《富氟花岗质熔体形成和演化的实验研究!》由会员分享，可在线阅读，更多相关《富氟花岗质熔体形成和演化的实验研究!（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、书书书富氟花岗质熔体形成和演化的实验研究!李福春!朱金初张林松饶冰张佩华# $% & ( & )!*+,- . ) ( &!*+/01# . ) 2 3 ) 4!5/67 . ) 48 ) 9*+/01: ; . + & 8! ? ! # $ $ % & % # ( % ) # * + , % )- . /0 . 1 2 + # . 3 % . 4 - $5 , 2 % . , % )!6 - . 7 2 . &8 & + 2 , * $ 4 * + - $9 . 2 1 % + ) 2 4 :!6 - . 7 2 . & ! = = ?! ; 2 . -! % :? - # + - 4 #
2、+ : # +A 2 . % + - $ ! ; 2 . - = = B= B ?收稿! = = B= AB= 改回! # $!% & ( $!% & ) * +! ,!- ) ./) * 0% & ) * +1 23 4 5 5 63 7 8 9 : ; ? = 0 . *A . ; = . *. A# C ; D &+ ; ) * = D = 3! # $% & # ( ) ( * + $, + - + $!E FE# $E 4 GHE 6 5I J ? = ; ) D = B ( C 3 & 4 ( . 4 (C B D; D E ; C . F ; ) G H!G ( ;E C 3 I
3、 ; H H3 J4 ; ) ; C 8 G . 3 )8 ) 9; K 3 L & G . 3 )3 J% M C . I (4 C 8 ) . G . IF ; L G( 8 9N ; ; )H G & 9 . ; 9 B ( ;C ; H & L G H9 ; F 3 ) H G C 8 G ; G ( 8 G 8 L 3 ) 4O . G (I C P H G 8 L L . Q 8 G . 3 )3 J4 C 8 ) . G . IF 8 4 F 8!2 . 6. )G ( ;C ; H . 9 & 8 LF ; L G9 ; I C ; 8 H ;!O ( . L ;/ L68 )
4、 9%. ) I C ; 8 H ;O ( . I (C ; H & L G H . )N 3 G (/0R 8 ) 90R/2 . C 8 G . 3 ) HG 3N ; . ) I C ; 8 H ; 9!8 ) 9J . ) 8 L L PE 3 3 C M 2 .E ; C 8 L & F . ) 3 & H% M C . I (4 C 8 ) . G ;F ; L G G 3N ; J 3 C F ; 9 B ( . H . H . )4 3 3 98 4 C ; ; F ; ) GO . G (K ; C G . I 8 LE ; G C 3 I ( ; F . I 8 L Q 3
5、 ) 8 G . 3 )3 N H ; C K ; 9 . ) 8 G & C 8 L# . M % M C . I (4 C 8 ) . G ; H K : L . ; 0 ? 1 C 8 ) . G . IF ; L G!% 3 C F 8 G . 3 )!S K 3 L & G . 3 )!+ . 4 (C B D!S D E ; C . F ; ) G摘要通过高温高压实验! 模拟了富氟花岗质熔体形成和演化的过程结果表明! 随着结晶分异作用的进行! 熔体中2 . 6含量降低而/ L6和%含量升高! 相应地!/#0R 和0R/#2 .比值逐渐升高! 并最终形成了贫硅过铝富氟的熔体关键词花岗
6、质熔体$形成$演化$高温高压$实验中图法分类号: ? T T ! ! 我国华南和世界许多地区广泛分布着富锂氟含稀有金属花岗岩#在该类花岗岩的成因问题上! 长期以来一直存在着岩浆说与交代说之间的激烈争论#后来! 相继发现了一系列在化学成分上与富锂氟花岗岩十分相近的岩石类型! 如蒙古翁岗岩$R 3 K 8 L ; ) U 3% 4 - $ A !% & 中国湖南香花岭岩$ 杜绍华和黄蕴慧! T V% & 美国, G 8 (州黄玉流纹岩$ ( C . H G . 8 ) H ; )% 4- $ T % & 秘鲁麦尼库萨岩$: . I ( 8 K 8 ) G% 4 - $ T A% & 中国浙江泰顺等
7、地黄英岩$ 刘昌实等! ?% 等! 并在富锂氟花岗质岩石的石英和黄玉中发现了熔融包裹体$0 8 & F 3 K% 4- $ T V夏卫华等! T V常海亮和黄惠兰! T% 熊小林等$! W% 和李福春等$ = = =% 分别用实验证明了黄玉和萤石可以形成于岩浆条件#这些研究成果使越来越多的研究者相信! 用岩浆成因的观点能够更好地解释该类岩石的一系列问题#但是! 有关富锂氟花岗岩质岩石成因的争论并未平息!因为持有岩浆成因观点的学者对其形成机制问题还有不同的看法! 例如结晶分异说$* ( &% 4 - $ ! = = =% 和部分熔融说$ ( C . H G . 8 ) H ; )% 4 - $
8、T %等#我们通过高温高压实验模拟了富氟花岗质熔体形成和演化的过程! 为富氟花岗质岩浆可能由结晶分异作用形成的观点提供了重要的实验依据#!实验条件和方法为了在实验室条件下达到预期的效果! 我们选择化学成分上最接近富氟花岗岩的样品(湖南香花岭钾长石钠长石花岗岩$ 样号为X+# M % 作为实验初始试料#该样品的化学成分 $Y% 为)2 . 6A V !B . 6= = =!/ L6! W!% ; 6! ? V!Z ) 6= =!Z 4 6= = =! 8 6= V =!0 86# = = #= ! %= !&M = ! ? M =8 , 4 -D % 4 + # $ # & 2 , -5 2 .
