微量元素在幔源矿物与热液之间分配系数的研究进展

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1、第19卷第2期地球科学进展Vol.19No.22004年4月ADVANCEINEARTHSCIENCESApr.，2004文章编号：1001-8166（2004）02-0224-06微量元素在幔源矿物与热液之间곘分配系数的研究进展122陈晋阳，郑海飞，曾贻善（1.中国科学院广州地球化学研究所，广东广州510640；2.北京大学地质学系，北京100871）摘要：微量元素在幔源矿物与热液之间分配系数的差异是造成地幔不均一的一个重要因素，对于认识地球演化、元素的分异和板块构造具有重要的意义。热液的组成、矿物的

2、结构、温度、压力以及氧逸度都与分配系数密切相关。不同微量元素在相同矿物或热液中的分配系数存在差别，而相同的元素在不同矿物中的分配系数也可能出现很大的变化，这是研究微量元素分异和不同地幔端员形成的理论基础。在较低的温度和压力下，热液的组成对分配系数的影响很大，随着温度和压力的升高，热液组成的影响逐渐减弱，而矿物的组成与结构的影响逐渐增大。由于分配系数影响因素的复杂性，因此在考虑地球深部微量元素的迁移和分异时需慎重对待。关键词：幔源矿物；热液；微量元素；分配系数中图分类号：P589.1；P599文献标识码：

3、A现代研究表明，热液在地球内部从上地壳一直学端员：HIMU（高ω（U）/ω（Pb）比值的地幔）、DMM［1～6］到深部地幔都广泛存在，几乎参与了所有的地（亏损的洋中脊玄武岩地幔）、EM1（富集地幔之一，质过程，并起着重要的作用。其影响着地幔和地壳具有较高的非放射性成因的Sr、Pb、Nd同位素成分）、的活动、地球的演化、组成和结构以及成岩成矿过EM2（富集地幔之二，具有较高的放射性成因的Sr、［7～11］［16］程。正是由于有热液的存在，才使得地球存在Pb、Nd同位素成分）。Hart指出，现在所有观察到［

4、12］着不同于别的星球的复杂而活跃的地质活动。的玄武岩，其中Sr、Pb、Nd同位素的组成都可能是这地幔热液与板块俯冲作用、岩石圈底侵作用和4种组分中的2种或3种之间的混合产物。［17］拆沉作用等壳幔相互作用的过程中，就会导致壳源早在1975年Shimizu就发现主元素亏损的物质与地幔的物质交换和地幔对流及地幔柱的产煌斑岩中石榴石二辉橄榄岩结核的LREE/HREE［13～15］［18］生，从而形成一些特定的地幔端员组分，其中（轻稀土/重稀土）值总体上较高。Shimizu等微量元素在不同的矿物和热液中分配系

5、数的差异是1987年从含金刚石的橄榄岩中的石榴子石包体中一个很重要的因素。对来自地幔岩浆岩中微量元素发现了稀土元素的正弦分布形式（轻稀土/中间稀的研究表明，不同组分的岩石矿物，它们之间的微量土（LREE/MREE）和中间稀土/重稀土（MREE/［19］元素特征存在着很大的差别。如二辉橄榄岩包体强HREE）），其后Stachel等在1997年对非洲加纳烈亏损轻稀土，洋中脊拉斑玄武岩轻稀土的亏损程的金刚石样品中的硅酸盐包体的研究也得出了这一度小些，而海岛碱性玄武岩和拉斑玄武岩则强烈富结果。微量元素在不同的幔

6、源矿物与热液中的分配集轻稀土。根据对洋中脊玄武岩和洋岛玄武岩微量系数是研究不同地幔端员形成和微量元素分异的重［20］元素特征的研究，已经确定了4种代表性的地幔化要理论基础。收稿日期：2002-11-05；修回日期：2003-07-16.곘*基金项目：国家自然科学基金项目“地球内部几个重要界面物质的高温高压物性研究”（编号：10299040）资助.作者简介：陈晋阳（1972-），男，湖北新洲人，博士后，主要从事地球深部物质的实验研究.E-mail：chenjy＠gig.ac.cn第2期陈晋阳等：微量元素在

7、幔源矿物与热液之间分配系数的研究进展225用样品的来源分两种，即天然样品和人工合成样品。1幔源矿物与热液的组成和特性（1）天然样品是直接选取天然岩石进行分析或1.1幔源矿物类型作为实验的初始物质，一般是选取幔源岩石包体中的幔源矿物按成分和成因一般可以分为两类：其天然矿物，从中分选出所需的矿石，清洗干净即可。一是由地幔物质分异（或部分熔融）形成的富含镁、（2）合成样品，由于天然样品组分比较复杂，含铁质的岩浆经喷发、溢流或侵入形成的岩石，主要是有各种杂质和缺陷，因此很多时候通过人工合成获玄武岩类（或侵入形式

8、出现的辉长岩、辉绿岩类），以得纯净的矿物进行研究。先用化学试剂合成不同的及由玄武岩浆演化形成的安山岩流纹岩类；另一类统玻璃态物质（与天然岩浆岩成分相当，如安山质体称超镁铁质岩石，这类岩石一般认为是玄武岩浆分异系、玄武岩体系等），再加入光谱纯的微量元素的氧出去之后剩余的地幔物质，它们是以超镁铁质岩浆沿化物混合熔制而成。地幔矿物合成的方法大致可分大的构造带溢出，也可以固态岩石捕虏体的形式由玄为两类：第一类是常压下的单晶生长，从相同成分的武岩或金