遼寧金伯利巖的侵位時代前人已有比較多的工作，但是不同的研究結果有壹定的差異。為了準確確定金伯利巖的侵位時代，本項目對遼寧瓦房店50號巖管原巖、尾礦、42號巖管原巖、111號巖管和1號巖脈風化樣品等5個樣品進行了研究，首次在遼寧的金伯利巖石中獲得了較多的斜鋯石的樣品，部分重砂樣品見表2.7。
電子探針分析使用JXA-8100型電子探針分析儀測得，分析電壓15.0kV。鋯石的陰極發光（CL）及背散射（BSE）圖像從加載在該儀器上的附件——美國GATAN公司MonoCL3+陰極發光系統上獲得。陰極發光圖像放大倍數從40～250倍不等，相關圖已標註比例尺，其空間分辨率為6nm。
鋯石部分U–Pb定年和重砂礦物微量元素含量分析利用LA-ICP-MS方法完成。LA-ICP-MS加載在安捷倫公司的Agilent7500a等離子體質譜儀和Coherent Lambda Physik GmbH的GeoLas2005激光剝蝕系統的聯機上進行。激光剝蝕過程采用氦氣作載氣、氬氣為補償氣以調節靈敏度，二者在進入ICP之前通過壹個T型接頭混合。在等離子體中心氣流（Ar+He）中加入了少量氮氣，以提高儀器靈敏度、降低檢出限和改善分析精密度。每個時間分辨分析數據包括大約20～30s的空白信號和50s的樣品信號。詳細的儀器操作條件同Liu et al.（2008）。本次實驗激光能量50mJ，頻率8Hz，激光束斑直徑32μm。
表2.7 遼寧金伯利巖重砂礦物統計表 Table 2.7 Heavy minerals in kimberlites from Liaoning
重砂分選單位：河北廊坊誠信地質服務有限公司。
鋯石U–Pb同位素定年中采用鋯石標準91500作外標進行同位素分餾校正，每分析5個樣品點，分析2次91500標樣。對於與分析時間有關的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用91500的變化采用線性內插的方式進行了校正。而礦物微區元素含量LA-ICP-MS分析以USGS參考玻璃（如BCR-2G，BIR-1G和BHVO-2G）為校正標準，NIST610為內標，采用多外標、內標法對元素含量進行定量計算，這些USGS玻璃中元素含量的推薦值據GeoReM數據庫。
對分析數據的離線處理（包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、U–Pb諧和年齡的計算和元素含量計算）采用軟件ICP-MS Data Cal6.2（Liu et al.，2008）完成。
2.2.4.1 金伯利巖中石榴子石重砂礦物特征
石榴子石是金伯利巖中最重要的副礦物之壹，是抗蝕變作用最強的矽酸鹽礦物。遼寧金伯利巖中石榴子石的端元組分主要為鎂鋁榴石，其次為鐵鋁榴石和鈣鉻榴石（表2.8，2.9，2.10）。石榴子石粒度壹般為4～5mm，最小為0.05mm左右，最大達3～4cm。在金伯利巖中石榴子石常呈橢圓狀、扁圓狀和棱角狀碎塊，具晶面者很少見。這種形態特征，除與結晶習性有關外，更重要的可能是金伯利巖噴發過程中受磨蝕和熔蝕作用所致（董振信，1981）。金伯利巖中石榴子石的次生蝕變邊發育。石榴子石表面常見有疊瓦狀、棱柱狀、瘤狀、鮞狀及核桃狀等蝕象。遼寧金伯利巖中石榴子石顏色壹般可分為紫色和橙色2個系列。前者包括藍紫、淡紫、淡粉、玫瑰、紫紅等色；後者包括淺橙、橙黃等色。鎂鋁榴石常以紫色系為主，而鐵鋁榴石則以橙色系居多。
遼寧金伯利巖中石榴子石的Cr2O3含量變化範圍較大（0～10.56%），但大部分Cr含量較高，Al2O3含量在15.455%～22.126%之間，Cr2O3和Al2O3呈明顯的負相關關系，這與Cr3+、Al3+具有相同的地球化學性狀而成類質同象替代有關。石榴子石的MgO含量變化也較大，在5.249%～22.828%之間。CaO含量為
表2.8 遼寧111號巖管金伯利巖中重砂石榴子石的化學成分及端元組分 Table 2.8 Chemical composition and end-member components of heavy mineral garnets in the No. 111 kimberlite pipe of Liaoning
表2.9 遼寧42號巖管金伯利巖原巖中重砂石榴子石的化學成分及端元組分 Table 2.9 Chemical composition and end-member components of heavy mineral garnets in the No. 42 kimberlite pipe of Liaoning
續表
