巖石構(gòu)造環(huán)境的地球化學(xué)判別省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件市賽課百校聯(lián)賽優(yōu)質(zhì)課一等獎(jiǎng)?wù)n件

巖石結(jié)構(gòu)環(huán)境判別1/63

巖石結(jié)構(gòu)環(huán)境地球化學(xué)判別利用中出現(xiàn)問題：

數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度不高；

選擇判別標(biāo)志和圖解帶有盲目性：巖石地球化學(xué)判別標(biāo)志本身存在多解性，比如，含有洋脊玄武巖（MORB）化學(xué)特征玄武巖能夠產(chǎn)出于洋脊、弧后盆地及邊緣海盆等環(huán)境；巖石變質(zhì)或蝕變影響等。

這些問題經(jīng)常造成誤判。怎樣改進(jìn)，以下幾點(diǎn)值得注意。2/63（一）正確了解結(jié)構(gòu)環(huán)境與巖石地球化學(xué)特征內(nèi)在聯(lián)絡(luò)是，除數(shù)據(jù)精度基礎(chǔ)外，克服盲目性、提升巖石結(jié)構(gòu)環(huán)境地球化學(xué)判別效果首要原因。按地質(zhì)運(yùn)動(dòng)中各種基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)形式相互依存、相互制約和相互轉(zhuǎn)化地學(xué)哲學(xué)觀，對各類巖石形成過程來說，結(jié)構(gòu)(環(huán)境)起著溝通物源、約束過程發(fā)生場所和運(yùn)移路徑，以及制約熱動(dòng)力學(xué)條件作用。詳細(xì)說明以下：3/631.不一樣結(jié)構(gòu)切割殼幔深度和部位不一樣，洋脊可溝通地幔軟流圈，B型俯沖可造成俯沖洋殼與巖石圈地幔相互作用，A型俯沖可引發(fā)俯沖陸殼與另一側(cè)地殼深部和地幔相互作用，等等。因?yàn)榈厍蚋鲗尤皩尤?nèi)不一樣部分均為化學(xué)成份差異物質(zhì)庫，所以特定結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)環(huán)境就溝通著不一樣物質(zhì)庫（源區(qū)）及其組合，使巖石一定程度上繼承源區(qū)化學(xué)特征。4/632.不一樣結(jié)構(gòu)限定著巖石形成過程活動(dòng)場所與運(yùn)移路徑不一樣，比如，洋脊結(jié)構(gòu)限定了玄武巖漿沿?cái)U(kuò)張脊活動(dòng)，形成巖石只同海水作用，成份常受海水蝕變影響；B型俯沖限定巖漿在島弧區(qū)自下而上運(yùn)移，穿過大洋巖石圈（洋內(nèi)島?。┗虼箨憥r石圈（大陸島弧），因而巖石會(huì)受洋或陸殼物質(zhì)影響而表現(xiàn)出成份差異。5/633.不一樣結(jié)構(gòu)環(huán)境顯示出不一樣熱動(dòng)力學(xué)和物理化學(xué)條件，影響著各類成巖過程機(jī)制和特征。

