微量元素研究岩石成因应用

微量元素在岩石成因研究中的应用班级：学号：姓名：题目：微量元素在岩石成因研究中的应用——以湖南水口山花岗闪长岩为例老师：二0一五年十一月微量元素在岩石成因研究中的应用——以湖南水口山花岗闪长岩为例读“湖南水口山花岗闪长岩的地球化学特征及成因”后感1.湖南水口山花岗闪长岩体特征及花岗岩分类知识1.1湖南水口山花岗闪长岩体特征水口山矿田位于湖南衡阳断陷盆地南缘,耒阳-临武南北向褶皱带北端,距衡阳市40km。水口山矿田是在华夏地块中生代大规模成矿过程中形成的与花岗岩有关的铅锌矿床的典型代表,同时也是我国重要的铅锌、贵金属生产基地。区内岩浆活动强烈,共发现72个大小岩体(脉),地表出露总面积约4.8km2,由西向东依次发育有鸭公塘-中区-老鸦巢花岗闪长岩、老盟山英安玢岩和新盟山流纹斑岩,局部有花岗斑岩(图1)。图1湖南水口山矿田区域地质图(据文献修改)花岗闪长岩是水口山矿田分布最广的岩浆岩,位于鸭公塘倒转背斜轴部两侧,在鸭公塘、中区和老鸦巢等矿区均有出露。其中,出露于老鸦巢矿区的花岗闪长岩体规模最大,岩体呈岩盆、岩盖超覆产出,剖面呈“蘑菇”状。前人普遍认为该岩体与老鸦巢铅锌金矿床在时间、空间和成因上具有密切联系。此外,鸭公塘和中区等矿区受资源枯竭、地下水淹没等因素影响,难以采到新鲜的岩体样品,故文献研究的花岗闪长岩样品均采自老鸦巢矿区。1.2花岗岩分类知识Chappelletal.(1974)基于物质来源将花岗岩分为S型和I型,Ishihara(1977)基于环境条件将花岗岩分为磁铁矿系列和钛铁矿列,Loisellaetal.(1979)提出A型花岗岩的概念,徐克勤等(1983)根据成岩物质来源将花岗岩分为同熔型、陆壳改造型和幔源型3个类型。按照徐克勤的分类方案,华南花岗岩主要有两种类型:一类为与Pb、Zn、Cu成矿作用有关的中酸性同熔型花岗岩,如湖南水口山、宝山和铜山岭等铅锌多金属矿矿区出露的花岗闪长岩、花岗斑岩;另一类为与W、Sn、Nb、Ta等稀有金属成矿作用有关的酸性改造型花岗岩,如湖南瑶岗仙、柿竹园、江西西华山和漂塘等钨矿矿区出露的花岗岩。已有的研究表明,上述两类花岗岩及其成矿作用在岩石学、物质来源、成矿系统、矿床成因和构造地质背景等方面均存在明显的差别。2.微量元素在岩石成因研究中的应用2.1样本采集和微量元素分析思路方法本次研究所用的样品均采自老鸦巢矿区12中段花岗闪长岩的新鲜岩体,无污染破碎至200目以下。样品的主元素和微量元素分析均在中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室完成。微量元素采用加拿大ELANDRC-e型Q-ICP-MS完成,分析精度优于10%。文献对微量元素的分析包括稀土和其他微量元素。关于稀土元素，其采用球粒陨石值(采用的Sun&McDonough,1989的CI球粒陨石值)对样品的REE组成进行标准化，作其分配模式图,再对其反映的地球化学特征进行阐述；对于微量元素，做出微量元素原始地幔标准化蛛网图（采用的Sun&McDonough,1989的C地幔标准值）以及部分微量元素的Haker图解，然后分析得出具体的结论。2.2文献中微量元素分析的具体过程及结论首先是稀土元素，从样本中得到稀土元素的数据后，用采用球粒陨石值(采用的Sun&McDonough,1989的CI球粒陨石值)对样品的REE组成进行标准化，作其分配模式图（图二）。在图二中，作者也把华西山花岗岩的稀土元素用球粒陨石值标准化后投在图二上，与我们的水口山的进行对比。因为华西山是典型的改造型花岗岩，而作者的分析水口山稀土元素的目的即是找出二者的异同，说明我们的水山口的稀土元素标准化分配的模式符合同熔型花岗岩的特点，为自己的见解提供证据。下面是作者的一些分析过程。