第二章地殼和地幔的元素組成

第二章地殼和地幔的元素組成第一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第二章地殼和地幔的元素分布第一節(jié)地球的結構

第二節(jié)地殼中化學元素的分布第三節(jié)地幔的元素組成第四節(jié)地殼與地幔的相互作用及物質交換第二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四地球內部主要殼層特征第四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四1、地殼莫霍面以上，其厚度變化大，5km-80km，，最厚的喜馬拉雅山地區(qū)可達80km，而洋殼的厚度通常不足10km。最老的大陸地殼年齡為3.8～4.2Ga?，F(xiàn)有的大洋地殼都是小于200Ma的中生代以來的產物。大陸地殼的巖石組成模型1)上地殼（硅鋁層），上部由未變質的巖石和綠片巖相巖石組成，如沉積巖和花崗質侵入體；上地殼的下部（由英云閃長巖－奧長花崗巖－花崗片麻巖為主的角閃巖相巖石組成，富Si、K、Rb、U、Th等）下地殼（硅鎂層）則由成分不同的麻粒巖相巖石組成。第五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四2)大洋地殼大洋地殼的結構：洋殼總成分相當于玄武巖，它由玄武巖、輝長巖加上不厚的（1～2km）的海洋沉積物構成。第七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四2、地幔地幔是地球最大的層圈，它從莫霍面到核－幔邊界，體積占地球的83％，質量占67％。原始地幔形成于地球增生的最初幾百萬年，當Fe-Ni分異形成地核時，由留下的富Fe、Mg的硅酸鹽物質堆積形成的初始地幔稱為原始地幔。地幔的巖石組成模型1)上地幔（鐵鎂硅酸鹽）深度約從10km到400km，其質量約占地球的10％，主要由橄欖石及輝石組成，相當于橄欖巖和榴輝巖。第九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四2）、過渡帶地幔有時也作為上地幔的一部分。從400km到670km深處，其質量占地球的7.5％。硅酸鹽的礦物結構產生相變，橄欖石在400km處礦物結構轉變?yōu)榧饩Y構；近700km時又從尖晶石結構轉變?yōu)殁}鈦礦結構。3）、下地幔深度由670km至2900km，其質量約占地球的49％。礦物物理實驗支持下地?？赡苡蒑g、Si、O和Fe組成，具有鈣鈦礦（CaTiO3）晶體構造，稱之為鎂硅酸鹽的鈣鈦礦（Mg、Fe）SiO3結構，形成于很高壓力（即>20GPa）。此外，伴隨鎂方鐵礦（Mg、Fe）O，Si、Fe及O相對于上地幔更為富集。第十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四Spinel（尖晶石）MgAl2O4Perovskite（鈣鈦礦）第十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第二章地殼和地幔的元素分布第一節(jié)地球的結構第二節(jié)地殼中化學元素的分布第三節(jié)地幔的元素組成第四節(jié)地殼與地幔的相互作用及物質交換第十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第二章地殼和地幔的元素分布

第二節(jié)地殼中化學元素的分布一.地殼中化學元素豐度研究意義與方法二.地殼中的化學元素的分布特點第十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四.豐度的研究意義