9、 2 , -岩石学报!国家自然科学基金$V T A = ! A% & 高校博士点基金$! = T V =% 资助 W V年! 月生!博士后!地球化学专业!S M F 8 . L)J I ( L . !H . ) 8 I 3 F? = A!%! ! =!# .6= ! W!2 ) ?0 86#R6$ 分子比%= !/#0R ! ! V其矿物成分及含 量 为&石 英 $ ? WY% 钾 长 石 $ A Y% 钠 长 石$ ! ?Y% 云母$Y% ! 次要矿物黄玉和萤石等共约样品!7组为X+# M 样品加入= ! ? O G Y2 ) 6高温高压实验在南京大学成矿作用国家重点实验室完成把实验试料和+
10、%溶液装入内径V T FF 外径? = FF长度约? = FF的黄金管中焊封(焊前焊后以及实验后均通过称量法检查焊封质量实验在5 _ M内冷式快速淬火高温高压装置上完成采用管状弹簧压力表测量压力! 其误差低于! =W: 8采用铠装5 : R M ! = 铂铑M铂热电偶测量温度! 并用X BZ/ M ! = = =智能数字显示调节仪控制温度! 每次实验均用, - W型电位差计校正! 温度误差小于a前人有关花岗岩体系的相平衡实验中! 通常以碱金属氟化物$0 8 %R %和# . % 或+%的形式加入%以碱金属氟化物形式加入%! 导致岩浆体系过碱! 不适合模拟具有过铝性质的花岗质岩石的成因以+%形式
11、加入%则可使花岗岩体系富氟和保持体系的过铝性质! 而且可以满足含氟矿物如黄玉 云母和萤石等的形成条件天然含黄玉花岗岩体系%含量!YWY$* ( &% 4 - $! = = !% 本文实验以+%形式加入%! 实验体系中%含量为 Y本文实验的基本设想是对结晶后的熔体相和流体相同时进行研究! 这需要存在过饱和的水! 因此选择较大的水#岩比$! ?b!% 进行实验实验条件和结果见表!参照前人 相 近 体 系 的 相 平 衡 实 验 研 究 结 果$X . 3 ) 4% 4- $ % ! 选择实验压力为! = =Z: 8! 结晶温度区间为W = =A ? =a在T V =a! = =Z: 8条件下恒定
12、V小时以上! 使花岗岩完全熔化并形成均一的熔体! 然后在压力保持不变的条件下将温度直接$/组% 或分阶段$7组% 降至设定值! 恒定若干小时后淬火(打开黄金管! 取出液相和固相产物并分别进行研究(将固相产物磨制成探针薄片! 用- X / M T T = =Z电子探针测定结晶相和熔体相成分表!花岗岩M +% M +6体系熔化M结晶实验条件和结果B 8 N L ;! 3 ) 9 . G . 3 ) H8 ) 9E C 3 9 & I G H3 JF ; L G . ) 4 M I C P H G 8 L L . Q 8 G . 3 ); D E ; C . F ; ) G H . )G ( ;4
13、C 8 ) . G ; M +% M +6H P H G ; F样号初始试料B$a%结晶时间$(%结晶相含量$Y%实验产物$ 相组合% = V/T V =#c_ = /A ? =A T Q c#c_ = T/A = =A ! ? Q c% H cZ . I 8!c% L & 3!c#c_ = !/W ? =A = Q c% H cZ . I 8 c% L & 3!c#c_ = ?/W = =A V = Q c% H cZ . I 8 c% L & 3 c#c_V = T7T V =#c_V ! 7A ? =V T? Q c#c_V = ?7A = =V TT Q c% H cZ . I 8!c
14、% L & 3!c 8 H H!c#c_V = V7W ? = W! = Q c% H cZ . I 8 c% L & 3!c 8 H H!c#c_V = !7W = =! V V ? Q c% H cZ . I 8 c% L & 3 c 8 H H!c#c_注& 实验压力均为! = =Z: 8!d#5为! ?b!(%含量(7组为X+# M 加入=$!%萤石数量较多! 而且粒度略大在温度#A = =a的7组实验中出现少量锡石晶体应该指出的是! 在结晶作用的不同阶段! 形成的同种矿物在化学成分上也可能存在一定的差异!例如个别云母晶体出现明显的化学分带就是最好的证明这些内容将在另文中讨论在本文中!