比如，洋脊環(huán)境受制于地幔高熱流，使熱經(jīng)過玄武巖漿向外逸散，只發(fā)生巖漿快速結(jié)晶或固結(jié)，普通不引發(fā)較大成份分異。板內(nèi)裂谷結(jié)構(gòu)一樣是地幔軟流圈上隆或地幔熱柱作用引發(fā)巖石圈裂解結(jié)果，幔源巖漿能夠經(jīng)過結(jié)晶分異突變、巖漿不混熔分層等方式形成雙模式巖套（機(jī)制未完全搞清），也可因?yàn)獒Ｔ磶r漿熱烘烤使下地殼部分熔融形成不一樣源雙模式巖套，但不引發(fā)巖漿中高場強(qiáng)元素（HFSE）相對于大離子親石元素（LILE）分異或虧損。6/63又如，B型俯沖帶中為地幔對流下降處，隨俯沖洋殼下插溫度升高和脫水變質(zhì)，形成富水條件下部分熔融，必定造成富含于難熔（溶）礦物（鈦酸鹽類、金紅石、鋯石等）中高場強(qiáng)元素（Nb、Ta、Zr、Hf、Ti、P）更多地留在源區(qū)殘余固相中，而大離子親石元素（K、Rb、Ba、Th、U、REE）（多含于普通造巖礦物中，且含有不相容性）則傾向富集于形成巖漿和溶液中，所以俯沖消減帶中火山巖和侵入巖均顯示HFSE相對于LILE虧損特征。這種特征被稱之為消減帶組分——SZC。7/63總之，上述相關(guān)結(jié)構(gòu)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)環(huán)境對巖石地球化學(xué)特征約束實(shí)質(zhì)說明，即使只是結(jié)合巖漿作用討論，但也適合用于沉積作用。只是對沉積作用而言，物源應(yīng)是受結(jié)構(gòu)環(huán)境制約剝蝕區(qū)物質(zhì)成份，結(jié)構(gòu)限定成巖條件則更多是風(fēng)化剝蝕速率及水動(dòng)力學(xué)條件。變質(zhì)作用物源則是卷入結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)巖漿巖或沉積巖，而結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)則限定著熱動(dòng)力學(xué)條件。8/63（二）選擇有效判別標(biāo)志和方法標(biāo)準(zhǔn)9/631.由物源看，地殼和地幔各個(gè)結(jié)構(gòu)層均可視為物質(zhì)庫，在它們之間元素組成差異最顯著應(yīng)是強(qiáng)和較強(qiáng)不相容元素，即LILE(Rb、Th、K、Ba、LREE等）與HFSE(Ti、Ta、Nb、Zr、Hf、Y等），以及強(qiáng)相容元素（Cr、Ni、Co),它們在巖漿與固相源巖之間有最強(qiáng)和較強(qiáng)分異能力，應(yīng)含有更加好判別意義。10/632.由物理化學(xué)條件能引發(fā)差異強(qiáng)度看，必須重視LILE與HFSE相對關(guān)系。因LILE普通為造巖礦物組成，這些礦物穩(wěn)定性較?。ㄒ兹酆鸵兹埽鳫FSE則主要受穩(wěn)定性較大副礦物（Ti、Nb、Ta復(fù)雜氧化物,鋯石等）控制，所以這兩類元素相對關(guān)系能較靈敏地反應(yīng)物理化學(xué)條件不一樣結(jié)構(gòu)環(huán)境。11/633.從巖石中元素含量差異程度看，微量元素應(yīng)優(yōu)于主量元素。比如，洋脊玄武巖（MORB）與大洋裂谷玄武巖（洋島玄武巖OIB）和大陸裂谷玄武巖(CRB)相比，微量元素含量有些可相差1～2數(shù)量級，而主量元素含量相差甚微。所以微量元素標(biāo)志能有更顯著判別效應(yīng)。12/634.從元素在巖石變質(zhì)過程中穩(wěn)定性看，REE、HFSE及Cr、Ni、Co也較為惰性，適合于在大陸巖石多受變質(zhì)條件下應(yīng)用；K、Rb、Cs、U、Sr、Ba和Pb等較活動(dòng)，只能在巖石未變質(zhì)或變質(zhì)輕微情況下應(yīng)用,尤其須注意防止遭受流體交代蝕變巖石樣品。13/635.多元素綜合判別比少數(shù)元素組成判別圖解更有效，比如，近年發(fā)展起來各種蛛網(wǎng)圖(spidergram),即以LILE、HFSE等不相容元素為基礎(chǔ)，按不相容性減弱趨勢排序，以球粒隕石、N-MORB、ORG、原始地幔等標(biāo)準(zhǔn)化，編制元素組成模式圖，其判別效果就優(yōu)于少數(shù)元素二元和三元圖解。將世界已知結(jié)構(gòu)環(huán)境中巖石數(shù)據(jù)與待判巖石數(shù)據(jù)放在一起進(jìn)行多元判別分析與多元對應(yīng)分析，也是值得推薦方法。14/636.這里所討論結(jié)構(gòu)環(huán)境是自大約1.8Ga以來板塊結(jié)構(gòu)體制下，不應(yīng)直接搬用于地球出現(xiàn)板塊結(jié)構(gòu)體制之前，尤其太古宙結(jié)構(gòu)。比如，一些太古宙巖石也顯示SZC化學(xué)特征，但不應(yīng)說它們就與洋殼俯沖消減相關(guān)，就是產(chǎn)于島弧環(huán)境，因?yàn)槟菚r(shí)假如發(fā)生下地殼拆沉也可能造成類似SZC特征。15/637.各類巖石形成機(jī)制、條件等復(fù)雜程度不一樣，用于板塊結(jié)構(gòu)環(huán)境判別研究深度也有差異。普通火山巖，尤其玄武巖研究最多，應(yīng)用最廣；其次為花崗巖類，研究較多，應(yīng)用也較廣；而沉積巖則相對研究得弱些，但也有一定應(yīng)用。應(yīng)分別了解它們在各種結(jié)構(gòu)環(huán)境中地球化學(xué)特征和判別標(biāo)志，方便很好地應(yīng)用。16/638．隨研究深入，一些結(jié)構(gòu)環(huán)境判別已不能滿足于大類確定，還需區(qū)分細(xì)類型。比如，島弧環(huán)境需深入判別出洋內(nèi)島弧、大陸島弧和陸緣弧；在洋脊玄武巖中需區(qū)分正常型洋脊玄武巖(N-MORB)、過渡型洋脊玄武巖(T-MORB)和異常型洋脊玄武巖(E-MORB)；板內(nèi)結(jié)構(gòu)環(huán)境需要區(qū)分大洋裂谷與大陸裂谷，等等。詳細(xì)區(qū)分原理與標(biāo)志說明以下。17/63（1）洋內(nèi)島弧（如阿留申）、大陸島?。ㄈ缳闼┖完懢壔。ò驳谒剐停┑厍蚧瘜W(xué)區(qū)分。依據(jù)：按上列次序，島弧玄武巖地幔源區(qū)中陸源沉積物影響依次增強(qiáng)（洋殼俯沖帶入）。標(biāo)志為：雖共同含有虧損HFSE特征，但洋內(nèi)島弧基本無大陸物質(zhì)影響，大陸島弧至陸緣弧大陸物質(zhì)影響逐步增大。詳細(xì)表現(xiàn)：相對洋內(nèi)島弧，不相容元素（含REE）增富，(La/Yb)N增大，La/Nb、Ba/Nb、Th/Nb等增高。18/63（2）N型、T-型和E型MORB地球化學(xué)區(qū)分。三種MORB均產(chǎn)于洋脊，在大陸上均與蛇綠巖相關(guān)。N–MORB起源于虧損地幔（DM），E-MORB巖漿源自地幔深部地幔柱源區(qū)，而T-MORB為上述兩種地幔源巖漿混合產(chǎn)物。相對于DM,地幔柱源巖漿顯著富集不相容元素（含REE）,(La/Yb)N>>1(6.6~13.6),Ti≈Ta;Th/Yb、Ta/Yb、Ba/Nb、Ba/Th、Ba/La等偏高，Zr/Nb偏低。19/63（3）大洋裂谷OIB和大陸裂谷CRB區(qū)分。兩種裂谷環(huán)境中產(chǎn)出玄武巖均多為地幔柱源巖漿形成，一致顯示上述地幔柱源巖漿地球化學(xué)特征，而且常與長英質(zhì)巖石組成堿性雙峰巖套，普通不易區(qū)分，只是OIB有時(shí)更富集Nb-Ta(在蛛網(wǎng)圖中顯示正異常)，CRB常顯示陸殼污染特征。區(qū)分時(shí)，應(yīng)注意反應(yīng)洋和陸其它標(biāo)志，如共生沉積巖海相和陸相特征、有沒有蛇綠巖相伴等。20/639．同位素和微量元素聯(lián)合判別能提升效果。比如，N-MORB起源自虧損地幔（DM），其現(xiàn)今εNd(0)介于+8~+12；OIB和E-MORB來自地幔柱源，其現(xiàn)今εNd(0)介于+10~-2；而島弧玄武巖εNd(0)介于+8~-2。如將Nd同位素標(biāo)志與微量元素標(biāo)志聯(lián)合應(yīng)用，則可顯著提升巖石結(jié)構(gòu)環(huán)境分辨率。在此應(yīng)注意有些情況下同位素和微量元素是解耦，如地幔柱源巖漿在不相容微量元素上是富集，但在Nd同位素方面則多數(shù)顯示虧損特征。21/63（三）各類板塊結(jié)構(gòu)環(huán)境中巖漿巖化學(xué)特征及其應(yīng)用實(shí)例

