大陆溢流玄武岩的地球化学特征及起源

收稿日期:2000-12-12

基金项目:国家攀登计划预选项目(95-预-39).

大陆溢流玄武岩的地球化学特征及起源

张鸿翔,徐志方,马英军,刘丛强

(中国科学院地质与地球物理研究所,北京100101)

摘要:快速上涌的大陆溢流玄武岩(CFB),与大陆裂开存在密切的成因联系.CFB 总体岩石及地球化学成分均一,富集同位素及不相容元素,但一些样品含有明显的亏损成分,反映出普遍的地幔不均一性.来自上下地幔边界及软流圈的地幔柱提供了CFB 所需的主要物质和能量来源,地壳混染作用对CFB 的成分影响不大,而受俯冲带脱水流体以及热地幔柱自身与围岩发生的交代作用影响.交代岩石圈地幔对CF B 产生重要影响,很好地解释了CF B 所具备的微量元素和同位素特征.

关键词:大陆溢流玄武岩(CFB);大陆裂开;大陆岩石圈地幔(CL M );地幔柱;交代作用.中图分类号:P597 文献标识码:A 文章编号:1000-2383(2001)03-0261-08

作者简介:张鸿翔(1972),男,1996年毕业于中国地质大学,现为中科院地质与地球物理研究所在职博士生,从事地幔地球化学研究.

极短时间大量喷溢的大陆溢流玄武岩(CFB)基本局限于显生宙,通常与大陆裂开和板块运动方向的改变有关,是新洋壳产生的前奏.对于研究与之关系密切的大陆岩石圈地幔(CLM )和起源于软流圈/下地幔的地幔柱,以及壳幔循环的动力学机制意义重大.

1 CFB 与大陆裂开的关系

岩石圈拉伸、大陆裂开、地幔柱与CFB 之间关系密切,但其因果关系存有争议.一些学者认为CFB 发生在岩石圈裂开之前,是岩石圈基底地幔柱抬升的产物,与大陆裂开无关[1].随着板块构造研究的深入,发现CFB 与代表区域不稳定性的大陆裂开存在着相当密切的关系.以下为具体实例(图1):30M a 年前爆发的Ethiopian/Aden CFB 与红海亚丁湾的裂开、60Ma 年前的Greenland CFB 与北大西洋张开、65M a 年前的Deccan CFB 与西北印度洋的裂开、美国西部CFB(124Ma)与Rio Grande 裂开均有因果关系;250M a 年前的Siberian CFB,17M a 年前的Columbia River CFB,258Ma 年前的峨眉山(E

meishan)CFB 虽未发育明显洋盆,但与夭折的大陆裂谷有关[2,3] .关于大陆裂开存在活跃论与被动论两种假说:活跃论即地幔在大陆裂开过程中起主动作用,地幔柱上涌使岩石圈裂解;被动论即板块水平运动使岩石圈拉张,诱导大陆裂开及地幔柱上涌.根据地球物理资料,板块沿经度方向漂移,由于地球椭圆率而产生表面张力,可导致大陆裂开.而实际地质环境,地幔柱抬升与大陆裂开很难加以区分先后,如果缺乏应力薄弱面,上百km 的致密岩石圈将阻止地幔柱的上涌;而如果没有地幔柱底侵,使岩石圈减薄,大规模裂开也不可能形成.因此,地幔柱必然沿着先存应力薄弱通道上升,同时驱使裂谷进一步张开,这也符合自然界所遵循的正反馈原理.

2 CFB 的地球化学特征

文中统计了世界范围10个最主要的CFB 火山岩省,分别为新生代的Deccan(41),Ethiopian(9),Karoo(26),Antarctic(20),Australia (24),Columbia River (149),British Tertiary Igneous Province (BT IP)(17),Greenland(84)(包括东部和东北部)以

张鸿翔,徐志方,马英军,等.峨眉山玄武岩地球化学特征及地幔柱成因.2001.

第26卷第3期地球科学 中国地质大学学报

Vol.26 No.32001年5月

Ear th Science Journal of China University of Geosciences

M ay 2001

图1 世界范围主要的CFB 分布

Fig.1Distr ibution map of major continental flood basalts in w

orld

图2 CF B 的w (T iO 2)-w (Zr)图解

Fig.2

w (T iO 2) w (Zr)diagram of continental flood basalts

及晚古生代的Siberian(83),Emeishan(24)等,除E meishan 为自测数据 ,其他样品均为近年发表的数据,括弧内为统计数据数目.2.1 常量元素特征及分类

低T i 和高T i 是CFB 最基本的分类,常用参数为:w (T iO 2)=2.5%,w (Zr)=250!10-6.低Ti 玄武岩以南半球的Ferrar 火山岩省最为典型(包括Antarctic ,Australia,Karoo,Parana),而北半球的Greenland,Ethiopian,Deccan 的大部分样品为高T i,反映了地幔源区的不均一性(图2).Emeishan (w (TiO 2)<2.5%,w (Zr )<250!10-6(150!10

-6

215!10

-6

))为低T i 玄武岩.

在w (Alk)-w (SiO 2)图解(图3)及w (Nb)/w (Y)-w (Zr)/w (TiO 2)图解[4](图4)中,绝大多数样品碱元素w (Alk)<4%(Antarctic 和Ethiopian 较高),多数样品为拉斑玄武岩,少量样品落在碱玄岩范围,而Deccan 的部分样品落在碧玄岩区域.2.2 稀土元素

(1)所有CFB 的球粒陨石标准化稀土元素图解表现相当一致,均为LREE 弱富集平缓右倾模式,以Emeishan 为例(图5).除Antarctic 碱性玄武岩有明显Ce 负异常(海水蚀变作用影响),均无明显的Ce 和Eu 异常.

(2)w (La)N /w (Nd)N 非常低,最高的Karoo 为

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地球科学 中国地质大学学报第26卷

图3 CF B的w(Alk)-w(SiO2)图解

Fig.3w(Alk) w(SiO2)diagram o f continental flood basalts

17.5,它表明所有CFB均未经历明显分异过程,这与CFB快速喷发而无分异时间有关.

(3)LREEs平均富集程度小于150(最高的Ka roo为145),HREEs的富集程度等于或略高于原始地幔.由于H REEs在岩浆作用过程中分配系数接近于1,浓度接近源区,因此,CFB源区成分以原始地幔为主,与N-MORB不同.然而像C olumbia River CFB,它的w(Lu)N高达60.31,表明来自富集源区.

2.3 不相容元素

(1)不相容元素(IEs)原始地幔标准化曲线分布相似(图6),因此,每个岩体的平均值可代替总体微量元素分配特征.IE富集,LREEs与大离子亲石元素(Rb,Ba,Th,U)正异常,高场强元素(a,Hf)负异常.但Nb-Ta异常程度有所差异,最明显的位于Karoo的Nuanetsi picrites[5],而在Deccan,Nb-Ta异常很小甚至不存在[6].

(2)一些CFB在某些元素位置显示出特性,E meishan有Ba的负异常,可能与岩浆过程中一些特殊矿物结晶有关.

(3)Pb富集特征差异最大.Emeishan和Columbia River有明显Pb正异常,可能反映板块俯冲作用卷入了陆源物质,而且Pb异常还表明富集地幔的不同,即混染物的差异[7].

(4)强弱不同的T i负异常,即使高Ti玄武岩(Karoo)也表现出弱负T i异常.

2.4 同位素

(1)CFB拥有较洋岛玄武岩(OIB)更宽的变化范围(图7),但也清晰地表现出由OIB所定义的几个富集地幔端员:Antarctic CFB几乎与代表H IM U (高U/Pb比值地幔)的OIB分布完全吻合(以中大西洋的St.Helena和南太平洋Cook Austarl群岛中Mangaia,Rurutu,Tubuaii和Rimatara为代表)[8]; BTIP与Greenland CFB位于地幔系列的N MORB 与富集地幔(EM)之间;Karoo接近于EM I(以Walvis Ridge为代表[1]);Siberian和Emeishan有明显的EM II成分(以Samoa,Society,Marquesas和Kerguelen岛为代表[9]).

(2)CFB有较宽的 (Nd)与 (Sr),表明具有不

图4 CFB的w(Nb)/w(Y)-w(Zr)/w(T iO2)图解

Fig.4w(Nb)/w(Y) w(Zr)/w(T iO2)diag ram of cont inental flood basalts 263

第3期 张鸿翔等:大陆溢流玄武岩的地球化学特征及起源

图5 峨眉山玄武岩稀土元素球粒陨石标准化图解Fig.5Chondrite nor malized pattern of REE of Emeishan

basalt

同的w (Sm)/w (Nd),w (Rb)/w (Sr )比值长期存在的独立源区.

2.5 控制CFB 成分的因素

控制CFB 成分有3个因素:岩石圈厚度、围岩混染和地球化学不均一性.

