巖石形成構(gòu)造環(huán)境地球化學(xué)判別如何有效應(yīng)用-張本仁

1、第二章第二章 巖石形成構(gòu)造環(huán)境巖石形成構(gòu)造環(huán)境地球化學(xué)判別如何有效應(yīng)用地球化學(xué)判別如何有效應(yīng)用張本仁張本仁（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院）（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院）20062006年年1111月月一、引言一、引言1 1 研究簡(jiǎn)況研究簡(jiǎn)況 上世紀(jì)上世紀(jì)6060年代中板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)興起，使地質(zhì)學(xué)家視野年代中板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)興起，使地質(zhì)學(xué)家視野首次擴(kuò)大到全球，大大促進(jìn)了地學(xué)及其下屬各們學(xué)科，首次擴(kuò)大到全球，大大促進(jìn)了地學(xué)及其下屬各們學(xué)科，包括地球化學(xué)的迅猛發(fā)展。包括地球化學(xué)的迅猛發(fā)展。 上世紀(jì)上世紀(jì)60706070年代，集中研究近代各類板塊構(gòu)造環(huán)境年代，集中研究近代各類板塊構(gòu)造環(huán)境中巖石的地球化學(xué)特征及形成

2、機(jī)制，進(jìn)而探索構(gòu)造環(huán)中巖石的地球化學(xué)特征及形成機(jī)制，進(jìn)而探索構(gòu)造環(huán)境地球化學(xué)判別的標(biāo)志、方法和圖解，工作集中于洋境地球化學(xué)判別的標(biāo)志、方法和圖解，工作集中于洋域及其周邊。域及其周邊。 7070年代中以來(lái)，研究逐步向大陸區(qū)域和造山帶發(fā)展。年代中以來(lái)，研究逐步向大陸區(qū)域和造山帶發(fā)展。通過(guò)蛇綠巖、火山巖、花崗巖、沉積巖和變質(zhì)巖等形通過(guò)蛇綠巖、火山巖、花崗巖、沉積巖和變質(zhì)巖等形成構(gòu)造環(huán)境的地球化學(xué)判別，進(jìn)而探索構(gòu)造性質(zhì)、格成構(gòu)造環(huán)境的地球化學(xué)判別，進(jìn)而探索構(gòu)造性質(zhì)、格局和演化。這已經(jīng)成為現(xiàn)今地球化學(xué)研究區(qū)域和造山局和演化。這已經(jīng)成為現(xiàn)今地球化學(xué)研究區(qū)域和造山帶構(gòu)造的常規(guī)內(nèi)容帶構(gòu)造的常規(guī)內(nèi)容2.2.研究

3、和運(yùn)用中存在的問(wèn)題研究和運(yùn)用中存在的問(wèn)題 雖然這種構(gòu)造地球化學(xué)研究已作出許多重要成果與雖然這種構(gòu)造地球化學(xué)研究已作出許多重要成果與貢獻(xiàn)，但由于大陸發(fā)展的長(zhǎng)期和復(fù)雜性，這種研究途貢獻(xiàn)，但由于大陸發(fā)展的長(zhǎng)期和復(fù)雜性，這種研究途徑的本身和應(yīng)用上尚有待改進(jìn)和完善之處，具體為有：徑的本身和應(yīng)用上尚有待改進(jìn)和完善之處，具體為有： 數(shù)據(jù)精確度不高；數(shù)據(jù)精確度不高； 選擇判別標(biāo)志和圖解帶有盲目性：選擇判別標(biāo)志和圖解帶有盲目性： 巖石地球化學(xué)判別標(biāo)志本身存在多解性，例如，具有巖石地球化學(xué)判別標(biāo)志本身存在多解性，例如，具有洋脊玄武巖（洋脊玄武巖（MORBMORB）化學(xué)特征的玄武巖可以產(chǎn)出于洋）化學(xué)特征的玄武巖可以

4、產(chǎn)出于洋脊、弧后盆地及邊緣海盆等環(huán)境；脊、弧后盆地及邊緣海盆等環(huán)境； 巖石變質(zhì)或蝕變的影響等。巖石變質(zhì)或蝕變的影響等。 這些問(wèn)題常常導(dǎo)致誤判。如何改進(jìn)，以下幾這些問(wèn)題常常導(dǎo)致誤判。如何改進(jìn)，以下幾點(diǎn)值得注意。點(diǎn)值得注意。二、改善應(yīng)用的建議二、改善應(yīng)用的建議（一）正確理解構(gòu)造環(huán)境與巖石地球化學(xué)特征內(nèi)在聯(lián)系（一）正確理解構(gòu)造環(huán)境與巖石地球化學(xué)特征內(nèi)在聯(lián)系是，是，克服盲目性、是提高巖石構(gòu)造環(huán)境地球化學(xué)判別克服盲目性、是提高巖石構(gòu)造環(huán)境地球化學(xué)判別效果的首要因素。效果的首要因素。按地質(zhì)運(yùn)動(dòng)中各種基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)形式的按地質(zhì)運(yùn)動(dòng)中各種基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)形式的相互依存、相互制約和相互轉(zhuǎn)化的地學(xué)哲學(xué)觀，相互依存、相互制約和相

5、互轉(zhuǎn)化的地學(xué)哲學(xué)觀，對(duì)各對(duì)各類巖石形成過(guò)程來(lái)說(shuō)，構(gòu)造類巖石形成過(guò)程來(lái)說(shuō)，構(gòu)造( (環(huán)境環(huán)境) )起著溝通物源、約起著溝通物源、約束過(guò)程發(fā)生場(chǎng)所和運(yùn)移途徑，以及制約熱動(dòng)力學(xué)條件束過(guò)程發(fā)生場(chǎng)所和運(yùn)移途徑，以及制約熱動(dòng)力學(xué)條件的作用。的作用。具體說(shuō)明如下：具體說(shuō)明如下：1.不同構(gòu)造切割殼幔的深度和部位不同不同構(gòu)造切割殼幔的深度和部位不同 洋脊可溝通地幔的軟流圈（虧損地幔源）；洋脊可溝通地幔的軟流圈（虧損地幔源）； B B型俯沖可導(dǎo)致俯沖洋殼與地幔的相互作用，即導(dǎo)致殼型俯沖可導(dǎo)致俯沖洋殼與地幔的相互作用，即導(dǎo)致殼 幔幔殼物質(zhì)的再循環(huán)，使某些不相容元素再次富集；殼物質(zhì)的再循環(huán)，使某些不相容元素再次富集；

6、1 1 構(gòu)造環(huán)境與巖石地球化學(xué)特征內(nèi)在聯(lián)系（續(xù)）構(gòu)造環(huán)境與巖石地球化學(xué)特征內(nèi)在聯(lián)系（續(xù)） A A型俯沖可引起仰沖盤(pán)陸殼與俯沖盤(pán)地殼基底和地幔的型俯沖可引起仰沖盤(pán)陸殼與俯沖盤(pán)地殼基底和地幔的相互作用、物質(zhì)交換，等等。相互作用、物質(zhì)交換，等等。 由于地球各層圈及層圈內(nèi)不同部分均為化學(xué)成分差異由于地球各層圈及層圈內(nèi)不同部分均為化學(xué)成分差異的物質(zhì)庫(kù)，所以特定構(gòu)造和構(gòu)造環(huán)境就溝通著不同物的物質(zhì)庫(kù)，所以特定構(gòu)造和構(gòu)造環(huán)境就溝通著不同物質(zhì)庫(kù)（源區(qū)）及其組合，使巖石一定程度上繼承源區(qū)質(zhì)庫(kù)（源區(qū)）及其組合，使巖石一定程度上繼承源區(qū)的化學(xué)特征的化學(xué)特征。 2.2.不同構(gòu)造限定著巖石形成過(guò)程活動(dòng)場(chǎng)所與運(yùn)移途徑不同構(gòu)