下面將對不一樣結(jié)構(gòu)環(huán)境中產(chǎn)出玄武巖類（含長英質(zhì)火山巖）和花崗巖類地球化學(xué)特征、判別標(biāo)志及其用于判別情況，以圖表方式說明之，以期能夠加深對上述原理和標(biāo)準(zhǔn)了解，改進(jìn)在研究中應(yīng)用。22/63I、玄武巖類結(jié)構(gòu)環(huán)境地球化學(xué)判別圖1勉略蛇綠混雜巖帶玄武巖球粒隕石和N-MORB標(biāo)準(zhǔn)化微量元素組成模式23/63圖2各類玄武巖N-MORB標(biāo)準(zhǔn)化微量元素組成模式N-MORB-正常洋脊玄武巖；IAB-島弧拉斑玄武巖；CABI-島弧鈣堿性玄武巖；CABM-陸緣弧鈣堿性玄武巖；WPB-板內(nèi)玄武巖。據(jù)BVTP(1981)數(shù)據(jù)。24/63圖3大洋中脊玄武巖N-MORB標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素組成模式25/63圖4松樹溝變拉斑玄武巖Nb/Th-Nb(a)和NbN-ThN-LaN(b)圖解(據(jù)Jochumetal.,1991)(引自周鼎武等,1995a)MORB:大洋中脊玄武巖(注:N-MORB),OIB:洋島玄武巖,PM:原始地幔,CC:大陸地幔.倒三角為第一組巖石;正三角為第二組巖石;空心方塊為第三組巖石.26/63圖5松樹溝變拉斑玄武巖Th/Yb-Ta/Yb(a)和Ta-Th-Hf(b)圖解(引自周鼎武等,1995a)a:MORB(注N-MORB)、IOB、SHO、CAB、IAT和DM分別為正常洋脊玄武巖、洋島玄武巖、鉀玄巖、鈣堿性玄武巖、島弧拉斑玄武巖和虧損地幔(數(shù)據(jù)依據(jù)Pearce,1983);b:N-MORB-正常型洋脊玄武巖,E-MORB-異常型洋脊玄武巖,WPB-板內(nèi)玄武巖(數(shù)據(jù)依據(jù)Wood,1980).圖例同圖3.27/63圖6板內(nèi)玄武巖N-MORB標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素組成模式CRB-大陸裂谷玄武巖；OIB-洋島玄武巖。據(jù)BVTP(1981)數(shù)據(jù)。28/632.與俯沖消減帶相關(guān)火山巖（1）島弧結(jié)構(gòu)環(huán)境

