地球化學(xué)讀書報(bào)告

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—微量元素在巖石成因方面的應(yīng)用簡(jiǎn)述

院系：

在地球化學(xué)中，微量元素是一個(gè)相對(duì)概念，通常將自然體系中含量低于0.1%的元素稱為微量元素。普通認(rèn)為：微量元素以低濃度（活度）為主要特征，其行為聽從稀溶液定律（亨利定律）和分配定律；自己往往不能形成自立礦物，而被容納在由其他組分所組成的礦物固溶體、熔體或流體相中，在大多數(shù)狀況下，微量元素以類質(zhì)同象形式進(jìn)入固溶體。因?yàn)樵诓煌瑮l件下，微量元素的演變邏輯基本全都，所以可以指示物質(zhì)的來(lái)源和地質(zhì)體的成因。而且，微量元素在巖石成因討論中的作用越來(lái)越得到討論者的重視，下面，本人將從所閱讀的一些期刊中選一些例子從不同的角度論述微量元素在巖石成因的應(yīng)用。

一、萬(wàn)洋山一諸廣山花崗巖復(fù)式巖體——推斷花崗巖成因

萬(wàn)洋山一諸廣山花崗巖復(fù)式巖基位于湘、贛、粵三省交界,出露面積達(dá)五千余平方公里,其中加里東期花崗巖主要分布在復(fù)式巖基中一北段,南段有少數(shù)小巖體出露,巖性以黑云母二長(zhǎng)花崗巖和黑云母花崗巖為主,包括萬(wàn)洋山、湯湖、寨前等巖體,形成時(shí)代為430一434Ma;第二為花崗閃長(zhǎng)巖,有桂東、扶溪等巖體,形成時(shí)代為426Ma左右。此外,在一些巖體中還有少量鉀長(zhǎng)花崗巖、花崗細(xì)晶巖巖株出露[1]。

討論者通過(guò)利用微量元素含量的對(duì)數(shù)相關(guān)圖（圖1）,同時(shí)考慮部分熔融、結(jié)晶分異過(guò)程中固相和液相的微量元素變化途徑,對(duì)不同的巖漿演變過(guò)程舉行了比較勝利的鑒別：假設(shè)濃度為C1、C2的微量元素1、2的總分配系數(shù)為D1=5、D2=0.1,則在元素含量的對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上分別結(jié)晶(A,A')和分別熔融作用(C,C’)均為直線關(guān)系(即一般坐標(biāo)中的指數(shù)曲線關(guān)系),但兩者的斜率極不相同。在分別結(jié)晶過(guò)程中結(jié)晶固相與殘留液相中的不相容元素濃度CZ略有增強(qiáng),但變化范圍小;而相容元素濃度c:則急劇降低,且變化范圍大,使分別結(jié)晶演變線具有負(fù)的陡直斜率,固相成分線(A’)平行位于液相成分線(A)的左側(cè)。曲線m為分別結(jié)晶固相與殘余液相的混合線。分別熔融與分別結(jié)晶過(guò)程正巧相反,演變線具有負(fù)的平緩斜率,固相成分線(c’)平行位于液相成分線(C)的上方。平衡結(jié)晶與聚攏熔融作用的演變線與上述兩個(gè)相應(yīng)的過(guò)程類似,但在對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上呈曲線外形。

圖2加里東期花崗巖類的稀土元素分布圖

在另一方面，通過(guò)稀土元素配分圖（圖2），得到了以下熟悉：討論區(qū)花崗細(xì)晶巖的Rb含量最高、sr和cr含量最低。因此,lgRb、lgSr、lgCr相關(guān)關(guān)系表明本區(qū)加里東期花崗巖類的形成過(guò)程應(yīng)以分別結(jié)晶作用為主,包體與花崗閃長(zhǎng)巖為巖漿的早期結(jié)晶固相;二長(zhǎng)花崗巖和黑云母(鉀長(zhǎng))花崗巖結(jié)晶較晚,并混有不同比例的殘余熔體;而花崗細(xì)晶巖為巖漿分別結(jié)晶最晚期殘余熔體固結(jié)的產(chǎn)物。從而得出終于的結(jié)論—稀土組成定量模擬計(jì)算結(jié)果表明本區(qū)加里東期花崗巖類的母巖漿是基底巖石經(jīng)80%部分熔融形成的。母巖漿通過(guò)40%的分別結(jié)晶形成花崗閃長(zhǎng)巖;殘余巖漿繼續(xù)演變,經(jīng)過(guò)約50%的分別結(jié)晶形成二長(zhǎng)花崗巖;最后的殘余熔體再分異、固結(jié)形成黑云母花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗巖和花崗細(xì)晶巖。

二、島弧拉斑玄武巖（ITH）和洋脊拉斑玄武巖（TH）微量元素比值不同

在武平的物質(zhì)成分對(duì)島弧拉斑玄武巖成因的指暗示義的論文中，通過(guò)島弧拉斑玄武巖(ITH)與洋脊拉斑玄武巖(TH)的物質(zhì)成分對(duì)照,推想出島弧拉斑玄武巖可能的成因。

