岩石地球化学5-微量处理

3月29日周六下午2点-阶梯-1教室{考博士占教室}4月4日

周五下午2点，19楼-201教室4月11日周五下午2点，19楼-201教室《岩石地球化学》上 间-地点预告第二节、微量元素数据处理与解释第一节、主量元素数据处理与解释第三节、同位素数据处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释第二节、微量元素数据处理与解释第一节、主量元素数据处理与解释第三节、同位素数据处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释第二节、微量元素数据处理与解释一、控制微量元素行为的地球化学规律二、稀土元素处理和解释三、微量元素处理和解释（包括稀土在内的微量元素特征）第三章、岩石地球化学数据的处理与解释三、微量元素处理和解释微量元素处理方法多元素标准化图解元素或者运算后元素投点图2.

微量元素的用途第三章、岩石地球化学数据的处理与解释（1）多元素标准化图解A

属于REE标准化图解的扩展和，最早用于玄武岩，现在可以用于所有岩石（岩浆岩和沉积岩）类型。B

标准化数值——原始地幔、球粒陨石，或者MORBC作图的意图——比较样品与标准化数据之间的偏离程度1.

微量元素处理方法（1）多元素标准化图解中文表达方式————原始地幔(球粒陨石)标准化多元素图解,微量元素含量蜘蛛图英语表达方式————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顺序和数值根据Sun&

MacDonough,

1989球粒陨石Boynton

W.V.

1984；Sun&

MacDonough,1989；MORB,

Pearce,

1983沉积岩NASC，Gromet

et

al,

1984平均地壳成分根据－－Taylor

&

McLennan,1981Rudnick

&

Gao,

2004多元素标准化数据常用的球粒陨石和原始地幔标准化数值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文献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目前常用作标准化的原始地幔顺序和成分（primitive/primordial

mantle）多元素蜘蛛图的原始文献和标准化数据(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.孙贤鉥(1943-2005)孙贤鉥博士(哥伦比亚大学,1973)国内设立了—孙贤鉥地球化学青年科学家奖第一届，

刚；第二届，王

强；第三届，杨进辉；第四届，赵子福；第五届，袁洪林；第六届， 成；第七届，黄方孙贤鉥(1943-2005)孙贤鉥博士(哥伦比亚大学,1973)孙贤鉥(1943-2005)胜利后，随父母移居省国际著名地球化学家孙贤鉥先生1943年10月27日出生于福建省福州市，抗日台北市。1962年被免试保送

大学地质系学习。1968年，孙贤鉥先生赴

求学，师从著名地球化学家PaulGast，先后在纽约的哥伦比亚大学和休斯顿美国宇航局

空间中心从事铅同位素地球化学研究，1973年获得博士

。期间，他在铅同位素地球化学等研究领域取得了诸多开创性成果。相关

陆续 在Nature、Science等国际知名学术

上并得到了广泛的，其中有关年轻玄武岩铅同位素的文章(Sun，1980)SCI引证次数已经超过700次，成为这一研究领域一个里程碑式的经典

。1973年-1975年，孙贤鉥先生在纽约大学石溪分校做博士后，随GilbertHanson从事碱性玄武岩的研究，在许多重要的

上

了多篇高水平的

。1975年，孙贤鉥先生前往澳大利亚的阿德雷德大学工作，期间对太古宙科马提岩、高镁玄武岩、大洋玄武岩和蛇绿岩等岩石进行了开创性的地球化学研究，再次显示了他卓越的科研才能，相继

了多篇至今仍被广泛引用的

。其中有关洋中脊玄武岩地球化学的文章(Sun，Nesbittand

Sharaskin，1979)SCI引证次数已经超过500次。1977年，孙贤鉥先生在悉尼澳大利亚

科学和工业研究组织矿物研究

工作，从事氧、硫等稳定同位素的研究。1981他成为澳大利亚矿产资源局

研究员，1999年退休。在此期间，他

了一系列有关地球的化学组成、演化以及元素地球化学性质的文章，成为当代地球科学界广泛他的学生McDonough在Geological

Society

Special

Publication上的经典之作。其中最为著名的是

他和的关于地幔化学和同位素体系的文章

：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已经被SCI引证超过2800次；另一篇引证近800次。Sun

&

MacDonough,

1989Sun

&

MacDonough,

1989标准化顺序和数值球粒陨石原始地幔其中有些不用，例如Tl，Sc，W，Sn，F等作图Cs=0.0079作图Pb=0.071Sun

&

MacDonough,

1989Fig.2.7.3为什么使用原始地幔值标准化？——源于地幔岩石研究Fig.