表2.10 遼寧50號巖筒金伯利巖原巖中石榴子石的化學成分及端元組分 Table 2.10 Chemical composition and end-member components of heavy mineral garnets in the No. 50 kimberlite pipe of Liaoning
0.752%～6.947%。TiO2含量壹般低於0.5%，最低僅為0.009%，最高可達1.327%。
石榴子石的稀土元素球粒隕石標準化分布型式如圖2.7所示。LW4、LW5石榴子石樣品的球粒隕石標準化曲線可以分為兩組，其中壹組含鎂和鉻較低的石榴子石（鐵鋁榴石為主）較為平緩，LREE虧損，HREE則相對較富集，δEu和δCe無異常或較低負異常；另外壹組含鎂和鉻較高的鎂鋁榴石則輕稀土虧損，重稀土非常富集，球粒隕石標準化曲線呈現為從右向左的傾斜線（圖2.7，右）。但111號巖管中石榴子石主要為低鎂的鐵鋁石榴子石，其ΣREE和HREE含量明顯高於其余另外2個巖管的樣品，LREE虧損更為顯著，重稀土的富集程度較高，表現為壹條左端較陡右端較緩的左傾曲線，δCe和δEu表現為強烈的負異常（圖2.8），顯示石榴子石的來源和前面2個巖筒明顯不同。
利用石榴子石的Ca組分和Cr組分作壓力效應圖（圖2.9），除111號巖管石榴子石外，其余石榴子石形成壓力均大於30×105kPa，最高可接近60×105kPa，部分石榴子石的形成壓力還在金剛石穩定區（>40×105kPa）內，表明其來源深度較深。
圖2.7 金伯利巖原巖中重砂石榴子石稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖
（左：遼寧42號巖管；右：遼寧50號巖筒）
Figure 2.7 The chondrite-normalized diagram showing the distribution pattern of REEs of heavy mineral garnets in kimberlites
（Left: The No. 42 kimberlite pipe of Liaoning; Right: The No.50 kimberlite pipe of Liaoning）
圖2.8 遼寧111號巖管金伯利巖風化自然重砂石榴子石稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖
Figure 2.8 The chondrite-normalized diagram showing the distribution pattern of REEs of heavy mineral garnets in the No. 111 kimberlite pipe of Liaoning
圖2.9 遼寧和山東金伯利巖中石榴子石Ca組分—Cr組分的壓力效應圖
（據董振信，1992）
Figure 2.9 Pressure effect of Ca—Cr in kimberlites from Liaoning and Shandong
（after Dong Zhenxin，1992）
2.2.4.2 重砂鋯石的稀土微量元素及其U-Pb年齡
遼寧瓦房店金伯利巖中含有大量鋯石，鋯石顆粒呈無色至深淺不同的黃褐色。遼寧瓦房店鋯石形態呈短柱狀、渾圓狀為多，可見表面多種晶面發育。陰極發光圖像顯示遼寧瓦房店金伯利巖中鋯石大部分都具有或寬或窄的巖漿振蕩環帶，但部分鋯石可以看到繼承鋯石的殘留核，部分表現出無分帶或弱分帶的特征，陰極發光（CL）圖偏暗（圖2.10，2.11）。
鋯石的稀土含量較高（表2.11，2.12，2.13，2.14），從73.91μg/g（LW4-17）到2616.38μg/g（LW3-01）不等，鋯石都顯示明顯的HREE富集，正Ce異常和較低的負Eu異常，表現出殼源鋯石的特征（圖2.12，2.13）。
圖2.10 金伯利巖中的鋯石
（選自LW1）
Figure 2.10 Zircons in kimberlites
（selected from LW1）
圖2.11 鋯石陰極發光圖像
（選自LW4）
Figure 2.11 Cathodoluminescence images of zircons
（selected from LW4）
表2.11 遼寧1號巖脈金伯利巖中鋯石稀土元素含量及有關地球化學參數 Table 2.11 REEs contents and relevant geochemical parameters of zircons in the No.1 kimberlite pipe of Liaoning