豐度是每一個地球化學體系的基本數(shù)據(jù)。近代地球化學正是在探索和了解豐度這一過程中逐漸形成的。一些重要的地球化學基本理論問題都離不開地球化學體系中元素豐度分布特征和規(guī)律研究。第十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四1、地殼元素豐度（克拉克值）研究的意義a、控制元素的地球化學行為克拉克值可以支配元素的地球化學行為，如同屬堿金屬元素，K、Na等常形成獨立的鹽類礦床，而Rb和Cs等呈分散狀態(tài)。元素克拉克值限定礦物種類及種屬限定了自然體系的狀態(tài)。對元素的結合狀態(tài)有影響。b、克拉克值是判斷元素集中和分散及其程度的標尺。查明區(qū)域的特征元素對于地球化學省的劃分，確定地質體的含礦專屬性，對礦床的找尋及評價等關系十分密切。在環(huán)境研究方面，對于污染源的追溯及治理、地方病防治，都有重要作用。全國范圍內區(qū)域地球化學測量及填圖將對農業(yè)規(guī)劃及環(huán)境規(guī)劃等起著重要的指導作用。d、可以闡明地殼的形成及演化以及板塊構造運動有關的動力學問題。第十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四克拉克方法（最早開始計算地殼的平均化學成分，1924年他和華盛頓（ClarkeFWandWashingtonHS）發(fā)表了“地球的化學組成”，首次提出了元素的地殼平均含量。其方法：假設地殼的厚度為16km，即最高的山脈及最深的海洋的高差。并采用包括巖石圈、水圈和大氣圈的廣義地殼，它們的質量比分別是93%、7%、0.03%。又假定巖石圈中火成巖占95%、沉積巖占5%（其中頁巖4%、砂巖0.75%、石灰?guī)r0.25%），而這5%的沉積巖是火成巖派生的，因此認為火成巖的平均化學成分代表地殼的平均化學成分。根據(jù)世界上8602個火成巖的巖石化學數(shù)據(jù)（53種元素），從中選擇了分析質量較好的5159個數(shù)據(jù)作為巖石圈中大陸和海洋火成巖平均化學成分計算的基礎。其計算的地殼平均化學成分實際上是這三個地圈化學組成的綜合。按48個地理區(qū)域用算術平均法求得各區(qū)平均值，再歸納為9個大洲和大洋島嶼區(qū)域的平均值，最終求出整個地殼的平均值。2.地殼中化學元素豐度研究方法第十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四克拉克方法意義：1、開創(chuàng)性的工作，而地球化學發(fā)展打下了良好的基礎。2、代表大陸地殼巖石圈成分。后來，費爾斯曼（1928～1938）又基本遵循克拉克的方法，利用自己的研究成果匯編了地殼元素豐度表，并進行了地殼中元素的原子百分數(shù)即元素“原子克拉克值”的計算。第十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四2)簡化方法：a、戈爾德施密特戈爾德施密特（Goldschmidt，1954）采用挪威南部廣泛分布的冰川粘土作為天然的地殼混合樣品。分析了77個這種物質的樣品，計算了地殼化學元素含量的平均值。他認為這種冰川粘土可以做為一種平均樣品，代表著大面積分布的結晶巖石的平均化學成分。其分析結果除了Na2O和CaO偏低外，其它組分的含量值都同克拉克和華盛頓的數(shù)據(jù)相當一致。2.地殼中化學元素豐度研究方法第十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四2)簡化方法：b、維諾格拉多夫（Vinogradov，1962）根據(jù)地殼中出露巖石的比例進行樣品組合，用兩份酸性巖加一份基性巖的人工混合樣品，獲得的化學成分的平均值代表地殼的元素豐度值。

c)泰勒采用花崗巖和玄武巖的質量比為1：1進行計算。并簡單地用花崗巖和玄武巖的標樣來代替。2.地殼中化學元素豐度研究方法第十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四研究初期確定地殼元素豐度的各種方法，明顯存在著以下主要問題：①采用的地殼概念不一致，均未按照現(xiàn)代地殼結構模型進行元素豐度的計算；②地殼的計算厚度采用16km是人為確定的，未考慮莫霍界面；③忽略了海洋地殼的物質成分，實際上多數(shù)數(shù)據(jù)只能是大陸地殼的元素豐度。第二十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四3）、按照地殼模型加權法

a)波德瓦爾特和羅諾夫等采用符合現(xiàn)代地殼結構的全球地殼模型。

b)黎彤在計算中國巖漿巖平均化學成分的基礎上，采用波德瓦爾特的全球地殼模型，將全球劃分成地盾區(qū)、褶皺區(qū)、淺洋區(qū)和深洋區(qū)四個構造單元

第二十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四3.地殼中元素豐度的研究基本步驟①首先建立地殼的理論模式：選擇有代表性地區(qū)，根據(jù)地質學及地球物理剖面，建立標準地殼剖面；確定地殼的構造單元范圍、面積、百分比；確定上地殼、下地殼的厚度及各類巖石的組成百分比。第二十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四②選擇各類巖石代表性的、精確度較高的分析數(shù)據(jù)，包括常量元素、稀土元素及微量元素的含量，作為計算的基本數(shù)據(jù)。③用面積或質量加權平均或簡單的算術平均法求得各構造單元的元素平均豐度，進而計算地殼的平均化學成分。④對計算時采用的地殼模型及所得的克拉克值數(shù)據(jù)進行檢驗。

