地球化学作业——微量元素的地质应用

地球化学

第一次课后作业

班级： 021131班

姓名：刚果河边草泥马

指导老师：张利

微量元素的地质应用

微量元素是研究自然物质和自然体系中微量元素的分布规律、存在形式、活动特点、控制因素及其地球化学意义的地球化学分支学科，是地球化学学科的一个重要分支，它的研究内容为不同地球化学体系中微量元素的分布、分配、共生组合及演化的规律。

而微量元素具有很多其他主量元素无法表现的特点，如含量更低，含量变化更大，比主量元素更灵敏，数量以及分类更多，来源更复杂等特点，所以微量元素可以提供大量主量元素所表达不出的地质信息。基于以上的特点，微量元素作为一种主要的工具，运用于地质中的方方面面，将实际资料和模型计算相结合，能够近似定量地解决元素在共存相中的分配问题，并反映相关的地质意义。而且随着科技的发展，不止在地质领域，在物证鉴定、古文化传播研究等方面都有了广泛的应用。

以下是为本人阅读的相关文献，总结了微量元素的相关地质应用。

一、微量元素可以推断岩浆演化和成岩过程

这种应用通常要根据大离子亲石元素来判断，依据其含量的变化来判断岩浆的演化过程和成岩的过程，如Sr/Ca的比值可反映其岩浆的演化分异程度。

以《广西三叉冲钨矿有关岩体岩石成因：锆石U-Pb年代学、元素地球化学及Nd同位素制约》这篇文献为例。在文章中，作者要分析中粒黑云母花岗岩和细粒二云母花岗岩的区别。首先取样分析其相关大离子亲石元素的含量变化，中粒黑云母花岗岩具有较高的大离子亲石元素含量(Rb = 120—260 μg/g, Ba =5 44—823 μg/g, Sr = 399—677 μg/g)。对比之下，细粒二云母花岗岩具有相对较高的 Sr 含量(444—661 μg/g, 表 2)和相对较低的 Rb (62—189 μg/ g)、Ba(101—806 μg/g)含量。

在稀土元素分布模式图(图 7)中, 中粒黑云母花岗岩和细粒二云母花岗岩都为轻重稀土分异明显右倾式。没有或具有弱的Eu 异常(δEu = 0.7—1.1)。对比之下，相对于中粒黑云母花岗岩(La N/Yb N = 8.1—28.2), 细粒二云母花岗岩(La N/Yb N = 9.6—29.1)具有更强的轻重稀土分异程度。在 Rb-V 和 Rb-SiO2 图(图 8)中, 中粒黑云母花岗岩和细粒二云母花岗岩表现出不同的演化趋势。

以上便是用微量元素来分析两种岩浆岩的区别，之后再进一步分析其成因。

作者认为，在 Rb-V 图解(图 8)中, 随着V的降低, 中粒黑云母花岗岩Rb 的含量略微有所上升。因为 Rb 在黑云母中的分配系数大于 1, 而 Rb 在角闪石中的分配系数小于 1, 所以这种关系表明, 在中粒黑云母花岗岩的演化过程中,暗色矿物主要是以角闪石的分离结晶为主, 黑云母的分离不明显。又通过其他证据，他认为，广西三叉冲地带中粒黑云母花岗岩是由早中元古代中-高钾玄武质岩石部分熔融产生的酸性熔体与地幔来源的基性熔体发生混合作用后形成的。三叉冲中粒黑云母花岗岩的成分具有较大的变化, 是分离结晶在岩浆演化过程中作用的结果。

而细粒二云母花岗不同。在 Rb-V 图解(图 8)中, 细粒二云母花岗的 Rb 随 V 含量的降低而降低。因为 Rb 主要富集于黑云母中, 所以这种关系表明在细粒二云母花岗岩的演化过程中, 暗色矿物主要是以黑云母的分离结晶为主。同时, K2O、 CaO 和 Al2O3 随 SiO2 的升高而降低表明有钾长石和斜长石的分离结晶。但细粒二云母花岗岩没有或者有弱的 Eu 负异常(δEu = 0.7—1.1), 这是镁铁矿物(主要是黑云母)与长石的分离结晶共同作用的结果, 使得分离矿物相对 Eu 的整体分配系数接近 1。P2O5 和 TiO2 随 SiO2增加而减少指示了磷灰石和榍石的分离结晶。