表2.12 遼寧111號巖管金伯利巖中鋯石稀土元素含量及有關地球化學參數 Table 2.12 REEs contents and relevant geochemical parameters of zircons in the No.111 kimberlite pipe of Liaoning
續表
測試單位：中國地質大學（武漢）地質過程與礦產資源國家重點實驗室
表2.13 遼寧42號巖管金伯利巖中鋯石稀土元素含量及有關地球化學參數 Table 2.13 REEs contents and relevant geochemical parameters of zircons in the No.42 kimberlite pipe of Liaoning
測試單位：中國地質大學（武漢）地質過程與礦產資源國家重點實驗室
表2.14 遼寧50號巖筒金伯利巖中鋯石稀土元素含量及有關地球化學參數 Table 2.14 REEs contents and relevant geochemical parameters of zircons in the No.50 kimberlite pipe of Liaoning
測試單位：中國地質大學（武漢）地質過程與礦產資源國家重點實驗室
遼寧金伯利巖中所有鋯石的Th/U比值均較高，介於0.10～1.95之間，反映出巖漿鋯石的特點（吳元保，鄭永飛，2004）。鋯石U–Pb年齡數據見表2.15，2.16，2.17，2.18，除部分鋯石因Pb的丟失或加入導致年齡異常外，大部分數據都在諧和線附近，顯示出壹致性，其中1號脈多數數據不壹致線與諧和曲線相交上交點年齡為2897Ma，下交點年齡為1082Ma（圖2.14）；111號巖管上交點年齡為2390Ma，下交點年齡為463Ma（圖2.15）；42號巖管上交點年齡為2498Ma，下交點年齡為1144Ma（圖2.16）。50號巖筒上交點年齡為2378Ma，下交點年齡為1276Ma（圖2.17）。兩地最老及最年輕的鋯石均出現在LW1樣品中，較老者取其207Pb/206Pb年齡為3336.7±24.7Ma，較年輕者取其206Pb/238U年齡為127.7±1.6Ma（Composton et al. ，1992；萬渝生等，2004）。因為重砂鋯石不壹定形成於同壹次地質事件中，但遼寧金伯利巖鋯石不壹致線與諧和曲線相交上交點大部分年齡均較老（2.4～2.9Ga），與華北克拉通新太古代古大陸拼合（2.4～2.6Ga）事件（翟明國，卞愛國，2000）、華北克拉通東部晚太古代TTG片麻巖結晶基底年齡壹致（Zhao et al.，1998；趙國春等，2002；李江海等，2006），說明金伯利巖中存在古老結晶基底的鋯石或者金伯利巖的形成與這個時代板塊構造活動有關，而有分別對應1.1～1.2Ga，和古生代463Ma年下交點年齡的鋯石顯示出金伯利巖在中元古代和上中奧陶統經歷過明顯的巖漿活動或受到巖漿熱事件明顯的影響，造成過鉛同位素的掉失，其中最小下交點年齡463Ma和根據斜鋯石確定的480Ma的年齡接近，可能是金伯利巖巖漿晚期結晶產物。
圖2.12 金伯利巖重砂鋯石稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖
（左：遼寧1號巖管；右：遼寧111號巖管）
Figure 2.12 The chondrite-normalized diagram showing the distribution pattern of REEs of heavy mineral zircons in kimberlites
（Left: The No. 1 kimberlite pipe of Liaoning; Right: The No.111 kimberlite pipe of Liaoning）
圖2.13 原巖重砂鋯石稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖
（左：遼寧金伯利巖42號巖管；右：遼寧金伯利巖50號巖筒）
Figure 2.13 The chondrite-normalized diagram showing the distribution pattern of REEs of heavy mineral zircons in protolith
（Left: The No.42 kimberlite pipe of Liaoning; Right: The No.50 kimberlite pipe of Liaoning）
2.2.4.3 斜鋯石稀土、U-Pb年齡及Hf同位素組成
