地球化學(xué)課件巖石地球化學(xué)－2014（自學(xué)）

北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)研究所《地球化學(xué)》授課老師：李秋根E-mail:qgli@PhoneMP)Room:新地學(xué)樓3508第八章巖石地球化學(xué)簡介本章節(jié)教學(xué)目的和教學(xué)要求：一、理解巖石的化學(xué)組成是源區(qū)和地質(zhì)過程的綜合結(jié)果；二、理解巖石的化學(xué)組成主要是受源區(qū)和熔融條件的控制；三、理解地質(zhì)過程對巖石的化學(xué)組成的影響。四、初步掌握巖石地球化學(xué)分析方法。本章節(jié)知識點一、理解巖漿作用過程和沉積作用過程的主要地球化學(xué)特征；二、初步掌握運用地球化學(xué)數(shù)據(jù)來識別巖石形成的地質(zhì)過程。第八章巖石地球化學(xué)簡介

本

章

內(nèi)

容一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法二、巖石的地球化學(xué)分類三、巖漿巖地球化學(xué)四、碎屑沉積巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法1.巖石地球化學(xué)的概念第八章巖石地球化學(xué)簡介

巖石地球化學(xué)（Petrogeochemistry）是地球化學(xué)的一個重要分支：是近代巖石學(xué)和地球化學(xué)的交叉學(xué)科；研究地球和天體中廣泛存在的各類巖石（包括巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖）的主量元素、微量元素和同位素的組成、分布及變化，用以探討巖石源區(qū)、成因、演化及反映的地球動力學(xué)過程?！癙illows”樹枝狀構(gòu)造cuspatecuspateWispygraniticveinAgmatite：角礫混合巖第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法1.巖石地球化學(xué)的研究方法與地球化學(xué)研究方法相類似：野外（基礎(chǔ)）＋室內(nèi)（關(guān)鍵）第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法1.巖石地球化學(xué)的研究方法與地球化學(xué)研究方法相類似：野外（基礎(chǔ)）＋室內(nèi)（關(guān)鍵）一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法1.巖石地球化學(xué)的研究方法第八章巖石地球化學(xué)簡介與地球化學(xué)研究方法相類似：野外（基礎(chǔ)）＋室內(nèi)（關(guān)鍵）一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介SedimentaryRocks一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類Gifkinsetal.(2005)一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介電價低、半徑大電價偏高、半徑中等電價高、半徑小元素的活動性可用離子電位來度量一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介

Correlationmatrixforelementpair(Cann,1970);High,

r

>

85

Eachelementagainstanindexofalterationintensity(HumphrisandThompson,1978);

Comparedwithnormalrockrange(Bleinetal.,2003)。Howtoindentificationandanalysisofmobileandimmobileelements一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介Gifkinsetal.(2005)一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介Gifkinsetal.(2005)一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介Bleinetal.(2003)第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類Polydeformed3.3-3.0GaSandRiverGneiss

at

Causeway

Locality,CentralZone,LimpopoBelt,SouthAfrica一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介原巖為泥質(zhì)巖石，主要變質(zhì)礦物為鉀長石（條紋長石）、斜長石和石英等，特征變質(zhì)礦物出現(xiàn)堇青石、夕線石、石榴石、藍晶石和紫蘇輝石及假藍寶石等，其原巖主要為基性巖石及含鎂鐵較高的泥質(zhì)灰?guī)r等，主要又紫蘇輝石、透輝石、角閃石（暗色礦物）等組成；淺色礦物：中基性斜長石，可含石榴石、鐵礦物、黑云母等。富鋁麻粒巖基性麻粒巖

一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介WinchesterandFloyd(1977)Pearce(1996)一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介Herron(1988)WronkiewiczandCondie(1989)一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介TheparentalmagmasareclosertotheMgOcornerandmostevolvedonesareclosertothealkalicorner.透輝石 Diorite CaMgSi2O6

紫蘇輝石Orthopyroxene (Mg,Fe)2Si2O6

橄欖石 Olivine (Mg,Fe)2SiO4olandPyhavehigherMg/Fevalues一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介1）巖漿的起源地幔巖漿作用大陸花崗巖巖漿作用一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介1）巖漿的起源