另外，文献中提到，Peccerillo et al的主元素和微量元素的模拟计算结果也表明, 在部分熔融过程中,不相容元素的比值变化较大(如 La/Lu、Th/Nb), 而在分离结晶过程中由于分离相对不相容元素的分配系数相似, 故其比值不会产生较大变化。而细粒二云母花岗岩的 La/Lu 比值明显要高于中粒黑云母花岗岩, 这表明两者是受部分熔融作用控制的, 两者之间不存在分离结晶演化关系。

根据这篇文献的研究，可以说，微量元素可以推断岩浆演化和成岩过程，尤

其是大离子亲石元素等元素的含量变化，文献中运用它判断其主要以什么矿物的分离结晶为主，进一步推断其分异程度；此外还可以进行部分熔融作用的定量模型计算。通过以上，即可以推断出其演化过程，演化程度包括岩浆岩与岩浆岩的关系。

二、微量元素可以推断成矿作用

还是以《广西三叉冲钨矿有关岩体岩石成因：锆石U-Pb年代学、元素地球化学及Nd同位素制约》这篇文献为例，它以微量元素来分析成矿能力。在细粒二

云母花岗岩中常见辉钼矿的出现 , 且出

现大量黄铁矿化, 而在中粒黑云母花岗

岩则未发现辉钼矿。同时, 微量元素数据

表明, 细粒二云母花岗岩具有比中粒黑云母花岗岩高的多的 W、Mo 含量(图 1 1)。岩相学及微量元素数据表明细粒二云母花岗岩具有更强的 W、Mo 成矿能力。

另外，在《青海省都兰县双庆铁矿床金属硫化物地球化学特征及其指示意义》这篇文章中运用了微量元素温度计，文章指出，双庆铁矿床的闪锌矿 Zn/Fe 的变化范围为 3.65—7.56, 平均为 5.6(＜10), 属于中偏高温型闪锌矿。另外, 徐国风统计闪锌矿中的 Zn/Cd 比值表明, 闪锌矿中的 Zn/Cd 比值越高说明其形成温度越高。双庆铁矿床的闪锌矿 Zn/Cd 的变化范围为248.75—358.31, 平均为 290.77, 说明本矿床的闪锌矿形成温度偏高, 亦证实双庆铁矿床的闪锌矿属于中偏高温型闪锌矿。闪锌矿作为地质温度计推算其形成温度已得到认识和研究。文章提到，卢焕章根据闪锌矿与黄铁矿或闪锌矿与黄铁矿和磁黄铁矿共生时的 Fe 元素含量, 即 Fe 以类质同像形式进入闪锌矿时两者存在生成温度的函数关系, 得出闪锌矿地质温度计和压力计的结论。此外，童潜明根据闪锌矿

-方铅矿中 Cd 元素的分配,

利用 Cd 在各自矿物中的分

配系数来探讨闪锌矿的形成

温度。根据地质热力学原理,

即共生矿物对的微量元素分

配系数建立起 Zn-Cd-Mn-S

体系的地质温度计。此文献便

通过微量元素温度计，对双庆

铁矿床的闪锌矿进行温度计

算, 得出其平均温度约为 284.9 ℃属于中偏高温型闪锌矿(250—300 ℃)。通过计算得出的闪锌矿类型与闪锌矿中 Zn/Fe 比值和 Zn/Cd 比值确定的闪锌矿类型相吻合。并最终分析综合早晚两阶段所有闪锌矿的 Zn/Fe 比值及 Zn/Cd 比值确定属于中偏高温型闪锌矿(250—300 ℃)；通过童潜明利用闪锌矿地质温度计的计算方法, 得出得出闪锌矿平均生成温度约为 284.9 , ℃属于中-高温型闪锌矿, 与 Zn/Fe 比值和 Zn/Cd 比值确定的闪锌矿类型吻合。

综上，微量元素还可以判断成矿温度、成矿阶段和成矿能力等相关成矿作用的变化。两篇文献中，一篇运用微量元素的变化反应对应矿物的成矿能力，另一