磁铁矿系列花岗岩
黄金麻类岩石的硫含量变化范围为0.002-0.09%之间,SS'S值为+0.5- 声9.1筋,算术平均值为+4.8汤‘同位素数据和硫含量数据之间没有明显的相关关系。钦铁矿系列花岗岩黄金麻类岩石的硫.含量变、化范围为 0.002-0.19 %, 6E15值为一2一I1$V,显著地低子磁铁矿系列的相应值。 某些钦铁矿系列的花岗岩黄金麻类岩石与来自围岩或顶板悬垂体的泥质岩石之间,显示出互相影响的清楚证据,这些花岗岩黄金麻类岩石常具有较高的硫含量和较低的63`S值。例如,四国西面的高椒山深成岩体就含有大量来自周围Shimanto超群的捕虏体。因此,这个花岗岩黄金麻体的低 b31S值— -10%(表1中/27号),很可能就是岩浆对沉积岩中硫的同化作用结果。在这个地区,Shimanto超群推算的平均6345为一12筋(表3)。从北海道日高带的数据也可得出类似的看法:该带中微有混染的英云闪长岩和花岗闪长岩岩体的Ps值约为一6%n (22和 23号),而在混合岩带中与片麻岩呈交替状的花岗闪长岩则具有更低的负值,约一11汤(24 和25号)。排除22, 23和27号样品后,钦铁矿系列花岗岩黄金麻类岩石计算的S34S值为一4.6汤。四国的面河花岗闪长岩(26号)侵入在镁铁质火成岩中,已发现该岩体的硫仍然明显富 2S,这表明钦铁矿系列花岗岩黄金麻类岩石的负634S趋势可能在其上升的岩浆中就已经存在了。
辉长岩类岩石: 与花岗岩黄金麻类岩石相比,辉长岩类岩石的硫含里变化范围较窄。除31号样(表2)含S为 0.008% A外,其余的10个分析样含SO. O4-0.18 %。产在两个系列的花岗质岩体中的辉长岩类岩石,它们间的硫含盆几乎没有什么区别。
;与花岗岩黄金麻类岩石相比,辉长岩类岩石的8”值变化范围也比较窄。两个系列的数据之间存在着差异:在磁铁矿系列的样品中,扩4S值的变化范围为+1.0一十6.7,相反,钦铁矿系列的变化范围为一4.0-+2.5筋。钦铁矿系列的样品有较多的32S这一趋势与在花岗岩类岩石中观察到的情况是一致的。
磁铁矿系列辉长岩类岩石的同位素数据具有区域性的差异。在北上—阿武限带,Ur4S 值变化范围为+1.0—十2.3筋,平均为+1.8汤,而在山阴带和绿色凝灰岩带则为+2.7 一+6.7筋,平均为+4.6汤。因此,在同位素方面后者与磁铁矿系列的花岗岩黄金麻类岩石相似。 钦铁矿系列辉长岩类岩石的39号样(表2),丫4S值为一4.0汤,这可能与花岗岩黄金麻乡( 侵入作用所引起的改造有关,正如该样中原生铁镁硅酸盐矿物的分解表明的那样。其他几i+A 显然新鲜的样品平均值为十0.3汤。
讨论 1.磁铁矿系列花岗岩黄金麻类岩石中的硫 在镁铁质、超镁铁质岩石及有关矿产的同位素研究基础上,人们通常认为,上地慢或下部地壳物质的硫在同位素组成方面接近于陨石硫(Thode等,1961等),或可能有稍富的 Q34S值,约达一汤(Sch neider, 1971等)。撇开后面将要讨论的详细特征,日本辉长岩类岩石的大部分数据(表2)是相当接近于所设想的地慢值的。然而,平均同位紊值约+5% 的磁铁矿系列花岗岩黄金麻类岩石,其全岩硫和在普通镁铁质及超镁铁质岩中所见到的全岩硫似乎不可能是同一种硫。
假使硫的原始S34S为+1到+2筋,要在没有外源硫加入的情况下使它的同位素组成变为十5汤 , t必须使较轻的硫同位素从体系中优先地散失。按照这种观点,唯一的可能性是在体系内不同的含硫化合物之间的同位素分馏作用,以及随后使不易氧化而富于32S的化合物优先移走。然而,质量平衡的简单计算表明这是不可能的。平衡同位素分馏作用的有效资料表明(Sakai, 1968),在岩浆作用过程的温度下,任何一对含硫化合物之间的分馏作用都极不可能使了4S超过+5%0.随之而来的是,为了使体系的同位素成分从+1 %变为 +5Xv,则需要使硫的散失量变得过大。