2.5.1 岩石圈厚度 岩石圈厚度影响地幔源区部分熔融发生的深度及程度,因此影响岩浆成分.岩石圈地幔橄榄岩部分熔融形成的熔体均是高M gO (25%20%),但微量元素不同.当岩石圈厚的时候,源区为高压,部分熔融程度较低,石榴石为主要残留矿物相,引起Y 和HREEs 在熔浆中亏损,强不相容元素浓度较高,富Ti,MgO,这种类型岩浆演化成高T i 玄武岩;当岩浆上升到较浅部位,压力减低,部分熔融程度增加,岩浆仍为高MgO(部分熔融程度的增高补偿了压力降低的影响),石榴石耗尽,IEs 富集程度降低[10],岩浆形成低Ti 玄武岩.

2.5.2 围岩混染 岩浆在岩浆房及上升过程中,可能与围岩(地壳或上地幔)连续发生同化混染作用使得CFB 成分具有一定的围岩特征.

2.5.3 地球化学不均一性 这是最主要的制约因素.大多数CFB 源区相对于M ORB 源区富集IEs 和同位素,然而,许多CFB 同位素特征表明它们源区至少包含着部分长时间亏损成分,其亏损程度近似于N-M ORB 的源区.Siberian 火山岩系列下部苦橄岩有明显亏损特征( (Nd)=47.3,w (La)N /

w (Sm )N

地幔柱获得亏损成分的机理存有争议:(1)从上地幔MORB 的源区获得;(2)由下地幔亏损物质获得,下地幔有可能是亏损物质的潜在储库,这一点已为金刚石包裹体中发现的亏损物质所证实[12,13]

;(3)来自俯冲板块亏损物质,俯冲洋壳携带大量的深海及陆源沉积物,这是形成EM I 和EM II 的最根本原因.而洋壳主成分MORB 为亏损玄武岩,同时随洋壳一起进入俯冲带的还有下伏大洋地幔,由堆积岩和部分熔融残留体组成.它们相对于洋壳更亏损[14],而且由于它们更难熔,也就较洋壳更容易进入到下地幔中,因此,这种物质加入到地幔柱源区,会使地幔柱包含亏损成分.

3 CFB 的起源

CFB 的起源存在激烈争议,已有大量

模

图6 主要CF B 的不相容元素原始地幔标准化图解

Fig.6Primitive mantle no rmalized pattern of incompatible elements of major continental flood basalts

CFB(average)为所有参与统计的CFB 样品的平均值,由于分配样式的相似性,其平均值可在总体上代表CFB 的元素特征

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地球科学 中国地质大学学报第26卷

图7 CFB 的同位素相关图解

Fig.7Isotope relat ion diagram of continental flood basalts

型[11,1522],但关键问题在于地幔柱、地壳混染和CLM 在CFB 形成过程中所起的作用,众多的争议总体可划分为两种观点:与地幔柱是否相关.3.1 非地幔柱观点

一些学者认为部分熔融作用发生在无水的CLM 橄榄岩固相线条件下,显然,干CLM 不可能是CFB 的源区.Gallagher 等[18]认为CLM 如果含有足量的水就能够解释这个问题,他们假定岩石圈地幔含有0.3%H 2O (+0.7%CO 2),橄榄岩固相线可降低500?,在这种条件下,岩石圈地幔部分熔融,可作为CFB 主源区.

然而,通过对金伯利岩和玄武岩所含捕虏体的研究,表明岩石圈的橄榄岩主要由橄榄石、辉石和石榴石组成[23]

.地幔交代作用虽可提高岩石圈的水含量,但还没有证据表明,对于CFB 这种大规模喷发的玄武岩存在一个足够大连续的含水富集源区,含水熔体也不可能产生像苦橄岩这种CFB 中常见的高镁成分.同时,含水地幔由于水的应力弱化,不可能和上覆地壳长期相连,而对于建立一个同位素异常储库需要相当长的稳定时间.而且,大多数玄武岩是陆下喷发,如果富挥发份,火成碎屑岩应为主要类型,但除了Siberian,这种类型岩石很少在CFB 中发现.尽管熔岩在侵位时会发生脱水作用,那么它同样适用于同岩浆源的深成岩墙,如果母岩浆富水,应有含水矿物结晶,但这种矿物在深成侵位岩墙中并无发现.

另外CFB 成分与CLM 部分熔融的产物也不同,CLM 没有CFB 所具有的Nb-Ta 负异常,而表现出明显的正异常(图8).

以上分析表明,CLM 不可能构成CFB 的独立源区,因此,更深源地幔有可能为其喷发提供物质和动力条件,而这种来源毫无疑问应该是地幔柱.3.2 地幔柱观点

30年前,Morgan [24]指出链状分布的OIB (Hawaii 或Cape Verdes 岛)与地幔柱之间的关系,近些年,地幔柱论点已得到长足发展[2528].地幔柱在现代和古地壳的形成中起着至为关键的作用,CFB 中大约96%的熔体被认为是地幔柱来源[29].地幔柱由两部分组成,大的球状头部和一个相当狭窄的尾部.其起源于核幔或上、下地幔之间的热力学边界[20]以及软流圈[3].来自地核的热流使地幔柱密度下降,导致它可以上升.

然而,具有相当均一成分(低w (87

Sr)/w (86

Sr),高 (Nd))的软流圈不可能演绎出如此复杂CFB 特征,因此,单一软流圈不能解释CFB 的不均一性,依赖于构造条件的地幔柱必然受到外界条件的影响.3.3 地壳混染

CFB 微量元素和同位素特征在很多方面类似花岗岩类和沉积岩[29],因此CFB 是否受到上陆壳(富IEs,高w (87Sr)/w (86Sr),低w (143Nd)/w (144Nd))的混染.但这种观点在解释CFB 成因时遇到以下一些问题:(1)CFB 与上、下地壳的微量元素分配样式类似(图8),但下地壳的微量元素丰度太低,显然不能提供CFB 所需的物质来源.(2)由于Nd 同位素受地壳混染影响很大,如果发生混染,它应与地壳高丰度元素(Ba,Th,U,SiO 2)成正相关,但这种现象在CFB 中很少发现.(3)如果地壳混染的原因造成CFB 富集(IEs 和同位素),那么CFB 的成分演化将

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第3期 张鸿翔等:大陆溢流玄武岩的地球化学特征及起源

图8 主要地质单元微量元素原始地幔标准化图解

Fig.8Primit ive mantle normalized pattern of incompatible elements of major g eolog ical units

CLM (average).大陆岩石圈地幔的平均值[30];N M ORB.正常大洋中脊玄武岩;CC.大陆地壳

不会局限在玄武岩如此均一的范围内,它应该表现出更为广泛的成分范围.

因此,同位素与微量元素的相关关系以及主元素的成分分析基本排除了地壳混染的可能,至少大规模快速喷发的CFB 主体上并没有受到地壳物质的强烈混染.

3.4 交代大陆岩石圈地幔的作用

前文已论述CLM 不具备单独构成CFB 源区的条件,但CLM 对CFB 的影响不能忽视,尤其是交代CLM 的混染[31]

.在俯冲带,根据IEs 的迁移量计算,俯冲蚀变洋壳及携带沉积物部分熔融产生的岛弧火山岩所抽提的IEs 不到俯冲板块的一半,可能仅仅是洋壳最上端<1km 的部分卷入了岛弧火山岩,而其他俯冲部分脱离了部分熔融过程而继续俯冲到更深地幔[32],并在地幔条件下脱水释放流体,对CLM 产生交代作用,使CLM 富集IEs 和同位素.

Nb-Ta 负异常是困扰CFB 来源的关键问题,因为LILEs 和H FSEs 在岩浆作用过程中分配系数相差无几,它们并不强烈分异.但在CFB 的形成过程中,可能有其他机制影响了Nb,T a 与LILEs 的分异:(1)交代地幔橄榄岩,IEs 主要存在于角闪石、云母、磷灰石和氧化物等矿物相及矿物颗粒的边界空隙中.当地幔柱上升经过交代CLM 时,矿物在熔体中溶解率受阳离子从晶体中扩散速率的影响,像金红石、钛铁矿等富Ti 氧化物,具有高电荷阳离子,结构与硅酸盐不同,溶解速率低于硅酸盐矿物(尤其是含水硅酸盐,如角闪石和金云母).高度交代的地幔岩石含有倾向于富集HFSEs 的钛铁矿和金红石,它

们与含水硅酸盐的溶解速率差将导致LREEs,LILEs 优于HFSEs 而进入熔体中,这一过程已得到实验证实[33].(2)除了矿物相影响,H FSEs 和LILEs,LREEs 在熔体中溶解度本身存在差异,其溶解度主要受元素离子半径与电离势控制,具有大离子半径和电离势(312)的离子在流体中容易迁移,而小离子半径和中等电离势的离子不易活动[33].LILEs 有大离子半径和小于1.7的电离势,因此在熔体中高度溶解,而H FSEs 不易溶解,因此交代地幔部分熔融产物具有高LILEs/HFSEs 比.当地幔柱混染了交代CLM 成分时,亏损地幔柱将富集同位素和IEs,并具有明显的Nb-Ta 负异常.

