铂族元素钌(Ru)异常及其地质意义探讨(李佑国,张成江,杨武年,《矿物学报》2009.S1)

铂族元素钌(Ru)异常及其地质意义探讨

李佑国,张成江,杨武年

(成都理工大学地球科学学院,四川成都610059)

铂族元素(简称PGE,包括Pt、Pd、Rh、Ru、Ir、O s)的地球化学性质独特,为强烈亲硫的元素,其中,I PGE(Ir,Ru,Os)是高温矿物(橄榄石、尖晶石、铬铁矿等)的相容元素,PPGE(P,t Pd,Rh)是强不相容元素。铂族元素是基性、超基性岩浆起源和演化过程中,特别是涉及硫化物等诸多环节研究的极其灵敏和不可替代的地球化学示踪剂。

在铂族元素研究过程中,往往使用PGE丰度、Pt/Ir、Pd/Ir、Pt/Pd、Cu/Pd,PPGE/I PGE等地球化学参数来分析铬铁矿和硫化物分离结晶作用以及微量硫化物从岩浆源区的分离的信息。

1铂族元素含量变化与Ru异常的形成

在部分熔融过程中,岩浆中铂族元素的含量取决于源区铂族元素含量、温度、硫逸度,氧逸度以及部分熔融程度的影响。Os、Ir、Ru、Rh趋向于在尖晶石、橄榄石等矿物相中富集(矿物/岩浆分配系数大于1),而Pt和Pd趋向于在岩浆中富集(矿物/岩浆分配系数小于1)。在正常情况下,地幔源区残留有橄榄石、尖晶石等难熔矿物相,使得O s、Ir、Ru、Rh在基性岩浆中的含量远低于地幔源区的含量,而岩浆中的Pt、Pd含量往往会高于地幔源区的含量。当然,如果地幔源区有少量硫化物没有熔完,由于铂族元素与硫化物有高度相容的特性,导致岩浆中会严重亏损铂族元素。

部分熔融程度高的岩浆,如科马提岩岩浆,其O s、Ir、Ru、Rh的丰度值相对较高;而部分熔融程度较低的苦橄质大陆溢流玄武岩则具有较高的Pt、Pd含量。由于在硫化物-硅酸盐(岩浆)体系中,各铂族元素的分配系数大于230,在岩浆演化过程中只要有少量硫化物析出,就会引起铂族元素的显著富集。

在岩浆演化的早期,由于岩浆中的硫未达到饱和浓度,很难发生硫化物的熔离作用,因而O s、

Ir、Ru、Rh等元素便容易进入橄榄石、尖晶石类矿物晶体中,以至于在后来形成的高度富集PGE的硫化物中往往更富集Pt、Pd而相对贫化Os、Ir、Ru 和Rh。

按铂族元素熔点降低的排列顺序(O s、Ir、Ru、Rh、Pt、Pd)中,Ru的原子半径和电离势都最小,电负性相近或略低,其地球化学性质与其他铂族元素有一定差异。由于Ru是铂族元素分配系数变化最大的元素,相对于Ir和Rh而言,Ru的分散富集程度隐藏有重要的成因信息。此外,Ir、Ru 和Rh的低含量测试已经过关(赵正等,2009),为观测Ru异常创造了条件。

为此,作者建议用D Ru或Ir/Ru比值来衡量铂族元素的钌异常:

D Ru=

2Ru N

Ir N+Rh N

式中,Ru N、Ir N、Rh N均为原始地幔(或球粒陨石)标准化后的数值。D Ru>1,表示存在Ru的正异常,D Ru<1,表示存在Ru的负异常。

2Ru异常的地质意义探讨

如果岩浆源区残留有尖晶石类矿物,或者岩浆早期由于尖晶石的分离结晶,就会形成Os、Ir、Ru、Rh含量低,Pt、Pd显著富集,明显负Ru异常的岩浆;反之,在一些铬铁矿床中的铂族元素原始地幔标准化模式曲线一般表现为出现Ru的正异常,O s、Ir富集,Pt、Pd强烈亏损的模式(黄圭成, 2009)。

硫化物固溶体/硫化物液体的分配系数表明, Os、Ir、Ru和Rh的分配系数为3~10,Pt、Pd的分配系数为0105~012;反映在层状岩体形成的岩浆房中,新批次岩浆进入到岩浆房时,由于与半凝固的岩浆岩(固溶体)保持平衡的过程中,将导致PGE重新发生分配,Pt、Pd会不断进入熔融状态的岩浆(硫化物相)中,而Os、Ir、Ru和Rh将更多

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增刊矿物学报

地保留在固相的岩浆岩中(Ru 相对富集)。在这一过程中,残留的硫化物溶体中将高度富集Pt 、

Pd ,严重亏损O s 、Ir 、Ru 和Rh ,并具有负Ru 异常特点(图1)

。

大槽岩体资料据姚家栋(1988);大岩子矿床资料据王登红(2006);二滩、龙帚山资料据钟宏(2006);水城、威宁地区资料据李晓敏(2003);杨柳坪地区资料据宋谢炎(2004);球粒陨石值据M c Donough &Sun(1995)

图1 攀西地区含矿岩体及峨眉山玄武岩中铂族元素配分型式图

参 考 文 献:

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