7、造限定著巖石形成過(guò)程活動(dòng)場(chǎng)所與運(yùn)移途徑的不同，的不同，例如，洋脊構(gòu)造限定了玄武巖漿沿?cái)U(kuò)張脊活例如，洋脊構(gòu)造限定了玄武巖漿沿?cái)U(kuò)張脊活動(dòng)，形成的巖石只同海水作用，成分常受海水蝕變的動(dòng)，形成的巖石只同海水作用，成分常受海水蝕變的影響；影響；B B型俯沖限定巖漿在島弧區(qū)自下而上運(yùn)移，穿過(guò)型俯沖限定巖漿在島弧區(qū)自下而上運(yùn)移，穿過(guò)大洋巖石圈（洋內(nèi)島?。┗虼箨憥r石圈（大陸島?。笱髱r石圈（洋內(nèi)島?。┗虼箨憥r石圈（大陸島弧），因而巖石會(huì)受洋或陸殼物質(zhì)影響而表現(xiàn)出成分差異因而巖石會(huì)受洋或陸殼物質(zhì)影響而表現(xiàn)出成分差異。3.3.不同構(gòu)造環(huán)境顯示出不同的熱動(dòng)力學(xué)和物理化不同構(gòu)造環(huán)境顯示出不同的熱動(dòng)力學(xué)和物理化學(xué)條件

8、，影響著各類成巖過(guò)程的機(jī)制和特征學(xué)條件，影響著各類成巖過(guò)程的機(jī)制和特征 例如，洋脊環(huán)境受制于地幔高熱流，使熱通過(guò)玄武巖例如，洋脊環(huán)境受制于地幔高熱流，使熱通過(guò)玄武巖漿向外逸散，只發(fā)生巖漿快速結(jié)晶或固結(jié)，一般不引漿向外逸散，只發(fā)生巖漿快速結(jié)晶或固結(jié)，一般不引起較大的成分分異。起較大的成分分異。板內(nèi)裂谷構(gòu)造同樣是地幔軟流圈板內(nèi)裂谷構(gòu)造同樣是地幔軟流圈上隆或地幔熱柱作用引起巖石圈裂解的結(jié)果，幔源巖上隆或地幔熱柱作用引起巖石圈裂解的結(jié)果，幔源巖漿可以通過(guò)結(jié)晶分異突變、巖漿不混熔分層等方式形漿可以通過(guò)結(jié)晶分異突變、巖漿不混熔分層等方式形成雙模式巖套（機(jī)制未完全搞清），也可由于幔源巖成雙模式巖套（機(jī)制未完

9、全搞清），也可由于幔源巖漿熱的烘烤使下地殼部分熔融形成不同源的雙模式巖漿熱的烘烤使下地殼部分熔融形成不同源的雙模式巖套套，但不引起巖漿中高場(chǎng)強(qiáng)元素（但不引起巖漿中高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSEHFSE）相對(duì)于大離）相對(duì)于大離子親石元素（子親石元素（LILELILE）的分異或虧損。）的分異或虧損。又如，又如，B B型俯沖帶中為地幔對(duì)流下降處，隨俯沖型俯沖帶中為地幔對(duì)流下降處，隨俯沖洋殼下插溫度升高和脫水變質(zhì)，形成富水條件下洋殼下插溫度升高和脫水變質(zhì)，形成富水條件下的部分熔融，必然降低鈦酸鹽類、金紅石、鋯石的部分熔融，必然降低鈦酸鹽類、金紅石、鋯石等富含高場(chǎng)強(qiáng)元素等富含高場(chǎng)強(qiáng)元素（NbNb、TaTa、ZrZ

10、r、HfHf、TiTi、P P）礦物）礦物熔融和溶解度，使熔融和溶解度，使HFSEsHFSEs更多地留在源區(qū)的殘余固相更多地留在源區(qū)的殘余固相中，而大離子親石元素中，而大離子親石元素（LILE:KLILE:K、RbRb、BaBa、ThTh、U U、REEREE）（）（多含于一般造巖礦物中，且具有不相容性多含于一般造巖礦物中，且具有不相容性）則傾向富集于形成的巖漿和溶液中，則傾向富集于形成的巖漿和溶液中，因此俯沖消因此俯沖消減帶中的火山巖和侵入巖均顯示減帶中的火山巖和侵入巖均顯示HFSE相對(duì)于相對(duì)于LILE虧損的特征。這種特征被稱之為消減帶組虧損的特征。這種特征被稱之為消減帶組分分SZCSZC。

11、總之，上述有關(guān)構(gòu)造性質(zhì)和構(gòu)造環(huán)境對(duì)巖總之，上述有關(guān)構(gòu)造性質(zhì)和構(gòu)造環(huán)境對(duì)巖石地球化學(xué)特征約束實(shí)質(zhì)的闡明，雖然只石地球化學(xué)特征約束實(shí)質(zhì)的闡明，雖然只是結(jié)合巖漿作用討論的，是結(jié)合巖漿作用討論的，但也適用于沉積但也適用于沉積作用。只是對(duì)沉積作用而言，物源應(yīng)是受作用。只是對(duì)沉積作用而言，物源應(yīng)是受構(gòu)造環(huán)境制約的剝蝕區(qū)的物質(zhì)成分，構(gòu)造構(gòu)造環(huán)境制約的剝蝕區(qū)的物質(zhì)成分，構(gòu)造限定的成巖條件則更多是風(fēng)化剝蝕速率及限定的成巖條件則更多是風(fēng)化剝蝕速率及水動(dòng)力學(xué)條件。水動(dòng)力學(xué)條件。變質(zhì)作用物源則是卷入構(gòu)變質(zhì)作用物源則是卷入構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的巖漿巖或沉積巖，而構(gòu)造運(yùn)動(dòng)則造運(yùn)動(dòng)的巖漿巖或沉積巖，而構(gòu)造運(yùn)動(dòng)則限定著熱動(dòng)力學(xué)條件。限定

12、著熱動(dòng)力學(xué)條件。（二）選擇有效判別（二）選擇有效判別標(biāo)志和方法的原則標(biāo)志和方法的原則1.1.由物源看，由物源看，地殼和地幔的各個(gè)結(jié)構(gòu)層均地殼和地幔的各個(gè)結(jié)構(gòu)層均可視為化學(xué)上不同的物質(zhì)庫(kù)，在它們之間可視為化學(xué)上不同的物質(zhì)庫(kù)，在它們之間元素組成差別最明顯的應(yīng)是強(qiáng)和較強(qiáng)不相元素組成差別最明顯的應(yīng)是強(qiáng)和較強(qiáng)不相容元素，即容元素，即LILE(RbLILE(Rb、ThTh、K K、BaBa、LREELREE等）等）與與HFSE(TiHFSE(Ti、TaTa、NbNb、ZrZr、HfHf、Y Y等），以等），以及強(qiáng)相容元素（及強(qiáng)相容元素（CrCr、NiNi、Co), Co), 它們?cè)趲r漿它們?cè)趲r漿與殘留固相

13、巖石之間具有最強(qiáng)和較強(qiáng)分異與殘留固相巖石之間具有最強(qiáng)和較強(qiáng)分異能力，應(yīng)具有更好的判別意義。能力，應(yīng)具有更好的判別意義。2.2.由物理化學(xué)條件能引起的差異強(qiáng)度看，由物理化學(xué)條件能引起的差異強(qiáng)度看，必須重視必須重視 LILELILE與與HFSEHFSE的相對(duì)關(guān)系。因的相對(duì)關(guān)系。因LILELILE一般為造巖礦物的組成，這些礦物的穩(wěn)定一般為造巖礦物的組成，這些礦物的穩(wěn)定性較?。ㄒ兹酆鸵兹埽?，而性較小（易熔和易溶），而HFSEHFSE則主要受則主要受穩(wěn)定性較大的副礦物（穩(wěn)定性較大的副礦物（TiTi、NbNb、TaTa復(fù)雜氧復(fù)雜氧化物化物, , 鋯石等）的控制，鋯石等）的控制，所以這兩類元素所以這兩類元素

14、的相對(duì)關(guān)系能較靈敏地反映物理化學(xué)條件的相對(duì)關(guān)系能較靈敏地反映物理化學(xué)條件不同的構(gòu)造環(huán)境。不同的構(gòu)造環(huán)境。3.3.從巖石中元素含量差別程度看從巖石中元素含量差別程度看，微量元，微量元素應(yīng)優(yōu)于主量元素。例如，洋脊玄武巖素應(yīng)優(yōu)于主量元素。例如，洋脊玄武巖（MORBMORB）與大洋裂谷玄武巖（洋島玄武巖）與大洋裂谷玄武巖（洋島玄武巖OIBOIB）和大陸裂谷玄武巖）和大陸裂谷玄武巖(CRB)(CRB)相比，微量相比，微量元素含量有些可相差元素含量有些可相差1212數(shù)量級(jí)，而主量數(shù)量級(jí)，而主量元素含量相差甚微。元素含量相差甚微。所以微量元素標(biāo)志能所以微量元素標(biāo)志能有更顯著的判別效應(yīng)。有更顯著的判別效應(yīng)。4

