锆石飞秒成像 | 500nm高空间分辨率 | 多元素大数据等你来提取

锆石的晶体结构(邹心宇等，2021)

ZrO8十二面体、SiO4四面体和O原子分别用绿色、蓝色和红色显示

矿物元素成分在空间的分布特征是理解矿物生长过程最关键的要素。随着成像技术的发展，科学家们逐渐发现稳定的锆石同样具有复杂的内部结构，包括环带、包裹体和核–边结构等等，不同结构的年龄和微量元素信息可以揭示锆石复杂历史和来源，锆石分析也逐渐转向微区分析。

锆石不同环带结构中的铀钍元素组成变化可以反推各批次的岩浆成分。Th、U 元素含量受控于结晶熔体的温度条件，当熔体温度降低时，结晶锆石 Th、U 含量增加，但U含量变化速度高于 Th 含量，因此在不同的温度条件下结晶的锆石具有不同 Th/U 值，从而能够依据锆石微区定年结果和锆石环带成分反推各批次的岩浆成分。

锆石Ti浓度和Zr/Hf的比值变化可用于判断岩浆的演化。Ti浓度和Zr/Hf的比值显著降低，表明锆石是由冷却的岩浆结晶而成。（Claiborne et al., 2006; Barth et al., 2013; Bell et al., 2021）。形成锆石的岩浆熔体中不同矿物的分异作用会导致残余熔体中重稀土相对于中稀土和轻稀土比值发生变化，从而使残余熔体中结晶锆石的重稀土相对中稀土和轻稀土比值发生变化，因此根据锆石不同结构中元素比值差异的变化，能够反映不同时期，不同矿物的分离结晶作用（Clairborne et al., 2006）。

锆石中微量元素组成变化能够指示岩浆的氧逸度、温度的变化，也被广泛应用于找矿勘探中。Cao et al.（2022）在三江成矿带对锆石分析时，利用瑞利分馏模型研究表明锆石组分(例如 Hf、Ti、(Yb/Dy)N、 Eu/Eu*、Ce/Nd)受控于结晶熔体组分、水含量以及氧逸度特征，研究发现往往成矿系列的锆石具有高 Eu/Eu*和ΔFMQ 值，结合成矿岩浆岩中矿物组合、全岩地球化学特征，表明成矿岩浆往往具有高氧逸度特征。而贫矿岩浆则表现出相对还原特征。通过这些岩浆岩及锆石元素特征标志，结合野外地质构造，地球物理信息解译以及蚀变矿物填图能够更好的在潜在成矿区域寻找成矿带。

目前锆石的阴极发光和背散射成像能够辅助分析锆石内部结构，通常是多颗或单颗锆石的分析，依据明暗颜色的变化定性分析元素的富集程度，在元素迁移和微量元素分布特征上的微区分析研究难以做到定量识别。

利用fsLA-ICPMS面扫描成像可以很好揭示锆石二维微量元素成分的变化，飞秒激光可以降低剥蚀过程中产生的分馏效应，同时保证被分析元素具有足够高的灵敏度和信号稳定性，成像结果显示具有明显的锆石内部结构不同元素含量差异，对锆石进行显微结构、微量元素特征和矿物包裹体成分等方面的综合研究, 限定锆石的形成环境具有重要意义。

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