地球化学读书报告

地球化学读书报告

—微量元素在岩石成因方面的应用简述

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在地球化学中，微量元素是一个相对概念，通常将自然体系中含量低于0.1%的元素称为微量元素。一般认为：微量元素以低浓度（活度）为主要特征，其行为服从稀溶液定律（亨利定律）和分配定律；自己往往不能形成独立矿物，而被容纳在由其他组分所组成的矿物固溶体、熔体或流体相中，在大多数情况下，微量元素以类质同象形式进入固溶体。由于在不同条件下，微量元素的演化规律基本一致，所以可以指示物质的来源和地质体的成因。而且，微量元素在岩石成因研究中的作用越来越得到研究者的重视，下面，本人将从所阅读的一些期刊中选一些例子从不同的角度论述微量元素在岩石成因的应用。

一、万洋山一诸广山花岗岩复式岩体——判断花岗岩成因

万洋山一诸广山花岗岩复式岩基位于湘、赣、粤三省交界,出露面积达五千余平方公里,其中加里东期花岗岩主要分布在复式岩基中一北段,南段有少数小岩体出露,岩性以黑云母二长花岗岩和黑云母花岗岩为主,包括万洋山、汤湖、寨前等岩体,形成时代为430一434Ma;其次为花岗闪长岩,有桂东、扶溪等岩体,形成时代为426Ma左右。此外,在一些岩体中还有少量钾长花岗岩、花岗细晶岩岩株出露[1]。

研究者通过利用微量元素含量的对数相关图（图1）,同时考虑部分熔融、结晶分异过程中固相和液相的微量元素变化途径,对不同的岩浆演化过程进行了比较成功的鉴别：假设浓度为C1、C2的微量元素1、2的总分配系数为D1=5、D2=0.1,则在元素含量的对数坐标图上分离结晶(A,A')和分离熔融作用(C,C’)均为直线关系(即普通坐标中的指数曲线关系),但两者的斜率极不相同。在分离结晶过程中结晶固相与残留液相中的不相容元素浓度CZ略有增加,但变化范围小;而相容元素浓度c:则急剧降低,且变化范围大,使分离结晶演化线具有负的陡直斜率,固相成分线(A’)平行位于液相成分线(A)的左侧。曲线m为分离结晶固相与残余液相的混合线。分离熔融与分离结晶过程正好相反,演化线具有负的平缓斜率,固相成分线(c’)平行位于液相成分线(C)的上方。平衡结晶与聚集熔融作用的演化线与上述两个相应的过程类似,但在对数坐标图上呈曲线形状。

图2加里东期花岗岩类的稀土元素分布图

在另一方面，通过稀土元素配分图（图2），得到了以下认识：研究区花岗细晶岩的Rb含量最高、sr和cr含量最低。因此,lgRb、lgSr、lgCr相关关系表明本区加里东期花岗岩类的形成过程应以分离结晶作用为主,包体与花岗闪长岩为岩浆的早期结晶固相;二长花岗岩和黑云母(钾长)花岗岩结晶较晚,并混有不同比例的残余熔体;而花岗细晶岩为岩浆分离结晶最晚期残余熔体固结的产物。从而得出最终的结论—稀土组成定量模拟计算结果表明本区加里东期花岗岩类的母岩浆是基底岩石经80%部分熔融形成的。母岩浆通过40%的分离结晶形成花岗闪长岩;残余岩浆继续演化,经过约50%的分离结晶形成二长花岗岩;最后的残余熔体再分异、固结形成黑云母花岗岩、钾长花岗岩和花岗细晶岩。

二、岛弧拉斑玄武岩（ITH）和洋脊拉斑玄武岩（TH）微量元素比值不同

在武平的物质成分对岛弧拉斑玄武岩成因的指示意义的论文中，作者通过岛弧拉斑玄武岩(ITH)与洋脊拉斑玄武岩(TH)的物质成分对比,推测出岛弧拉斑玄武岩可能的成因。

岛弧拉斑玄武岩(ITH)元素比值

并作了如下的分析：从ITH和TH元素比值特征可看出，K/Ba,K/Rb，的值在ITH中明显低于TH，这是因为K, Rb, Ba是亲石元素，且K比Rb, Ba优先进入矿物，所以Rb, Ba在熔体中的含量就会增加，造成了K/Ba, K/Rb较低，同

时也说明了表2中Rh, Ba含量高的原因。由于TH和ITH大体上都是地慢直接喷发的产物，因此两者在Rb/Sr值上也反映了原岩的值。指出较高的Rb/Sr可产出较高的87Sr/86Sr'岩浆，且在慢壳分离的过程中，Rb是不断向地壳富集的，由87Rb衰变的87Sr也是向地壳富集，所以较高的值反映了生成深度较浅，表中ITH 的87Sr/86Sr值较高，因此,ITH的岩浆产生较浅，这与相应的主量元素得出结论相同。他通过这一系列的微量元素的研究得出，从微量元素含量特征显示, ITH的原始岩浆在其上升过程中可能发生橄榄石、尖晶石的分异结晶,且原始岩浆的熔融与洋壳的脱离出的水有关。岛弧拉斑玄武岩(ITH)元素比值特征进一步证实,原始岩浆产出较浅部位。岛弧拉斑玄武岩(ITH)稀土元素特征进一步说明, ITH的源区是幔源的[2]。

三、判断玄武岩成因—江山-广丰地区早白垩世晚期玄武岩

江山-广丰地区所在的信江红色盆地与金衢红色盆地同属于NEE向赣杭断陷盆地带的组成部分。赣杭构造带自早白垩世晚期开始强烈拉张，红色盆地形成。红层下部夹有层状玄武岩，全岩K-Ar年龄为98~105Ma，属早白垩世晚期。岩石地球化学特征表明研究区有两类玄武岩：江山陈塘坞一带的拉斑玄武岩，礼贤、广丰一带的碱性橄榄玄武岩。Nd、Sr同位素组成分析显示，拉斑玄武岩类(87Sr/86Sr)值为0.7054~0.7070，E Nd（t）值为1.69~0.70，表明源区为基本未受壳源物质混染的原始地幔，在弧后陆缘环境下快速拉张而上升，呈熔岩被形式分布于信江盆地东部；碱性橄榄玄武岩（87Sr/86Sr）值为0.7076~0.7080，而E Nd （t）的值偏低（-6.43~-5.18），表明来源于已受壳源物质混染的富集地幔，在拉张加剧、裂陷加深的构造背景下喷发，相对集中分布于盆地中部，范围小于拉斑玄武岩。二者的差别主要是地幔源区受到不均匀混染所致。研究表明，早白垩世晚期至晚白垩世期间，太平洋板块俯冲的角度由缓变陡以及向东南方向的后退作用，对弧后陆缘的快速拉张并形成赣杭带红色断陷盆地及其玄武岩起着关键性作用[3]。

图3 w(Zr/Y)—w(Zr）和w(Ti）—w(Zr)图解

左图中:A.火山弧玄武岩;B. MORB; C.板内玄武岩;D. MORB和火山弧玄岩;E.MORB和板内玄武岩研究者通过w(Zr/Y)—w(Zr）和w(Ti）—w(Zr)图解来判断构造环境（图3），从上图中可以看出，w(Zr/Y)—w(Zr）和w(Ti）—w(Zr)图解都可以在一定的范围内反映不同玄武岩的性质，不同玄武岩的投图在不同的区域内，两个图解综合运用可以更为准确判别未知玄武岩的类型。将取得的江山、广丰一带红层中的玄武岩的样品经过处理后在上述图中投影,在(Zr/Y) -Zr图解上，基本上在板内玄武岩