產(chǎn)出部位：板塊會(huì)聚帶,隨部位不一樣分洋內(nèi)島弧、大陸島弧和陸緣弧。

物質(zhì)起源：洋內(nèi)島弧包含俯沖洋殼、遠(yuǎn)洋沉積物和大洋巖石圈地幔；大陸島弧包含俯沖洋殼、陸源沉積物與洋或陸巖石圈地幔；陸緣弧包含俯沖洋殼、陸源沉積物與大陸巖石圈地幔。

共同特征：虧損（相對于LILE)Nb、Ta、Zr、Hf、Ti、P等高場強(qiáng)元素。

29/63圖7丹鳳群變玄武巖Th/Yb-Ta/Yb圖解（Pearce,1983)(引自張旗等，1995）DM:虧損地幔；MORB：洋脊玄武巖（N型）；OIB：洋島玄武巖；TH：拉斑玄武巖；CAB：鈣堿性玄武巖；SHO：鉀玄巖?？杖槿镤佇鋷r；黑圓點(diǎn)為郭家溝玄武巖；×：LREE虧損型玄武巖.30/63圖8丹鳳群玄武巖εNd-Nb/Th、εNd-La/Nb和εNd-Ba/Nb圖解(據(jù)李曙光,1994)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)引自張旗等(1995).31/63圖9垃圾廟蘇長-輝長巖εNd-Nb/Th、εNd-La/Nb和εNd-Ba/Nb圖解(引自李曙光,1997)32/63(2)弧后盆地結(jié)構(gòu)環(huán)境