15、.4.從元素在巖石變質(zhì)過(guò)程中的穩(wěn)定性看，從元素在巖石變質(zhì)過(guò)程中的穩(wěn)定性看，REEREE、HFSEHFSE及及CrCr、NiNi、CoCo也較為惰性，適合也較為惰性，適合于在大陸巖石多受變質(zhì)的條件下應(yīng)用；于在大陸巖石多受變質(zhì)的條件下應(yīng)用；K K、RbRb、CsCs、U U、SrSr、BaBa和和PbPb等較活動(dòng)，只能在等較活動(dòng)，只能在巖石未變質(zhì)或變質(zhì)輕微情況下應(yīng)用巖石未變質(zhì)或變質(zhì)輕微情況下應(yīng)用, , 特別特別須注意避免遭受流體交代的蝕變巖石樣品須注意避免遭受流體交代的蝕變巖石樣品。5 5 注意區(qū)域性地幔不均一性的影響注意區(qū)域性地幔不均一性的影響 例如，印度洋區(qū)和太平洋區(qū)地幔在地球化學(xué)例如，印度洋

16、區(qū)和太平洋區(qū)地幔在地球化學(xué)上的長(zhǎng)期差異，造成兩洋區(qū)的上的長(zhǎng)期差異，造成兩洋區(qū)的MORBMORB型玄武巖在型玄武巖在同位素和微量元素組成上的不同同位素和微量元素組成上的不同( (下圖）。下圖）。在在給定的給定的206206Pb/ Pb/ 204204PbPb的情況下，印度洋區(qū)（前身的情況下，印度洋區(qū)（前身為特提斯洋區(qū)）蛇綠巖中為特提斯洋區(qū)）蛇綠巖中MORBsMORBs的的207207Pb/ Pb/ 204204PbPb一般高于太平洋域蛇綠巖中的一般高于太平洋域蛇綠巖中的MORBsMORBs。依據(jù)這依據(jù)這點(diǎn)可以鑒別古特提斯構(gòu)造域（點(diǎn)可以鑒別古特提斯構(gòu)造域（HamelinHamelin等，等，198

17、41984）。據(jù)此推測(cè)兩洋區(qū)）。據(jù)此推測(cè)兩洋區(qū)MORBsMORBs的微量元素組的微量元素組成也應(yīng)是有區(qū)別的。成也應(yīng)是有區(qū)別的。Figure 5 (a) 207Pb/204Pb versus 206Pb/204Pb for MORB from three major ocean basins and marine sediments.(b) 208Pb/204Pb versus 206Pb/204Pb for MORB from three major ocean basins. Sediments are not plotted because of strong overlap with t

18、he basalt data. For data sources see Figure 4.6.6.多元素綜合判別比少數(shù)元素構(gòu)成的判別圖解更有效，多元素綜合判別比少數(shù)元素構(gòu)成的判別圖解更有效，例如，近年發(fā)展起來(lái)的各種蛛網(wǎng)圖例如，近年發(fā)展起來(lái)的各種蛛網(wǎng)圖(spidergram), (spidergram), 即以即以LILELILE、HFSEHFSE等不相容元素為基礎(chǔ)，按不相容性減弱趨勢(shì)等不相容元素為基礎(chǔ)，按不相容性減弱趨勢(shì)排序，以球粒隕石、排序，以球粒隕石、N-MORBN-MORB、ORGORG、原始地幔等標(biāo)準(zhǔn)化，、原始地幔等標(biāo)準(zhǔn)化，編制元素組成模式圖，其判別效果就優(yōu)于少數(shù)元素的二編制元素組成

19、模式圖，其判別效果就優(yōu)于少數(shù)元素的二元和三元圖解。元和三元圖解。將世界已知構(gòu)造環(huán)境中巖石數(shù)據(jù)與待判將世界已知構(gòu)造環(huán)境中巖石數(shù)據(jù)與待判巖石數(shù)據(jù)放在一起進(jìn)行多元判別分析與多元對(duì)應(yīng)分析，巖石數(shù)據(jù)放在一起進(jìn)行多元判別分析與多元對(duì)應(yīng)分析，也是值得推薦的方法。也是值得推薦的方法。 數(shù)據(jù)和編制圖解必須注意：（數(shù)據(jù)和編制圖解必須注意：（1 1）數(shù)據(jù)的測(cè)試方法與精）數(shù)據(jù)的測(cè)試方法與精度；（度；（2 2）元素比值參數(shù)中的分子和分母元素?cái)?shù)據(jù)必須是）元素比值參數(shù)中的分子和分母元素?cái)?shù)據(jù)必須是由同種分析方法測(cè)定，以避免不同方法造成的誤差；（由同種分析方法測(cè)定，以避免不同方法造成的誤差；（3 3）根據(jù)蛛網(wǎng)圖確定根據(jù)蛛網(wǎng)圖確

20、定HFSEHFSE是否具有異常，必須注意兩側(cè)應(yīng)是是否具有異常，必須注意兩側(cè)應(yīng)是穩(wěn)定的穩(wěn)定的LILELILE（REE),REE),而不應(yīng)是而不應(yīng)是K K、RbRb、BaBa、U U等易活動(dòng)元素，等易活動(dòng)元素，并須將元素嚴(yán)格按不相容性減弱的順序排列，縱坐標(biāo)采并須將元素嚴(yán)格按不相容性減弱的順序排列，縱坐標(biāo)采用適當(dāng)比例。用適當(dāng)比例。1 與蛇碌巖有關(guān)的玄武巖（與蛇碌巖有關(guān)的玄武巖（MORB類型）類型）圖圖1 勉略蛇綠混雜巖帶玄武巖球粒隕石和勉略蛇綠混雜巖帶玄武巖球粒隕石和N-MORB標(biāo)準(zhǔn)化微量元素標(biāo)準(zhǔn)化微量元素組成模式組成模式 圖96 松樹(shù)溝蛇綠巖和丹鳳群的變拉斑玄武巖主量元素對(duì)應(yīng)分析載荷平面點(diǎn)聚圖l-

21、6丹鳳群巖石；7-10大洋中脊玄武巖；1l-17島弧安山玄武巖；18-19大陸玄武巖；20-29松樹(shù)溝巖石7 7 這里所討論的構(gòu)造環(huán)境是自大約這里所討論的構(gòu)造環(huán)境是自大約1.8 Ga1.8 Ga以來(lái)板塊構(gòu)造體制下的，不應(yīng)直接搬用于以來(lái)板塊構(gòu)造體制下的，不應(yīng)直接搬用于地球出現(xiàn)板塊構(gòu)造體制之前，尤其太古宙地球出現(xiàn)板塊構(gòu)造體制之前，尤其太古宙構(gòu)造。構(gòu)造。例如，一些太古宙的巖石也顯示例如，一些太古宙的巖石也顯示SZCSZC的化學(xué)特征，但不應(yīng)說(shuō)它們就與洋殼俯沖的化學(xué)特征，但不應(yīng)說(shuō)它們就與洋殼俯沖消減有關(guān)，就是產(chǎn)于島弧環(huán)境，因?yàn)槟菚r(shí)消減有關(guān)，就是產(chǎn)于島弧環(huán)境，因?yàn)槟菚r(shí)如果發(fā)生下地殼拆沉也可能造成類似如果發(fā)

22、生下地殼拆沉也可能造成類似SZCSZC的的特征。特征。8.8.各類巖石形成機(jī)制、條件等的復(fù)雜程度各類巖石形成機(jī)制、條件等的復(fù)雜程度不同，用于板塊構(gòu)造環(huán)境判別的研究深度不同，用于板塊構(gòu)造環(huán)境判別的研究深度也有差異。也有差異。一般火山巖，尤其玄武巖研究一般火山巖，尤其玄武巖研究最多，應(yīng)用最廣；其次為花崗巖類，研究最多，應(yīng)用最廣；其次為花崗巖類，研究較多，應(yīng)用也較廣；而沉積巖則相對(duì)研究較多，應(yīng)用也較廣；而沉積巖則相對(duì)研究得弱些，但也有一定的應(yīng)用。應(yīng)分別了解得弱些，但也有一定的應(yīng)用。應(yīng)分別了解它們?cè)诟鞣N構(gòu)造環(huán)境中的地球化學(xué)特征和它們?cè)诟鞣N構(gòu)造環(huán)境中的地球化學(xué)特征和鑒別標(biāo)志，以便較好地應(yīng)用。鑒別標(biāo)志，以

