锆铪元素在岩浆作用中的地球化学行为浅析.pdf

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1、19l把费第34卷第1期．GEOLOGYOFSHAANXI2016年6月文章编号：1001—6996(2016)O1—0O67—6锆铪元素在岩浆作用中的地球化学行为浅析王小钊，杨柳晨，樊双虎，陈淑娥(1．长安大学地球科学与资源学院，西安710054；2．西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室，西安710054；3．陕西省地质矿产实验研究所，西安710054)摘要：锆铪是一对地球化学性质相似的元素，锆能形成独立矿物，而铪主要以类质同象形式存在。在岩浆作用过程中zr、Hf和Zr／Hf值在基性、中性及酸性岩中的变化及变化规律是含量逐渐变大，

2、zr／Hf值逐渐降低。关键词：锆铪；岩浆作用；地球化学行为中图分类号：P588．11文献标识码：B铪的地球化学特征岩浆岩中锆石是最常见的副矿物之一。在寄主岩石中经历了长期的地质作用和演化中，锆石也能完整地保存其原生的结晶和地质环境信息。因此，锆石已成为岩石学、地球化学以及年代学研究的重要对象。Hf是锆石中最常见的元素之一，锆、铪都属于稀有元素，高场强元素、强不相容元素，具有相同的电价(+4)和几乎相同的离子半径(约0．71A)负电性相近，一般在地质演化过程中不发生分异，常用于源区示踪。由于镧族收缩，锆、铪的电子构型和主要的地球化学参数

3、特别相近，地球化学性质相近，在自然化合物中一起出现，常形成紧密联系的元素对，表1Zr、Hf的地球化学参数Tab．1GeochemicalparametersofZrandHf元素子序蚓原子量原子体积(cm／mo1)原子密度(g／cm)熔点(℃)沸点(℃)电负性地壳丰度(ppm)zrI40l91．2214．16．49185235781．5165HfI72I178．4913．613．31215O54001．43锆、铪都是惰性气体离子，典型的亲石元素，具有强烈的亲氧性。但是zr和Hf的地球化学参数有微小的差别(如表1)，它们的特性就会出现一

4、些不同，而Zr／Hf值的变化可以收稿日期：2O16—O1—O3作者简介：王小钊，男，26岁，长安大学地球科学与资源学院构造地质学专业硕士研究生。68陕西地质第34卷作为地质过程中的地球化学评价指标。2锆、铪在岩浆作用中的地球化学行为2．1岩浆作用中的Zr、Hf含量变化与Zr／Hf值在岩浆作用过程中，rZr、Hf在演化后期集中，基本上由基性岩向酸性岩增加]，而随着向酸性岩的演化，Zr／Hf值逐渐降低，Hf在岩浆演化阶段晚期相对富集。在各类超镁铁质岩石中Hf含量很低，这与构造环境、地幔岩分熔程度以及结晶分离作用密切相关。由于分熔作用时Hf

5、容易进入液相，因此大陆玄武岩比洋壳拉斑玄武岩中的Hf含量高。在岩浆作用各阶段中，锆只形成一种矿物锆石J，而伟晶及气成阶段生成的锆石则富含Th、Hf等变种(曲晶石、水锆石等)。2．2基性岩在阿尔金茫崖地区发育着大量角闪辉长岩，总体上该地区相对富集大离子亲石元素Rb、Ba和Pb等，而亏损高场强元素zr和Hf，相当于岛弧环境产物，推测其源区为岩石圈地幔。新疆博格达南缘二叠纪火山岩总体上zr和Hf适度亏损，锅底坑岩墙为中基性，根据统计数据，计算得出zr／Hf的平均值为45．o3。东昆仑清水泉辉绿岩Zr和Hf丰度变化分别为：75．3×10～92

6、．8Xl0(平均为82．18×10)和2．02×10～2．48×10(平均为2．21X10)，相当于火山弧钙碱性玄武岩，Zr／Hf值平均为37．16‘赣杭构造带中西段发育的基性脉岩以辉绿岩为主，大体上亏损高场强元素zr和Hf，自东向西Zr／Hf平均值：广丰为47．4O、余江为43．25、东乡为45．20、永丰为41．13、峡江38．4O。可以看出，该构造带中除余江段外，由东向西，Zr／Hf的平均值是依次降低的‘J。2．3中性岩北秦岭小王涧枕状熔岩中，淡色侵入岩中高场强元素(zr和l-lf)显著亏损，这些已蚀变的侵入岩原岩为闪长质岩石，

7、也是zr和Hf显著亏损，这与洋壳俯冲部分熔融型淡色花岗岩相似。青藏高原北部蚕眉山地区中，新世火山熔岩主要由玄武粗安岩、粗安岩和粗面英安岩等3类岩石组成，总体上显著亏损zr、Hf，zr／Hf的平均值为40．4l]。东天山黑云母二长花岗岩中，广泛发育着暗色闪长质包体，其与寄主花岗岩在矿物组合上不同，但两者中都富集Rb、Hf及Zr等高场强元素，而贫Ta、sr和Ti等。根据稀土元素和微量元素数据，计算出包体的Zr／Hf平均值为38．5O，寄主花岗岩的Zr／Hf平均值为37．23[。。。2．4酸性岩阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉锆石明显相对富集Hf

8、，但Hf在边部细粒花岗岩和不同的内部共生结构带中的富集程度差别很大。边部细粒花岗岩中的锆石成分相对单一，HfO平均为3．07％，而从边部花岗岩到伟晶岩内部结构带，锆石HfO含量显著升高。蒙甘新交汇处北山柳园地区双峰山早泥