遼寧金伯利巖中的斜鋯石僅在遼寧瓦房店1號巖管內有發現。斜鋯石大小10～100?m，顏色較深，多呈半自形柱狀或碎屑狀（圖2.18）。斜鋯石的U–Pb定年測定在中國科學院地質與地球物理研究所巖石圈演化國家重點實驗室Cameca1280 SIMS上完成，測試的技術方法參照Li et al.（2010a），采用年齡為2059.6MaPhalaborwa斜鋯石作為參考標準（Heaman，2009）。分析前樣品表面噴～30 nm高純度的Au，測試時O-2加速電壓為13kV，電流為10nA，分析點斑束大小為20nm×30nm。每測定3個樣品點測定壹個參考標準樣品。
表2.15 遼寧1號金伯利巖巖脈中重砂鋯石U-Pb年齡數據 Table 2.15 U-Pb age data of heavy mineral zircons in the No.1 kimberlite pipe of Liaoning
圖2.14 LW1（1號脈 ）鋯石U-Pb年齡分析諧和曲線及年齡分布圖
Figure 2.14 Concordia diagram with zircon U–Pb data and U–Pb age distribution for LW1 （the No.1 dyke）
表2.16 遼寧111號巖管金伯利巖中重砂鋯石U-Pb年齡數據 Table 2.16 U-Pb age data of heavy mineral zircons in the No.111 kimberlite pipe of Liaoning
圖2.15 LW3（111號巖脈）鋯石U-Pb年齡分析諧和曲線及年齡分布圖
Figure 2.15 Concordia diagram with zircon U–Pb data and U–Pb age distribution for LW3 （the No.111 dyke）
表2.17 遼寧42號巖管金伯利巖原巖中重砂鋯石U-Pb年齡數據 Table 2.17 U-Pb age data of heavy mineral zircons in the No.42 kimberlite pipe of Liaoning
圖2.16 LW4（42號巖管）鋯石U-Pb年齡分析諧和曲線及年齡分布圖
Figure 2.16 Concordia diagram with zircon U–Pb data and U–Pb age distribution for LW4 （the No.42 pipe）
表2.18 遼寧金伯利巖50號巖筒原巖重砂鋯石U-Pb年齡數據 Table 2.18 U–Pb age data of heavy mineral zircons in the No.50 kimberlite pipe of Liaoning
測試單位：中國地質大學（武漢）地質過程與礦產資源國家重點實驗室
圖2.17 LW5（50號巖筒）鋯石U-Pb年齡分析諧和曲線及年齡分布圖
Figure 2.17 Concordia diagram with zircon U–Pb data and U–Pb age distribution for LW5 （the No.50 pipe）
圖2.18 金伯利巖中的斜鋯石
（左）（LW1，正交偏光），LW1斜鋯石稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖（右）
Figure 2.18 Baddeleyite in kimberlite
（left，LW1，cross-polarized light），the chondrite-normalized diagram showing the distribution pattern of REEs of baddeleyite from LW1 （right）
Hf 同位素測試在中國科學院地質與地球物理研究所巖石圈演化國家重點實驗室Neptune多接收電感耦合等離子體質譜儀（MC-ICPMS）上完成，激光波長為193nm，Lu-Hf 同位素分析采用Wu等人（2006）介紹的方法與步驟。采用He 和Ar作為傳輸氣體，光斑大小30?m，同時檢測172Yb，173Yb，175Lu，176（Hf+Yb+Lu），177Hf，178Hf，179Hf 和180Hf等8個同位素信號，100mJ下激光激發頻率為4Hz；176Lu對176Hf的幹擾采用175Lu/176Lu=0.02655進行校正，並假設Lu的分餾與Hf的分餾情形相同。