島弧拉斑玄武巖(ITH)元素比值

并作了如下的分析：從ITH和TH元素比值特征可看出，K/Ba,K/Rb，的值在ITH中顯然低于TH，這是由于K,Rb,Ba是親石元素，且K比Rb,Ba優(yōu)先進(jìn)入礦物，所以Rb,Ba在熔體中的含量就會(huì)增強(qiáng)，造成了K/Ba,K/Rb較低，同

時(shí)也說(shuō)明白表2中Rh,Ba含量高的緣由。因?yàn)門H和ITH大體上都是地慢直接噴發(fā)的產(chǎn)物，因此兩者在Rb/Sr值上也反映了原巖的值。指出較高的Rb/Sr可產(chǎn)出較高的87Sr/86Sr'巖漿，且在慢殼分別的過(guò)程中，Rb是不斷向地殼富集的，由87Rb衰變的87Sr也是向地殼富集，所以較高的值反映了生成深度較淺，表中ITH的87Sr/86Sr值較高，因此,ITH的巖漿產(chǎn)生較淺，這與相應(yīng)的主量元素得出結(jié)論相同。他通過(guò)這一系列的微量元素的討論得出，從微量元素含量特征顯示,ITH的原始巖漿在其升高過(guò)程中可能發(fā)生橄欖石、尖晶石的分異結(jié)晶,且原始巖漿的熔融與洋殼的脫離出的水有關(guān)。島弧拉斑玄武巖(ITH)元素比值特征進(jìn)一步證明,原始巖漿產(chǎn)出較淺部位。島弧拉斑玄武巖(ITH)稀土元素特征進(jìn)一步說(shuō)明,ITH的源區(qū)是幔源的[2]。

三、推斷玄武巖成因—江山-廣豐地區(qū)早白堊世晚期玄武巖

江山-廣豐地區(qū)所在的信江紅色盆地與金衢紅色盆地同屬于NEE向贛杭斷陷盆地帶的組成部分。贛杭構(gòu)造帶自早白堊世晚期開頭劇烈拉張，紅色盆地形成。紅層下部夾有層狀玄武巖，全巖K-Ar年齡為98~105Ma，屬早白堊世晚期。巖石地球化學(xué)特征表明討論區(qū)有兩類玄武巖：江山陳塘塢一帶的拉斑玄武巖，禮賢、廣豐一帶的堿性橄欖玄武巖。Nd、Sr同位素組成分析顯示，拉斑玄武巖類(87Sr/86Sr)值為0.7054~0.7070，ENd（t）值為1.69~0.70，表明源區(qū)為基本未受殼源物質(zhì)混染的原始地幔，在弧后陸緣環(huán)境下迅速拉張而升高，呈熔巖被形式分布于信江盆地東部；堿性橄欖玄武巖（87Sr/86Sr）值為0.7076~0.7080，而ENd（t）的值偏低（-6.43~-5.18），表明來(lái)源于已受殼源物質(zhì)混染的富集地幔，在拉張加劇、裂陷加深的構(gòu)造背景下噴發(fā)，相對(duì)集中分布于盆地中部，范圍小于拉斑玄武巖。二者的差別主要是地幔源區(qū)受到不勻稱混染所致。討論表明，早白堊世晚期至晚白堊世期間，太平洋板塊俯沖的角度由緩變陡以及向東南方向的后退作用，對(duì)弧后陸緣的迅速拉張并形成贛杭帶紅色斷陷盆地及其玄武巖起著關(guān)鍵性作用[3]。

圖3w(Zr/Y)—w(Zr）和w(Ti）—w(Zr)圖解

左圖中:A.火山弧玄武巖;B.MORB;C.板內(nèi)玄武巖;D.MORB和火山弧玄巖;E.MORB和板內(nèi)玄武巖討論者通過(guò)w(Zr/Y)—w(Zr）和w(Ti）—w(Zr)圖解來(lái)推斷構(gòu)造環(huán)境（圖3），從上圖中可以看出，w(Zr/Y)—w(Zr）和w(Ti）—w(Zr)圖解都可以在一定的范圍內(nèi)反映不同玄武巖的性質(zhì)，不同玄武巖的投圖在不同的區(qū)域內(nèi)，兩個(gè)圖解綜合運(yùn)用可以更為精確?????判別未知玄武巖的類型。將取得的江山、廣豐一帶紅層中的玄武巖的樣品經(jīng)過(guò)處理后在上述圖中投影,在(Zr/Y)-Zr圖解上，基本上在板內(nèi)玄武巖

區(qū),在Ti-Zr圖解上，基本落入板內(nèi)玄武巖區(qū)。綜合上述特征，江山、廣豐一帶紅層中的玄武巖不是典型的板內(nèi)堿性玄武巖，但又不是火山弧玄武巖。這和其它圖解所推斷的結(jié)果全都。從而結(jié)合其他依據(jù)得出了如下結(jié)論：巖石地球化學(xué)特征反映出江山-廣豐地區(qū)有兩類玄武巖，江山陳塘塢一帶為拉斑玄武巖，禮賢、廣豐一帶為堿性橄欖玄武巖；同位素組成特征表明前者來(lái)源于原始地幔，后者來(lái)源于受到殼源物質(zhì)混染的富集地幔。地幔源區(qū)的不勻稱混染造成了這種差別，總體上具有來(lái)自富集地幔源的趨勢(shì)。

四、結(jié)束語(yǔ)

以上都是微量元素在推斷巖石的