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1.4

内生作用下Sc的地球化学性质

Sc与Fe和Mg具有相似的离子半径,通过置换反应,Sc能进入到富镁铁的硅酸盐造岩矿物中。在正岩浆演化阶段,体系只存在熔体-晶体两相,Sc 在镁铁硅酸盐矿物中的富集程度,受控于Sc在熔体-晶体之间的分配系数。温度、压力及熔体组分是影响分配系数的因素。Bedard(2005,2007,2014)发现,熔体中的MgO含量,是影响Sc在橄榄石-熔体、单斜辉石-熔体、斜方辉石-熔体、角闪石-熔体及黑云母-熔体分配系数的关键性因素,随着熔体中MgO含量的降低,Sc 在熔体-矿物之间的分配系数呈升高的趋势(见图1.1)。Sc 在单斜辉石-熔体和角闪石-熔体中的分配系数最高可达200和144,而Sc在斜方辉石-熔体和橄榄石-熔体中的分配系数分别小于30和10。在熔体MgO含量较高的情况下,Sc在单斜辉石-熔体和角闪石-熔体中的分配系数依然大于1,暗示 Sc 在单斜辉石-熔体和角闪石-熔体相互作用过程中,Sc 优先进入角闪石,尤其是单斜辉石中,这也解释了单斜辉石是Sc的主要寄主矿物的原因。

Williams-Jones and Vasyukova于2018年模拟了基性岩浆结晶过程中,Sc含量在矿物相包括橄榄石、单斜辉石及斜长石和残余熔体相的变化情况,因为Sc在橄榄石-熔体和斜长石-熔体的分配系数小于1,早期橄榄石和斜长石的结晶,将导致残余熔体相中Sc含量的增加。随后因为单斜辉石的结晶,大量的Sc将分配进入单斜辉石中,单斜辉石中的Sc可以比熔体中的Sc富集10倍,如果单斜辉石的含量占整个岩石矿物含量的50%,那么,岩体中Sc的含量也能富集5倍。因此,在原始熔体Sc含量较高的情况下,早期结晶的富单斜辉石岩体,具有形成钪矿床的巨大潜力。

图1.1 氧化镁(MgO)对Sc在不同矿物-熔体相间的分配系数的影响 +mp3HlLgW1t4gBgPJjqblYeqYOnXImPCFrTUOEZorsfGwbOEIrr5z3inznez1u8K

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