23、便較好地應(yīng)用。9 9隨研究的深入，某些構(gòu)造環(huán)境鑒別已不隨研究的深入，某些構(gòu)造環(huán)境鑒別已不能滿足于大類確定，還需區(qū)分細(xì)的類型。能滿足于大類確定，還需區(qū)分細(xì)的類型。例如，島弧環(huán)境需進(jìn)一步鑒別出洋內(nèi)島弧、例如，島弧環(huán)境需進(jìn)一步鑒別出洋內(nèi)島弧、大陸島弧和陸緣??；在洋脊玄武巖中需區(qū)大陸島弧和陸緣弧；在洋脊玄武巖中需區(qū)分正常型洋脊玄武巖分正常型洋脊玄武巖(N-MORB)(N-MORB)、過(guò)渡型洋、過(guò)渡型洋脊玄武巖脊玄武巖(T-MORB)(T-MORB)和異常型洋脊玄武巖和異常型洋脊玄武巖(E-(E-MORB)MORB)；板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境需要區(qū)分大洋裂谷與；板內(nèi)構(gòu)造環(huán)境需要區(qū)分大洋裂谷與大陸裂谷，等等。詳細(xì)區(qū)分

24、的原理與標(biāo)志大陸裂谷，等等。詳細(xì)區(qū)分的原理與標(biāo)志說(shuō)明如下。說(shuō)明如下。（1 1）洋內(nèi)島弧（如阿留申）、大陸島弧（如巽）洋內(nèi)島?。ㄈ绨⒘羯辏?、大陸島?。ㄈ缳闼┖完懢壔。ò驳谒剐停┑牡厍蚧瘜W(xué)區(qū)別。他）和陸緣弧（安第斯型）的地球化學(xué)區(qū)別。根根據(jù)：按上列順序，島弧玄武巖的地幔源區(qū)中陸源據(jù)：按上列順序，島弧玄武巖的地幔源區(qū)中陸源沉積物的影響依次增強(qiáng)（洋殼俯沖帶入）。標(biāo)志沉積物的影響依次增強(qiáng)（洋殼俯沖帶入）。標(biāo)志為：雖共同具有虧損為：雖共同具有虧損HFSEHFSE的特征，但洋內(nèi)島弧基的特征，但洋內(nèi)島弧基本無(wú)大陸物質(zhì)影響，大陸島弧至陸緣弧大陸物質(zhì)本無(wú)大陸物質(zhì)影響，大陸島弧至陸緣弧大陸物質(zhì)影響逐漸增大。具體表

25、現(xiàn)：影響逐漸增大。具體表現(xiàn)：相對(duì)洋內(nèi)島弧，不相相對(duì)洋內(nèi)島弧，不相容元素（含容元素（含REEREE）增富，）增富，(La/Yb)(La/Yb)N N增大，增大，La/NbLa/Nb、Ba/NbBa/Nb、Th/NbTh/Nb等增高。等增高。（2 2）N-N-型、型、T-T-型和型和E-E-型型MORBMORB的地球化學(xué)區(qū)的地球化學(xué)區(qū)別。別。三種三種MORBMORB均產(chǎn)于洋脊，在大陸上均與均產(chǎn)于洋脊，在大陸上均與蛇綠巖有關(guān)。蛇綠巖有關(guān)。NMORBNMORB來(lái)源于虧損地幔來(lái)源于虧損地幔（DMDM），）， E-MORBE-MORB巖漿源自地幔深部地幔柱巖漿源自地幔深部地幔柱源區(qū)，而源區(qū)，而T-MORB

26、T-MORB為上述兩種地幔源巖漿的為上述兩種地幔源巖漿的混合產(chǎn)物。混合產(chǎn)物。相對(duì)于相對(duì)于DM,DM,地幔柱源巖漿明顯富地幔柱源巖漿明顯富集不相容元素（含集不相容元素（含REEREE）, (La/Yb), (La/Yb)N N (6.6 13.6), TiTa; Th/Yb(6.6 13.6), TiTa; Th/Yb、Ta/YbTa/Yb、Ba/NbBa/Nb、Ba/ThBa/Th、Ba/LaBa/La等偏高，等偏高，Zr/NbZr/Nb偏低。偏低。（3 3）大洋裂谷）大洋裂谷OIBOIB和大陸裂谷和大陸裂谷CRBCRB的區(qū)分。的區(qū)分。兩種裂谷環(huán)境中產(chǎn)出的玄武巖均多為地幔兩種裂谷環(huán)境中產(chǎn)出的玄

27、武巖均多為地幔柱源巖漿形成，一致顯示上述地幔柱源巖柱源巖漿形成，一致顯示上述地幔柱源巖漿的地球化學(xué)特征，并且常與長(zhǎng)英質(zhì)巖石漿的地球化學(xué)特征，并且常與長(zhǎng)英質(zhì)巖石組成堿性雙峰巖套，一般不易區(qū)別，只是組成堿性雙峰巖套，一般不易區(qū)別，只是OIBOIB有時(shí)更富集有時(shí)更富集Nb-Ta(Nb-Ta(在蛛網(wǎng)圖中顯示正異在蛛網(wǎng)圖中顯示正異常常) )，CRBCRB常顯示陸殼污染特征。區(qū)分時(shí)，常顯示陸殼污染特征。區(qū)分時(shí)，應(yīng)注意反映洋和陸的其他標(biāo)志，如共生沉應(yīng)注意反映洋和陸的其他標(biāo)志，如共生沉積巖海相和陸相的特征、有無(wú)蛇綠巖相伴積巖海相和陸相的特征、有無(wú)蛇綠巖相伴等。等。（三）各類板塊構(gòu)造環(huán)境中巖漿巖的化學(xué)（三）各類

28、板塊構(gòu)造環(huán)境中巖漿巖的化學(xué)特征及其應(yīng)用的實(shí)例特征及其應(yīng)用的實(shí)例 下面將以不同構(gòu)造環(huán)境中產(chǎn)出的玄武巖下面將以不同構(gòu)造環(huán)境中產(chǎn)出的玄武巖類（含長(zhǎng)英質(zhì)火山巖）花崗巖類的地球類（含長(zhǎng)英質(zhì)火山巖）花崗巖類的地球化學(xué)特征、鑒別標(biāo)志及其用于判別的情化學(xué)特征、鑒別標(biāo)志及其用于判別的情況，以圖表方式說(shuō)明之，以期能夠加深況，以圖表方式說(shuō)明之，以期能夠加深對(duì)上述原理和原則的理解，改善在研究對(duì)上述原理和原則的理解，改善在研究中的應(yīng)用。中的應(yīng)用。 I 玄武巖類構(gòu)造環(huán)境地球化學(xué)判別玄武巖類構(gòu)造環(huán)境地球化學(xué)判別1 與蛇碌巖有關(guān)的玄武巖（與蛇碌巖有關(guān)的玄武巖（MORB類型）類型）圖圖1 勉略蛇綠混雜巖帶玄武巖球粒隕石和勉略蛇

29、綠混雜巖帶玄武巖球粒隕石和N-MORB標(biāo)準(zhǔn)化微量元素標(biāo)準(zhǔn)化微量元素組成模式組成模式圖圖3 大洋中脊玄武巖大洋中脊玄武巖 N-MORB標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素組成模式（引自標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素組成模式（引自Condie,1989)圖圖4 松樹(shù)溝變拉斑玄武巖松樹(shù)溝變拉斑玄武巖Nb/Th-Nb(a)和和NbN-ThN-LaN(b)圖解圖解(據(jù)據(jù)Jochum et al., 1991)(引自周鼎武等引自周鼎武等, 1995a)MORB: 大洋中脊玄武巖大洋中脊玄武巖(注注: N- MORB), OIB: 洋島玄武巖洋島玄武巖, PM: 原始原始地幔地幔, CC: 大陸地幔大陸地幔. 倒三角為第一組巖石倒三角為第一

