稳定同位素地球化学.ppt

影响火成岩的氢、氧同位素变化的因素(1)火成岩δ18O值偏高的原因产生的原因可能有：1）同化了富18O的围岩，如沉积岩；2）岩浆源区本身富18O；3）受到后期改造，如风化作用和低温蚀变作用；等。第55页，共101页，星期日，2025年，2月5日(2)火成岩δ18O值偏低的原因各类火成岩的δ18O值明显低于其分布范围的属于偏低类型。产生的原因可能有：1）同化了低18O的围岩；2）岩浆源区本身贫18O；3）岩浆或岩体在高温下与大气降水发生过氧同位素交换；等。注意：岩浆结晶温度下的水/岩交换会造成贫18O的岩浆岩，主要是因为大气降水贫18O。第56页，共101页，星期日，2025年，2月5日2.沉积岩沉积岩中的氢、氧同位素组成主要受二种因素控制：一是水岩同位素交换反应，低温下分馏强，如碳酸盐岩、粘土岩具高的δ18O和δD值。二是生物沉积岩中的生物分馏，往往造成岩石中很高的δ18O和δD值。总体上讲沉积岩以富18O和D为特征。第57页，共101页，星期日，2025年，2月5日3.变质岩由于变质岩原岩物质的多样性和变质作用温度范围的宽广性，其同位素组成变化范围也很大。各种含羟基矿物的δD可从-30‰～-110‰。在许多情况下和火成岩含水矿物和沉积粘土矿物的δD值重叠。变质岩的δ18O也介于火成岩和沉积岩之间，为6‰～25‰。变质岩及其矿物的氧同位素组成可提供有关原岩性质、变质温度、矿物反应机理、流体相（水蒸汽、CO2）的来源和数量、同位素交换的程度等方面的重要信息。第58页，共101页，星期日，2025年，2月5日自然界中氧同位素组成分布第59页，共101页，星期日，2025年，2月5日自然界中氢同位素组成分布第60页，共101页，星期日，2025年，2月5日小结：氢、氧同位素在自然界的分布特征?海水（现代）均为0‰或0‰附近。?如以海水值为参照，氧同位素自然界分布呈两侧分布；而氢同位 素明显偏向负值一侧。?大气降水基本上都是小于海水值，向负的方向偏离。?地幔、月岩和相当一部分陨石的氢、氧同位素组成分布窄（δ18O 为5.5－5.7‰,δD为-40～-80‰)。?火成岩由超基性至酸性岩逐渐偏离地幔值，向富集18O和贫D的方 向发展。岩浆水的δ18O大致在5～10‰,δD在-40～-80‰。?沉积岩的氧同位素变化范围大，普遍比火成岩更富集18O；变质岩 的氧同位素组成及变化范围都介于火成岩与沉积岩之间。第61页，共101页，星期日，2025年，2月5日三、氢、氧同位素地质温度计平衡分馏系数与温度关系103lnα=a/T2+b/T+c（T:K）或103lnα=b/T+c 103lnα=a/T2+c(低温下); (高温下). 常用矿物-水、石英-矿物或者矿物-矿物（如石英-方解石等表示。第62页，共101页，星期日，2025年，2月5日用途；1）计算平衡时水（流体）的氧同位素组成；2）计算共生矿物对的同位素地质温度。氧同位素的地质温度计实验测定的常用矿物-水体系氧同位素分馏系数第63页，共101页，星期日，2025年，2月5日用途；计算高温造岩矿物的形成温度。高温矿物之间的氧同位素分馏系数第64页，共101页，星期日，2025年，2月5日用途；计算变质矿物和造岩矿物的形成温度。变质岩中的常见造岩矿物之间的氧同位素分馏系数第65页，共101页，星期日，2025年，2月5日第66页，共101页，星期日，2025年，2月5日实验测定的常用矿物-水体系氢同位素分馏系数氢同位素的地质温度计第67页，共101页，星期日，2025年，2月5日例题： 计算高级变质岩（麻粒岩）的变质温度。已知所测定的石英、透辉石的氧同位素组成分别为+10.2‰和+7.9‰（相对V-SMOW）。根据Chibaetal.(1989)和Javoy(1977)给出石英-透辉石的氧同位素平衡分馏系数与温度关系（见Matthews(1994)提供的表）：103lnα石英-透辉石=2.75(103/T)2注意：１）根据公式计算得到的温度是K氏温度，一定要转换为摄氏温度；２）当δ值较大时最好不要用近似公式。第68页，共101页，星期日，2025年，2月5日所测定的变沉积岩中角闪石、白云母和黑云母的氧同位素组成分别为+11.30‰、+12.60‰和+11.04‰，试问：(1)变质温度为多少？(2)这三种矿物之间是否达到氧同位素平衡？简述理由。已知103lna石英-矿物=A＋