微区原位测试；锆石U-Pb法
引言
传统意义上，锆石一直被视为具有高度稳定性的矿物，能持久保持矿物形成时的物理和化学特征，特别是元素和同位素特征。普通铅含量低，富含U,Th等放射性元素，离子扩散速率低，封闭温度高等特点，因此被广泛应用于岩石学、矿物学和地球化学研究中。以精细的锆石矿物学研究为基础，开展同位素定年工作，锆石已成为U-Pb法定年的理想对象。
1.研究现状
对锆石的研究现状从以下几个方面进行讨论：
锆石按照成因分类分为岩浆锆石、变质锆石和热液锆石。
第一类为岩浆岩中的锆石，岩浆锆石是指在岩浆中结晶形成的锆石，一般锆石自形程度较高，在双目镜下呈现无色透明。锆石在硅中等饱和-饱和的岩浆岩中较多，在硅不饱和的岩浆岩中则较少，变质岩、沉积岩中可以保留部分原岩岩浆锆石残留核。岩浆锆石一般具有岩浆振荡环带，通过观察发现一般中基性的岩浆锆石具有较宽的振荡环带，这是因为高温条件下微量元素扩散快；而酸性的岩浆锆石形成的振荡环带较窄，是因为低温条件下微量元素的扩散速度慢。
第二类为变质岩中的锆石，在变质作用过程中形成的锆石。具有变质成因的锆石可以分为以下三类，包括变质结晶锆石，变质增生锆石和变质重结晶锆石。变质锆石具有其特征的内部结构，主要有无分带、弱分带、云雾状分带、扇形分带、面状分带和斑杂状分带等。变质重结晶过程只是锆石晶格的重新调整,没有新的锆石生成,因此重结晶锆石常常为自形到半自形,且外形与原岩岩浆锆石环带形状相似,与原岩锆石之间没有明显的生长界限。变质增生锆石既可以是原岩锆石的变质增生边，也可以是独立的新生颗粒。目前认识条件下,对锆石的外形和内部结构进行详细研究是区分变质增生锆石与变质重结晶锆石最为直接的方法。
第三类锆石为热液锆石，它是指经过热液流体蚀变或热液改造了的锆石，或从热液流体中直接结晶的锆石。热液锆石分为岩浆热液锆石和变质热液锆石。热液锆石是指在富水流体中形成，或受这种流体蚀变形成的变质锆石。热液锆石的生长需要其他来源的Zr元素的溶解(很可能来自围岩岩浆锆石)和非常高的流体/岩石比，其形成温度可从岩浆向热液过渡的晚期岩浆系统的温度降低到中温成矿系统的温度（2007，chaltegger U）。
（2）锆石同位素微区原位测试
目前，国内外常用于锆石同位素微区原位分析的测试方法主要有：二次离子探针质谱（SIMS）、激光剥蚀－电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）和激光剥蚀多接受等离子体质谱（LA-MC-ICP-MS）。
应用最普遍的是二次离子探针质谱（SIMS），其原理是通过高能一次离子轰击样品靶产生的二次离子，对样品的同位素组分进行分析。该技术是先进最为精确地微区原位分析，具有较高的空间分辨率，分析测试灵敏度及对样品的破坏性小等优点，已经成为研究复杂锆石年龄的重要手段。近年来，一些学者对澳洲Jack Hills地区的古老碎屑锆石进行了微区离子探针U-Pb年龄和氧同位素组成的研究，获得了目前已知的最古老的锆石单颗粒年龄(4.4Ga)。随着LA-ICP-MS技术的发展，沉积岩中碎屑锆石的年龄谱分析广泛应用于沉积岩源区物质成分组成和地壳演化的研究。
2.存在问题
锆石的成分与结构介绍了岩石所经历的复杂地质过程。对内部结构复杂的锆石进行同位素和化学成分的微区原位分析，必须对其内部结构进行详细的研究。由于幔源锆石和壳源岩浆锆石化学组成存在明显的差异，易于区分。利用壳源岩浆锆石的微量元素、稀土元素特征识别其寄主岩石的类型，还有待于成因明确的锆石微区原位测试数据的积累。但是现在建立“判别树”的数据还很有限，而且部分锆石微区原位测试数据来源不准确。
在原始成因产状不清楚的情况下，变质锆石和岩浆锆石的区分除了利用w（Th）/w（U）比值外，不确定是否可以通过其他的微量元素、稀土元素的比值和图解来进行有效的区分。分别对锆石颗粒的不同区域进行年代学、化学组成进行原位分析。这些信息的提取需要依赖于科学技术的进步。
现在的测试技术已经实现了矿物微区原位测试，但是分析仪器的空间分辨率不够高，而且锆石颗粒一般较小，尤其是变质岩石中变质增生或者变质重结晶的部分锆石；或者是记录了多次岩浆作用的岩浆锆石；或者是在研究过程中地质作用形成的生长区域可能较小，标样缺乏，测试时间较长致使很多信息无法准确的提取获得。减少测试中的干扰,提高精度和准确度，研发和测定所得标样是未来锆石进行微区原位测试的重要内容。
3.发展方向
除了U，Hf，Li等同位素之外，锆石还含有许多微量元素，锆石的微量元素分析可以为其形成环境与形成方式提供重要的信息，能够有效的帮助岩石年龄的解释。在锆石同一点位进行一次分析同时获得多种同位素和微量元素成分数据，是未来锆石研究的发展方向。
碎屑锆石的研究不再单一的揭示物源区位置或限定最大沉积年龄，未来将向更广的领域延伸。可以示踪物源变化情况、揭示山脉的隆升、示踪沉积矿床物源、反映河流的变化，估算物源区沉积贡献率、还原早期地球的演化、研究冰盖及下伏岩体演化、评估岩体的位移量、重建构造带的演化等。碎屑锆石今后也应该向着更高精确度和效率，更低的成本，综合性分析的方向发展。
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