上述讨论表明,CFB 往往来自一个混合源,地幔柱提供主要物质和热来源,当地幔柱上升通过岩石圈地幔时,交代CLM 将对其成分产生影响.地幔交代事件也不完全受俯冲带所控制,热地幔柱本身就可以产生交代作用.尽管地壳的混染作用对大多数CFB 并没有明显的影响,但受局部构造条件的控制,一些CFB 的早期样品表现出壳源特征.参考文献:

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G EOCHEMICAL FEATURES AND ORIGIN OF

CONTINENTAL FLOOD BASALTS

Zhang Hongxiang,Xu Zhifang,Ma Yingjun,Liu Congqiang

(I nstitute of Geology and Geop hysics,Chinese A cademy o f Sciences,Beij ing100101,China)

Abstract:A close genetic relationship is present betw een the rapidly upwelling continental flood basalts (CFB)and the continent rift.On the w hole,the petrologic and geochemical compositions are homogeneous and enriched w ith isotopes and incompatible trace elem ents.How ever,some samples contain conspicuous de pleted compositions,reflecting a general m antle heterogeneity.T he mantle plume originating from upper/low er mantle boundary or asthenosphere might have served as the major materials and energies required for CFB that has not been fully assim ilated by the crust.T he metasomatism betw een the dehy drated fluid in the sub duction zone or the therm al mantle plume itself and its w all rocks determines that the metasomatic lithosphere mantle w ith a great effect on the formation of CFB,is a major cause of the trace elements and isotope charac teristics of CFB.

Key words:continental flood basalt(CFB);continent rift;continent lithosphere mantle(CLM);m antle plume;metasomatism.

268地球科学中国地质大学学报第26卷

大陆溢流玄武岩的地球化学特征及起源

收稿日期:2000-12-12 基金项目:国家攀登计划预选项目(95-预-39). 大陆溢流玄武岩的地球化学特征及起源 张鸿翔,徐志方,马英军,刘丛强 (中国科学院地质与地球物理研究所,北京100101) 摘要:快速上涌的大陆溢流玄武岩(CFB),与大陆裂开存在密切的成因联系.CFB 总体岩石及地球化学成分均一,富集同位素及不相容元素,但一些样品含有明显的亏损成分,反映出普遍的地幔不均一性.来自上下地幔边界及软流圈的地幔柱提供了CFB 所需的主要物质和能量来源,地壳混染作用对CFB 的成分影响不大,而受俯冲带脱水流体以及热地幔柱自身与围岩发生的交代作用影响.交代岩石圈地幔对CF B 产生重要影响,很好地解释了CF B 所具备的微量元素和同位素特征. 关键词:大陆溢流玄武岩(CFB);大陆裂开;大陆岩石圈地幔(CL M );地幔柱;交代作用.中图分类号:P597 文献标识码:A 文章编号:1000-2383(2001)03-0261-08 作者简介:张鸿翔(1972),男,1996年毕业于中国地质大学,现为中科院地质与地球物理研究所在职博士生,从事地幔地球化学研究. 极短时间大量喷溢的大陆溢流玄武岩(CFB)基本局限于显生宙,通常与大陆裂开和板块运动方向的改变有关,是新洋壳产生的前奏.对于研究与之关系密切的大陆岩石圈地幔(CLM )和起源于软流圈/下地幔的地幔柱,以及壳幔循环的动力学机制意义重大. 1 CFB 与大陆裂开的关系 岩石圈拉伸、大陆裂开、地幔柱与CFB 之间关系密切,但其因果关系存有争议.一些学者认为CFB 发生在岩石圈裂开之前,是岩石圈基底地幔柱抬升的产物,与大陆裂开无关[1].随着板块构造研究的深入,发现CFB 与代表区域不稳定性的大陆裂开存在着相当密切的关系.以下为具体实例(图1):30M a 年前爆发的Ethiopian/Aden CFB 与红海亚丁湾的裂开、60Ma 年前的Greenland CFB 与北大西洋张开、65M a 年前的Deccan CFB 与西北印度洋的裂开、美国西部CFB(124Ma)与Rio Grande 裂开均有因果关系;250M a 年前的Siberian CFB,17M a 年前的Columbia River CFB,258Ma 年前的峨眉山(E meishan)CFB 虽未发育明显洋盆,但与夭折的大陆裂谷有关[2,3] .关于大陆裂开存在活跃论与被动论两种假说:活跃论即地幔在大陆裂开过程中起主动作用,地幔柱上涌使岩石圈裂解;被动论即板块水平运动使岩石圈拉张,诱导大陆裂开及地幔柱上涌.根据地球物理资料,板块沿经度方向漂移,由于地球椭圆率而产生表面张力,可导致大陆裂开.而实际地质环境,地幔柱抬升与大陆裂开很难加以区分先后,如果缺乏应力薄弱面,上百km 的致密岩石圈将阻止地幔柱的上涌;而如果没有地幔柱底侵,使岩石圈减薄,大规模裂开也不可能形成.因此,地幔柱必然沿着先存应力薄弱通道上升,同时驱使裂谷进一步张开,这也符合自然界所遵循的正反馈原理. 2 CFB 的地球化学特征 文中统计了世界范围10个最主要的CFB 火山岩省,分别为新生代的Deccan(41),Ethiopian(9),Karoo(26),Antarctic(20),Australia (24),Columbia River (149),British Tertiary Igneous Province (BT IP)(17),Greenland(84)(包括东部和东北部)以 张鸿翔,徐志方,马英军,等.峨眉山玄武岩地球化学特征及地幔柱成因.2001. 第26卷第3期地球科学 中国地质大学学报 Vol.26 No.32001年5月 Ear th Science Journal of China University of Geosciences M ay 2001

东华理工大学水文地球化学试卷

2006-2007第一学期《水文地球化学》期末试卷(B)－参考答案班级（）学号（）姓名（） 一、名词解释（每题3分，共21分） 1、盐效应：矿物在纯水中的溶解度低于矿物在高含盐量水中的溶解度，这种含盐量升高而使矿物溶解度增大的现象。 2、阳离子交替吸附作用：在一定条件下，岩石颗粒吸附地下水中的某些阳离子，而将其原来吸附的某些阳离子转入水中，从而改变了地下水的化学成分，这一作用即为阳离子交替吸附作用。 3、氧化垒：在还原条件被氧化条件激烈交替的地段上所形成的地球化学垒。 4、侵蚀性CO2：当水中游离CO2大于平衡CO2时，水中剩余部分的CO2对碳酸盐和金属构件等具有侵蚀性，这部分即为侵蚀性CO2。 5、TDS：指水中溶解组分的总量，它包括溶于水中的离子、分子及络合物，但不包括悬浮物和溶解的气体。 6、硅质水与硅酸水：SiO2含量大于50mg/L的水称为硅质水（1.5分）；在阴离子中，HSiO3-占阴离子首位（按mol%计算）的水称为硅酸水（1.5分）。 7、硬度：是以水中Ca2+和Mg2+来量度，其计算方法是以Ca2+和Mg2+的毫克当量总数乘以50，以CaCO3表示，其单位为mg/L。 二、填空（每题1分，共14分） 1、Fe2+在（酸）性中迁移强，而在（碱）性中迁移弱。 2、地球化学垒按成因可分为（机械）垒、（物理化学）垒、（生物）垒和（复合）垒。 3、碱度主要决定于水中的（HCO-3，CO2-3）的含量。硬度是以（Ca2+，Mg2+）的毫克当量总数乘以50，而暂时硬度是以（HCO-3，CO2-3）的毫克当量总数乘以 50。 4．大气CO2的δ13C平均值是（-7‰），而土壤CO2的δ13C平均值是（ -25‰）。5．标型元素的标型程度取决于（元素的克拉克值）和（它的迁移能力）。 6．弥散作用包括（分子扩散），（对流扩散迁移）和（渗透分散）。 7、SiO2和Na/K地热温度计适用的温度范围分别为（0~250℃）和（150~350℃）。8．近代火山型浅部地下热水的水化学类型为（SO2-4SO2-4 -Cl），而深部地下热水的水化学类型为（Cl-HCO-3）。 9．海水的水化学类型为（Cl-Na），而海成存封水的水化学类型为（Cl-Na -Ca）。 10、水对离子化合物具有较强的溶解作用，是由于水分子具有较强的（介电）效应所致，水的沸点较高，是由于水分子间（氢键）的破坏需要较大的能量。 11、在35℃下，pH=7的地下水是（碱）性。在天然水化学成分的综合指标中，体现水的质量指标的有（TDS，硬度，含盐量或含盐度,电导率），而表征水体系氧化还原环境状态的指标有（COD，BOD，TOC，Eh）。 12、迪拜—休克尔公式的使用条件是离子强度小于（0.1mol/L），而戴维斯方程的使用条件是离子强度小于（0.5mol/L）。 13、空气迁移的标型元素主要决定环境的（氧化还原）条件，而水迁移的标型元素主要决定环境的（酸碱）条件 14、在氮的化合物中，（NO-2，NH4+）可作为地下水近期受到污染的标志，而（NO-3）可作为地下水很早以前受到污染的标志。

