巖石地球化學5-微量處理

3月29日周六下午2點-階梯-1教室{考博士占教室}4月4日

周五下午2點，19樓-201教室4月11日周五下午2點，19樓-201教室《巖石地球化學》上 間-地點預告第二節(jié)、微量元素數(shù)據(jù)處理與解釋第一節(jié)、主量元素數(shù)據(jù)處理與解釋第三節(jié)、同位素數(shù)據(jù)處理與解釋第三章、巖石地球化學數(shù)據(jù)的處理與解釋第二節(jié)、微量元素數(shù)據(jù)處理與解釋第一節(jié)、主量元素數(shù)據(jù)處理與解釋第三節(jié)、同位素數(shù)據(jù)處理與解釋第三章、巖石地球化學數(shù)據(jù)的處理與解釋第二節(jié)、微量元素數(shù)據(jù)處理與解釋一、控制微量元素行為的地球化學規(guī)律二、稀土元素處理和解釋三、微量元素處理和解釋（包括稀土在內的微量元素特征）第三章、巖石地球化學數(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準化圖解元素或者運算后元素投點圖2.

微量元素的用途第三章、巖石地球化學數(shù)據(jù)的處理與解釋（1）多元素標準化圖解A

屬于REE標準化圖解的擴展和，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

標準化數(shù)值——原始地幔、球粒隕石，或者MORBC作圖的意圖——比較樣品與標準化數(shù)據(jù)之間的偏離程度1.

微量元素處理方法（1）多元素標準化圖解中文表達方式————原始地幔(球粒隕石)標準化多元素圖解,微量元素含量蜘蛛圖英語表達方式————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多元素標準化數(shù)據(jù)常用的球粒隕石和原始地幔標準化數(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Boynton,

1984McDonough

et

al.,1992Boynton

W.V.

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Geochemistry

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the

rare

earth

elements:

meteorite

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W.F.,

Sun

S.,

Ringwood

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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目前常用作標準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和標準化數(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,1973)國內設立了—孫賢鉥地球化學青年科學家獎第一屆，

剛；第二屆，王

強；第三屆，楊進輝；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,1973)孫賢鉥(1943-2005)勝利后，隨父母移居省國際著名地球化學家孫賢鉥先生1943年10月27日出生于福建省福州市，抗日臺北市。1962年被免試保送

大學地質系學習。1968年，孫賢鉥先生赴

求學，師從著名地球化學家PaulGast，先后在紐約的哥倫比亞大學和休斯頓美國宇航局

空間中心從事鉛同位素地球化學研究，1973年獲得博士

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

陸續(xù) 在Nature、Science等國際知名學術

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

。1973年-1975年，孫賢鉥先生在紐約大學石溪分校做博士后，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工作，期間對太古宙科馬提巖、高鎂玄武巖、大洋玄武巖和蛇綠巖等巖石進行了開創(chuàng)性的地球化學研究，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

。其中有關洋中脊玄武巖地球化學的文章(Sun，Nesbittand

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

科學和工業(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資源局

研究員，1999年退休。在此期間，他

了一系列有關地球的化學組成、演化以及元素地球化學性質的文章，成為當代地球科學界廣泛他的學生McDonough在Geological

Society

Special

Publication上的經典之作。其中最為著名的是

他和的關于地?；瘜W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已經被SCI引證超過2800次；另一篇引證近800次。Sun

&

MacDonough,

1989Sun

&

MacDonough,

1989標準化順序和數(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準化？——源于地幔巖石研究Fig.

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

et

al,

2001，Geology目前常用順序-可以適當變化Xuetal，2001，Geology目前常用順序-可以適當變化Chung

et

al，2003，Geology可以簡化使用的順序（1）多元素標準化圖解作圖方法：同REE相似，分別除以標準化數(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單位均為重量百分數(shù)Sun

&

MacDonough,

1989標準化順序和數(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）多元素標準化圖解作圖方法：演示：（1）多元素標準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

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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強元素（HFSE），如Nb(Ta)、Ti、P等元素，這些元素的流體/巖石分配系數(shù)很小（1)，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負異常（在微量元素原始地幔標準化蛛網圖上相對于相鄰元素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元素(K,Rb,

Sr,Th,

etc.）；導致地幔楔熔融的島弧巖漿富集上述元素。同時,HFSE相對虧損。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的負異常的引申含義具有大陸地殼物質的參與參與的物質由交代流體帶來流體是富集K,Rb,

Sr,Th，虧損Nb、Ta、Ti多元素標準化圖解其他多元素標準化圖解:鉑族元素（Platinum

metal

Group

Elements）過渡金屬元素（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）多元素標準化圖解（2）元素或者元素比值投點圖第三章、巖石地球化學數(shù)據(jù)的處理與解釋包括：二元或者三角圖元素對元素元素比值對元素元素比值對元素比值元素運算后（2）元素或者元素運算后投點圖Ti

ppm0060018000VppmMORBIAT包括：二元或者三角圖元素對元素元素比值對元素元素比值對元素比值元素運算后（2）元素或者元素運算后投點圖包括：二元或者三角圖元素對元素元素比值對元素元素比值對元素比值元素運算后（2）元素或者元素運算后投點圖進行巖石分類研究巖石成因（模擬計算反演源巖和過程）鑒別巖石形成的構造環(huán)境2.

微量元素圖解研究用途重要元素對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）則預示著Ol的分離結晶作用。Cr的逐漸降低代表尖晶石或者Cpx的分離結晶作用。V,

Ti它們在部分熔融和分離結晶過程中顯示相似的特征。都傾向于進入Fe-Ti氧化物（鈦鐵礦和鈦磁鐵礦)，是鈦鐵礦和鈦磁鐵礦結晶分異的示蹤劑。如果V和Ti顯示差異性質，則Ti可以類質同象進入一些副礦物相，例如榍石和金紅石。Zr,

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

Rb不相容元素，在鉀長石、云母或者角閃石中可以替換K、Rb在角閃石中類質同象替換能力弱于在鉀長石和云母中，因此K/Ba比值可以用來鑒別這些礦物相。Sr在Pl中容易類質同象替換Ca（但是在Py中不取代Ca），在鉀長石中替換K，在淺部低壓條件下當Pl作為早期結晶相的時候，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Pl不穩(wěn)定的時候，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，因此會導致輕稀土的分異。榍石和Pl傾向于吸納輕稀土元素。Cpx僅導致REE輕度分異。Eu強烈傾向進入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。強烈傾向進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－全堿含量進行巖石分類碧玄巖副長石巖進行巖石分類（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代表全堿進行巖石分類代表Si代表全堿進行巖石分類Pearce,

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A

user's

guide

to

basaltic

discrimination

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Wyman,

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Trace

Element

Geochemistry

of

VolcanicRocks:

Applications

for

Massive

Sulphide

Exploration.

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of

Canada

Short

Course

Notes,

12：79-113.進行巖石分類同時研究成因Ernst

&

Buchan,2003,

RECOGNIZINGMANTLE

PLUMES

IN

THEGEOLOGICAL

RECORD鑒別不同源巖地球化學端元和過程Xu

et

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