產(chǎn)出部位：島弧后近大陸一側(cè)，拉張環(huán)境。物質(zhì)起源：復(fù)雜，早階段有俯沖消減物質(zhì)，甚至地幔柱物質(zhì)加入，晚期主要來自虧損地幔。玄武巖化學(xué)特征：早期類似島弧玄武巖，晚期與N-MORB相同。

33/63圖10二郎坪群變玄武巖Zr-Ti-Sr圖解(據(jù)Pearce&Cann.,1973)和Zr/Y-Zr圖解(據(jù)Pearce,1982)(引自邱家驤和張珠福,1994)MORB：洋脊玄武巖；LKT：島弧低鉀玄武巖；CAB：島弧鈣堿性玄武巖；WPB：板內(nèi)玄武巖；1—6：樣品所屬地層組。34/63II、花崗巖類

1.M型花崗巖：巖石為斜長花崗巖，普通產(chǎn)于弧后盆地或不成熟洋內(nèi)島弧，為幔源玄武巖漿分異結(jié)晶產(chǎn)物，常與蛇綠巖共生；Al2O3/(Na2O+K2O+CaO)<或=0.6,Ba、Ti、P虧損小，SZC可變，δ18O=5.5~6。

2.A型花崗巖：高鉀花崗巖（±正長巖），富堿、REE和HFSE，Al2O3/(Na2O+K2O+CaO)=0.9~1.1,強(qiáng)烈虧損Sr、P和Ti，含有高初始87Sr/86Sr值,δ18O=8~10,不含有SZC；下地殼部分熔融產(chǎn)物，形成于后結(jié)構(gòu)階段、大陸裂谷（？）或非造山環(huán)境。

35/633.I型花崗巖類:主要為英云閃長巖、花崗閃長巖等，Ba、Ti、P虧損中等，SZC顯著，Al2O3/(Na2O+K2O+CaO)=0.5-1.1,δ18O=8-10；為CAB或IAB巖漿結(jié)晶分異產(chǎn)物，或由未經(jīng)風(fēng)化偏基性巖漿巖部分熔融形成，形成于造山前到同造山期，產(chǎn)出于陸緣弧或碰撞帶。4.S型花崗巖：為含有化學(xué)成份改變不大淡色花崗巖，Ba、Ti、P虧損中等，SZC改變不定，Al2O3/(Na2O+K2O+CaO)>1.1，δ18O>10；主要為變沉積巖部分熔融產(chǎn)物，產(chǎn)出于碰撞造山帶中同結(jié)構(gòu)到后結(jié)構(gòu)期。

因?yàn)镮和S型花崗巖類可產(chǎn)出于各種結(jié)構(gòu)環(huán)境，必需深入判別它們形成詳細(xì)環(huán)境，以下地球化學(xué)判別標(biāo)志與方法是較有效：（1）花崗巖類洋脊花崗巖（M型花崗巖)標(biāo)準(zhǔn)化不相容元素組成模式（Pearceetal.,1984)基本能夠區(qū)分兩類花崗巖

36/63圖11北秦嶺早古生代花崗巖類洋脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化元素組成模式(據(jù)Pearce,etal.,1984)智利和牙買加花崗巖均產(chǎn)于島弧結(jié)構(gòu)環(huán)境37/63圖12南秦嶺印支期碰撞型花崗巖類洋脊花崗巖標(biāo)準(zhǔn)化元素組成模式(據(jù)Pearceetal.,1984)1.華陽;2.五龍;3.胭脂壩;4.西南歐洲海西褶皺帶碰撞型花崗巖;5.沙河灣;6.東江口;7.老城;8.阿爾卑斯帶碰撞型花崗巖.38/63（2）Rb-Y+Nb和Rb-Yb+Ta可區(qū)分火山弧型、同碰撞型和板內(nèi)型花崗巖（圖13）：圖13北秦嶺早古生代花崗巖類Rb-(Y+Nb)和Rb-(Yb+Ta)圖解(據(jù)Pearce,etal.,1984)Syn-COLG-同碰撞型花崗巖;VAG-島弧型花崗巖;WPG-板內(nèi)型花崗巖;ORG-洋脊型花崗巖.丹鳳區(qū)小巖體包含棗園、許莊和石門巖體;漂池花崗巖為與弧-陸碰撞相關(guān)S型花崗巖.39/63（3）花崗巖多陽離子判別圖解能大致區(qū)分同碰撞型和晚碰撞型花崗巖圖14北秦嶺(a)和南秦嶺(b)晚海西-支期花崗巖多陽離子判別圖解(delaRoche.,1977)1.地幔斜長花崗巖；2破壞性活動(dòng)板塊邊緣（碰撞前）；3碰撞后隆起區(qū)；4造山晚期區(qū)；5非造山區(qū)；6同碰撞區(qū)。a中巖體代號：▲寶雞；■寬坪；●翠華山、蟒嶺、高山寺和鐵峪鋪。b中巖體代號：▲曹坪和沙河灣；■光頭山、西壩、老城和東江口；●華陽、五龍、胭脂壩和柞水.40/63（4）與消減作用相關(guān)花崗巖常顯示成份穿弧極性