“与大火成岩省有关的岩浆和成矿”有关主题简介 - 中国地质科学院地质

加拿大地质学会议及阿巴拉契亚造山带野外考察系列报告之五“与大火成岩省有关的岩浆和成矿”有关主题简介 薛怀民 该年会安排了278个会议报告、167个展板，其中安排在“与大火成岩省(LIPs)有关的岩浆和成矿”主题下的报告28个、展板19，另外有3个报告和1个展板安排在“太古代克拉通和它们的裂谷边缘”主题下，合计与大火成岩省有关的报告和展板共51个，约占了整个年会报告和展板的11.5%，在这次地质年会中占有重要地位。 参加“与大火成岩省有关的岩浆和成矿”主题学术活动的以加拿大学者为主，另外还有来自美国、俄罗斯、英国、澳大利亚以及中国等国家的学者。与会的绝大多数学者坚持认为，大火成岩省的含义包括：体积大（>0.1Mkm3）、分布面积广（>0.1Mkm2）、持续的时间短（一般≤5Ma）、形成于板内环境，岩性以溢流玄武岩为主，及相应成分的侵入岩（主要包括镁铁质岩墙群、席状杂岩和镁铁质-超镁铁质层状侵入体），可能与地幔柱有关。但部分研究太平洋中几大群岛（主要为夏威夷群岛，另外还有Kerguelen和Tristan）的学者（主要来自加拿大不列颠哥伦比亚大学地球、海洋和大气科学系）认为太平洋上这些热点链代表移动的地幔柱，并据此认为存在长寿命的地幔柱（80~120 Ma）。另外，也有个别学者将大火成岩省的概念扩大到中酸性岩浆岩分布区。 本次年会“与大火成岩省有关的岩浆和成矿”主题关注的重点是北美克拉通上前寒武纪的镁铁质岩墙群，尤其是加拿大Wyoming、Superior、Karelia-Kola，以及Hearne克拉通上的太古代和古元古代岩墙群，这是可以理解的，毕竟是加拿大地质学会的年会，而且这些基性岩墙群也是北美大陆上最醒目且最具全球意义的地质现象之一。其次为以夏威夷群岛晚主，包括太平洋中部的其他与热点有关的洋岛玄武岩。另外报告的还有格陵兰东部古新世（~56 Ma）的溢流玄武岩、俄罗斯西伯利亚克拉通东南缘中元古代(1020-975 Ma)的镁铁质大火成岩省、北美西部（劳伦西部和北西部，从南边美国的蒙大纳、怀俄明州和爱达荷州扩展到加拿大北西部的新元古代（~780 Ma）Gunbarrel大火成岩省(由空间上分离的岩脉、岩墙及较少的火山岩构成)等。 大规模的放射状岩墙群作为大火成岩省通道体系的关键组成部分在年会上获得了充分认可，且大多数与会学者认为其成因常与地幔柱和大陆裂解相联系。普遍接受岩浆运动过程首先是在地幔柱的中心区域垂直向上流动，达到浅部后向外侧流动，从岩墙群焦点相外距离最长可达2500 km。这些放射状岩墙群在其整个长度范围内，可为岩脉、层状侵入体和溢流玄武岩的形成输送岩浆。另外，也有学者强调大规模的环状岩墙群对于确定地幔柱的中心位置同样具有重要意义，但以前未受到重视，提出这些环状岩墙群的几何形状近圆形或近椭圆形，长轴通常600到1800 km，有些情况下，它们可与大致同时代的放射状岩墙群共同限定焦点；另外一些情况下，没有伴随的放射状岩墙群。 除了根据大规模的放射状岩墙群的会焦点、大规模的环状岩墙群的中心推断地幔柱的中心外，应用地球物理资料帮助辨认和模拟与LIP有关地幔柱中心是会议讨论的内容之一，并且认为是有效的辅助手段之一。

玄武岩的考题(北大考题)重点大地构造环境

关于北京大学硕士研究生岩石学考题中的玄武岩的成因与大地构造环境的内容第一节：玄武岩的基本概念及常用分类： 玄武岩（Basalt）：是一种基性喷出岩, 由火山喷发出的岩浆在地表冷却后凝固而成的一种致密状或泡沫状结构的岩石，属于岩浆岩。其岩石结构常具气孔状、杏仁状构造和斑状结构，有时带有大的矿物晶体，未风化的玄武岩主要呈黑色和灰色，也有黑褐色、暗紫色和灰绿色的。 玄武岩的结构：玄武岩结晶程度和晶粒的大小，主要取决于岩浆冷却速度。如果是冷却较慢，比如一天降几度，则形成的是几毫米大小、等大的晶体；如果是快速冷却，比如一分钟降上百度,则形成的是细小的针状、板状晶体或非晶质玻璃。因此在通常的地表条件下，玄武岩主要是呈细粒至隐晶质或玻璃质结构，少数为中粒结构。常含橄榄石、辉石和斜长石斑晶，构成斑状结构。斑晶在流动的岩浆中可以聚集，称聚斑结构。这些斑晶可以在、在玄武岩浆通过地壳上升的过程中形成，也有可能于喷发前巨大的岩浆储源中形成。基质结构变化大，随岩流的厚薄、降温的快慢和挥发组分的多寡，在全晶质至玻璃质之间存在各种过渡类型，但主要是间粒结构、填间结构、间隐结构，较少次辉绿结构和辉绿结构。玄武岩构造与其固结环境有关。陆上形成的玄武岩，常呈绳状构造、块状构造和柱状节理；水下形成的玄武岩，常具枕状构造。而气孔构造、杏仁构造可能出现在各种玄武岩中。 玄武岩的组成：玄武岩的化学成分与辉长岩相似，主要是二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁（还有少量的氧化钾、氧化钠），其中SiO2含量最高，一般含量在45%～52%之间，其中K2O+Na2O含量较侵入岩略高，CaO、Fe2O3+FeO、MgO含量较侵入岩略低。玄武岩的矿物成份主要由基性长石和辉石组成，次要矿物有橄榄石，角闪石及黑云母等。 玄武岩的分类：玄武岩根据组成矿物、结构、形成环境等不同分为许多品种： （1）按次要矿物的不同，可划分为橄榄玄武岩、紫苏辉石玄武岩等； （2）按结构构造，可分为气孔状玄武岩、杏仁状玄武岩等； （3）按化学成分和矿物成分，可分为高铝玄武岩、碱性玄武岩和拉斑玄武岩等； （4）按碱度划分，可分为碱性玄武岩、过渡玄武岩、拉斑玄武岩、钙碱性玄武岩和钾玄岩；（5）按形成环境分，包括形成于陆地拉张环境的大陆溢流玄武岩和形成于海底扩张带的洋底玄武岩。 玄武岩按照碱度可以划分为：碱性玄武岩、过渡玄武岩、拉斑玄武岩、钙碱性玄武岩和钾玄岩等类型。 （1）大洋中脊玄武岩（mid ocean ridge basalt）：低钾拉斑玄武岩的变种，含钛量也较低，在大洋中脊喷出，由镁橄榄石、富钙单斜辉石、斜长石、钛磁铁矿和数量不等的浅棕色玻璃组成。岩石中斜方辉石和钛铁矿罕见。

海南白沙地区金矿地质地球化学特征与找矿标志

海南白沙地区金矿地质地球化学特征与找矿标志 通过对海南白沙地区金矿床5000余个土壤地球化学测量样品的6种元素分析数据，对该金矿地质特征和地球化学特征综合研究，建立了该矿床地质-地球化学找矿标志，对成矿远景作出评价，为下一步找矿提供地质和地球化学依据。 标签：金矿床土壤地球化学测量找矿标志成矿远景 0引言 工作区地质勘查工作薄弱，研究资料也相对匮乏，只有一些学者对该区进行了初步探讨，本文在对大量地球化学勘查数据处理分析的基础上，分析了研究区的异常成因，并根据其地质特征探讨了金矿勘查的找矿标志。 1区域地质特征 矿区位于海南省南西部，处于中生代白沙盆地南东边缘，大地构造位置属于华南褶皱系五指山褶皱带，北毗邻昌江-琼海构造带，东邻白沙大断裂。区内出露地层主要有有石炭纪-青天峡组、南好组并层，二叠纪-南龙组，白垩纪-鹿母湾组，其中下石炭统青天峡组是重要的金矿含矿层[1]。 按地质力学观点，海南岛位于我国第四纬向构造带与华夏、新华夏系构造体系及北西向构造体系交汇处。岛上发育几条明显的东西向断裂带和北东向主构造带，并与北西向构造带组成较复杂的复合与联合关系（图1）。其中矿区北部的昌江-琼海构造带是一条规模巨大以断裂带为主的断褶构造带，横贯东方、昌江、白沙、琼中、屯昌和琼海等县市，在其延伸方向上长达200公里以上。在该构造带上还分布有珠碧江、昌江—白沙、昌江—琼海等一系列东西向断裂带，是影响矿区的主要构造带。 区内岩浆活动频繁，岩浆岩分布很广，主要出露的岩性有：印支期花岗岩，角闪石黑云母二长花岗岩;燕山期角闪石黑云母花岗闪长岩。 从海南岛金矿成矿远景区划看，矿区位于IV远景区内，成NE-SW向展布，矿源层为下石炭统青天峡组，控矿断裂为白沙断裂。 2矿区地质特征 矿区内出露的地层主要有鹿母湾组（K1）和南好组、青天峡组并层（C1）。鹿母湾组（K1l）：下部以砂砾岩、含砾长石石英粗砂岩为主，夹泥质铁质粉砂岩、泥岩。上部长石石英细—粉砂岩夹钙质泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。南好组：石英砂岩与板岩互层，底部砾岩、含砾不等粒石英砂岩;青天峡组并层（C1p）：主要为板岩与石英砂岩互层，底部夹灰岩。其中下石炭统青天峡组为区域上重要含矿层，地球化学土壤测量显示，西区青天峡组地层金元素分析值大于东区，且圈出

