【摘 要】
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水是地球的血液,对各种地质演化过程的作用举足轻重。水在岩浆活动中不相容,在分离结晶过程中水逐渐富集至演化熔体中。在岩石部分熔融过程中,水优先进入熔体相导致残留相变得相对贫水。示踪水在地球内部尤其是地壳中的分布及其在地质过程中的迁移至关重要。但相关研究由于缺乏合适的研究对象还比较欠缺。锆石是一种广泛存在于中酸性侵入岩中的副矿物,因其具有高的封闭温度和稳定的物理化学性质而被广泛用于U-Pb年代学、Hf
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)
【基金项目】
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国家重点研发项目计划(2018YFA0702600); 国家自然科学基金项目(41673010);
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水是地球的血液,对各种地质演化过程的作用举足轻重。水在岩浆活动中不相容,在分离结晶过程中水逐渐富集至演化熔体中。在岩石部分熔融过程中,水优先进入熔体相导致残留相变得相对贫水。示踪水在地球内部尤其是地壳中的分布及其在地质过程中的迁移至关重要。但相关研究由于缺乏合适的研究对象还比较欠缺。锆石是一种广泛存在于中酸性侵入岩中的副矿物,因其具有高的封闭温度和稳定的物理化学性质而被广泛用于U-Pb年代学、Hf同位素、O同位素以及微量元素含量研究。相比于橄榄石、辉石等常见的名义上无水的地幔矿物,由于缺乏合适的测试手段,锆石用于水含量研究还没有得到足够的重视。大型二次离子质谱测试锆石水含量分析方法的开发使得对锆石水含量进行原位微区测定成为可能。本论文对西藏冈底斯地区一套同源演化花岗岩和四个不同成因的地壳源区中酸性侵入岩的结晶锆石进行SIMS水含量、氧同位素组成和LA-ICPMS微量元素含量分析,取得了以下几方面认识:(1)无论是同源演化花岗岩样品还是不同成因的地壳源区中酸性岩,它们的REE+Y与H+P的比值普遍不等于1且变化较大,与先前对大洋中脊辉长岩结晶锆石的研究显示该比值基本等于1不同,说明电荷补偿机制并非控制水进入结晶锆石的唯一因素。(2)结晶锆石水含量变化能够记录岩浆中水含量的变化,有潜力成为一个新的岩浆水含量代用指标。正噶同源演化样品锆石具有较大水含量变化范围,其中演化早期的黑云母花岗岩锆石水含量均值是699ppm,在核密度图上有一个明显峰值在490ppm;演化晚期的含石榴子石二云母花岗岩水含量均值较高,分别是908ppm和959ppm,核密度图上显示多峰特征。锆石Hf含量与水含量呈现正相关性,Eu/Eu*与水含量呈现负相关性,说明随着岩浆演化,斜长石等矿物分离结晶,晚期结晶的锆石具有高Hf低Eu/Eu*的特征并且有较高的水含量,这与岩浆演化水含量变化趋势一致。(3)不同地壳源区在不同环境下部分熔融形成的中酸性岩锆石水含量不同,显示了岩浆水含量差异。分析结果显示古老地壳源区脱水熔融和注水熔融侵入岩锆石水含量平均值分别为223ppm和307ppm,在核密度图上的峰值分别为105ppm和280ppm;两个新生地壳源区注水熔融侵入岩锆石水含量平均值为432ppm和472ppm,峰值为430ppm和500ppm。微量元素分析结果说明电荷补偿机制、部分熔融及岩浆演化都不是造成锆石水含量差异的主要原因。锆石水含量记录的岩浆水含量的差异可能跟构造环境、熔融方式(注水熔融或脱水熔融)以及源区水含量差异有关。
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