30、組巖石; 正三角為第二組巖石正三角為第二組巖石; 空空心方塊為第三組巖石心方塊為第三組巖石. 圖圖5 松樹(shù)溝變拉斑玄武巖松樹(shù)溝變拉斑玄武巖Th/Yb-Ta/Yb(a)和和Ta-Th-Hf(b)圖解圖解(引自周鼎武等引自周鼎武等, 1995a)a: MORB(注注N-MORB)、OIB、SHO、CAB、IAT和和DM分別為正常分別為正常洋脊玄武巖、洋島玄武巖、鉀玄巖、鈣堿性玄武巖、島弧拉斑玄武巖洋脊玄武巖、洋島玄武巖、鉀玄巖、鈣堿性玄武巖、島弧拉斑玄武巖和虧損地幔和虧損地幔(數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)根據(jù)Pearce, 1983); b:N-MORB-正常型洋脊玄武巖正常型洋脊玄武巖, E-MORB-異常型洋

31、脊玄武巖異常型洋脊玄武巖, WPB-板內(nèi)玄武巖板內(nèi)玄武巖(數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)根據(jù)Wood, 1980). 圖例同圖圖例同圖3.圖圖6 板內(nèi)玄武巖板內(nèi)玄武巖N-MORB標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素組成模式標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素組成模式CRB-大陸裂谷玄武巖；OIB-洋島玄武巖。（引自引自Condie,1989)。2 板內(nèi)玄武巖類板內(nèi)玄武巖類3. 與俯沖消減帶有關(guān)的火山巖與俯沖消減帶有關(guān)的火山巖（1）島弧構(gòu)造環(huán)境）島弧構(gòu)造環(huán)境 產(chǎn)出部位：板塊會(huì)聚帶產(chǎn)出部位：板塊會(huì)聚帶, 隨部位不同分洋內(nèi)島隨部位不同分洋內(nèi)島弧、大陸島弧和陸緣弧?；　⒋箨憤u弧和陸緣弧。 物質(zhì)來(lái)源：洋內(nèi)島弧包括俯沖洋殼、遠(yuǎn)洋沉積物質(zhì)來(lái)源：洋內(nèi)島弧包括俯沖洋殼

32、、遠(yuǎn)洋沉積物和大洋巖石圈地幔；大陸島弧包括俯沖洋殼、物和大洋巖石圈地幔；大陸島弧包括俯沖洋殼、陸源沉積物與洋或陸巖石圈地幔；陸緣弧包括俯陸源沉積物與洋或陸巖石圈地幔；陸緣弧包括俯沖洋殼、陸源沉積物與大陸巖石圈地幔。沖洋殼、陸源沉積物與大陸巖石圈地幔。 共同特征：虧損（相對(duì)于共同特征：虧損（相對(duì)于LILE) Nb、Ta、Zr、Hf、Ti、P等高場(chǎng)強(qiáng)元素。等高場(chǎng)強(qiáng)元素。 圖圖2 各類玄武巖各類玄武巖N-MORB標(biāo)準(zhǔn)化微量元素組成模式標(biāo)準(zhǔn)化微量元素組成模式N-MORB-正常洋脊玄武巖；正常洋脊玄武巖； IAB-島弧拉斑玄武巖；島弧拉斑玄武巖； CABI-島弧鈣堿性玄島弧鈣堿性玄武巖；武巖； CABM

33、-陸緣弧鈣堿性玄武巖；陸緣弧鈣堿性玄武巖；WPB-板內(nèi)玄武巖。據(jù)板內(nèi)玄武巖。據(jù)BVTP(1981)數(shù)數(shù)據(jù)。據(jù)。圖圖7 丹鳳群變玄武巖的丹鳳群變玄武巖的Th/Yb-Ta/Yb圖解（圖解（Pearce,1983) (引自張旗等，引自張旗等，1995）DM: 虧損地幔；虧損地幔；MORB：洋脊玄武巖（：洋脊玄武巖（N型）；型）；OIB：洋島玄武巖；：洋島玄武巖； TH：拉斑玄武巖；：拉斑玄武巖； CAB：鈣堿性玄武巖；：鈣堿性玄武巖；SHO：鉀玄巖。空圈為：鉀玄巖。空圈為三十里鋪玄武巖；黑圓點(diǎn)為郭家溝玄武巖；三十里鋪玄武巖；黑圓點(diǎn)為郭家溝玄武巖；：LREE虧損型玄武虧損型玄武巖巖.圖圖8 丹鳳群玄武

34、丹鳳群玄武巖巖Nd-Nb/Th、Nd-La/Nb和和Nd-Ba/Nb圖解圖解(據(jù)李曙光, 1994)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)引自張旗等(1995).圖圖9 垃圾廟蘇長(zhǎng)垃圾廟蘇長(zhǎng)-輝長(zhǎng)巖輝長(zhǎng)巖Nd-Nb/Th、Nd-La/Nb和和Nd-Ba/Nb圖解圖解(引自李曙光, 1997)(2)弧后盆地構(gòu)造環(huán)境弧后盆地構(gòu)造環(huán)境 產(chǎn)出部位：島弧后近大陸一側(cè)，拉張環(huán)境。產(chǎn)出部位：島弧后近大陸一側(cè)，拉張環(huán)境。物質(zhì)來(lái)源：復(fù)雜，早階段有俯沖消減物質(zhì)，物質(zhì)來(lái)源：復(fù)雜，早階段有俯沖消減物質(zhì)， 甚至地幔柱物質(zhì)加入，晚期主要來(lái)自虧損甚至地幔柱物質(zhì)加入，晚期主要來(lái)自虧損地幔。地幔。 玄武巖的化學(xué)特征玄武巖的化學(xué)特征：早期的類似島弧玄武早期的

35、類似島弧玄武巖，晚期的與巖，晚期的與N-MORB相同。相同。 圖圖10 二郎坪群變玄武巖二郎坪群變玄武巖Zr-Ti-Sr圖解圖解(據(jù)據(jù)Pearce & Cann., 1973)和和Zr/Y-Zr圖解圖解(據(jù)據(jù)Pearce, 1982)(引自邱家驤和張珠福, 1994)MORB：洋脊玄武巖；：洋脊玄武巖；LKT：島弧低鉀玄武巖；：島弧低鉀玄武巖；CAB：島弧鈣堿：島弧鈣堿性玄武巖；性玄武巖；WPB：板內(nèi)玄武巖；：板內(nèi)玄武巖；16：樣品所屬的地層組。：樣品所屬的地層組。II、花崗巖類、花崗巖類1 花崗巖類型與構(gòu)造環(huán)境花崗巖類型與構(gòu)造環(huán)境 （1） M型花崗巖型花崗巖：巖石為斜長(zhǎng)花崗巖，一般產(chǎn)

36、于弧后盆巖石為斜長(zhǎng)花崗巖，一般產(chǎn)于弧后盆地或不成熟的洋內(nèi)島弧，為幔源玄武巖漿分異結(jié)晶產(chǎn)物，常地或不成熟的洋內(nèi)島弧，為幔源玄武巖漿分異結(jié)晶產(chǎn)物，常與蛇綠巖共生；與蛇綠巖共生；Al2O3/(Na2O+K2O+CaO)介于介于 1.1O+CaO) 1.1， 1818O 10O 10；主要為變沉積巖部分熔融產(chǎn)物，產(chǎn)出于碰撞造山帶中同構(gòu)造到后構(gòu)造期。主要為變沉積巖部分熔融產(chǎn)物，產(chǎn)出于碰撞造山帶中同構(gòu)造到后構(gòu)造期。（5 5）近年又提出埃達(dá)克巖（）近年又提出埃達(dá)克巖（adakiteadakite）型花崗巖，其化學(xué)特征為：高）型花崗巖，其化學(xué)特征為：高ALAL2 2O O3 3(15%)(15%)、Mg#(M

