花岗质岩石的地球化学

Question

如题所述

Answer 1

1.花岗质岩石的主元素地球化学

由表4-1的主元素分析计算的CIPW矿物数值投于An—Ab—Or图上（图4-1），表4-1中的序号1～9样品落于英云闪长岩—奥长花岗岩区，10～17号大部分落入钾质花岗岩区，如前所述，落入花岗岩区的样品在稀土元素特征上仍表现为英云闪长岩—奥长花岗岩特征，而主元素则受到了后期化学组分的叠加和改造。如15、17号（阳坡地TTG-M-Me杂岩），10、11、13、14号（苇子峪TTG（A）-M-Me杂岩）。

从表4-1　看出，世界灰色片麻岩（18、19号）是富硅和铝的，但

含量低（＜5%），本区英云闪长岩—奥长花岗岩（1～9号）除个别样品外，基本附合这一数据。世界灰色片麻岩属于贫K₂O的钙碱性岩套，w（K₂O）/w（Na₂O）比值通常低于0.5，这和本区的类似。除这两种特征外，与典型的奥长花岗岩（Barker,1979）相比，世界平均灰色片麻岩

值约4.30，本区为6.25，与典型奥长花岗岩的3.65不同，但

，w（MgO）值分别为2.64和2.53，与典型奥长花岗岩的2～3一致。世界灰色片麻岩w（CaO）值约3.2，本区平均为3.19，介于典型奥长花岗岩1.5～3.0和钙质奥长花岗岩4.4～4.5。本区灰色片麻岩的Al₂O₃含量通常大于15%,Yb含量小于1.5×10^-6，相当Barker和Arth（1976）定义的高铝型奥长花岗岩范畴，但SiO₂含量普遍低于定义的70%。此外岩石的A/CNK＜1.1。标准刚玉平均为0.57。结合岩石学特征和上述主元素特征，本区灰色片麻岩属I型花岗岩（H.Martin,1994）。

在AFM图上（图4-2），本区灰色片麻岩和花岗岩落在钙碱性区为主，少数落在奥长花岗岩区。在相当于阿米索克片麻岩区内聚集，说明其与该地区岩石具有可对比性。大多数据落于紧靠A端，说明不完全为钙碱性趋势，也说明一些点代表了较分异的端元。为区别奥长花岗岩和传统的钙碱性岩套，Barker和Arth（1976）提出两个三角图解。在K—Na—Ca图上（图4-3），本区的花岗闪长岩和花岗岩（表4-1中序号10～17），表现为钙碱性趋势，岩石向富钾演化；英云闪长岩—奥长花岗岩（序号1～9）则表现为奥长花岗岩趋势，投点紧靠世界奥长花岗岩区（Tdh区）。说明奥长花岗岩和传统钙碱性岩套演化不一样，是在分异过程中富Na而非富K。在Q—Ab—Or三角图上（图4-4）同样显示了本区两种岩性的区别。

图4-2　A—F—M图

Tholeiitic—拉斑玄武质趋势；Calc、AlKa—钙碱性趋势；Trond—奥长花岗岩趋势；Amsoq—阿米索克片麻岩图中点号为表4-1中序号

图4-3　K—Na—Ca图解

Ⅰ—钙碱性趋势线；Ⅱ—奥长花岗岩趋势线；Tdh—世界奥长花岗岩域。图中点号为表4-1中序号

2.花岗质岩石的痕量元素和稀土元素的地球化学

本区花岗质岩石的痕量元素和稀土元素分析及参数见表4-1。世界灰色片麻岩（表4-1序号18）的TTG质岩石富Sr（454×10^-6），通常w_Rb/w_Sr值低，平均0.12。本区灰色片麻岩w_Rb/w_Sr值更低，因为Sr大量结合于斜长石中，而Rb则与黑云母关系密切，黑云母多为变质成因，所以w_Rb/w_Sr值低正反映了岩石学的特征。这些比值高度依赖于变质级别，世界灰色片麻岩一些麻粒岩相岩石亏损Rb及U和Th。与大多数其它地壳岩石相比，TTG具显著的负Nb、Ta和Ti异常（Jahn,1990）。本区灰色片麻岩与世界灰色片麻岩类似，这些综合于原始地幔标准化图上（图4-5）。由图4-5看出，辽吉两省的灰色片麻岩与世界的相似，而与本区的稍有不同。本区的灰色片麻岩除与世界灰色片麻岩一样亏损Rb、Nb、Ta和Ti，富集Sr外，Th和Zr、Hf含量低于世界和辽吉的灰色片麻岩。P的负异常常反映了分异作用时磷灰石的分馏作用。

图4-4　Q—Ab—Or图解

Tdh—奥长花岗岩趋势；CA—钙碱性岩趋势图中点号为表4-1中序号。15、16、17因岩石受改造，故Q增高，并非Tdh趋势

图4-5　灰色片麻岩初始地幔标准化蛛网图（数据据表4-1）

初始地幔值据Taylor和Mclennan（1985）；初始地幔值如下（10^-6）：Rb—0.55,Ba—5.1,Th—0.064,U—0.018,K—180,Ta—0.04,Nb—0.56,La—0.551,Ce—1.436,Sr—17.8,Nd—1.067,P—90.4,Hf—0.27,Zr—8.3,Sm—0.347,Ti—960,Tb—0.087,Yb—0.372；图中·据Martin（1994），▲为辽吉二省5个灰色片麻岩，O、×、十分别为表