图2水口山花岗闪长岩稀土元素球粒陨石标准化分布模式作者从图二中以及分析特殊的稀土元素Eu、Ce等，得出如下结论：水口山花岗闪长岩的REE含量较高,ΣREE含量为154~224μg/g。LREE/HREE比值为9.59~12.8,表现出LREE富集、HREE亏损的特点。(La/Yb)N=11.2~13.9,表明该花岗闪长岩轻、重稀土元素分馏强烈;δEu=0.82~0.89,δCe=0.89~0.95,Eu和Ce都表现出弱亏损的特点(图二)。所有样品的球粒陨石标准化曲线大致互相平行且紧密排列,说明它们起源相同或岩浆演化过程相似。HREE的亏损可能与角闪石、锆石、磷灰石、独居石等富MREE、HREE矿物的分离结晶作用有关,这与镜下观察到锆石、磷灰石、独居石等副矿物相当发育相吻合。该岩体负Eu异常较弱,反映出岩浆演化过程中斜长石的分离结晶作用不明显。与典型的西华山改造型花岗岩进行对比,不难发现,水口山花岗闪长岩的重稀土含量明显低于改造型花岗岩,其弱负Eu异常及LREE/HREE比值也与改造型花岗岩明显不同(图二),而与同熔型花岗岩特征相似。其次是除稀土元素外的微量元素，作者采用的是微量元素原始地幔标准化蛛网图（采用的Sun&McDonough,1989的C地幔标准值）以及部分微量元素的Harker图解（图三）。为了证明水口山花岗闪长岩是同熔型花岗岩的产物，作者分析了Sr、Ba等元素的含量变化属于同熔型花岗岩的范围，通过对蛛网图的分析与西华山花岗岩的蛛网图进行对比（图四），从另一个侧面来说明水口山的花岗闪长岩是同熔型的成因，同时也指出其特有的性质。具体的一些分析过程如下。图三水口山花岗闪长岩部分微量元素对SiO2图解图四水口山花岗闪长岩微量元素原始地幔标准化蛛网图在微量元素原始地幔标准化蛛网图上,所有样品的高场强元素(如Ta、Nb和Ti)亏损,大离子亲石元素(如Rb、Th、U和K)和LREE相对富集,且Ba、Sr相对Rb亏损(图四)。Nb-Ta亏损可能与含Ti矿物相(如榍石和锐钛矿等)的结晶分异有关。同时,Ti的亏损程度和Rb、Th、U、K、La、Nd和Sm的富集程度随着SiO2含量增加而增强;且随SiO2含量增加,Sr和Ba含量明显增加(图三),Rb/Ba、Rb/Sr比值逐渐降低。这些微量元素的变化特征与主元素变化特征相吻合。水口山花岗闪长岩的Ba、Sr、Ti等元素的亏损程度及Rb、Th、U等大离子亲石元素的富集程度没有西华山改造型花岗岩明显(图四),而与同熔型花岗岩特征相似。2.3文献中主量元素和同位素分析简介作者对主量元素的分析，作者采用了一些常规的处理方式，铝饱和指数、TAS图解里特曼指数σ值、以及A/NK-A/CNK图解和Haker图解等，从主量元素的特点反映水口山花岗闪长岩的性质，矿物组合和主量元素也反映了与同熔型花岗岩特征相似。对于同位素，主要是定年的应用，作者所在课题组利用SIMS准确了测定了该花岗闪长岩中锆石U-Pb年龄为(158.3±1.2)Ma,以该年龄对该岩体的Sr、Nd同位素组成进行校正,可获得(87Sr/86Sr)i值为0.707364~0.711380,εNd(t)值为–6.61~–2.40。除了样品SKS-32具有年轻的二阶段模式年龄(t2DM,1.1Ga)外,其他样品的t2DM集中在1.4Ga附近。(87Sr/86Sr)i的值变化范围也符合同熔型花岗岩的特征。3.总结本文主要是想通过研究水口山主量元素、微量元素和同位素的地球化学特征为水口山花岗闪长岩属于熔型花岗岩提供新的证据，同时也对水口山花岗岩的性质进行一定的研究。针对于我们所学的微量元素的知识，从文章中提取出微量元素的具体分析方法在研究岩石成因中的应用，本文用到了微量元素的蛛网图和REE配分模式图，都是课堂上所讲的常规的方法，分析过程也与老师上课讲解的例题有相似之处。通过对这篇文章的分析、总结，我对课本上的知识进一步加深了理解，对微量元素的基本处理方法和应该注意的问题有了新的认识。