15、 每种矿物仅列一个测点作为代表# 见表$ 表实验产物中熔体玻璃和主要矿物的电子探针分析结果!YB 8 N L ;S L ; I G C 3 )F . I C 3 E C 3 N ;8 ) 8 L P H ; H3 JF ; L G 8 ) 9F . ) ; C 8 L H J C 3 F; D E ; C . F ; ) G 8 LE C 3 9 & I G H#Y$2 . 6B . 6/ L6% ; 6Z ) 6Z 4 6 8 60 86R6% %6$ = V#?$A ! T ?= = V! != V T= = W= = = W ? ! ! = = = = ! T T= T W= ! = =
16、 = V ! !? V W! = A W = T#?$W A= = ! V W W= A = ! != = != A V TV ? T! A= ! T ! = !#W$W W = = ! V= = = = != ? ! ?V A = A! ! ! T = ?#?$W A = A= = ?! ? =! = ! != = = = =? ! ! = A= T TV = T#V$A ! W ?= = ! ! W = ? A= V= V ! V? = ! V= ? T= = ! != ? != ! = = = ! !V V != ! WV = ?#W$W T = V= = =! W = V T= = =
17、 = = V A =V ? W! ! V = V#W$W W= = =! ! W= = != = = ! T T ? A A! ! AT T A V = !#A$W W = = = ! ! A= W= = ?= = = ! ? ! V ? V A! = VT T != = = = = = = = != = != = = = != = = = = V长石%V = &W ? ! != = ! T ! = = A= = = = = = = A T! ? ! V= = != 云母%V = ?&V A = V= = W W ! = A != V ! T != = = W ! = ! T V萤石% = T
18、&= ! T= = = = = = = = ?= = =A W W != = = V T! W V元素检测限#44$ = ? V A! W !? V =V AA ! V = ? ?! AW V ?# $ 内数字为测点数(%& 内为样品号众所周知!0 8)R和%在电子束轰击下易发生扩散而影响分析结果这是因为! 在分析样品时! 被电子束照射的区域温度升高并产生静电场! 活泼的碱金属和挥发性元素会挣脱束缚而以离子的形式迁移这种迁移不仅与实验条件# 加速电压) 束流) 读数时间) 样品表面导电膜及束斑直径等$ 有关! 而且与被测对象的结构有关#Z 3 C 4 8 )e # 3 ) 9 3 )! W$
19、因此! 必须在完全相同条件下测定样品加大束斑直径#?#F$ 和采用完全相同的测试条件等方法可以减小0 8)R和%的扩散损失并使之保持在同一个水平上但是! 由于没有玻璃标样! 采用矿物标样# 磷灰石和角闪石$ 对熔体玻璃进行测定势必出现一定的偏差! 因此对测定结果进行校正是非常必要的校正值实测值c% .! 其中% .由经验公式求得我们以实验初始物#X+# M $ 成分为标准! 参照f ; K . ) ;% 4 - $#! ?$ 的方法对 = V号和V = T号样品# 液相线以上$ 的探针测定结果进行校正! 从而得到如下的经验公式*% / L6c+6! =Y% % ; 6c+6! =Y% 8 6c
20、+6!Y% 2 . 6+6! ?Y% R6+6!?Y式中!+6为 熔 体 玻 璃 中 的 表 观 水 含 量! 即+6! = =Y$#$代表熔体中种主量元素氧化物和%含量的总和$ #Z 3 C 4 8 )e # 3 ) 9 3 )! W$ 应该指出! 此处的表观水含量+6只能代表其近似值! 其中除+6的贡献以外! 还包括一定量的# .等无法测定的低原子量元素以及测定过程中引起的0 8)R和%扩散损失熔体中水含量与熔体性质和淬火温度等许多因素有关因此! 不同实验条件下获得的熔体玻璃中表观水含量不同我们分析熔体演化规律时! 主要考虑主要成分的含量变化!可以不涉及其中溶解的+6含量为了在同一基准上比