176Yb對176Hf的幹擾采用實測Yb的分餾系數，並假設176Yb/172Yb=0.5887，實際測定過程中以176Hf/177Hf 0.282305 ± 21的91500為外部標準（Wu et al.，2006）。176Lu 衰變常數采用 1.867×10-11y-1（Soderlund et al.，2004） ，采用Blichert-Toft and Albarede （1997） （176Lu/177Hf）CHUR= 0.0332和（176Hf/177Hf）CHUR= 0.282772來計算εHf（t），模式年齡根據（176Lu/177Hf）DM= 0.0384和（176Hf/177Hf）DM= 0.28325 進行計算 （Griffin et al.，2000）。兩階段年齡（TDM2） 巖石圈地幔具有相同的Lu/Hf 值，176Lu/177Hf 采用 0.022（Amelin et al.，1999）。數據處理采用ISOPLOT 軟件（Ludwig，2003）。
LW1斜鋯石表現出明顯的δCe正異常，輕重稀土都較為富集，其標準化分布型式為左邊較陡峭，右邊較平直的曲線（圖2.18，右）。
斜鋯石的U–Pb同位素數據如表2.19所示，其Th含量較低，但是變化範圍較大，量少者僅幾μg/g，量高者可達1328μg/g，平均為106.76μg/g。U含量相對較高，範圍為628～2958μg/g，平均達1275.04μg/g。Th/U比值平均為0.052，最高為 0.45。LW1斜鋯石計算U–Pb年齡為443～550 Ma，年齡值和U、Th含量及U/Th值有微弱的正相關性，可能和晶體的定向性及高U含量效應有關（Williams and Hergt，2000；Li et al.，2010a），206Pb/238U加權平均年齡為483Ma（MSWD=0.21）。207Pb/206Pb的分析誤差0.05669 ±0.00013在允許範圍內，對應的Pb/Pb年齡為 479.6±4.9Ma （MSWD = 0.71）（圖2.19）。目前的研究顯示，金伯利巖的斜鋯石是非常稀少的，其出現只有兩種方式，其壹是作為鋯石的反應邊存在，這種方式存在的斜鋯石往往具有核心並且可能具有平行連生的自形晶結構，並且邊緣的U含量高於核心，本文樣品沒有發現上述現象。斜鋯石的第二種產出方式是作為地幔來源的巨晶出現，形成後被金伯利巖帶到地表（Sch?rer et al.，1997；Heaman and LeCheminant，2000），後者其U–Pb年齡和金伯利巖的侵位年齡壹致，可以看作是金伯利巖的侵位年齡。本文樣品的特征顯示，斜鋯石大多是半自形和碎塊狀的，其εHf（480Ma） （圖2.20）也和金伯利巖巖漿的值-0.3～-6和金伯利巖鋯石巨晶的值-40（Zhang and Yang，2007，Zheng et al.，2009），其來源只能是後者，因此，斜鋯石為483Ma206Pb/238U加權平均年齡和479.6±4.9Ma Pb/Pb年齡可以認為是比較可靠的侵位年齡（Li et al.，2011）。
表2.19 LW1斜鋯石U-Pb同位素數據表 Table 2.19 U-Pb isotope data of baddeleyites in LW1 kimberlite dyke
&f206普通鉛206Pb 在總鉛206Pb 中的百分含量 ；*指放射性成因的
圖2.19 瓦房店LW1金伯利巖脈斜鋯石陰極發光及Pb-Pb年齡圖
Figure 2.19 Cathodoluminescence images of baddeleyites in LW1 kimberlite dyke，Wafangdian and its Pb-Pb age diagram
圖2.20 瓦房店 LW1 金伯利巖脈斜鋯石εHf（480Ma）
Figure 2.20 εHf（480Ma） of baddeleyites in LW1 kimberlite dyke，Wafangdian
19個斜鋯石樣品的Hf同位素分析數據見表2.20，其εHf（0）均為負值，範圍在-17.30～-13.54 ［εHf（480Ma）-2.98～-6.75］，說明斜鋯石樣品結晶於虧損地幔。176Hf/177Hf初始值變化範圍較小，在0.282283～0.282389之間，Hf模式年齡平均值為1285.579Ma，代表了遼寧瓦房店巖石圈地幔的壹次交代事件，這壹年齡和華北克拉通在1.35Ga出現的廣泛的巖漿事件具有明顯的壹致性（Zhang et al.，2009）。
根據金伯利巖脈重砂斜鋯石SIMS精確測年，首次獲得的U–Pb和Pb–Pb年齡數據為480～483Ma，和遼寧金伯利巖巖漿活動的時代基本上屬於早中奧陶世的地質觀察完全壹致。