第二十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四大陸地殼化學組成安山巖模式（Taylor和Mclennan，1985）

4、地殼的化學成分估測的著名方法:

大陸地殼化學組成英云閃長巖模式（Wedepohl，1995）

第二十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四大陸地殼化學組成安山巖模式（Taylor和Mclennan，1985）1）.上地殼：Taylor和Mclennan（1985）提出的上地殼成分主要數(shù)據(jù)是采用澳大利亞后太古宙頁巖（PAAS）化學元素的平均含量減去20％后作為上地殼的成分。他們根據(jù)保存在沉積巖中稀土元素REE（RareEarthElement）地球化學記錄，探討大陸地殼的成分及演化。沉積巖中REE研究表明：第二十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四大陸地殼化學組成安山巖模式（Taylor和Mclennan，1985）沉積巖中REE研究表明：（1）在沉積過程中稀土元素沒有發(fā)生明顯的分異。Taylor等（1985）研究現(xiàn)代沉積環(huán)境REE的分布與世界各地后太古宙頁巖的REE分布模式十分相近，后者包括后太古宙平均澳大利亞頁巖（PAAS），北美頁巖組成（NASC），歐洲頁巖組成（ES）。第二十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四大陸地殼化學組成安山巖模式（Taylor和Mclennan，1985）第二十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四大陸地殼化學組成安山巖模式（Taylor和Mclennan，1985）沉積巖中REE研究表明：（2）太古宙和太古宙以后沉積巖稀土組成明顯不同：太古宙沉積巖以富集Eu或無Eu虧損為特征；太古宙以后沉積巖以Eu虧損為特征，不同時代沉積巖稀土元素組成模式相互平行，區(qū)別僅在于稀土總含量不同。

第二十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四大陸地殼化學組成安山巖模式（Taylor和Mclennan，1985）（3）太古宙以后沉積巖REE模式的一致性表明，沉積巖代表了地殼表面大面積平均取樣。

Taylor等計算并確定了上地殼的REE豐度值，認為上地殼的REE標準化模式應該平行于頁巖，但由于沉積巖中砂巖、碳酸巖、蒸發(fā)巖REE豐度較低，上地殼的REE絕對值應低于平均頁巖值。從上地殼各類沉積巖REE質量平衡計算表明，上地殼的REE的豐度與后太古宙澳大利亞頁巖平均值減去20％數(shù)值相當。第二十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四沉積巖中REE質量平衡計算

*上地殼的REE質量平衡計算時，采用頁巖：砂巖：碳酸巖：蒸發(fā)巖＝72:11:15:2+上地殼的REE采用PAAS減去20％

第三十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四大陸地殼化學組成安山巖模式（Taylor和Mclennan，1985）大陸地殼化學組成安山巖模式（Taylor和Mclennan，1985）

上地殼REE豐度值的確定，提供了估算其他元素豐度的途徑。如利用n（La）/n（Th）、n（La）/n（U）、n（K）/n（U）等比值，可以計算出Th、U、K的豐度，進而利用其他元素與U、Th、K的比值估算其他元素含量。第三十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四大陸地殼化學組成安山巖模式（Taylor和Mclennan，1985）2）.整個陸殼總的化學成分：他們對地殼總的化學成分的計算采用的是大陸地殼生長模型，大陸地殼總體的化學成分相當于安山巖模式成分。第三十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四大陸地殼化學組成安山巖模式（Taylor和Mclennan，1985）大陸地殼化學組成安山巖模式（Taylor和Mclennan，1985）

