巖石地球化學(xué)5-微量處理

3月29日周六下午2點(diǎn)-階梯-1教室{考博士占教室}4月4日

周五下午2點(diǎn)，19樓-201教室4月11日周五下午2點(diǎn)，19樓-201教室《巖石地球化學(xué)》上 間-地點(diǎn)預(yù)告第二節(jié)、微量元素?cái)?shù)據(jù)處理與解釋第一節(jié)、主量元素?cái)?shù)據(jù)處理與解釋第三節(jié)、同位素?cái)?shù)據(jù)處理與解釋第三章、巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)的處理與解釋第二節(jié)、微量元素?cái)?shù)據(jù)處理與解釋第一節(jié)、主量元素?cái)?shù)據(jù)處理與解釋第三節(jié)、同位素?cái)?shù)據(jù)處理與解釋第三章、巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)的處理與解釋第二節(jié)、微量元素?cái)?shù)據(jù)處理與解釋一、控制微量元素行為的地球化學(xué)規(guī)律二、稀土元素處理和解釋三、微量元素處理和解釋（包括稀土在內(nèi)的微量元素特征）第三章、巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)的處理與解釋三、微量元素處理和解釋微量元素處理方法多元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解元素或者運(yùn)算后元素投點(diǎn)圖2.

微量元素的用途第三章、巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)的處理與解釋（1）多元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解A

屬于REE標(biāo)準(zhǔn)化圖解的擴(kuò)展和，最早用于玄武巖，現(xiàn)在可以用于所有巖石（巖漿巖和沉積巖）類型。B

標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值——原始地幔、球粒隕石，或者M(jìn)ORBC作圖的意圖——比較樣品與標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)之間的偏離程度1.

微量元素處理方法（1）多元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解中文表達(dá)方式————原始地幔(球粒隕石)標(biāo)準(zhǔn)化多元素圖解,微量元素含量蜘蛛圖英語(yǔ)表達(dá)方式————Normalized

multi-element

diagramspatible

elementdiagrams

/

spider

diagramsPrimitive

mantle-normalized patible

traceelementvariation

diagrams

…Trace

element

concentrations

normalized

to

chondrite

of……Spider

diagram

of

……原始地幔（primitive/primordial

mantle）目前常用的元素排列順序和數(shù)值根據(jù)Sun&

MacDonough,

1989球粒隕石Boynton

W.V.

1984；Sun&

MacDonough,1989；MORB,

Pearce,

1983沉積巖NASC，Gromet

et

al,

1984平均地殼成分根據(jù)－－Taylor

&

McLennan,1981Rudnick

&

Gao,

2004多元素標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)常用的球粒隕石和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值La0.310.7080Ce0.8081.8330Pr0.1220.2780Nd0.61.3660Sm0.1950.4440Eu0.07350.1680Gd0.2590.5950Tb0.04740.1080Dy0.3220.7370Ho0.07180.1630Hr0.210.4790Tm0.03240.0740Yb0.2090.0480Lu0.03320.0737文獻(xiàn)Boynton,

1984McDonough

et

al.,1992Boynton

W.V.

1984.

Geochemistry

of

the

rare

earth

elements:

meteorite

studies.

In:Henderson

P.(ed),

Rare

earth

element

geochemistry.

Elsevier,

pp.63-114McDonough

W.F.,

Sun

S.,

Ringwood

A.F.,

et

al.

1991.

Potassium,

rubidium,

andcesium

in

the

Earth

and

Moon

and

the

evolution

ofthe

mantle

of

the

Earth.Geochimica

et

Cosmochimica

Acta,

56(3):

1001-1012元素

Rb

Ba

Th

U

Nb

Ta

K

La

Ce

Pb

Pr原始地幔0.6356.9890.0850.0210.7130.041Sr

Nd250

0.687

1.775

0.071

0.276

21.1

1.354元素PSmZrHfEuTiGdTbDyHoYErTmYb原始地幔950.44411.20.3090.16813000.5960.1080.7370.1644.550.480.0740.493目前常用作標(biāo)準(zhǔn)化的原始地幔順序和成分（primitive/primordial

mantle）多元素蜘蛛圖的原始文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)(Spider

diagram)Sun

S-S

&

W

F

MacDonough,

1989Sun,

S.,

McDonough,

W.F.,

1989.

