金伯利岩是目前地球上已知来源最深的岩浆产物，其就位时常捕获大陆岩石圈地幔的样品。金伯利岩年龄分布广，这使得它成为揭示地幔形成和演化历史的重要载体。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来源的捕虏体和捕虏晶，使金伯利岩的年代学研究十分困难。
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、合作导师李献华院士及合作者选取位于俄罗斯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进行了离子探针（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，作者对所有分选出的 130颗锆石进行了综合分析，以鉴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，学术界仍不清楚。
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成分的斜锆石。这些斜锆石边的Pb-Pb年龄（1.97Ga）与幔源锆石U-Pb年龄一致（图4），说明这些斜锆石反应边形成于地壳（图5），而且斜锆石年龄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进行定年是获得可靠的金伯利岩侵位年龄的一种有效手段。
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)所有壳源和幔源锆石的U-Pb年龄谐和图；(b)所有金伯利岩幔源锆石的207Pb/206Pb加权平均年龄图解；(c)金伯利岩幔源锆石的U-Pb年龄谐和图(不一致 5.0%)
图3 Kimozero金伯利岩锆石的微量元素和氧同位素组成。 (a)地幔和(b)地壳锆石的微量元素蛛网图。(c)所有锆石的LuN/GdN-Eu/Eu*和(d)δ18O-207Pb/206Pb年龄图解
图4 Kimozero金伯利岩斜锆石边(DSR)的背散射图像及其Pb-Pb定年结果。(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) 形成的模型示意图解
研究成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）。研究受国家自然科学基金委重大项目（41890831）、国家自然科学基金委外国青年学者基金（42150410391）和国家自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