21、较各个实验产物的主要元素含量! 我们将校正后的总量归一化到 Y# 实验初始物总量$ ! 这样可以基本上排除熔体中溶解的水对其他成分的干扰校正和归一化之后的结果列于表A!李福春等!富氟花岗质熔体形成和演化的实验研究表熔体成分校正结果!YB 8 N L ; 3 C C ; I G ; 9C ; H & L G H3 JF ; L G I 3 F E 3 H . G . 3 ) H!Y2 . 6B . 6/ L6% ; 6Z ) 6Z 4 6 8 60 86R6% %6 0 8#R/#0R 0R/#2 . = VA V T = = V! =! = = W= = = ? ! V! ! = V W= T
22、! ! != V = A ! A ?= = ! ? ? V!= ! = = = V ? ? != ? = T T! A= ! = TA ! = = ! A = ! W T= ! = = != ? = A V ? T ! W= != T V! W V= = !A = = = = ! W T ! W = = = = != TV A ? V =! V ! = ! V ?= = = ?! A V = A= ! = = = = T = ? ! ? V= V= T V! W = ?V = TA V W = = ! ! ! V= = W= ! T? = ?! ? ?= W ?! = ! ! V= !V !
23、A V A= = ! ? A V!= ! = = = T ?V V = T! = =! ! W! V W= ! !V = ?A ! V= = =! W = A! ? != = = = = W V ? W A W! ! W= ! ? = ! V = VA ! V T= = =! W ! W= = != = = T A ! A! ! W != ! V = !A ! ! = = ! W V =! A = = W= = = = ? TV T ! T!=%7(X+# M c= ! ?Y 2 ) 6% . 4 !图熔体的/!0R 和0R/!2 .比值变化曲线/7c= ! ?Y 2 ) 6% . 4 T !
24、 %随着结晶分异作用的进行# 石英相对于长石更加占有主导地位# 使花岗质岩浆最终可以演化成贫硅过铝富氟的熔体%温度降低至W ? =a以后# 随着%含量的降低# 石英稳定域减小而 长 石 稳 定 域 扩 大# 熔 体 的 性 质 也 将 发 生 重 大 的变化%实验产物中未发现黄玉# 但出现了萤石# 这可能是原始样品中 8 6含量偏高和%含量不是很高的缘故%在温度较高&T V =a和A ? =a 的几个样品中# 熔体中%含量低于实验体系的初始含量& 熊小林等#! T %但相反的情况可能也是存在的# 例如#d ; N H G ; C% 4 - $&! = 的实验结果表明# 当物理化学条件& 温度$
25、 压力$ 熔体中%含量$ 水!岩比等 在较大的范围内变化时#%的流体!熔体分配系数大部分%!# 但最大可达! !以上%因此# 在温度$ 压力$%$ 6和+6摩尔分数等多种因素的综合作用下#%在天然富氟花岗岩体系中的分配系数在不少情况下可能是大于!的%总之# 随着含氟的钾长钠长花岗质岩浆结晶作用的进行# 残余熔体中2 . 6含量降低#/ L6和%含量以及/!0R 和0R/!2 .比值升高# 表明含%的钾长钠长花岗质熔体能够通过结晶分异作用演化成为贫硅过铝富氟的花岗质岩浆%此外# 这些实验结果还可能说明# 体系中2 )的存在对熔体主要成分的演化没有太大的影响# 而且熔体演化与降温过程无关%非常有意
26、思的是# 本文实验结果与华南一些典型的富氟花岗质岩体的地质事实相一致%这表明# 通过结晶分异作用# 花岗质熔体不仅能够演化成为贫硅过铝富氟的花岗质岩浆# 而且还能形成垂向岩石化学分带%富锂氟花岗岩往往是高侵位的小岩株# 它们在整个岩石剖面中仅占很小一部分#但在空间分布上具有明显的垂向岩相和岩石化学分带%通常# 从岩体下部到上部# 岩相分带表现为二云母花岗岩$白云母花岗岩$黑鳞云母& 黄玉M锂云母或铁锂云母 花岗岩$钠长石花岗岩$云英岩$钾长质伟晶岩壳和石英壳&* ( &% 4- $# = = ! %在 岩 石 化 学 上# 由 下 到 上2 . 6含 量 降 低 而/ L6和%含量升高%例如#