水文地球化学

水文地球化学研究现状、基本模型与进展 摘要：1938 年, “水文地球化学”术语提出, 至今水文地球化学作为一门 独立的学科得到长足的发展, 其服务领域不断扩大。当今水文地球化学研究的理论已经广泛地应用在油田水、海洋水、地热水、地下水质与地方病以及地下水微生物等诸多领域的研究。其研究方法也日臻完善。随着化学热力学和化学动力学方法及同位素方法的深入研究, 以及人类开发资源和保护生态的需要, 水文地球化学必将在多学科的交叉和渗透中拓展研究领域, 并在基础理论及定量化研究方面取得新的进展。 早期的水文地球化学工作主要围绕查明区域水文地质条件而展开, 在地下水的勘探开发利用方面取得了可喜的成果( 沈照理, 1985) 。水文地球化学在利用地下水化学成分资料, 特别是在查明地下水 的补给、迳流与排泄条件及阐明地下水成因与资源的性质上卓有成效。20 世纪60 年代后, 水文地球化学向更深更广的领域延伸, 更多地是注重地下水在地壳层中所起的地球化学作用( 任福弘, 1993) 。 1981 年, Stumm W 等出版了5水化学) ) ) 天然水化学平衡导论6 专著, 较系统地提供了定量处理天然水环境中各种化学过程的方法。1992 年, C P 克拉依诺夫等著5水文地球化学6分为理论水文地球化学及应用水文地球化学两部分, 全面论述了地下水地球化学成分的形成、迁移及化学热力学引入水文地球化学研究的理论问题, 以及水文地球化学在饮用水、矿水、地下热水、工业原料水、找矿、地震预报、防止地下水污染、水文地球化学预测及模拟中的应用等, 概括了20 世纪80 年代末期水文地球化学的研究水平。特别是近二十年来计算机科学的飞速发展使得水文地球化学研究中的一些非线性问题得到解答( 谭凯旋, 1998) , 逐渐构架起更为严密的科学体系。 1 应用水文地球化学学科的研究现状 1. 1 油田水研究 水文地球化学的研究在对油气资源的勘查和预测以及提高勘探成效和采收率等方面作出了重要的贡献。早期油田水地球化学的研究只是对单个盆地或单个坳陷, 甚至单个凹陷进行研究, 并且对于找油标志存在不同见解。此时油田水化学成分分类主要沿用B A 苏林于1946 年形成的分类。1965 年, E C加费里连科在其所著5根据地下水化学组分和同位素成分确定含油气性的水文地球化学指标6中系统论述了油气田水文地球化学特征及寻找油气田的水文地球化学方法。1975 年, A G Collins 在其5油田水地球化学6中论述了油田水中有机及无机组分形成的地球化学作用( 汪蕴璞, 1987) 。1994 年, 汪蕴璞等对中国典型盆地油田水进行了系统和完整的研究, 总结了中国油田水化学成分的形成分布和成藏规律性, 特别是总结了陆相油田水地球化学理论, 对油田水中宏量组分、微量组分、同位素等开展了研究, 并对油田水成分进行种类计算, 从水化学的整体上研究其聚散、共生规律和综合评价找油标志和形成机理。同时还开展了模拟实验、化学动力学和热力学计算, 从定量上探索油田水化学组分的地球化学行为和形成机理。 1. 2 洋底矿藏研究

环境水文地球化学 第一篇 第一次作业

1.地下水的主要组成成分是什么？ 答：地下水是组成成分复杂的溶液，近八十种天然元素以离子、原子、分子、络合物和化合物等形式存在于地下水中，有些已溶解和活动于地下水中的有机质、气体、微生物和元素同位素的形式存在。这些可溶物质主要是岩石风化过程中，经过水文地球化学和生物地球化学的迁移、搬运到水中的地壳矿物质。 地下水中溶解的无机物主要组分（即浓度>5mg/L）为：HCO3-、Cl-、SO42-、Na+、K+、Ca+、Mg2+、SiO2。占地下水中无机物成分含量的90-95%，决定着地下水的化学类型。 地下水中有机组分种类繁多，主要有：氨基酸、蛋白质、糖（碳水化合物）、葡萄糖、有机酸、烃类、醇类、醚类、羧酸、苯酚衍生物、胺等。各种不同形式的有机物主要由C、H、O组成，这三种元素占全部有机物的98.5%，另外还存在有少量的N、P、K、Ca等元素。 地下水中常见溶解气体有：O2、CO2、CH4、N2、H2以及惰性气体Ar、Kr、He、Ne、Xe等。 微生物成分主要有三种类型：细菌、真菌和藻类。微生物在地下水化学成分的形成和演变过程中起着重要的作用。地下水中存在各种不同的细菌。有在氧化环境中的硝化菌、硫细菌、铁细菌等喜氧细菌;有在还原环境的脱氮菌、脱硫菌、甲烷生成菌、氨生成菌等。这些微生物活动可以发生脱硝酸作用、脱硫酸作用、甲烷生成作用和氨生成作用等还原作用，也可以发生硫酸根生成、硝酸根生成和铁的氧化等作用等，从而导致地下水化学成分的相应变化。 2.举例论述络合作用有何环境意义？ 答：地下水中大多数金属能与配体形成各种各样的络合物，这些络合物可能是电中性的，也可能是带正电或者带负电。金属络合作用对环境的意义在于：络合物的溶解度是影响金属形态迁移的重要因素；重金属离子与不同配体的配位作用，改变其化学形态和生化毒性，如铝离子(毒性很强)、有机铝络合物(毒性很弱)的生物毒性相差很大;络合作用影响络合剂的性质，如配位体的氧化还原性、脱羧及水解等;有些络合物可以通过化学絮凝、活性炭吸附或离子交换等方法容易地从水中去除。但有些重金属形成螯合物后很难用常规办法去除，影响水处理中对重金属的排除效率;络合作用会加速金属的腐蚀，比如氯离子和氨的作用。 3.胶体的稳定性和ζ电位有什么关系？研究胶体的ζ电位有何环境意义？ 答：ζ电位是胶体稳定性的一个重要指标，因为胶体稳定是与离子键的经典排斥力密切相关的。ζ电势的降低会使静电排斥力减小，致使粒子之间范德华力占优势，从而引起胶体的聚沉难和破坏。故研究ζ电势的变化规律是十分重要的。 4.地球化学垒和水文地球化学分带形成的原因是什么？ 答：地球化学垒是正在表生带内,因为短间隔内化学元素迁徙环境显然变迁,迁徙强度突然削弱而招致某些化学元素浓集的地段；水文地球化学分带是地下水化学成分和水中总溶解固体沿着水平或者垂直方向呈现有规律的带状分布和变化的现象。故它们共同形成成因都是地下