37、g/Mg+FeMg#(Mg/Mg+Fe原子比值原子比值 40)40)、SrSr和高和高Sr/YSr/Y比值（比值（ 20 20 40)40)；富集；富集LREE,LREE,貧于貧于HREE(Yb 1-1.5 X 10HREE(Yb 1-1.5 X 10-6-6) ) 和和Y Y（15-18 X 1015-18 X 10-6-6) )，La/Yb 20.La/Yb 20.在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素組成模式圖上顯示在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素組成模式圖上顯示Nb-TaNb-Ta的負(fù)的負(fù)異常和異常和SrSr的正異常。一般認(rèn)為此類花崗巖的形成與洋殼俯沖消減有關(guān)，的正異常。一般認(rèn)為此類花崗巖的形成與洋殼俯

38、沖消減有關(guān)，由洋殼部分熔融形成巖漿與巖石圈地幔楔橄欖巖相互作用的結(jié)果，因此由洋殼部分熔融形成巖漿與巖石圈地幔楔橄欖巖相互作用的結(jié)果，因此將此類巖石作為俯沖消減帶或島弧構(gòu)造環(huán)境的典型標(biāo)志（圖）。將此類巖石作為俯沖消減帶或島弧構(gòu)造環(huán)境的典型標(biāo)志（圖）。La Ce Pr NdSmEuGdTb DyHo ErTmYbLu1101001000Sample/ChondriteGS-1GS-2GS-3GS-4La Ce Pr NdSmEuGdTb DyHo ErTmYbLu1101001000Sample/ChondriteYGD-1YGD-2YGD-3La Ce Pr NdSmEuGdTb DyHo Er

39、TmYbLu1101001000Sample/ChondriteCCP-1CCP-2CCP-3CCP-4(a)(b)(c)RbBaThUKNbTaLaCePrSrPNdSmZrHfEuTiYYb110100100010000Sample/Premative mantleYGD-1YGD-2YGD-3RbBaThUKNbTaLaCePrSrPNdSmZrHfEuTiYYb0.1110100100010000Sample/Premative mantleGS-1GS-2GS-3GS-4RbBaThUKNbTaLaCePrSrPNdSmZrHfEuTiYYb0.1110100100010000Sam

40、ple/Premative mantleCCP-1CCP-2CCP-3CCP-4(a)(b)(c)0510152025YbN050100150(La/Yb) NCCP graniteGS graniteEclogite25% garnet amphibolite10% garnet amphiboliteAmphiboliteMORBAdakite or High Al TTDLower-Al TTD01020304050Y (ppm)050100150200Sr/YCCP graniteGS graniteAdakiteArc magmatic rocks2.2.花崗巖類構(gòu)造環(huán)境的地球化學(xué)判

41、別花崗巖類構(gòu)造環(huán)境的地球化學(xué)判別 由于同一類型花崗巖類。如，由于同一類型花崗巖類。如，I I和和S S型花崗巖型花崗巖類均可產(chǎn)出于多種構(gòu)造環(huán)境，必需進(jìn)一步鑒別類均可產(chǎn)出于多種構(gòu)造環(huán)境，必需進(jìn)一步鑒別它們形成的具體環(huán)境，下列地球化學(xué)判別標(biāo)志它們形成的具體環(huán)境，下列地球化學(xué)判別標(biāo)志與方法是比較有效的：與方法是比較有效的：（1）花崗巖類洋脊花崗巖（花崗巖類洋脊花崗巖（M M型花崗巖型花崗巖) )標(biāo)準(zhǔn)化不相容元標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素組成模式（素組成模式（Pearce et al., 1984)Pearce et al., 1984)基本可以區(qū)分與基本可以區(qū)分與洋殼俯沖消減有關(guān)及與碰撞造山有關(guān)的兩類花崗巖。洋

42、殼俯沖消減有關(guān)及與碰撞造山有關(guān)的兩類花崗巖。 （2）LILE vs HFSELILE vs HFSE圖解，例如，圖解，例如， Rb vs Y+NbRb vs Y+Nb和和 Rb vs Rb vs Yb+TaYb+Ta圖解可區(qū)別火山弧型與同碰撞型或板內(nèi)型花崗圖解可區(qū)別火山弧型與同碰撞型或板內(nèi)型花崗巖。巖。：圖圖11 北秦嶺早古生代花崗巖類洋脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化元素組成模式北秦嶺早古生代花崗巖類洋脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化元素組成模式 (據(jù)據(jù)Pearce, et al., 1984)智利和牙買(mǎi)加花崗巖均產(chǎn)于島弧構(gòu)造環(huán)境智利和牙買(mǎi)加花崗巖均產(chǎn)于島弧構(gòu)造環(huán)境圖圖12 南秦嶺印支期碰撞型花崗巖類洋脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化元素組成模

43、式南秦嶺印支期碰撞型花崗巖類洋脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化元素組成模式(據(jù)據(jù)Pearce et al., 1984)1.華陽(yáng)華陽(yáng); 2.五龍五龍; 3.胭脂壩胭脂壩; 4.西南歐洲海西褶皺帶碰撞型花崗巖西南歐洲海西褶皺帶碰撞型花崗巖; 5.沙河灣沙河灣; 6. 東江口東江口; 7.老城老城; 8.阿爾卑斯帶碰撞型花崗巖阿爾卑斯帶碰撞型花崗巖.（2）Rb-Y+Nb和和 Rb-Yb+Ta可區(qū)別火山弧型、同碰撞型和板可區(qū)別火山弧型、同碰撞型和板內(nèi)型花崗巖內(nèi)型花崗巖（圖13）：圖圖13 北秦嶺早古生代花崗巖類北秦嶺早古生代花崗巖類Rb-(Y+Nb)和和Rb-(Yb+Ta)圖解圖解(據(jù)據(jù)Pearce, et al.,

44、 1984)Syn-COLG-同碰撞型花崗巖同碰撞型花崗巖; VAG-島弧型花崗巖島弧型花崗巖; WPG-板內(nèi)型花崗巖板內(nèi)型花崗巖; ORG-洋洋脊型花崗巖脊型花崗巖. 丹鳳區(qū)小巖體包括棗園、許莊和石門(mén)巖體丹鳳區(qū)小巖體包括棗園、許莊和石門(mén)巖體; 漂池花崗巖為與弧漂池花崗巖為與弧-陸碰陸碰撞有關(guān)的撞有關(guān)的S型花崗巖型花崗巖.（3）花崗巖多陽(yáng)離子判別圖解能大致區(qū)分同碰撞型和晚碰）花崗巖多陽(yáng)離子判別圖解能大致區(qū)分同碰撞型和晚碰撞型花崗巖撞型花崗巖圖圖14 北秦嶺北秦嶺(a)和南秦嶺和南秦嶺(b)晚海西晚海西-支期花崗巖多陽(yáng)離子判別圖解支期花崗巖多陽(yáng)離子判別圖解( de la Roche., 1977

45、)1.地幔斜長(zhǎng)花崗巖；地幔斜長(zhǎng)花崗巖；2破壞性活動(dòng)板塊邊緣（碰撞前）；破壞性活動(dòng)板塊邊緣（碰撞前）；3碰撞后隆起區(qū)；碰撞后隆起區(qū)；4造山晚造山晚期區(qū)；期區(qū)；5非造山區(qū)；非造山區(qū)；6同碰撞區(qū)。同碰撞區(qū)。a中的巖體代號(hào)：中的巖體代號(hào)：寶雞；寶雞；寬坪；翠華山、蟒寬坪；翠華山、蟒嶺、高山寺和鐵峪鋪。嶺、高山寺和鐵峪鋪。b中的巖體代號(hào)：中的巖體代號(hào)：曹坪和沙河灣；曹坪和沙河灣；光頭山、西壩、老城光頭山、西壩、老城和東江口；華陽(yáng)、五龍、胭脂壩和柞水和東江口；華陽(yáng)、五龍、胭脂壩和柞水.（4）與消減作用有關(guān)的花崗巖常顯示成分穿弧極性）與消減作用有關(guān)的花崗巖常顯示成分穿弧極性空間分帶南 帶中 帶北 帶巖體名稱

46、棗園許莊石門(mén)巖石類型黑云母花崗巖黑云母花崗巖黑云母花崗巖 SiO2 K2O K2O+Na2O K2O/Na2O K2O/SiO2 MgO CaO Th Rb Zr Hf La REE 18O (87Sr/86Sr)i Nd(t) 70.13 3.94 7.61 1.07 0.056 0.97 1.88 8 177 145 9.4 29 134 10.34 0.7076 -2.97 71.28 4.76 8.81 1.18 0.067 0.85 1.68 14 140 153 7.5 35 130 11.02 -3.42 70.81 5.23 8.93 1.41 0.74 0.76 1.77 2