角閃石

金云母

硫化物等對富集型玄武巖有貢獻玄武質(zhì)巖漿的源巖是地幔橄欖巖（二輝橄欖巖和方輝橄欖巖）地幔橄欖巖：橄欖石為主，斜方輝石、單斜輝石和少量富鋁礦物。第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)1）巖漿的起源

地幔熔融：>

120km,富鎂科馬提熔體；80～110km，富鎂苦橄玄武巖熔體；較淺：堿性橄欖玄武巖熔體或橄欖拉斑玄武巖熔體。一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介1）巖漿的起源TemperaturePressureDrySolidusAB-DPDTWetSolidusDPH2OCSuperliquidus(100%melt)Solid+

Liquid0%100%LiquidusSubsolidus(100%solid)1510500.00.8Wt.%Al2O3Wt.%TiO2DuniteHarzburgiteLherzoliteTholeiiticbasaltPartialMeltingResiduumLherzoliteisprobablyfertileunalteredmantleDunite

andharzburgite

arerefractoryresiduumafterbasalthasbeenextractedbypartialmelting第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)1）巖漿的起源SourceRock<1

D=

CSOLIDCMELT>1

D=

CSOLIDCMELTResidueMinorandtraceelementsIncompatibleelementsCompatible

elementsD=~1to10-8D=~1to105MeltD=1一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介1）巖漿的起源自然條件下多相體系殘余固體成分一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介1）巖漿的起源一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介1）巖漿的起源Niu

（1997,1999）一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介1）巖漿的起源

Illustrationofthedihedralangle(q)ofmeltdropletsthattypicallyformatmultiplegrainjunctions.AfterHunter(1987)

InI.Parsons(ed.),OriginsofIgneousLayering.Reidel,Dordrecht,pp.473-504.

第八章巖石地球化學(xué)簡介熔體與晶體的密度差熔體的黏度一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介2）巖漿的演化第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)Ol：Fo：Mg2SiO4－Fa：Fe2SiO4；BasaltfromHawaiiPicritefromHawaiiPl：Albite:NaAlSi3O8－Anorthite:CaAl2Si2O8；Winter(2001)

2）巖漿的演化第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)2）巖漿的演化Schiano

et

al.

(2010)more-Hy:D<0.01,Cs,Rb,K,U,Th,Ta,Nb,Ba,La,Ce,low-Hy:D>0.01,Zr,Hf,Sr,P,Ti,Y,HREEandMREE.第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)2）巖漿的演化第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)2）巖漿的演化一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介3）巖漿混合Sobolev（2005）一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介3）巖漿混合一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介3）巖漿混合

巖漿混合作用是兩種或者兩種以上母體巖漿源，經(jīng)過巖漿混合作用形成一種新的均勻的巖漿過程，稱為巖漿混合作用。兩個組分巖漿混合作用的質(zhì)量方程的通式為：

AXM

+BXMYM

+CYM

+D=0（雙曲線方程）其中XM、YM為元素或元素比值，A、B、C、D為系數(shù)一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介3）巖漿混合如何推導(dǎo)出：AXM

+BXMYM

+CYM

+D=0（雙曲線方程）

u/a和v/b在兩組分巖漿混合中的任意元素/同位素比：如La/Sm,U/Th或87Sr/86Sr，206Pb/204Pb.混合后巖漿：組分1巖漿：組分2巖漿：混合后巖漿：組分1巖漿：組分2巖漿：一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介3）巖漿混合兩個組分巖漿混合作用的質(zhì)量方程的通式為：

AXM

+BXMYM

+CYM

+D

=0（雙曲線方程）當(dāng)B＝0，

AXM

+CYM

+D

=0（直線方程）一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介3）巖漿混合元素比值對元素比值圖—雙曲線一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介3）巖漿混合一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介3）巖漿混合一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介3）巖漿混合一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介3）巖漿混合一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法3.巖漿巖地球化學(xué)第八章巖石地球化學(xué)簡介一、巖石地球化學(xué)的概念及其研究方法2.巖石的地球化學(xué)分類第八章巖石地球化學(xué)簡介Normaloceanridges,divergentplatemargins:asopposedtoMarginbasinand

Plume-influencedMainvolcanicchains,convergentplatemargins:awayfromtrench-transformationintersections

andContinent-arc

collisionterranesNormalc