Chemical

and

isotopic

systematics

ofoceanic

basalts:

implications

for

mantle

composition

and

processes.In:Saunders,

A.D.,

Norry,

M.J.

(Eds.),

Magmatism

in

the

OceanBasins.Geological

Society

London.

Special

Publications,

vol.

42,

pp.313–345.孫賢鉥(1943-2005)孫賢鉥博士(哥倫比亞大學(xué),1973)國(guó)內(nèi)設(shè)立了—孫賢鉥地球化學(xué)青年科學(xué)家獎(jiǎng)第一屆，

剛；第二屆，王

強(qiáng)；第三屆，楊進(jìn)輝；第四屆，趙子福；第五屆，袁洪林；第六屆， 成；第七屆，黃方孫賢鉥(1943-2005)孫賢鉥博士(哥倫比亞大學(xué),1973)孫賢鉥(1943-2005)勝利后，隨父母移居省國(guó)際著名地球化學(xué)家孫賢鉥先生1943年10月27日出生于福建省福州市，抗日臺(tái)北市。1962年被免試保送

大學(xué)地質(zhì)系學(xué)習(xí)。1968年，孫賢鉥先生赴

求學(xué)，師從著名地球化學(xué)家PaulGast，先后在紐約的哥倫比亞大學(xué)和休斯頓美國(guó)宇航局

空間中心從事鉛同位素地球化學(xué)研究，1973年獲得博士

。期間，他在鉛同位素地球化學(xué)等研究領(lǐng)域取得了諸多開創(chuàng)性成果。相關(guān)

陸續(xù) 在Nature、Science等國(guó)際知名學(xué)術(shù)

上并得到了廣泛的，其中有關(guān)年輕玄武巖鉛同位素的文章(Sun，1980)SCI引證次數(shù)已經(jīng)超過(guò)700次，成為這一研究領(lǐng)域一個(gè)里程碑式的經(jīng)典

。1973年-1975年，孫賢鉥先生在紐約大學(xué)石溪分校做博士后，隨GilbertHanson從事堿性玄武巖的研究，在許多重要的

上

了多篇高水平的

。1975年，孫賢鉥先生前往澳大利亞的阿德雷德大學(xué)工作，期間對(duì)太古宙科馬提巖、高鎂玄武巖、大洋玄武巖和蛇綠巖等巖石進(jìn)行了開創(chuàng)性的地球化學(xué)研究，再次顯示了他卓越的科研才能，相繼

了多篇至今仍被廣泛引用的

。其中有關(guān)洋中脊玄武巖地球化學(xué)的文章(Sun，Nesbittand

Sharaskin，1979)SCI引證次數(shù)已經(jīng)超過(guò)500次。1977年，孫賢鉥先生在悉尼澳大利亞

科學(xué)和工業(yè)研究組織礦物研究

工作，從事氧、硫等穩(wěn)定同位素的研究。1981他成為澳大利亞礦產(chǎn)資源局

研究員，1999年退休。在此期間，他

了一系列有關(guān)地球的化學(xué)組成、演化以及元素地球化學(xué)性質(zhì)的文章，成為當(dāng)代地球科學(xué)界廣泛他的學(xué)生McDonough在Geological

Society

Special

Publication上的經(jīng)典之作。其中最為著名的是

他和的關(guān)于地?；瘜W(xué)和同位素體系的文章

：Chemical

and

isotopic

systematics

of

oceanic

basaltsmplications

for

mantle

composition

and

processes，：The

composition

of

the

Earth(McDonoughand

Sun，1995)，也迄今已被SCI已經(jīng)被SCI引證超過(guò)2800次；另一篇引證近800次。Sun

&

MacDonough,

1989Sun

&

MacDonough,

1989標(biāo)準(zhǔn)化順序和數(shù)值球粒隕石原始地幔其中有些不用，例如Tl，Sc，W，Sn，F(xiàn)等作圖Cs=0.0079作圖Pb=0.071Sun

&

MacDonough,

1989Fig.2.7.3為什么使用原始地幔值標(biāo)準(zhǔn)化？——源于地幔巖石研究Fig.