47、4 238 172 5.4 73 304 11.11 0.7185 -5.50 主要組分含量單位: 重量%; 微量元素含量單位: n10-6.表表2 丹鳳地區(qū)早古生代小巖體花崗巖類成分空間分帶丹鳳地區(qū)早古生代小巖體花崗巖類成分空間分帶（四）沉積巖類的地球化學(xué)特征與構(gòu)造環(huán)境（四）沉積巖類的地球化學(xué)特征與構(gòu)造環(huán)境1. 細(xì)粒碎屑沉積巖的地球化學(xué)特征與構(gòu)造環(huán)境細(xì)粒碎屑沉積巖的地球化學(xué)特征與構(gòu)造環(huán)境 實(shí)質(zhì)是：構(gòu)造環(huán)境控制著物源區(qū)的巖石和化學(xué)組成、實(shí)質(zhì)是：構(gòu)造環(huán)境控制著物源區(qū)的巖石和化學(xué)組成、地殼的成熟度，物源區(qū)的巖層風(fēng)化剝蝕程度，以及剝地殼的成熟度，物源區(qū)的巖層風(fēng)化剝蝕程度，以及剝蝕區(qū)和沉積區(qū)的水動(dòng)力條

48、件與物質(zhì)分選程度。此外，蝕區(qū)和沉積區(qū)的水動(dòng)力條件與物質(zhì)分選程度。此外，尚需考慮元素在沉積作用中化學(xué)行為的不同。例如，尚需考慮元素在沉積作用中化學(xué)行為的不同。例如，洋內(nèi)島弧區(qū)盆地源區(qū)主要由玄武巖組成，成熟度低，洋內(nèi)島弧區(qū)盆地源區(qū)主要由玄武巖組成，成熟度低，SiO2含量低，水動(dòng)力強(qiáng)分選差。而以被動(dòng)大陸邊緣或含量低，水動(dòng)力強(qiáng)分選差。而以被動(dòng)大陸邊緣或由克拉通高地為源的沉積作用，因剝蝕區(qū)為多次沉積由克拉通高地為源的沉積作用，因剝蝕區(qū)為多次沉積再循環(huán)的成熟地殼、由于再循環(huán)的成熟地殼、由于K易被吸附，易被吸附，Na易被淋濾，易被淋濾， SiO2因石英耐風(fēng)化而相對(duì)富集，加之水動(dòng)力弱分選強(qiáng)，因石英耐風(fēng)化而相對(duì)

49、富集，加之水動(dòng)力弱分選強(qiáng)，因而沉積物以高因而沉積物以高SiO2含量與高含量與高K2O/Na2O比值為特征。比值為特征。圖圖15二郎坪群和丹鳳群變雜二郎坪群和丹鳳群變雜砂巖砂巖K2O/Na2O-SiO2圖解圖解(據(jù)據(jù)Roser and Korsh, 1986)ARC-大洋島弧區(qū)大洋島弧區(qū); ACM活活動(dòng)大陸邊緣區(qū)動(dòng)大陸邊緣區(qū); PM-被動(dòng)大被動(dòng)大陸邊緣區(qū)陸邊緣區(qū). 二郎坪群，弧二郎坪群，弧后盆地沉積，由南側(cè)島弧區(qū)后盆地沉積，由南側(cè)島弧區(qū)和北側(cè)華北克拉通提供碎屑；和北側(cè)華北克拉通提供碎屑； 丹鳳群，產(chǎn)于陸緣弧區(qū)丹鳳群，產(chǎn)于陸緣弧區(qū)盆地。盆地。（(1) K2O/Na2/O-SiO2圖解（圖解（Ros

50、er and Korsh, 1986)圖圖16 秦嶺與鄰區(qū)各秦嶺與鄰區(qū)各時(shí)代碎屑巖時(shí)代碎屑巖K2O/Na2O -SiO2圖解圖解(據(jù)據(jù)Roser and Korsch, 1986)PM-被動(dòng)大陸邊緣區(qū)被動(dòng)大陸邊緣區(qū); ACM-活動(dòng)大陸邊緣區(qū)活動(dòng)大陸邊緣區(qū); ARC-大洋島弧區(qū)大洋島弧區(qū). 年代代號(hào)年代代號(hào): Pt-元古宙元古宙; C-寒武紀(jì)寒武紀(jì); O-奧奧陶紀(jì)陶紀(jì); S-志留紀(jì)志留紀(jì); D-泥盆紀(jì)泥盆紀(jì); C-P-石炭石炭-二疊紀(jì)二疊紀(jì).。構(gòu)造單。構(gòu)造單元與地層小區(qū)元與地層小區(qū): NC-華北陸華北陸塊南緣塊南緣, YC- 揚(yáng)子陸塊北緣揚(yáng)子陸塊北緣, NQ-北秦嶺北秦嶺; LY和和BZ:南秦南

51、秦嶺留壩嶺留壩-鄖縣和白云鄖縣和白云-柞水小柞水小區(qū)區(qū), ZZ: 南秦嶺紫陽(yáng)南秦嶺紫陽(yáng)-竹溪小竹溪小區(qū)區(qū), WXC: 南秦嶺淅川小區(qū)南秦嶺淅川小區(qū)西部西部, EXC: 南秦嶺淅川小南秦嶺淅川小區(qū)東部。區(qū)東部。應(yīng)用結(jié)果的討論應(yīng)用結(jié)果的討論 K2O/Na2/O-SiO2圖解反映的更主要是剝蝕源區(qū)圖解反映的更主要是剝蝕源區(qū)巖石的成分，然而，仍可起判別沉積盆地構(gòu)造巖石的成分，然而，仍可起判別沉積盆地構(gòu)造環(huán)境的作用，例如，區(qū)別火山弧區(qū)的丹鳳群及環(huán)境的作用，例如，區(qū)別火山弧區(qū)的丹鳳群及弧后盆地二郎坪群雜砂巖；弧后盆地二郎坪群雜砂巖； K2O/Na2/O-SiO2圖解判別結(jié)果存在著相對(duì)于實(shí)圖解判別結(jié)果存在著

52、相對(duì)于實(shí)際構(gòu)造發(fā)展的某種程度的滯后，例如，南秦嶺際構(gòu)造發(fā)展的某種程度的滯后，例如，南秦嶺于震旦紀(jì)已進(jìn)入被動(dòng)陸緣發(fā)展期，但是還有相于震旦紀(jì)已進(jìn)入被動(dòng)陸緣發(fā)展期，但是還有相當(dāng)多寒武紀(jì)甚至奧陶紀(jì)的樣品點(diǎn)落于活動(dòng)大陸當(dāng)多寒武紀(jì)甚至奧陶紀(jì)的樣品點(diǎn)落于活動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境區(qū)。這點(diǎn)需在應(yīng)用時(shí)注意，并結(jié)邊緣構(gòu)造環(huán)境區(qū)。這點(diǎn)需在應(yīng)用時(shí)注意，并結(jié)合實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展加以合理的解釋。合實(shí)際地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展加以合理的解釋。( 2) 稀土元素判別準(zhǔn)則稀土元素判別準(zhǔn)則（Bhatia, 1985) 應(yīng)用細(xì)粒碎屑沉積巖稀土元素組成特征能區(qū)別大洋島弧、應(yīng)用細(xì)粒碎屑沉積巖稀土元素組成特征能區(qū)別大洋島弧、大陸島弧、活動(dòng)大陸邊緣（安第斯型

53、）與被動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造大陸島弧、活動(dòng)大陸邊緣（安第斯型）與被動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境。其規(guī)律為：環(huán)境。其規(guī)律為：自大洋島弧自大洋島弧大陸島弧大陸島弧活動(dòng)陸緣活動(dòng)陸緣被動(dòng)陸緣被動(dòng)陸緣, La、Ce、Nd等輕稀土含量和等輕稀土含量和REEREE逐步增逐步增高，高，LaN/YbNLaN/YbN與與LREE/HREELREE/HREE漸次增大（輕重稀土分餾漸次增大（輕重稀土分餾增強(qiáng)），增強(qiáng)），Eu/EuEu/Eu* *依次減?。ㄒ来螠p?。‥uEu虧損增大）。虧損增大）。 此規(guī)律是此規(guī)律是Bhatia研究澳大利亞不同構(gòu)造環(huán)境中產(chǎn)出研究澳大利亞不同構(gòu)造環(huán)境中產(chǎn)出的碎屑巖得出的結(jié)果。見(jiàn)下表：的碎屑巖得出的結(jié)果。見(jiàn)下