况且,当硫在岩石中的主要存在形式是硫化物的恰况下,从岩浆中选择性地移走某些硫化合物而使其种类减少的任何机理,都是颇为困难的。‘ 这样看来,产生富含“4s岩浆的唯一可能途径,就是把一些外来的”引入到产生花岗岩岩浆的母体物质中去。如果比较一下不同岩带的磁铁矿系列花岗岩黄金麻类岩石及辉长岩类岩石的丫4S值(表1, 2),就可看出它们略有差异。北上带和阿武限带的平均值为+2.2汤,而山阴带和绿色凝灰岩带的平均值约为+5.%。这种差异可以认为是颇有意义的,因为各带的构造历史显然不同,而这又可能影响到岩浆发生的过程。
绿色凝灰岩带的岩浆作用是由主板块俯冲而引起的一个代表性例子(石原,1974)。在白至纪时,山阴带的花岗岩黄金麻类岩石可能具有类似的构造背景。另一方面,对于北上—阿武限带来说,没有任何表明岩浆作用与俯冲板块运动有关的证据。相反,该带的岩浆作用很可能是沿着大洋板块内部发育很深的断裂系统由侧向剪切所引起(石原,1979)。因此,当时 许多作者曾论述过洋底沉积物和海水卷入到了岛弧岩浆作用之中。在铅同位素研究的基础上,立元(1969)认为,远洋沉积物对绿色凝灰岩带的第四纪火山活动有相当的影响,然而,氧同位素的结果看来与这种解释并不一致(松寿,1977)。
洋底物质的硫同位素组成可能是各式各样的。在深海玄武岩中,未分馏的新鲜岩浆硫可能具有地慢型的8t4S (Kanehina等,1973)
范围甚宽的6: 4s数值(从一24到+23汤),。曾报导某些洋底玄武岩中的后生黄铁矿具有但平均值仍可能接近于0汤(Field等,1976). 洋底物质的硫同位素组成可能是各式各样的。在深海玄武岩中,未分馏的新鲜岩浆硫可能具有地慢型的$t4S (Kanehina等,1973)。曾报导某些洋底玄武岩中的后生黄铁矿具有范围甚宽的S: 4s数值(从一24到+23筋),但平均值仍可能接近于0汤(Field等,1976)0 因此,这种玄武岩成因的硫在有关的岩浆中将不会导致“4s的任何富集。另一方面,远洋沉积物可能含有重的硫同位素,‘色们被结合在海水中或某种硫酸盐矿物中。实际上,Dymond 等(1973)曾报导过,在东南太平洋的含金属沉积物中的硫,其f4S接近于海水硫酸盐数值,即变化于+18到+21%o之间。
还有一种可能是,在大洋中脊的热液体系中,从下沉的循环海水里沉淀出大量的硫酸钙。如果这种重硫随着附冲板块而向下携带到岩浆生成的位置,则所产生的岩浆中硫的组成与获自地慢的硫相比,:as将有不同程度的富集。在岛弧下板块俯冲速率高,因而大洋硫对岩浆形成的影响可能特别重要。
2.钦铁矿系列花岗岩黄金麻类岩石中的硫 我们已经知道,一些钦铁矿系列的花岗岩黄金麻类岩石具有高浓度的硫,也明显存在着岩浆被浅部地壳物质混染的证据。然而,另一些几乎看不出任何地壳混染证据的样品,其扩ts亦为负值。这种现象看来有助于说明饮铁矿系列岩浆的地壳成因,至少与这种论点是不矛盾的。
地壳物质,尤其是大陆边缘的地壳物质,可能会有数量不等的沉积岩硫,与火成硫相比,沉积岩硫很可能富含32s。前面提到的Shimanto超群和日高带南部的泥质岩、砂屑岩的同位素结果(表3),就是良好的实例。日本岛弧的主要地质单元—秩父地槽的古生代沉积,也显示出了这种轻的硫同位素迹象。因此,如果岩浆起源涉及日本岛下面的地壳物质的话,则所产生的岩浆中的硫将或多或少富有“2s.
不过,硫同位素证据还不足以证明钦铁矿系列花岗质岩浆是地壳成因。由于在一些钦铁矿系列的花岗岩黄金麻类岩石中,岩浆和浅部壳层物质间互相作用的证据很清楚,那么,上升的 “磁铁矿系列”岩浆在深部同样也会发生这种互相作用,从而使其转化为“钦铁矿系列”, 相反的,在磁铁矿系列的花岗岩黄金麻类岩石中,几乎没有岩浆—地壳间大规模互相作用的迹象。这可能意味着该.系列岩石的定位或多或少是裂隙充填型的,而钦铁犷系列岩石的定位则受顶蚀机理所控制。