Taylor對于陸殼總體成分模式提出如下設想：（1）陸殼總的物質組成來源于地幔的分異；總陸殼經部分熔融應能產生花崗閃長巖質上陸殼。（2）根據(jù)大陸地殼形成及演化歷史，75％陸殼形成于25億a以前太古宙，來自太古宙形式火成作用，25％的陸殼形成于太古宙以后，應具島弧安山巖成分，即大陸地殼的整體化學成分應該是75％太古宙陸殼成分＋25％島弧火山巖的安山巖模式成分。第三十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四大陸地殼化學組成安山巖模式（Taylor和Mclennan，1985）大陸地殼化學組成安山巖模式（Taylor和Mclennan，1985）

Taylor對于陸殼總體成分模式提出如下設想：（3）太古宙陸殼以“雙模式”基性巖－長英質火成巖組合為特征?；詭r為地幔部分熔融形成的玄武巖、科馬提巖等。長英質火成巖為富鈉的深成巖（TTG巖套的英云閃長巖、奧長花崗巖）或噴出巖。

第三十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四大陸地殼化學組成安山巖模式（Taylor和Mclennan，1985）3）.下部陸殼的成分：采取大陸地殼總成分減去上地殼的成分得出了下地殼的化學成分。他們認為，原始地殼部分熔融產生花崗巖漿，上侵形成上地殼，而殘余體形成下地殼，從而造成大陸地殼內部的分異作用。他們假設下地殼占整個大陸地殼厚度的75％，上地殼占25％。根據(jù)質量平衡原則，他們由地殼總體組成減去上地殼的相應質量，求出了大陸下地殼的化學成分。第三十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四大陸地殼化學組成英云閃長巖模式（Wedepohl，1995）

）他的計算基于通過歐洲西部3000km長的折射地震剖面（EGT）。該剖面包括60%的古老地盾和40%較年青的褶皺帶，莫霍面平均深度40km，據(jù)此，他建立了大陸地殼的標準剖面。地殼剖面分為上地殼及下地殼。各部分組成的主要巖石類型、厚度及所占比例如圖所示。計算所用各類巖石的化學成分資料來源見表右側說明。第三十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第三十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四5、大洋地殼的化學組成

大洋地殼的研究是通過海洋鉆探、海底取樣及地球物理等方法對大洋玄武巖、海洋沉積物來進行研究的。洋中脊玄武巖（MORB）是洋殼的主要組成部分，來自虧損地幔地球化學源區(qū)。以虧損的K2O、LREE等不相容元素及低的n（Rb）/n（Sr）值和低的87Sr/86Sr初始值為特征。第三十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第二章地殼和地幔的元素分布

第二節(jié)地殼中化學元素的分布一.地殼中化學元素豐度研究方法二.地殼中的化學元素的分布特點第三十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四二.地殼中的化學元素的分布特點

1.地殼中化學元素分布具有明顯的不均勻性。a、分布最大的和分布最小的元素之間克拉克值差別很大，如氧的克拉克值為47％，是分布量最小的元素之一鏷的1.5×1015倍。元素豐度若按克拉克值遞減的順序來排列，其次序為O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、（H）、Ti、C、Cl……等。第四十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四

1.地殼中化學元素分布具有明顯的不均勻性。b、空間上，上下地殼分布不均勻，陸殼和洋殼分布不均勻，陸殼內，各板塊、地質體內分布不均一。以Ri=上地殼元素豐度/下地殼元素豐度Ri約等于1的有:Ca,Si,Zr,Nd,Pb等。小于1的有：Mg，Cu，V，F(xiàn)e，Ni，Cr，Ag，Co，Sr等。大于1的有：Cl，C，Cs，K，Rb，U，Th，Bi，Tl，Nb等。第四十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四

1.地殼中化學元素分布具有明顯的不均勻性。c、時間上，地史早期，一些穩(wěn)定元素富集（如Au，F(xiàn)e），晚期，活潑元素富集（如W）。第四十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四2.地殼中化學元素的分布量一般隨原子序數(shù)的增大而降低。如將元素的原子克拉克值取對數(shù)后，對應于原子序數(shù)作圖，由圖可見分布量大的元素一般位于周期表的開始部分，隨著原子序數(shù)的增大，元素的克拉克值也越來越小。第四十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四圖地殼中元素原子克拉克值相對于原子序數(shù)的曲線（據(jù)費爾斯曼AE）粗線表示偶數(shù)原子序數(shù)的元素；細線表示奇數(shù)原子序數(shù)的元素

