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岩反应达到瞬时同位素平衡后即离开体系

时间:2019-03-11 查看:136
内容摘要:造成岩浆岩氢同位素分馏的各孕町也球化学过程(W Kysor and 0Neil,1984)W6i-1, o + R6i(5-42)式中W和R分别代表体系中水和岩石中氧(或氢)的原子百分数。I和f分别代表交换前初始的严0值万別代衣父识間例用W 0-一但(或占D值)。 立岩石一H,o一子:石一品,o(5-4因...
造成岩浆岩氢同位素分馏的各孕町也球化学过程(W Kysor and 0'Neil,1984)W6i-1, o + R6i(5-42)式中W和R分别代表体系中水和岩石中氧(或氢)的原子百分数。I和f分别代表交换前初始的严0值万別代衣父识間例用W 0-一但(或占D值)。
立岩石一H,o一子:石一品,o(5-4因此,将式(5-43)代入式(5-42),则百一民o-(如石一A岩石一H,o)(5-44)式中立岩石二H,o是岩石与水之间的同位素相对富集系数。对于大多数花岗岩来说,可近似认为凸泸O岩石在平衡时等于斜长石(An一3o)的泸0值,用斜长石一水氧同位素分馏方程来近似代表岩石一水的分馏方程。对氢同位素来说,则可近似地用黑云母一水或绿泥石一水的氢同位素分馏方程来近似代表岩石一水的分馏方程。
 
而在开放体系条件下,假定具有恒定初始严0值的水进人岩石并与岩石水一岩反应达到瞬时同位素平衡后即离开体系,此时的水/岩值可表述为专一1.L实际上,上式(5-40也可表述为专一1.L(器)封闭1(5-45)(5-46)图5-8表明在温度为500℃和300。C,严0,o=一14%,条件下,水/岩值与热液蚀变岩石泸0值相互
关系。在相同W/R值条件下,封闭体系中岩石的严0值比开放体系条件下岩石严0值降低幅度小一些。
图5-8开放体系和封闭体系条件的水一岩相互作用过程中W/R值与蚀变岩石的子18o,佷马值变化关系(据Taylor,1977),(或子D值)和交换后最终的严0值当交换平衡时,图5-6黏土矿物的氢、氧同位素组成关系
三、氢、氧同位素地质应用
 
1.地幔氢、氧同位素组成的不均一性的发现及意义已有研究表明,大部分地幔岩石的泸0值变化极小,并与月岩、普通球粒陨石的严0 6相同(+5%o~+6%o)。但近年来发现一些局部异常的地幔区域,来自这些区域的地幔岩石严0值偏离正常地幔值,例如具有EIW特征的洋岛火山岩(01B)表现出"0的相对富集,而具有低3 He/+He值的01B则表出"0的相对亏损(Eiler et al.,1997)。有时,同一地幔岩中不同矿物颗粒或同一颗粒内部,也有可观测的大的氧同位素不均一性,如南非Kaapvaal克拉通多源多相橄榄岩包体中不同矿物之间及辉石内部均60%o~一90%o。但地幔的氢同位系址L肤也什仕不均一现象。钢邓,米目洋中脊地幔玄武岩具有较高的子D值,而某些地幔含水矿物占D直则较低(可低达一165%o)。Bell和Ihinger(2 000)发现地幔中一些不含水矿物(如石榴子石、顽辉石、普通辉石),实际上也以0H形式含结构水可高达~1000 × 10-6,并构成地幔氢的一个重要储库,这些矿物的子D值较正常地幔值低,为一92%o~一113%o.
 
引起地幔氧同位素组成不均一的原因包括俯冲再循环地壳物质对地幔源区的混染作用和地幔交代流体与被交代岩石之间的不平衡反应。因此,对于地幔氧同位素组成不均一性的研究,可以有效判明地幔源区物质来源和地幔流体作用。对于富严0的地幔,其物质来源包括图俯冲再循环的低温蚀变洋壳物质或具有高产0的陆売物质圆下地壳具高产0的麻粒岩。对于贫"0的地幔,其物质来源可能有国俯冲再循环的高温蚀变洋売或具有低泸0值的陆売;圆由地幔柱带来的经历了核一幔氧同位素分馏的核一幔边界物质。
 
造成地幔氢同位素组成不均一的原因,除俯冲再循环的洋壳或陆売物质的影响外,还包括岩浆去气过以及岩浆喷发及固结过程发生的热液蚀变、低实验研究表明,即使在地幔高温条件下,水蒸气与熔休1司的氢同位素分馏可高达十40%,以上,因此随去气过程进行,逃逸出来的水蒸气和剩余熔体的60值均会逐渐降低。而还原性气体如C风,Hz S,H2等与熔体之间的分馏可达一150%o以上,因此随去气过程进行,逃逸甘,睐的气体和剩余熔体的証)值则会逐渐升高。