玄武岩知识点

玄武岩的特点 1、玄武岩石材性能优越、环保，除拥有普通石材的一般特点外，还具有自身独特风格和特殊功能。与花岗岩等石材相比，玄武岩石材的无放射性，使之安全用于人类生活居住场所，而无放射性污染之忧。 2、天然的玄武岩产品，具有三十余种对人体健康有益的微量元素。火山孕育的无数的温泉，人们洗温泉浴能够治疗很多疾病。如关节炎、风湿痛及各种皮肤病等，都有较好的疗效及保健功能。 3、玄武岩独具的天然孔洞，是目前所有建材中唯一的一个天然吸音材料，具有优越的隔音效果。适应歌舞厅、大会堂、会议厅、车站、地铁、地下工程及噪音较大的生产车间、广场、别墅、家居等场所。 4、玄武岩的天然孔洞，使其具备独特的渗透功能，在雨天可以利用孔洞将水分吸足，晴天在阳光的照射下，使水分慢慢的释放来调解周边空气的温度。此功能多适用于步行街、广场、庭院，特别是花、草、树木的周边，使雨水渗入地下，与地下的水分沟通，保证植物有充分的水分。 5、玄武岩源于火山熔岩喷发后冷凝而生成，因产生与绝对高温而具有明显的吸光阻热功能，在强烈的阳光照射下绝不会像花岗岩一样烫手，并没有铁板烘烤的感觉。在寒冷的冬天也不会像花岗岩一样冰手。 6、玄武岩石质坚硬，可用以生产出超薄型石板材，经表面精磨后光泽度可达85度以上，色泽光亮纯正，外观典雅庄重，广泛用于各种建筑外墙装饰，市政道路广场、住宅小区的地面铺装，更是仿古建筑、欧式建筑、园林建筑的首选石材，深受国内外广大客户的喜爱和欢迎。 7、玄武岩石经破碎后的碎石料（0.5～2厘米）广泛用于道路、楼房、堤坝等场合的基础施工。产品较其他石料具有独特的高强度、高耐磨、高硬度的特性，尤其适用于高速公路和机场跑道的路基浇注，可大大提高道路基础的承重、抗压、耐磨损、抗疲劳等各项性能指标，有利于确保工程质量的百年大计，是各建设项目单位和建筑设计部门在确定工程用料时的首选石材。 8、玄武岩石材抗风化、耐气候、经久耐用；消音降噪有利于改善听觉环境；古朴自然避免眩光，有益于改善视觉环境；吸水、防滑、阻热有益于改善体感环境：独特的“呼吸”功能能够调节空气湿度，改善生态环境，可以广泛用于市政、企业、个人。种种独特优点，可以满足当今时代人们在建筑装修上追求古朴自然、崇尚绿色环保的新时尚。 玄武岩的概况

水文地球化学习题讲解学习

水文地球化学习题 第一章 第二章水溶液的物理化学基础 1．常规水质分析给出的某个水样的分析结果如下（浓度单位：mg/L）： Ca2+=93.9；Mg2+=22.9；Na+=19.1；HCO3-=334；SO42-=85.0；Cl-=9.0；pH=7.2。求： （1）各离子的体积摩尔浓度（M）、质量摩尔浓度（m）和毫克当量浓度（meq/L）。 （2）该水样的离子强度是多少？ （3）利用扩展的Debye-Huckel方程计算Ca2+和HCO3-的活度系数。 2．假定CO32-的活度为a CO32- =0.34?10-5，碳酸钙离解的平衡常数为4.27?10-9，第1题中的水样25℃时CaCO3饱和指数是多少？CaCO3在该水样中的饱和状态如何？ 3．假定某个水样的离子活度等于浓度，其NO3-，HS-，SO42-和NH4＋都等于10-4M。反应式如下： H+ + NO3- + HS- = SO42- + NH4＋ 问：25℃和pH为8时，该水样中硝酸盐能否氧化硫化物？ 4．A、B两个水样实测值如下（mg/L）： 组分Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-NO3- A水样706 51 881 310 204 4 5．请判断下列分析结果（mg/L）的可靠性，并说明原因。 组分Na+K+Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-CO32-pH A水样50 6 60 18 71 96 183 6 6.5 B水样10 20 70 13 36 48 214 4 8.8 6．某水样分析结果如下： 离子Na+Ca2+Mg2+SO42-Cl-CO32-HCO3-含量(mg/l) 8748 156 228 928 6720 336 1.320 试计算Ca2+的活度(25℃)。 4344 含量（mg/l）117 7 109 24 171 238 183 48 试问： （1）离子强度是多少？ （2）根据扩展的Debye-Huckel方程计算，Ca2+和SO42－的活度系数？ （3）石膏的饱和指数与饱和率是多少？ （4）使该水样淡化或浓集多少倍才能使之与石膏处于平衡状态？ 8．已知温度为298.15K（25℃），压力为105Pa（1atm）时，∑S=10-1mol/l。试作硫体系的Eh-pH图（或pE-pH图）。 9．简述水分子的结构。 10．试用水分子结构理论解释水的物理化学性质。 11．温、压条件对水的物理、化学性质的影响及其地球化学意义。 12．分别简述气、固、液体的溶解特点。

华北中生代玄武岩的地球化学特征与岩石成因_以辽宁阜新为例_张宏福

华北中生代玄武岩的地球化学特征与岩石成因: 以辽宁阜新为例 张宏福①郑建平② (①中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029; ②中国地质大学地球科学学院, 武汉 430074. E-mail: hfzhang@https://www.sodocs.net/doc/128142882.html,) 摘要辽宁阜新白垩纪玄武岩的出现为了解中生代时期华北北缘地幔过程提供了可能. 阜新碱锅玄武岩为火山通道相, 柱状节理发育, 并含少量的尖晶石二辉橄榄岩和辉石岩捕虏体. 其化学组成贫硅、富碱、高钛和铝, 属碱性玄武岩. 在微量元素组成上, 碱锅玄武岩中等程度地富集轻稀土元素和大离子亲石元素, 但不亏损高场强元素. 其Sr同位素比值低, Nd和Pb同位素比值高. 这表明碱锅玄武岩起源于亏损的软流圈地幔, 代表未分异无混染的原始岩浆. 该玄武岩的出现暗示华北北缘此时的岩石圈厚度小于65 km, 岩石圈地幔主要由“富集”的含韭闪石尖晶石二辉橄榄岩和斜长石辉石岩组成. 早侏罗~晚白垩大量且持续的中基-中酸性岩浆活动表明华北北缘岩石圈减薄作用的开始和结束时间较华北南缘的早, 因为鲁西南地区大量的中基性火山活动仅出现于白垩纪, 而且具软流圈同位素特征的玄武岩出现在第三纪, 显示华北岩石圈演化的时空不均一性. 关键词华北北缘中生代玄武岩地球化学特征岩石成因 我国华北太古代克拉通以其独特的演化历史近年来一直受到国际地学界的广泛关注. 华北东部太古代稳定克拉通古生代尤其是中、新生代以来的强烈活化, 致使古老岩石圈地幔大规模地减薄[1,2]. 这一巨厚的岩石圈减薄现象使得该区成为全球研究岩石圈演化历史的理想地区. 中生代是华北东部构造转折和岩石圈减薄的主要时期, 对其幔源岩浆活动产物的研究尤为重要. 新近发现的早白垩世方城含地幔岩捕虏体的玄武岩对克拉通内部中生代岩石圈地幔属性及其演化提供了很好的制约[3]. 华北北缘辽西地区亦产有白垩纪玄武岩和玄武质岩石1). 本文仅以辽宁阜新玄武岩为例, 探讨该区玄武岩的地球化学特征及其构造意义, 并通过与克拉通内部方城玄武岩及邻区新生代宽甸玄武岩的对比研究, 反演其来源, 进而推测该区中生代岩石圈厚度及其演化历史. 1地质背景 阜新位于辽宁西部, 地处华北克拉通太古代冀鲁辽古陆核的北缘. 该古陆核为我国最古老的陆核, 其基底变质杂岩的同位素年龄均在25亿年以上, 个别地区可高达38亿年[4]. 结晶基底之上发育一套中上元古界和古生代沉积盖层. 古生代该区岩浆活动微弱, 仅在辽西葫芦岛市附近发现有强碳酸岩化的斑状金云母金伯利岩[5], 且基本不含金刚石. 中生代以来, 尤其是侏罗纪~白垩纪, 该区构造运动和岩浆活动异常强烈, 是我国东部印支-燕山运动的重要组成部分. 同时, 岩石圈伸展形成一系列的以北东向为主的中生代沉积盆地. 中生代火山岩主要分布在这些沉积盆地中[6], 重要的有侏罗系下统兴隆沟组; 侏罗系中统蓝旗组; 白垩系下统义县组. 白垩纪下统阜新组顶部存在一期基性火山活动, 以中心式喷发为主, 其喷发年龄约为100.4 Ma(K-Ar年龄, 表1). 该期火山喷发产物绝大部分皆已剥蚀殆尽, 仅在局部地区残留一些火山通道相, 如新近发现的阜新碱锅玄武岩分布于阜新组的厚层杂色砂岩-砂砾岩中. 碱锅玄武岩为灰黑色, 致密块状构造, 柱状节理发育, 柱体多为典型的六棱柱或五棱柱, 直径多在10~20 cm. 玄武岩中含少量地幔橄榄岩捕虏体. 橄榄岩包体小(多在1~4 cm), 主要为尖晶石二辉橄榄岩. 2分析方法 玄武岩的全岩K-Ar同位素年龄、主量元素含量、微量元素丰度和Sr-Nd-P b同位素组成分别采用MM5400, ICP-AES, ICP-MS和VG354质谱仪在中 1) 陈文寄, 周新华, 李奇, 等. 辽河外围中生代火山岩年代学、地球化学及大地构造背景特征研究. 中国地震局地质研究所. 1999