27、 江西雅山岩体由早到晚?个阶段的全岩2 . 6含量逐渐降低& 平均值A ? ! Y$A V ? VY$A V A Y $A V = =$W T ! Y #/!0R 逐 渐 升 高 & 平 均 值! ?Y$! V$! Y$! WY$! V WY #%含量逐渐升高& 平均值= AY$= ?Y$=Y$= V Y$! W WY &g . )% 4 - $ ? %致谢!在电子探针分析过程中得到王汝成$ 张文兰和陈小明三位老师的大力支持# 在此一并表示感谢%- : A : ; : * D : ? ( 8 ) 4+ 8 . L . 8 ) 48 ) 9 + & 8 ) 4 + & . L 8 ) TZ ;
28、L G M J L & . 9. ) I L & H . 3 ) H. )G 3 E 8 QJ C 3 F G ( ; - . 8 ) J ; ) 4 L . ) 4 E ; 4 F 8 G 3 . 9 . ) # . ) O & 3 & ) G C P#+ & ) 8 )E C 3 K . ) I ; / I G 8: ; G C 3 L 3 4 . I 8; GZ . ) ; C 8 L 3 4 . I 8#! A&! (T !T W&. ) ( . ) ; H ;O . G (S ) 4 L . H (8 N H G C 8 I G ( C . H G . 8 ) H ; )S+#7 &
29、 C Gf Z#2 ( ; C . 9 8 )Z%8 ) 9d . L H 3 )5B T !李福春等!富氟花岗质熔体形成和演化的实验研究2 G 8 G ; H 3 ) G C . NZ . ) ; C 8 L : ; G C 3 L !T ! W =f ; K . ) ; -f!1 8 C 9 ) ; C -S!7 C 8 I U+:!1 C 8 ) 8 Ff#8 ) 95 & G ( ; C J 3 C 9Z- ? 3 F E 8 C . H 3 )3 JF . I C 3 8 ) 8 L P G . I 8 LF ; G ( 3 9 HJ 3 C; H G . F 8 G . ) 4G
30、( ;+6I 3 ) G ; ) G H3 J H . L . I . IK 3 L I 8 ) . I4 L 8 H H ; H /FZ . ) ; C 8 L Tf & 2 ( 8 3 ( & 8 8 ) 9 + & 8 ) 4 g & ) ( & . T V / H G & 9 P 3 ) G ( ;+ H . 8 ) 4 ( & 8 L . ) 4 . G ; ! = V A#. ) ( . ) ; H ;O . G (S ) 4 L . H (8 N H G C 8 I G$R ; E E L ; C+ $ ) J L & ; ) I ;3 JJ L & 3 C . ) ;3 )G
31、( ; ) C . I ( F ; ) G3 J( . 4 (J . ; L 9 H G C ; ) 4 G ( G C 8 I ; ; L ; F ; ) G H . ) 4 C 8 ) . G . I C 3 I U H 3 ) G C . NZ . ) ; C 8 L : ; G C 3 L V T TR 3 K 8 L ; ) U 3_$!R & Q F . ) Z$!/ ) G . E . )_28 ) 9: ; G L 3 K# A !B 3 E 8 Q M N ; 8 C . ) 4h & 8 C G QU ; C 8 G 3 E P C ;#3 ) 4 3 ) . G ;$ 0
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35、 9 3 )f W6 E G . F . Q . ) 4G ( ; L ; I G C 3 )F . I C 3 E C 3 N ;8 ) 8 L P H . H 3 J ( P 9 C 3 & H 8 L U 8 L . 8 L & F . ) 3 H . L . I 8 G ; 4 L 8 H H ; H /FZ . ) ; C 8 L !T ! ! A W! ! T ?0 8 & F 3 K_7!R 3 K 8 L ; ) U 3_$! L 3 I I . 8 G G .58 ) 92 3 L 3 K 3 K 8$: T V: 8 C 8 F ; G ; C H3 JI C P H G
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