2.16Chung等，2004，EarthSci.Rev.目前常用順序-可以適當(dāng)變化Williams

et

al,

2001，Geology目前常用順序-可以適當(dāng)變化Xuetal，2001，Geology目前常用順序-可以適當(dāng)變化Chung

et

al，2003，Geology可以簡(jiǎn)化使用的順序（1）多元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解作圖方法：同REE相似，分別除以標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，再作圖注意其中的主量元素，特殊算法K=K2O*10000*0.83013/250Ti=TiO2*10000*0.5995/1300P=P2O5*10000*0.43646/95這里K2O、TiO2、P2O5單位均為重量百分?jǐn)?shù)Sun

&

MacDonough,

1989標(biāo)準(zhǔn)化順序和數(shù)值球粒隕石原始地幔其中有些不用，例如Tl，Sc，W，Sn，F(xiàn)等（1）多元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解作圖方法：演示：（1）多元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解圖解的基本解釋大離子親石元素HFSEHREEHofmann,

2004地殼的成分幔源玄武巖的成分大離子親石元素HFSE110100Rb

NbBa

Th

UTa

Ce

Sr

Nd

Zr

Eu

Ti

Dy

Y

Tm

Lu

La

Pr

Pb

Sm

Hf

Gd

Tb

Ho

Er

YbPrimitive

Mantle

NormalizedSm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

LuN-MORBE-MORBOIBIABC.

Crust100Pr

NdChondrite

(C1)

NormalizedN-MORBE-MORBOIBIABC.

CrustNiu

Y,

2006各類巖石的REE和微量元素特征注意各類巖石的典型元素特征變化Hofmann,2004PbNbTiUltra-K

rocks

in

Lhasablock正常島弧火山巖由源自俯沖板片脫水產(chǎn)生的流體交代地幔楔發(fā)生部分熔融而形成，這種富水的流體虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE），如Nb(Ta)、Ti、P等元素，這些元素的流體/巖石分配系數(shù)很?。?)，因此，在流體交代地幔楔形成的正常島弧火山巖中出現(xiàn)顯著的Nb（Ta）、Ti負(fù)異常（在微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上相對(duì)于相鄰元素K

、La和Eu、Gd）。為什么島弧火山巖出現(xiàn)Nb、Ta的負(fù)異常？島弧火山巖成因——俯沖板片相變 的流體加入到上覆的地幔楔；流體攜帶了俯沖板片析出的活動(dòng)元素(K,Rb,

Sr,Th,

etc.）；導(dǎo)致地幔楔熔融的島弧巖漿富集上述元素。同時(shí),HFSE相對(duì)虧損。110100Rb

NbBa

Th

UTa

Ce

Sr

Nd

Zr

Eu

Ti

Dy

Y

Tm

Lu

La

Pr

Pb

Sm

Hf

Gd

Tb

Ho

Er

YbPrimitive

Mantle

NormalizedIABC.

CrustOIB100Pr

Nd

SmEu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

LuN-MORBE-MORBChondrite

(C1)

NormalizedN-MORBE-MORBOIBIABC.

CrustNiu

Y,

2006各類巖石的REE和微量元素特征注意各類巖石的典型元素特征變化大離子親石元素HFSEChung等，2004，EarthSci.Rev.巖漿巖出現(xiàn)Nb、Ta、Ti的負(fù)異常的引申含義具有大陸地殼物質(zhì)的參與參與的物質(zhì)由交代流體帶來(lái)流體是富集K,Rb,

Sr,Th，虧損Nb、Ta、Ti多元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解其他多元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解:鉑族元素（Platinum

metal

Group

Elements）過(guò)渡金屬元素（Transition

metal)1.

微量元素處理方法三、微量元素處理和解釋1.

微量元素處理方法（1）多元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解（2）元素或者元素比值投點(diǎn)圖第三章、巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)的處理與解釋包括：二元或者三角圖元素對(duì)元素元素比值對(duì)元素元素比值對(duì)元素比值元素運(yùn)算后（2）元素或者元素運(yùn)算后投點(diǎn)圖Ti

ppm0060018000VppmMORBIAT包括：二元或者三角圖元素對(duì)元素元素比值對(duì)元素元素比值對(duì)元素比值元素運(yùn)算后（2）元素或者元素運(yùn)算后投點(diǎn)圖包括：二元或者三角圖元素對(duì)元素元素比值對(duì)元素元素比值對(duì)元素比值元素運(yùn)算后（2）元素或者元素運(yùn)算后投點(diǎn)圖進(jìn)行巖石分類研究巖石成因（模擬計(jì)算反演源巖和過(guò)程）鑒別巖石形成的構(gòu)造環(huán)境2.

