流体-岩石相互作用过程中氧同位素交换地球化学动力学评述.pdfVIP

第 卷 第 期 高 校 地 质 学 报 9 2 Vol.9 No.2 年 月 2003 6 Geolo icalJournalof chinaUniversities June2003 g !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 流体 岩石相互作用过程中氧同位素 - 交换地球化学动力学评述 倪怀玮，郑永飞，赵子福 （中国科学技术大学 地球和空间科学学院，合肥 230026） 摘 要：氧同位素研究对于示踪流体 岩石相互作用过程中流体的时间累积流量（或流体／岩石 - 比）、流动方向和组成具有重要意义。基于质量平衡原理可以建立“封闭”体系和开放体系的氧同 位素交换模型。“封闭”体系又可分为封闭、批式挥发和瑞利挥发体系。瑞利挥发较批式挥发造成 岩石更大的180 亏损，但在地质过程中两者差异并不显著。开放体系连续模型中氧同位素迁移的 机制包括扩散／弥散和平流。由流体流动速率和扩散／弥散系数定义的Peclet数决定了上述两种机 制在一定尺度上对氧同位素迁移的相对贡献。流体-岩石交换受表面动力学控制，当交换速率快 于流体流动时，可认为流体和岩石达到了氧同位素分馏平衡，反之则没有达到平衡。由流体流动 速率和流体 岩石反应速率常数定义的 数决定了反应接近平衡的程度。如果采用多种 - Damk hler 矿物相监控，则矿物内部分馏可有效地区分这两种反应模型。对流体-岩石相互作用过程中氧同 位素变化的地球化学动力学进行了系统评述，其原理和模型也可扩展到对其他元素的研究。 关 键 词：流体 岩石相互作用；氧同位素；迁移；扩散／弥散；平流 - 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： （ ） P597.2 A 1006!7493 2003 02!252!16 1 引 言 很多地质和地球化学证据表明，在地壳深部的接触和区域变质作用过程中存在着广泛的 流体活动（ ， ； ， ； ， ；郑永飞等， ）。流体 Norton et al 1977 Di leet al 1992 Ferr et al 1998 1999 pp y 被认为是变质作用的动力之一（ ， ， ； ， ； ， ）。 Ferr 1986 2000 Baum artner et al 1991 A ue 1997 y g g 它可能是原岩孔隙中的建造水和通过去挥发反应新生成的变质水，也可能是外来渗入的岩浆 水、大气水、海洋水或地下热水。流体与其经过的岩石之间除了能量和动量的交换之外，还会 发生化学组分和同位素组分的交换，即流体 岩石相互作用，也称水 岩相互作用或水 岩交 - - - 换，这个概念是 （ ）在研究格陵兰东部的 岩体时首先提出的。流体 岩 Ta lor 1968