地球花学第六章精要.ppt

3）变质岩 在变质作用过程中，矿物的氢氧同位素组成发生明显的变化，这种变化不仅与变质程度的高低有关，而且还取决于变质前原岩的同位素组成、变质过程中共生矿物同位素平衡的程度、孔隙溶液的成分及其被变质岩石之间同位素交换的程度。 4 氧同位素测温 平衡共生的矿物相间同位素分馏系数α是温度T的函数，其通用关系式为： 1000lnα=A×106/T2+B 式中α为分馏系数，T是绝对温度，A、B是常数，由实验确定。 由于样品同位素成分测定结果是以δ形式给出的，必须把α变成δ的表达形式 1000lnαA-B≈δA-δB=A×106/T2+B 将共生矿物实测δ值代入上式，并根据实验参数A、B求解T。 前提条件是： （1）所观测的二共生矿物相达到同位素交换平衡， 并且平衡后未受后期作用的改造，在实际应 用中可通过地质、矿物学研究加以确定； （2）矿物对之间的分馏系数要大，以确保待测温 度有一定的精度； （3）参数A、B由实验准确测定，待测温度在实 验参数有效应用范围以内。 氧同位素测温可分为二类：外部测温法和内部测温法。 外部测温法是根据矿物-水体系中同位素分馏系数α矿物-水及计温方程参数直接确定矿物与流体相间的平衡温度。 内部测温法是指当岩浆岩或变质岩形成时，二共生矿物达到平衡，则二矿物的δ18O之间存在一个平衡态差值，并由α矿物-矿物及计温方程计算出二矿物的平衡温度。 矿物 A B 温度范围℃ 石英 +3.38 -3.40 200-500 石英 +2.51 -1.96 500-750 石英 +4.10 -3.70 500-800 白云母 +2.38 -3.89 350-650 白云母 +1.90 -3.10 500-800 长石 2.91-0.76β* -3.41-0.42β ? 碱性长石 +2.91 -3.41 350-800 钙长石 +2.15 -3.82 350-800 长石 +3.13-1.04β -3.70 500-800 磁铁矿 -1.59 -3.60 700-800 磁铁矿 -1.47 -3.70 500-800 方解石 +2.78 -3.40 0-800 硬石膏 +3.878 -3.40 100-500 金红石 -4.1 +0.96 575-775 β*是长石中钙长石的克分子分数。 矿物-水体系同位分馏系数随温度的变化 矿物 A B 石英-磁铁矿 +5.57 0 石英-斜长石 +5.57-1.4β 0 石英-白云母 +2.20 -0.60 斜长石-白云母 +1.23-1.04β -0.60 斜长石-辉石 +1.70-1.04β 0 斜长石-橄榄石 +2.94-1.04β 0 斜长石-石榴石 +1.91-1.04β 0 斜长石-角闪石 +2.178-1.04β -0.30 斜长石-黑云母 +2.72-1.04β -0.60 斜长石-钛铁矿 +4.32-1.04β 0 斜长石-磁铁矿 +4.60-1.04β 0 辉石-橄榄石 +1.24 0 辉石-石榴石 +0.21 0 β是长石中钙长石的克分子分数。 500℃以上的平衡条件下矿物-矿物氧同位素测温参数 5 氢氧同位素的示踪应用 1）确定成矿液体的来源及矿床成因 矿床学研究中一个重要的问题是成矿溶液的来源及其在成矿过程中的演化特征，而水是成矿流体的基本组分，因此研究成矿溶液中水的来源是揭示矿床成因的关键。形成金属矿床的成矿溶液可来自于热卤水、同生水、大气降水、变质水和岩浆水等，而成矿溶液中水的氢氧同位素组成是研究不同成因水的重要示踪剂。 δ δ 2）确定岩石的成因 氧同位素研究可有效利确定火成岩的物质来源，并据此进行岩石成因类型的划分。例如对花岗岩研究来说，来自于陆壳碎屑物质部分熔融形成的S型花岗岩，其δ18O值一般大于10，而来自陆壳火成物质部分熔融形成的I型花岗岩一般δ18O小于10，由幔源岩浆分异形成的M型花岗岩，其δ18O值较低。 对我国大别山-苏鲁地区超高压变质岩的研究（郑永飞等，1998），在超高压变质过程中形成的含柯石英榴辉岩（形成深度大于80km）中，石榴子石和绿辉石的氧同位素组成具有较大的变化范围（δ18O变化于-10.4‰