玄武岩

玄武岩（Basalt）是一种基性喷出岩, 由火山喷发出的岩浆在地表冷却后凝固而成的一种致密状或泡沫状结构的岩石，属于岩浆岩。其岩石结构常具气孔状、杏仁状构造和斑状结构，有时带有大的矿物晶体，未风化的玄武岩主要呈黑色和灰色，也有黑褐色、暗紫色和灰绿色的。 玄武岩体积密度为2.8～3.3g/cm3，结构致密的其压缩强度很大，可达到300MPa，甚至更高，但是如果带有晶体杂质及气孔时则强度会有所降低。 玄武岩耐久性甚高，节理多，且节理面多成六边形（在玄武岩熔岩流中，岩石垂直冷凝面常发育成规则的六方柱状节理）。且具脆性，因而不易采得大块石料，由于气孔和杏仁构造常见，虽玄武岩地表上分布广泛，但可作饰面石材不多。 玄武岩的特点及其用途 玄武岩是什么？中华金慧集团陈林峰转载 玄武岩（Basalt）是一种基性喷出岩, 由火山喷发出的岩浆在地表冷却后凝固而成的一种致密状或泡沫状结构的岩石，属于岩浆岩。其岩石结构常具气孔状、杏仁状构造和斑状结构，有时带有大的矿物晶体，未风化的玄武岩主要呈黑色和灰色，也有黑褐色、暗紫色和灰绿色的。 玄武岩体积密度为2.8～3.3g/cm3，结构致密的其压缩强度很大，可达到300MPa，甚至更高，但是如果带有晶体杂质及气孔时则强度会有所降低。 玄武岩耐久性甚高，节理多，且节理面多成六边形（在玄武岩熔岩流中，岩石垂直冷凝面常发育成规则的六方柱状节理）。且具脆性，因而不易采得大块石料，由于气孔和杏仁构造常见，虽玄武岩地表上分布广泛，但可作饰面石材不多。(不过在日常人们的认知上都还是吧玄武岩归到花岗岩一类的.) 玄武岩的结构： 玄武岩结晶程度和晶粒的大小，主要取决于岩浆冷却速度。如果是冷却较慢，比如一天降几度，则形成的是几毫米大小、等大的晶体；如果是快速冷却，比如一分钟降上百度,则形成的是细小的针状、板状晶体或非晶质玻璃。因此在通常的地表条件下，玄武岩主要是呈细粒至隐晶质或玻璃质结构，少数为中粒结构。常含橄榄石、辉石和斜长石斑晶，构成斑状结构。斑晶在流动的岩浆中可以聚集，称聚斑结构。这些斑晶可以在、在玄武岩浆通过地壳上升的过程中形成，也有可能于喷发前巨大的岩浆储源中形成。基质结构变化大，随岩流的厚薄、降温的快慢和挥发组分的多寡，在全晶质至玻璃质之间存在各种过渡类型，但主要是间粒结构、填间结构、间隐结构，较少次辉绿结构和辉绿结构。 玄武岩构造与其固结环境有关。陆上形成的玄武岩，常呈绳状构造、块状构造和柱状节理；水下形成的玄武岩，常具枕状构造。而气孔构造、杏仁构造可能出现在各种玄武岩中。 玄武岩的组成： 玄武岩的化学成分与辉长岩相似，主要是二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁（还有少量的氧化钾、氧化钠），其中SiO2含量最高，一般含量在45%～52%之间，其中K2O+Na2O含量较侵入岩略高，CaO、Fe2O3+FeO、MgO含量较侵入岩略低。 玄武岩的矿物成份主要由基性长石和辉石组成，次要矿物有橄榄石，角闪石及黑云母等 玄武岩的分类： 玄武岩根据组成矿物、结构、形成环境等不同分为许多品种： 按次要矿物的不同，可划分为橄榄玄武岩、紫苏辉石玄武岩等； 按结构构造，可分为气孔状玄武岩、杏仁状玄武岩等； 按化学成分和矿物成分，可分为高铝玄武岩、碱性玄武岩和拉斑玄武岩等； 按碱度划分，可分为碱性玄武岩、过渡玄武岩、拉斑玄武岩、钙碱性玄武岩和钾玄岩； 按形成环境分，包括形成于陆地拉张环境的大陆溢流玄武岩和形成于海底扩张带的洋底玄武岩。 玄武岩的特点及其用途：

水文地球化学基础知识

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目录 第一章水化学基础 第一节溶解平衡 (3) 第二节碳酸平衡 (4) 第三节地下水中络合物的计算 (4) 第四节氧化还原反应 (5) 第二章地下水的化学成分的组成 第一节天然水的组成 (6) 第二节天然水的化学特性 (6) 第三节元素的水文地球化学特性 (7) 第四节天然化学成分的综合指标（三种） (7) 第五节地下水化学成分的数据处理 (7) 第三章地下水化学成分的形成与特征 第一节地下水基本成因类型的概念 (7) 第二节渗入成因地下水化学成分的形成与特征 (8) 第三节沉积成因地下水化学成分的形成与特征 (8) 第四章水的地球化学循环 第一节地下水圈的概念 (8) 第二节地壳中水的地球化学循环 (9) 第三节成矿过程中水的地球化学循环 (9) 第五章水文地球化学的应用 第六章补充部分 (10)

第一章<水化学基础> 第一节溶解平衡 质量作用定律： 一个化学反应的驱动力与反应物及生成物的浓度有关 化学平衡与自由能 体系：把所研究对象一个物体或一组相互作用的物体称为体系或系统，而体系（或系统）周围的其他物质称为环境。 状态及状态参数：热力学状态分为平衡状态和非平衡状态。热力学平衡体系特性是由系列参数来表示当体系没有外界影响时，各状态参数若能保持长久不变，此体系称为热力学平衡状态。 焓：它是一种化学反应向环境提供的热量总值。以符号“H”表示。在标准状态下，最稳定的单质生成1摩尔纯物质时的焓变化，称为“标准生成焓”。 △H r=△H(生成物)-△H（反应物）△H r为正值，属吸热反应，△H r为负值，属放热反应 自由能：在热力学中，自由能的含义是指一个反应在恒温恒压下所能做的最大有用功，以符号“G”表示。在标准状态下，最稳定的单质生成1摩尔纯物质时的自由能变化，称为“标准生成自由能”，以“△Gf”表示 △Gr=△G(生成物)- △G（反应物）△Gr为正值，反应在恒温恒压条件下不能自发进行，△Gr 为负值，反应在恒温恒压条件下可以自发反应；△G=0，反应处于平衡状态。 活度及活度系数 为了保证计算的精确程度，就必须对水中组分的实测浓度加以校正，校正后的浓度为校正浓度，也就是活度。质量作用定律中，浓度是以活度表示的。活度是真实浓度（实测浓度）的函数，一般情况下，活度小于实测浓度。活度与实测浓度的函数表示式为:a=rm m为实测浓度（mol/L）,r为活度系数。活度系数随水中溶解固体（矿化度）增加而减小，但一般都小于1 理想溶液：从理论上讲，溶液中离子之间或分子之间没有相互作用，这种溶液称为理想溶液。 地下水中的溶解-沉淀 全等溶解：矿物与水接触产生溶解反应时，其反应产物都是溶解组分，这种溶解反应称为全等反应； 非全等溶解：矿物与水接触产生溶解反应时，其反应产物除溶解组分外，还有新生成的组分，这种反应称为非全等溶解 溶度积：当难溶电解质溶于水而成饱和溶液时，溶液中同时存在的溶解离子和未溶解的固体。按质量作用定律，在给定的温压下，溶液中相应方次的离子的活度乘积是一个常数，称为平衡常数K，对于难溶盐来说，这个常数称为“容积度”，或者“溶度积常数”常用KSP表示。 溶解度：在给定温压下，达到溶解平衡时，溶液中溶解物质的总量。在水文地球化学研究中，溶解度常用mg/L表示。 同离子效应：一种矿物溶解于水溶液中，若水溶液中有与矿物溶解相同的离子，则这种矿物的溶解度就会降低，这种现象在化学上称为同离子效应。 盐效应：矿物在纯水中的溶解度低于矿物在高含量水中的溶解度，这种含盐量升高使矿物溶解度增大的现象，在化学上称为盐效应。其主要原因是，水中含盐量升高，离子强度I也升高，而活度系数则降低。注：就对溶解度的影响而言，同离子效应大于盐效应。所以，在盐效应和同离子效应同时存在时，盐效应往往可忽略；如无同离子效应时，盐效应是应考虑的。 饱和指数 饱和指数是确定水与矿物出于何种状态的参数，以符号“SI”表示。一般来说，根据饱和指数值判断水

