第四章 微量元素地球化学-3.ppt

* 微量元素地球化学的应用 * 地壳中一个火山岩系列或一个侵入体岩系列既可通过几次断续的部分熔融形成，又可为深部岩浆分几次上侵分异结晶产物。这两种成岩过程可根据平衡部分熔融和分离结晶作用中微量元素分配的定量模型进行鉴别。Allegre 等人（1978）提出了判别部分熔融和分离结晶的方法。他们认为： ? （一）岩浆成岩过程的鉴别?? ??◆固—液相分配系数高的相容元素（D》1）：如Ni,Cr等，在分离结晶作用过程中它们浓度变化很大，即随固结程度的增大而迅速在残余岩浆和晚期岩石中贫化；但在部分熔融过程中则变化缓慢，即随熔融程度的增大，它在形成的熔体中浓度比较稳定，略有升高。据此，可以判别其形成机制。???? ? * ◆ 固—液相分配系数中等的微量元素：如HREE、Zr、Hf等（称亲岩浆元素（M）），它们的总分配系数与1比较可忽略不计。 为此，对于平衡部分熔融： CHL=CHo,s / F和CML=CMo,s / ( DMo+F )， 则有： CHL/CML=(DMo / CMo,s)/F +CHo,s/ CMo,s 式中：CHL为超岩浆元素在液相中浓度， CML为亲岩浆元素在液相中浓度； CHo,s和CMo,s分别为它们在原始固相中浓度。 ??????????? （一）岩浆成岩过程的鉴别?? ◆ 固—液相分配系数低的微量元素：如Ta、Th、La、Ce等（称为超岩浆元素（H）），它们总分配系数很低，近于0，与0.2～0.5比较可忽略不计。在部分熔融过程中这些元素浓度变化大，但在分离结晶作用过程中则变化缓慢。 * 对于分离结晶作用： CHL=CHo,l / F与CML=CMo,l /F、 则有：CHL/CML=CHo,l /CMo,l =常数。??? 因此，当用CHL/CML对CHL作图时，即用某超岩浆元素（H）与亲岩浆元素（M）浓度比值对超岩浆元素浓度作图时，平衡部分熔融的轨迹为一条斜率为DMo/CMo的直线，因为H元素的DHo可以忽略不计，而M元素DMo值就不能不予考虑； 而分离结晶作用的轨迹则构成一条水平线。??????????? （一）岩浆成岩过程的鉴别?? CHL/CML=(DMo / CMo,s)/F +CHo,s/ CMo,s CHL/CML=CHo,l /CMo,l =常数 * CHL/CML=(DMo / CMo,s)/F +CHo,s/ CMo,s CHL/CML=CHo,l /CMo,l =常数 CHL=CHo,s / F CHL/CML=(DMo / CMo,s)? CHL/ CHo,s +CHo,s/ CMo,s * 如赵振华（1982）通过研究获知：我国西藏冈底斯花岗岩的斑状黑云母花岗岩主要通过分异结晶形成，而闪长岩、花岗闪长岩和二云母花岗岩属于平衡部分熔融的产物。 ??? 图中1为西藏冈底斯岩带燕山晚期花岗岩类, 2为冈底斯岩带斑状黑云母花岗岩.　 * （二）成岩成矿构造环境的鉴别 ??? 随着六十年代板块构造学说的兴起，恢复岩石形成时的构造环境已越来越引起地学工作者的注意。现有研究表明，不同构造环境中形成的岩石具有明显不同的微量元素特征，因此，通过岩石微量元素可以恢复岩石形成时的构造特征。例如：洋中脊玄武岩的热源为上隆的软流圈，物源为单纯洋壳地幔，并处于拉张的动力学状态，又无陆壳的污染，决定了他们的微量元素特征：富集Ti、Mn、P、Co、Ni、Cr、V、Cu、Zn、Au、Ag、Mo等元素。 在陆壳内，物质组成、热源、物理化学条件与洋壳迥异，经过壳幔分异和长期地壳演化，在大陆地壳中富集微量元素REE、W、Sn、U、Th、Be、Pb、Cs、Ta等。 板块运动使得洋壳与陆壳之间，以及它们与上地幔之间不断发生物质交换，生成的岩浆成分随所处的环境不同而不同。 * * * ??由上图看出，覆盖在洋壳的沉积物随板块俯冲被带到大陆上地幔，在地幔高温下熔融，并与板块上面大陆地幔物质混合，使俯冲带大陆地幔楔成分变得十分复杂。根据部分熔融过程元素的特点：地幔岩石中大离子亲石元素K、Rb、Sr、U、Th、REE等向上部的富集越来越强烈，造成了俯冲带下大陆地幔残留岩石中贫大离子亲石元素。地幔的对流作用使这部分物质循环到洋底地幔中，成为大洋中脊拉斑玄武岩的岩浆源，促使洋中脊玄武岩亏损大离子亲石元素，而岛弧岩浆则富集大离子亲石元素。因此，在横穿板块俯冲带的剖面上，随俯冲带的加深形成了拉斑玄武岩系列、钙碱性系列和碱性系列火山岩的依次排列，它们的化学成分，尤其是微量元素含量和组分也呈规律性变化。除了K2O和总碱含量外，下列微量元素也显示出横穿岛弧的成分递变： * 微