锆石地球化学特征及地质应用研究综述
- 作者:admin 来源:网络 日期:2008-5-17 3:01:10
3 锆石化学成分特征及其在岩石成因中的应用
通常,在组成锆石的总氧化物中, w ( ZrO2 ) 占67. 2 %、w ( SiO2 ) 占32. 8 % , w ( HfO2 ) 占0. 5 %～2. 0 % ,P、Th 、U 、Y、REE 常以微量组分的形式出现。由于Y、Th 、U 、Nb 、Ta 等离子半径大、价态高,代写留学生论文使得它们不能包含在许多硅酸盐造岩矿物中,趋向于在残余熔体中富集,而锆石的晶体结构可广泛容纳不同比例的稀土元素,因此锆石成为岩石中U 、Th 、Hf 、REE 的主要寄主矿物[1 ,28231 ] 。稀土元素和一些微量元素是限定源岩性质和形成过程最重要的指示剂之一,锆石中的离子扩散慢,因此锆石中的稀土元素分析结果可为它们的形成过程提供重要的地球化学信息。
3. 1 锆石中的w ( Th) 、w (U) 及w ( Th) / w (U) 比值
大量的研究[21 ,28 ] 表明,不同成因的锆石有不同的w ( Th) 、w (U) 及w ( Th) / w (U) 比值:岩浆锆石的w ( Th) 、w (U) 较高, w ( Th) / w (U) 比值较大(一般大于014) ;变质锆石的w ( Th) 、w (U) 低, w ( Th) /w (U) 比值小(一般小于011) 。但也有例外情况,有些岩浆锆石就具有较低的w ( Th) / w (U) 比值(可以小于0. 1) ,部分碳酸岩样品中的岩浆锆石则具有异常高的w ( Th) / w (U) 比值(可以高达10 000) [21 ,28 ] ,所以,仅凭锆石的w ( Th) / w (U) 比值有时并不能有效地鉴别岩浆锆石和变质锆石。
3. 2 锆石微量元素、稀土元素特征及其应用
锆石的稀土元素特征研究主要用于判断其寄主岩石的成因类型,但岩浆锆石的微量元素特征是否能判断寄主岩石的类型目前还存在较大的争议[21 ] 。而一些变质岩(如麻粒岩) 中的变质锆石可以具有较高的w ( Th) / w (U) 比值[21 ] 。
Hoskin 等[ 29-30 ] 认为,虽然幔源岩石中的锆石与壳源岩石中的锆石在REE 含量及稀土配分模式上具有明显差别,但并未发现不同成因的壳源岩石中锆石的REE 特征存在系统差异,它们具有非常类似的REE 含量和稀土配分模式, 目前对壳源锆石REE 组成如此相似的原因并不清楚。
Belousova 等[28 ,31 ] 的研究结果表明,锆石中的稀土元素丰度对源岩的类型和结晶条件很敏感。从超基性岩→基性岩→花岗岩,锆石中的稀土元素丰度总体升高。锆石的w (REE) 在金伯利岩中一般低于50 ×10 - 6 ,在碳酸盐岩和煌斑岩中可达600 ×10 - 6 ～700 ×10 - 6 ,在基性岩中可达2 000 ×10 - 6 ,代写英语论文 而在花岗质岩石和伟晶岩中可高达百分之几。这种趋势反映了岩浆的分异程度。
正长岩中锆石具有正Ce 异常、负Eu 异常和中等富集重稀土元素( HREE) ;花岗质岩石中锆石明显负Eu 异常、无Ce 异常,无明显HREE 富集;碳酸岩中锆石无明显的Ce 、Eu 异常,轻、重稀土元素分异程度变化较大;镁铁质火山岩中锆石的轻、重稀土元素分异明显;金伯利岩中锆石无明显的Eu 、Ce 异常,轻、重稀土元素分异程度不明显[28 ,31 ] (图2) 。大部分地球岩石中锆石的HREE 比L REE 相对富集,显示明显的正Ce 异常、小的负Eu 异常;而陨石、月岩等地外岩石中锆石则具强的Eu 亏损、无Ce 异常[28 ] 。Belousova 等[28 ] 建立了通过锆石的微量元素对变化图解和微量元素的质量分数来判别不同类型的岩浆锆石的统计分析树形图解。
与岩浆锆石相比,变质锆石HREE 的富集程度相对LREE 的变化较大。岩浆锆石具有明显的负Eu 异常,形成于有熔体出现的变质锆石具有与岩浆锆石类似的特征:富U 、Y、Hf 、P ,REE 配分模式陡,正Ce 异常、负Eu 异常。但变质锆石的w ( Th) /w (U) 比值低( < 0. 1) ,这是区别于岩浆锆石的惟一的化学特征。在变质过程中,锆石是否发生了重结晶以及结晶过程中是否有流体或熔体的参与,都会显著影响锆石稀土元素组分的变化[32 ] 。
变质增生锆石的稀土元素特征除与各个稀土元素进入锆石晶格的能力大小有关外,还与锆石同时形成的矿物种类有关(如石榴石、长石、金红石等) ,这些矿物的存在与否对变质作用的条件(如榴辉岩相、麻粒岩相和角闪岩相等) 有重要的指示意义,锆石的REE 组成可反映锆石母岩的变化,至少在某些情况下反映了锆石与其他矿物如石榴石(稀土元素总量低、亏损HREE) [32-35 ] 或长石( 负Eu 异常) [32 ,36-37 ] 、金红石[34 ] 的共生情况。
变质增生锆石的微量元素特征不仅受与锆石同时形成的矿物种类的影响,而且还与其形成时环境是否封闭有关。在“封闭”的榴辉岩相的体系中,REE 的供应有限,由于石榴石是榴辉岩中富集HREE 的矿物,固相线下石榴石的形成会使熔体亏损HREE;而在开放环境中,石榴石的形成并不能引起局部环境HREE 质量分数的改变,这种条件下与石榴石共生的锆石就不会出现HREE 的相对亏损。因此, HREE的相对亏损与否并不能直接用来判别变质锆石是否与富集HREE 的石榴石同时形成[21 ] 。
锆石微区的稀土元素分析与微区定年、锆石中的包裹体研究相结合能够较好地限定锆石的形成环境,可以将锆石的形成与变质条件联系起来,从而将变质过程中的p-T-t 有效地联系在一起,在造山带研究中用于追溯超高压变质岩的形成过程[ 21 ,36-38 ] 。
代写论文联系方式
联系QQ：904272800
联系信箱：904272800@qq.com
代写论文导航
客户、写手申请单
最新论文
热点论文