4-1　中序号1、2、3样品

本区的花岗岩（表4-1中10～17）中一些岩石用上地壳痕量元素进行了标准化并作出图（图4-6）。

标准化图对了解给定的痕量元素在花岗质熔体中的活动性是很有益的。为何不用初始地幔对花岗岩标准化呢？因为太古宙花岗岩的源岩（长英质火成岩和沉积岩）不产于地幔，再者，地幔深度的熔融和地壳深度的熔融时，元素分配系数的顺序（常根据元素相容性的顺序）也是不同的，由于花岗岩的成分从地幔岩中强烈迁移，使不同成分的花岗岩在地幔标准化图上变化的都一样。用上地壳元素标准化，按元素分配系数升高的顺序自左向右排列。每个元素投点的结果实际就表明了该元素的富集系数，也即岩浆作用中的“分配系数”。表明了该元素在部分熔融或分离结晶过程中的相容性，由此判断是相容元素，还是不相容元素。图4-6表明，本区的花岗岩和世界太古宙钙碱性花岗岩相比，除Th亏损外，其它元素的亏损、富集图形都相似，但绝对富集系数值只有Ba、Sr和La大于1，其它元素则小于1。

过渡元素Ni、Cr、V在世界灰色片麻岩中平均含量分别为14×10^-6、29×10^-6、35×10^-6，在本区灰色片麻岩和花岗岩中分别为17.66×10^-6、71.49×10^-6、75.53×10^-6和10.82×10^-6、38.42×10^-6和32.51×10^-6，含量高的原因很可能是其原岩本身不是TTG质，而是中基性—基性岩改造而成的TTG质岩石（见后叙）。

图4-6　上地壳痕量元素标准化的花岗岩蛛网图

图中数据来自表4-1,＋为世界CA-1型花岗深成岩（表4-1中序号20），〇为表4-1中10，·为表中11。表4-1中的12和10类似故未画出。纵坐标为相对于上地壳的富集系数。上地壳元素丰度（10^-6）:Th-10.7,Rb-112,Y-22,La-30,Ce-64,Ba-550,Zr-190,Ti-3000,Nb-25,Zn-71,P-740,Sr-350,Cu-25（Taylor and Mclennan,1985）

本区灰色片麻岩和花岗岩的稀土元素图型和世界太古宙花岗质岩石相似，都表现为稀土元素强烈分馏（图4-7、8），而且轻重稀土的分馏程度很相似，灰色片麻岩平均（La/Yb）_n为24.77，最高41.31；花岗岩平均63，最高91.43，与世界灰色片麻岩的平均值38.4，最高150也很相似。Yb含量很低，平均为2.13（灰色片麻岩）和1.18（花岗岩），与世界片麻岩的2.21相近。本区灰色片麻岩的稀土图谱（图4-7）在重稀土的末端显现了凹形，没有明显的负或正Eu异常。这和辽吉及世界的TTG质灰色片麻岩相似，但世界灰色片麻岩中有正Eu异常的报道（Jahn,1984;Martin,1987），并认为是反映了富稀土的副矿物（如褐帘石）的分馏或斜长石的堆积。本区的花岗岩也出现这种灰色片麻岩的相似稀土图谱（图4-8），具明显的正Eu异常。如前所述，这些岩石的主元素和/或稀土元素是改造过的。其REE图谱可有两种情况，一是不受改造，二是受到改造：第一种情况：本区花岗岩和花岗闪长岩外表呈肉红色，主元素分析CIPW计算值投图也落入花岗岩区（表4-1中11、12、13），但其稀土元素图谱却完全不是花岗岩的型式，而是表现为与灰色片麻岩相似的稀土分馏特征，有些出现了明显的正Eu异常（图4-8），这说明原岩可能为英云闪长岩—奥长花岗岩，但主元素受到后期变质和交代作用的改造。第二种如图4-9，阳坡地TTG-M-Me杂岩中的花岗岩样品98694，岩石主元素也是在英云闪长质—奥长花岗质岩基础上受后期长英质物质交代贯入而改造（图版Ⅴ-8）。在镜下薄片中可见后期深熔作用形成的长英质以条带状贯入TTG质岩石的现象，这些低限熔体的Q+Ab+Kf组合——微粒交生体，富轻稀土元素，因而岩石的稀土图谱也完全被改造了，呈现稀土图谱平缓，出现负Eu异常。而98698号样品受交代弱，尽管投于An—Ab—Or图上的花岗岩区，但仍保留了TTG质岩石的轻稀土元素图式。两种情况说明，在变质作用、蚀变交代作用中，岩石稀土型式的变化取决于系统的开放还是封闭，不能一概而论。

图4-7　灰色片麻岩的球粒陨石标准化图谱

数字为表4-1中序号，序号10、12和4类似，故未画出