微量元素圖解研究用途重要元素對(duì)巖石成因的指示意義（After

Green

1980）元素特征解釋Ni,

Co,

Cr高度相容元素，Ni和Co賦存在Ol中，Cr在Sp和Cpx中，這些元素的高度富集（例如Ni＝250-300

ppm,Cr=500-600

ppm）暗示著巖石母巖為地幔橄欖巖，如果巖石系列顯示Ni的逐漸降低（Co也可以顯示同樣規(guī)律）則預(yù)示著Ol的分離結(jié)晶作用。Cr的逐漸降低代表尖晶石或者Cpx的分離結(jié)晶作用。V,

Ti它們?cè)诓糠秩廴诤头蛛x結(jié)晶過(guò)程中顯示相似的特征。都傾向于進(jìn)入Fe-Ti氧化物（鈦鐵礦和鈦磁鐵礦)，是鈦鐵礦和鈦磁鐵礦結(jié)晶分異的示蹤劑。如果V和Ti顯示差異性質(zhì)，則Ti可以類質(zhì)同象進(jìn)入一些副礦物相，例如榍石和金紅石。Zr,

Hf極不相容元素，基本不進(jìn)入主要的地幔礦物相，有時(shí)可以與Ti類質(zhì)同象進(jìn)入副礦物相，例如榍石和金紅石。Ba,

Rb不相容元素，在鉀長(zhǎng)石、云母或者角閃石中可以替換K、Rb在角閃石中類質(zhì)同象替換能力弱于在鉀長(zhǎng)石和云母中，因此K/Ba比值可以用來(lái)鑒別這些礦物相。Sr在Pl中容易類質(zhì)同象替換Ca（但是在Py中不取代Ca），在鉀長(zhǎng)石中替換K，在淺部低壓條件下當(dāng)Pl作為早期結(jié)晶相的時(shí)候，顯示相容元素特征，因此Sr或者Ca/Sr比值是鑒別Pl參與的有力指示劑。但是Sr在高壓的地幔條件下，當(dāng)Pl不穩(wěn)定的時(shí)候，顯示不相容元素特征。REE石榴石(Opx和角閃石稍弱)容納重稀土元素，因此會(huì)導(dǎo)致輕稀土的分異。榍石和Pl傾向于吸納輕稀土元素。Cpx僅導(dǎo)致REE輕度分異。Eu強(qiáng)烈傾向進(jìn)入Pl中，因此Eu異?？梢澡b別是否有Pl的參與。Y常類似于HREE，顯示不相容元素特征。強(qiáng)烈傾向進(jìn)入石榴石和角閃石中，輝石次之。榍石和磷灰石也富集Y，因此如果巖石中存在這些副礦物，將明顯影響Y的分異。Xuetal，2001，Geology目前常用順序-可以適當(dāng)變化Zr/Ti

acts

as

a

proxy

for

SiZr/Ti——SiO2Nb/Y

acts

as

a

proxy

fortotalalkalis.Nb/Y－全堿含量進(jìn)行巖石分類碧玄巖副長(zhǎng)石巖進(jìn)行巖石分類（取代TAS，適用于弱蝕變巖石分類）Winchester

JA

and

Floyd

PA.

1977.

Geochemical

discrimination

of

different

magmaseries

and

their

differentiation

products

using

immobile

elements.

ChemicalGeology,

20:

325-343代表Si代表全堿進(jìn)行巖石分類代表Si代表全堿進(jìn)行巖石分類Pearce,

J.A.,1996.

A

user's

guide

to

basaltic

discrimination

diagrams.In:

Wyman,

D.A.

(Ed.),

Trace

Element

Geochemistry

of

VolcanicRocks:

Applications

for

Massive

Sulphide

Exploration.

GeologicalAssociation

of

Canada

Short

Course

Notes,

12：79-113.進(jìn)行巖石分類同時(shí)研究成因Ernst

&

Buchan,2003,

RECOGNIZINGMANTLE

PLUMES

IN

THEGEOLOGICAL

RECORD鑒別不同源巖地球化學(xué)端元和過(guò)程Xu

et

al，2001，Geology探討巖石成因與演化過(guò)程探討巖石源區(qū)成分和成因Z