准噶尔盆地西缘下侏罗统玄武岩地球化学特征及其地质意义

文章编号：１００１－６１１２（２０１９）０３－０４２０－０７一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一ｄｏｉ：１０．１１７８１／ｓｙｓｙｄｚ２０１９０３４２０ 准噶尔盆地西缘下侏罗统 玄武岩地球化学特征及其地质意义 高山林 （中国石化油田勘探开发事业部，北京一１００７２８） 摘要：对准噶尔盆地西缘下侏罗统火山岩的地球化学特征进行了分析，主量二微量和稀土元素数据表明岩石为碱性玄武岩，富集 轻稀土二大离子亲石元素和高场强元素，微量元素具有洋岛玄武岩（ＯＩＢ）配分模式三玄武岩岩浆来源于未受明显地壳混染的亏 损地幔，具有与地幔柱活动有关的大陆板内裂谷火山岩的特征三西北地区吐哈二敦煌等盆地发育与西准噶尔具有类似成因的侏 罗系玄武岩，其形成与区域性软流圈界面上升和岩石圈的减薄有关，为侏罗纪早中期伸展盆地的形成提供了动力学条件三西北 地区侏罗纪盆地伸展作用具有西早东晚二南早北晚的特征，是盆地烃源岩分布层位二成藏组合差异的基础原因之一三 关键词：碱性玄武岩；地球化学；伸展作用；下侏罗统；准噶尔盆地 中图分类号：ＴＥ１２２．１一一一一一一一一一文献标识码：Ａ ＧｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｇｅｏｌｏｇｉｃｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｏｆｔｈｅＬｏｗｅｒＪｕｒａｓｓｉｃｂａｓａｌｔｏｎｔｈｅｗｅｓｔｅｒｎｍａｒｇｉｎｏｆＪｕｎｇｇａｒＢａｓｉｎ ＧＡＯＳｈａｎｌｉｎ（ＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＡｆｆａｉｒｓＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＳＩＮＯＰＥＣ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００７２８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＬｏｗｅｒＪｕｒａｓｓｉｃｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋｓｏｎｔｈｅｗｅｓｔｅｒｎｍａｒｇｉｎｏｆｔｈｅＪｕｎｇｇａｒＢａｓｉｎｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｍａｉｎ，ｔｒａｃｅａｎｄｒａｒｅｅａｒｔｈｅｌｅｍｅｎｔｄａｔａｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｒｏｃｋｓａｒｅａｌｋａｌｉｎｅｂａｓａｌｔｓ，ｅｎｒｉｃｈｅｄｗｉｔｈｌｉｇｈｔｒａｒｅｅａｒｔｈｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｌａｒｇｅｉｏｎｌｉｔｈｏｐｈｉｌｅｅｌｅｍｅｎｔｓａｎｄｈｉｇｈｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｌｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｔｒａｃｅｅｌｅｍｅｎｔｓｓｈｏｗａｎｏｃｅａｎｉｓｌａｎｄｂａｓａｌｔ（ＯＩＢ）ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｂａｓａｌｔｍａｇｍａｃａｍｅｆｒｏｍｔｈｅ ｄｅｐｌｅｔｅｄｍａｎｔｌｅｔｈａｔｗａｓｎｏｔｏｂｖｉｏｕｓｌｙｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｂｙｃｒｕｓｔ，ａｎｄｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｉｎｔｒａｐｌａｔｅｒｉｆｔｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｍａｎｔｌｅｐｌｕｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ．ＴｈｅＴｕｂｏ－Ｈａｍｉ，ＤｕｎｈｕａｎｇａｎｄｏｔｈｅｒｂａｓｉｎｓｉｎｔｈｅｎｏｒｔｈｗｅｓｔｄｅｖｅｌｏｐｅｄＪｕｒａｓｓｉｃｂａｓａｌｔｏｆｓｉｍｉｌａｒｇｅｎｅｓｉｓｗｉｔｈｔｈｅｗｅｓｔｅｒｎＪｕｎｇｇａｒＢａｓｉｎ．Ｔｈｅｂａｓａｌｔｆｏｒｍａｔｉｏｎｗａｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｒｉｓｉｎｇｏｆｒｅｇｉｏｎａｌａｓｔｈｅｎｏｓｐｈｅｒｅｉｎｔｅｒｆａｃｅａｎｄｔｈｅｔｈｉｎｎｉｎｇｏｆｌｉｔｈｏｓｐｈｅｒｅ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｅｘｔｅｎｓｉｏｎｂａｓｉｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｅａｒｌｙａｎｄｍｉｄｄｌｅＪｕｒａｓｓｉｃ．ＴｈｅｅｘｔｅｎｓｉｏｎｏｆｔｈｅＪｕｒａｓｓｉｃｂａｓｉｎｔｏｏｋｐｌａｃｅｅａｒｌｉｅｒｉｎｔｈｅｗｅｓｔａｎｄｔｈｅｓｏｕｔｈ，ｗｈｉｃｈｅｘｐｌａｉｎｅｄｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｓｏｕｒｃｅｒｏｃｋｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｂａｓｉｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｌｋａｌｉｎｅｂａｓａｌｔ；ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ；ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ；ＥａｒｌｙＪｕｒａｓｓｉｃ；ＪｕｎｇｇａｒＢａｓｉｎ 一一准噶尔盆地是中国西北地区大型的含油气盆地，侏罗系是主要的含油气层系三目前对准噶尔侏 罗纪原型盆地类型的观点主要有：古造山带复活期 前陆坳陷继承发展盆地［１］二张性盆地［２－３］二早 中侏罗世克拉通内盆地［４］及陆内坳陷盆地［５］等观 点，争议颇多三 准噶尔盆地西缘侏罗系火山岩早在２０世纪６０ 年代地质调查中就已发现，地点为４５?３２?２２?Ｎ，８４?４２?３２?Ｅ附近（图１），主要对火山岩的分布范 围二时代二宏观特征进行了描述［６］三依据火山岩地层接触关系和Ａｒ－Ａｒ法测年认为，其形成于早侏罗世中晚期普林斯巴 托阿尔期，但有关其地球化学特征及盆地构造演化方面的研究鲜见报道三本文通过对准噶尔盆地西缘的侏罗系碱性玄武岩的地球化学特征分析，结合野外及石油地球物理解释成果等资料，进一步证实了侏罗纪早期准噶尔原型盆地为伸展性盆地，并结合西北地区其他盆地的侏罗系火山岩资料，对其区域构造和石油地收稿日期：２０１９－０３－１３；修订日期：２０１９－０４－２２三 作者简介：高山林（１９６６ ），男，博士，高级工程师，从事油气盆地分析三Ｅ?ｍａｉｌ：ｇａｏｓｈａｎｌｉｎ＠ｓｉｎｏｐｅｃ．ｃｏｍ三 基金项目：国家科技重大专项（２０１１ＺＸ０５００５－００４）资助三一第４１卷第３期２０１９年５月一一一一一一一一一一石一油一实一验一地一质ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＧＥＯＬＯＧＹ＆ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴ一一一一一一一一一一一一一一一一一Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．３Ｍａｙ，２０１９

玄武岩

[编辑本段] 概况 英文写法为BASALT。 玄武岩是一种基性喷出岩[1]，其化学成分与辉长岩相似，SiO2含量变化于45%～52%之间，K2O+Na2O含量较侵入岩略高，CaO、Fe2O3+FeO、MgO含量较侵入岩略低。矿物成份主要由基性长石和辉石组成，次要矿物有橄榄石，角闪石及黑云母等，岩石均为暗色，一般为黑色，有时呈灰绿以及暗紫色等。呈斑状结构。气孔构造和杏仁构造普遍。玄武岩是地球洋壳和月球月海的最主要组成物质，也是地球陆壳和月球月陆的重要组成物质。1546年，G.阿格里科拉首次在地质文献中，用basalt这个词描述德国萨克森的黑色岩石。汉语玄武岩一词，引自日文。日本在兵库县玄武洞发现黑色橄榄玄武岩，故得名。 玄武岩体积密度为2.8～3.3g/cm3，致密者压缩强度很大，可高达300MPa，有时更高，存在玻璃质及气孔时则强度有所降低。玄武岩耐久性甚高，节理多，且节理面多成六边形。且具脆性，因而不易采得大块石料，由于气孔和杏仁构造常见，虽玄武岩地表上分布广泛，但可作饰面石材不多。 主要成份 玄武岩的主要成份是二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁（还有少量的氧化钾、氧化钠），其中二氧化硅含量最多，约占百分之四十五至五十左右玄武岩的颜色，常见的多为黑色、黑褐或暗绿色。因其质地致密，它的比重比一般花岗岩、石灰岩、沙岩、页岩都重。但也有的玄武岩由于气孔特别多，重量便减轻，甚至在水中可以浮起来。因此，把这种多孔体轻的玄武岩，叫做"浮石"。 分类 按次要矿物的不同，可划分为橄榄玄武岩、紫苏辉石玄武岩等； 按结构构造，可分为气孔状玄武岩、杏仁状玄武岩、斜斑状玄武岩等； 按碱度划分，可分为碱性玄武岩、过渡玄武岩、拉斑玄武岩、钙碱性玄武岩和钾玄岩。 按形成环境分，包括形成于陆地拉张环境的大陆溢流玄武岩和形成于海底扩张带的洋底玄武岩。 矿物特性 由于玄武岩浆粘度小，流动性大，喷溢地表易形成大规模熔岩流和熔岩被，但也有呈层状侵入体的，如岩床等。 在高原地区常形成面积达数千至数十万平方千米的熔岩台地，有人称其为高原玄武岩，如印度的德干高原玄武岩。 在海洋则构成海岭和火山岛。与之有关的矿产有铜、钴、硫黄、冰洲石、宝石等，其本身亦可作耐酸铸石原料。