第四十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四元素分布的這些規(guī)律與元素的原子結構密切相關，分布量的大小與原子核的穩(wěn)定性有關。如元素分布的偶數(shù)規(guī)則及四倍規(guī)則即是其反映。（1）偶數(shù)規(guī)則：地殼中偶數(shù)元素的分布量占86％，高于奇數(shù)元素，后者占14％。而且某個具體的偶數(shù)元素分布量一般高于與它相鄰的奇數(shù)元素。稀土元素族特別明顯地證實了這一規(guī)則。（2）四倍規(guī)則。元素的原子量（化為整數(shù)）或質量數(shù)A除以4，可把元素分成四種類型。

第四十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四3.地殼中化學元素的分布是與宇宙中化學元素的形成，以及太陽系、地球、地殼形成和演化所制約。對比地殼與太陽系元素豐度數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，它們在元素豐度的排序上有很大的不同：太陽系：H﹥He﹥O﹥Ne﹥N﹥C﹥Si﹥Mg﹥Fe﹥S地球：Fe﹥O﹥Mg﹥Si﹥Ni﹥S﹥Ca﹥Al﹥Co﹥Ti﹥Na地殼：O﹥Si﹥Al﹥Fe﹥Ca﹥Na﹥K﹥Mg﹥（H）、Ti與太陽系相比，地殼和地球都明顯地貧H、He、Ne、N等氣體。與地球相比，地殼明顯貧Fe和Mg，同時富集Al，K和Na。第四十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四二.地殼中的元素的分布特點對比地殼與太陽系元素豐度數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，它們在元素豐度的排序上有很大的不同：太陽系：H﹥He﹥O﹥Ne﹥N﹥C﹥Si﹥Mg﹥Fe﹥S地球：Fe﹥O﹥Mg﹥Si﹥Ni﹥S﹥Ca﹥Al﹥Co﹥Ti﹥Na地殼：O﹥Si﹥Al﹥Fe﹥Ca﹥Na

﹥K﹥Mg﹥（H）、Ti與太陽系相比，地殼和地球都明顯地貧H、He、Ne、N等氣體。與地球相比，地殼明顯貧Fe和Mg，同時富集Al，K和Na。

第四十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四二.地殼中的元素的分布特點

這種差異說明，地球形成時伴隨著氣態(tài)元素的逃逸。而地球元素的化學演化表現(xiàn)為較輕易溶的堿金屬鋁硅酸鹽在表層富集，而較重的難溶鎂、鐵硅酸鹽和金屬鐵則向深度集中。

第四十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第二章地殼和地幔的元素分布第一節(jié)地球的結構第二節(jié)地殼中化學元素的分布第三節(jié)地幔的元素組成

第四節(jié)地殼與地幔的相互作用及物質交換第四十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)

地幔的元素組成一.地?；瘜W組成的研究方法（1）地質學方法：直接獲取上地幔在地表的露頭，這些天然露頭有堿性玄武巖、碧玄巖、?；x橄巖、橄欖拉斑玄武巖、金伯利巖中的超鎂鐵質巖的深源包體。上述火山作用象一座座天然的超深鉆，把地幔中的巖石標本攜帶到地表，成為“天然的地幔信史”。此外，以固態(tài)構造侵位的阿爾卑斯型鎂鐵質巖侵入體也是上地幔在地表的露頭，但他們常常也遭受蛇紋石化，新鮮程度不如深源包體。第五十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)

地幔的元素組成（2）與地球以外的星球進行對比：通過對隕石、月巖組成的研究，了解地幔的演化及組成。（3）實驗巖石學的方法：模擬地幔的高溫高壓條件，進行巖石、礦物相轉變的實驗；以及在各種不同的溫壓條件下對不同組成的上地幔物質進行熔融實驗，從而了解各類巖漿起源的條件。第五十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)

地幔的元素組成（4）根據(jù)地球物理的資料：了解地幔的密度、彈性、粘度、熱狀態(tài)等性質，從而更好地限定地幔的巖石學模型。第五十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)