2.16Chung等，2004，EarthSci.Rev.目前常用顺序-可以适当变化Williams

et

al,

2001，Geology目前常用顺序-可以适当变化Xuetal，2001，Geology目前常用顺序-可以适当变化Chung

et

al，2003，Geology可以简化使用的顺序（1）多元素标准化图解作图方法：同REE相似，分别除以标准化数值，再作图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这里K2O、TiO2、P2O5单位均为重量百分数Sun

&

MacDonough,

1989标准化顺序和数值球粒陨石原始地幔其中有些不用，例如Tl，Sc，W，Sn，F等（1）多元素标准化图解作图方法：演示：（1）多元素标准化图解图解的基本解释大离子亲石元素HFSEHREEHofmann,

2004地壳的成分幔源玄武岩的成分大离子亲石元素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各类岩石的REE和微量元素特征注意各类岩石的典型元素特征变化Hofmann,2004PbNbTiUltra-K

rocks

in

Lhasablock正常岛弧火山岩由源自俯冲板片脱水产生的流体交代地幔楔发生部分熔融而形成，这种富水的流体亏损高场强元素（HFSE），如Nb(Ta)、Ti、P等元素，这些元素的流体/岩石分配系数很小（1)，因此，在流体交代地幔楔形成的正常岛弧火山岩中出现显著的Nb（Ta）、Ti负异常（在微量元素原始地幔标准化蛛网图上相对于相邻元素K

、La和Eu、Gd）。为什么岛弧火山岩出现Nb、Ta的负异常？岛弧火山岩成因——俯冲板片相变 的流体加入到上覆的地幔楔；流体携带了俯冲板片析出的活动元素(K,Rb,

Sr,Th,

etc.）；导致地幔楔熔融的岛弧岩浆富集上述元素。同时,HFSE相对亏损。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各类岩石的REE和微量元素特征注意各类岩石的典型元素特征变化大离子亲石元素HFSEChung等，2004，EarthSci.Rev.岩浆岩出现Nb、Ta、Ti的负异常的引申含义具有大陆地壳物质的参与参与的物质由交代流体带来流体是富集K,Rb,

Sr,Th，亏损Nb、Ta、Ti多元素标准化图解其他多元素标准化图解:铂族元素（Platinum

metal

Group

Elements）过渡金属元素（Transition

metal)1.

微量元素处理方法三、微量元素处理和解释1.

微量元素处理方法（1）多元素标准化图解（2）元素或者元素比值投点图第三章、岩石地球化学数据的处理与解释包括：二元或者三角图元素对元素元素比值对元素元素比值对元素比值元素运算后（2）元素或者元素运算后投点图Ti

ppm0060018000VppmMORBIAT包括：二元或者三角图元素对元素元素比值对元素元素比值对元素比值元素运算后（2）元素或者元素运算后投点图包括：二元或者三角图元素对元素元素比值对元素元素比值对元素比值元素运算后（2）元素或者元素运算后投点图进行岩石分类研究岩石成因（模拟计算反演源岩和过程）鉴别岩石形成的构造环境2.

微量元素图解研究用途重要元素对岩石成因的指示意义（After

Green

1980）元素特征解释Ni,

Co,

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

ppm,Cr=500-600

ppm）暗示着岩石母岩为地幔橄榄岩，如果岩石系列显示Ni的逐渐降低（Co也可以显示同样规律）则预示着Ol的分离结晶作用。Cr的逐渐降低代表尖晶石或者Cpx的分离结晶作用。V,

Ti它们在部分熔融和分离结晶过程中显示相似的特征。都倾向于进入Fe-Ti氧化物（钛铁矿和钛磁铁矿)，是钛铁矿和钛磁铁矿结晶分异的示踪剂。如果V和Ti显示差异性质，则Ti可以类质同象进入一些副矿物相，例如榍石和金红石。Zr,

Hf极不相容元素，基本不进入主要的地幔矿物相，有时可以与Ti类质同象进入副矿物相，例如榍石和金红石。Ba,

Rb不相容元素，在钾长石、云母或者角闪石中可以替换K、Rb在角闪石中类质同象替换能力弱于在钾长石和云母中，因此K/Ba比值可以用来鉴别这些矿物相。Sr在Pl中容易类质同象替换Ca（但是在Py中不取代Ca），在钾长石中替换K，在浅部低压条件下当Pl作为早期结晶相的时候，显示相容元素特征，因此Sr或者Ca/Sr比值是鉴别Pl参与的有力指示剂。但是Sr在高压的地幔条件下，当Pl不稳定的时候，显示不相容元素特征。REE石榴石(Opx和角闪石稍弱)容纳重稀土元素，因此会导致轻稀土的分异。榍石和Pl倾向于吸纳轻稀土元素。Cpx仅导致REE轻度分异。Eu强烈倾向进入Pl中，因此Eu异常可以鉴别是否有Pl的参与。Y常类似于HREE，显示不相容元素特征。强烈倾向进入石榴石和角闪石中，辉石次之。榍石和磷灰石也富集Y，因此如果岩石中存在这些副矿物，将明显影响Y的分异。Xuetal，2001，Geology目前常用顺序-可以适当变化Zr/Ti

acts

as

a

proxy

for

SiZr/Ti——SiO2Nb/Y

acts

as

a

proxy

fortotalalkalis.Nb/Y－全碱含量进行岩石分类碧玄岩副长石岩进行岩石分类（取代TAS，适用于弱蚀变岩石分类）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代表全碱进行岩石分类代表Si代表全碱进行岩石分类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.进行岩石分类同时研究成因Ernst

&

Buchan,2003,

RECOGNIZINGMANTLE

PLUMES

IN

THEGEOLOGICAL

RECORD鉴别不同源岩地球化学端元和过程Xu

et

al，2001，Geology探讨岩石成因与演化过程探讨岩石源区成分和成因Z