54、表：表表3 南秦嶺及揚(yáng)子陸塊北緣砂質(zhì)和泥質(zhì)沉積巖稀土元素組成特征南秦嶺及揚(yáng)子陸塊北緣砂質(zhì)和泥質(zhì)沉積巖稀土元素組成特征澳大利亞各種構(gòu)造環(huán)境中巖石的數(shù)據(jù)引自Bhatia,1985.地區(qū)時(shí) 代 樣品數(shù) La Ce Nd REE La/Yb LaN/YbN LREE/HREE Eu/Eu*南秦嶺震旦紀(jì)寒武紀(jì)奧陶紀(jì)志留紀(jì)泥盆紀(jì) 1 2 8 5 18 23 47 25 146.7 0.99 5.9 6.6 0.79 41 76 38 208.2 1.67 9.4 9.7 0.62 43 83 35 197.0 1.65 10.8 10.1 0.63 38 76 32 180.4 1.53 9.9 10.5

55、 0.66 35 67 28 162.4 1.51 9.7 9.0 0.69揚(yáng)子北緣震旦紀(jì)寒武紀(jì)奧陶紀(jì)志留紀(jì) 6 2 2 2 28 52 25 135.0 1.13 7.0 7.1 0.75 41 80 41 215.0 0.97 8.1 6.4 0.68 42 87 31 193.0 1.53 8.8 9.6 0.60 41 80 37 197.0 1.38 8.7 8.6 0.65奧*大利亞 大洋島弧 大陸島弧 活動(dòng)大陸邊緣 被動(dòng)大陸邊緣8 22.5 11.4 5810 0.48 2.80.9 3.80.9 1.040.11 24 51 21 14620 1.02 7.52.5 7.71.

56、7 0.790.13 33 73 25 186 1.33 8.5 9.1 0.60 34 72 29 210 1.31 10.8 8.5 0.56結(jié)果討論結(jié)果討論 震旦紀(jì)開(kāi)始，揚(yáng)子已克拉通化，南秦嶺已近入被動(dòng)大震旦紀(jì)開(kāi)始，揚(yáng)子已克拉通化，南秦嶺已近入被動(dòng)大陸邊緣發(fā)展時(shí)期，陸邊緣發(fā)展時(shí)期，然而揚(yáng)子和南秦嶺震旦紀(jì)細(xì)粒碎屑然而揚(yáng)子和南秦嶺震旦紀(jì)細(xì)粒碎屑巖均顯示出介于大陸島弧和活動(dòng)大陸邊緣碎屑巖之間巖均顯示出介于大陸島弧和活動(dòng)大陸邊緣碎屑巖之間的的REE組成特征。組成特征。寒武和奧陶紀(jì)細(xì)粒碎屑巖，在揚(yáng)子寒武和奧陶紀(jì)細(xì)粒碎屑巖，在揚(yáng)子區(qū)和南秦嶺均顯克拉通區(qū)或被動(dòng)大陸邊緣特征。區(qū)和南秦嶺均顯克拉通區(qū)或被動(dòng)

57、大陸邊緣特征。此后，此后，南秦嶺的志留紀(jì)和泥盆紀(jì)細(xì)粒碎屑巖又復(fù)顯近似活動(dòng)南秦嶺的志留紀(jì)和泥盆紀(jì)細(xì)粒碎屑巖又復(fù)顯近似活動(dòng)大陸邊緣的特征，而揚(yáng)子同時(shí)代的細(xì)粒碎屑巖則仍顯大陸邊緣的特征，而揚(yáng)子同時(shí)代的細(xì)粒碎屑巖則仍顯示克拉通區(qū)成熟地殼的特征。示克拉通區(qū)成熟地殼的特征。表明：（表明：（1）細(xì)粒碎屑巖）細(xì)粒碎屑巖REE組成特征基本是繼承剝蝕區(qū)的巖石化學(xué)成分組成特征基本是繼承剝蝕區(qū)的巖石化學(xué)成分；（；（2）判別結(jié)果也存在較構(gòu)造發(fā)展滯后一個(gè)節(jié)拍的現(xiàn)象判別結(jié)果也存在較構(gòu)造發(fā)展滯后一個(gè)節(jié)拍的現(xiàn)象；（；（3）南秦嶺志留南秦嶺志留-泥盆紀(jì)細(xì)粒碎屑巖復(fù)顯活動(dòng)大陸邊緣特征，泥盆紀(jì)細(xì)粒碎屑巖復(fù)顯活動(dòng)大陸邊緣特征，暗示與南

58、北物質(zhì)混合沉積有關(guān)，反映被動(dòng)和活動(dòng)大陸暗示與南北物質(zhì)混合沉積有關(guān)，反映被動(dòng)和活動(dòng)大陸邊緣之間的洋盆已趨近封閉（見(jiàn)后）。邊緣之間的洋盆已趨近封閉（見(jiàn)后）。（3）細(xì)粒碎屑沉積巖陸源碎屑物質(zhì)源區(qū)的判別）細(xì)粒碎屑沉積巖陸源碎屑物質(zhì)源區(qū)的判別原理：原理： Th、 Sc、 Co、 REE、 Nb、 Ta等在巖石風(fēng)化、剝蝕、等在巖石風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積、成巖和變質(zhì)過(guò)程中為較穩(wěn)定的元素，細(xì)粒碎搬運(yùn)、沉積、成巖和變質(zhì)過(guò)程中為較穩(wěn)定的元素，細(xì)粒碎屑沉積巖的這些元素含量和比值能近似定量代表源區(qū)各該屑沉積巖的這些元素含量和比值能近似定量代表源區(qū)各該元素的含量和比值（元素的含量和比值（Taylor & McL

59、ennan,1955)。 二元混合的一般方程為雙曲線函數(shù)：二元混合的一般方程為雙曲線函數(shù)： Ax+Bxy+Cy+D=0 據(jù)此式進(jìn)行推導(dǎo)，當(dāng)以細(xì)粒碎屑巖穩(wěn)定元素比值據(jù)此式進(jìn)行推導(dǎo)，當(dāng)以細(xì)粒碎屑巖穩(wěn)定元素比值-比值作比值作 圖判別時(shí)，二源混合沉積方式成立的條件為：圖判別時(shí)，二源混合沉積方式成立的條件為： A.當(dāng)兩元素對(duì)比值的分母元素相同時(shí)，圖上投點(diǎn)應(yīng)呈一當(dāng)兩元素對(duì)比值的分母元素相同時(shí)，圖上投點(diǎn)應(yīng)呈一直線分布；直線分布； B.當(dāng)兩元素對(duì)比值的分母元素不同時(shí)，圖上投點(diǎn)呈雙曲當(dāng)兩元素對(duì)比值的分母元素不同時(shí)，圖上投點(diǎn)呈雙曲線的一支分布；線的一支分布； C. 曲線上下端點(diǎn)巖石的成分可分別近似代表巖石兩個(gè)曲線

60、上下端點(diǎn)巖石的成分可分別近似代表巖石兩個(gè)源區(qū)的平均成分源區(qū)的平均成分。圖圖17 秦嶺群秦嶺群(左左)及寬坪群和二郎坪群及寬坪群和二郎坪群(右右)變雜砂巖的變雜砂巖的La/Co-Sc/Th和和LA/Co-Th/Co聯(lián)合圖解聯(lián)合圖解右圖右圖: 1-二郎坪群二郎坪群, 2-寬坪群寬坪群, 3-秦嶺群平均成分秦嶺群平均成分, 4-太華群平均成分。太華群平均成分。 混合曲線兩混合曲線兩端的元素濃度分別相當(dāng)兩端元巖石各該元素最小含量的極限端的元素濃度分別相當(dāng)兩端元巖石各該元素最小含量的極限, 并以之作為兩端點(diǎn)樣并以之作為兩端點(diǎn)樣品的平均成分。品的平均成分。碎屑巖物源區(qū)研究的意義 判斷沉積盆地所處的構(gòu)造環(huán)境：例如，根據(jù)秦嶺群雜判