地幔的元素組成二.原始地幔的化學成分Taylor（1985）獲得原始地幔的元素豐度的方法：①根據(jù)地幔的密度和地震資料確定原始地幔的FeO含量為8.0％；②難熔主要元素Si、Ti、Al、Mg、Ca之間應具有CⅠ型碳質球粒隕石的比值；第五十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)

地幔的元素組成③原始地幔的親石微量元素豐度是CⅠ型球粒隕石的1.5倍；④揮發(fā)性元素通過各種途徑研究，獲得它與難熔親石元素之間的比值進行估算。第五十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)

地幔的元素組成三．地幔的端元組成

80年代地幔地球化學研究的主要成果是

地幔不均一性和地幔端元成分的發(fā)現(xiàn)

研究表明地幔存在垂向及側向的不均一性第五十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)

地幔的元素組成地幔不均一性的產生可能有三種途徑：①地幔部分熔融及巖漿的析出②地幔交代作用③地殼及巖石圈物質重新進入地幔對流第五十六頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)

地幔的元素組成三．地幔的端元組成

根據(jù)幔源巖石洋中脊玄武巖及洋島玄武巖的Sr、Nd、Pb同位素及微量元素研究，地幔中存在虧損地幔（Depleted）及富集地幔地幔中相對于原始地幔虧損（或富集）不相容元素的區(qū)域（或地幔）

第五十七頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)

地幔的元素組成三．地幔的端元組成

不相容元素是指容易由地幔固體礦物中析出而進入有利的熔體相的那些化學元素。不相容性包括大離子半徑親巖元素（LILE），不適合進入地幔礦物的晶體構造。不相容元素具低的分配系數(shù)，經常D≤0.1第五十八頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)

地幔的元素組成三．地幔的端元組成

HartSR（1988）提出了4種地幔端元組成：

虧損地幔DDM高μ值地幔HIMU富集地幔1EM1富集地幔2EM2后三者是洋島玄武巖三種端元組分，主要來自再循環(huán)大洋巖石圈

第五十九頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四根據(jù)Nd-Sr同位素劃分的四種地幔端元組分圖（據(jù)Hofmann，1997）第六十頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第二章地殼和地幔的元素分布第一節(jié)地球的結構第二節(jié)地殼中化學元素的分布第三節(jié)地幔的元素組成第四節(jié)地殼與地幔的相互作用及物質交換第六十一頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第四節(jié)地殼與地幔的相互作用及物質交換一、巖石圈物質的循環(huán)

二、地幔柱－巖石圈的相互作用第六十二頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第四節(jié)地殼與地幔的相互作用及物質交換一、巖石圈物質的循環(huán)

巖石圈是剛性的、冷的圈層，它由地幔的最上部和上覆的大陸殼及海洋下的洋殼構成。巖石圈在大洋區(qū)厚約100km，大陸地區(qū)厚約100～400km，它是由海底擴張而移動的構造板塊組成。

巖石圈之下為軟流圈，巖石圈板塊好似漂浮在塑狀的軟流圈之上移動。第六十三頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四第四節(jié)地殼與地幔的相互作用及物質交換巖石圈物質的再循環(huán)主要有二種形式：①大洋地殼或大陸地殼或巖石圈由于俯沖（消減）作用被軟流圈傳導進入地幔②拆沉作用（delamination）地殼或巖石圈經底部侵蝕，其碎片沉入并集儲在地幔

第六十四頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四一、巖石圈物質的循環(huán)

1.板塊俯沖作用產生的物質再循環(huán)

俯沖（消減）作用：由于巖石圈漂浮在軟流圈之上，被傳到至海溝，俯沖下滑回到島弧之下地幔中去，經常呈45°角俯沖并達到600km以下的深處。

地殼或巖石圈板片加入地幔，造成地幔成分的不均一性，往往是富集地幔及高μ值地幔端員組分形成的原因。

第六十五頁，共七十四頁，編輯于2023年，星期四一、巖石圈物質的循環(huán)

2.拆沉作用以往人們認為陸源洋殼沉積物俯沖作用是大陸地殼再循環(huán)的唯一機制。目前拆沉作用的提出，引起地質、地球化學和地球物理學者普遍重視。它是造成下地殼及相應大陸地殼成分演化和殼