主要組分含量單位:重量%;微量元素含量單位:n×10-6.表2丹鳳地域早古生代小巖體花崗巖類成份空間分帶41/63（四）沉積巖類地球化學(xué)特征與結(jié)構(gòu)環(huán)境1.細(xì)粒碎屑沉積巖地球化學(xué)特征與結(jié)構(gòu)環(huán)境

實(shí)質(zhì)是：結(jié)構(gòu)環(huán)境控制著物源區(qū)巖石和化學(xué)組成、地殼成熟度，物源區(qū)巖層風(fēng)化剝蝕程度，以及剝蝕區(qū)和沉積區(qū)水動(dòng)力條件與物質(zhì)分選程度。另外，尚需考慮元素在沉積作用中化學(xué)行為不一樣。比如，洋內(nèi)島弧區(qū)盆地源區(qū)主要由玄武巖組成，成熟度低，SiO2含量低，水動(dòng)力強(qiáng)分選差。而以被動(dòng)大陸邊緣或由克拉通高地為源沉積作用，因剝蝕區(qū)為屢次沉積再循環(huán)成熟地殼、因?yàn)镵易被吸附，Na易被淋濾，SiO2因石英耐風(fēng)化而相對富集，加之水動(dòng)力弱分選強(qiáng)，因而沉積物以高SiO2含量與高K2O/Na2O比值為特征。42/63圖15二郎坪群和丹鳳群變雜砂巖K2O/Na2O-SiO2圖解(據(jù)RoserandKorsh,1986)ARC-大洋島弧區(qū);ACM活動(dòng)大陸邊緣區(qū);PM-被動(dòng)大陸邊緣區(qū).●二郎坪群，弧后盆地沉積，由南側(cè)島弧區(qū)和北側(cè)華北克拉通提供碎屑；○丹鳳群，產(chǎn)于陸緣弧區(qū)盆地。（（(1)K2O/Na2/O-SiO2圖解（RoserandKorsh,1986)43/63圖16秦嶺與鄰區(qū)各時(shí)代碎屑巖K2O/Na2O-SiO2圖解(據(jù)RoserandKorsch,1986)PM-被動(dòng)大陸邊緣區(qū);ACM-活動(dòng)大陸邊緣區(qū);ARC-大洋島弧區(qū).年代代號:Pt-元古宙;C-寒武紀(jì);O-奧陶紀(jì);S-志留紀(jì);D-泥盆紀(jì);C-P-石炭-二疊紀(jì).。結(jié)構(gòu)單元與地層小區(qū):NC-華北陸塊南緣,YC-揚(yáng)子陸塊北緣,NQ-北秦嶺;LY和BZ:南秦嶺留壩-鄖縣和白云-柞水小區(qū),ZZ:南秦嶺紫陽-竹溪小區(qū),WXC:南秦嶺淅川小區(qū)西部,EXC:南秦嶺淅川小區(qū)東部。44/63

應(yīng)用結(jié)果討論K2O/Na2/O-SiO2圖解反應(yīng)更主要是剝蝕源區(qū)巖石成份，然而，仍可起判別沉積盆地結(jié)構(gòu)環(huán)境作用，比如，區(qū)分火山弧區(qū)丹鳳群及弧后盆地二郎坪群雜砂巖；K2O/Na2/O-SiO2圖解判別結(jié)果存在著相對于實(shí)際結(jié)構(gòu)發(fā)展某種程度滯后，比如，南秦嶺于震旦紀(jì)已進(jìn)入被動(dòng)陸緣發(fā)展期，不過還有相當(dāng)多寒武紀(jì)甚至奧陶紀(jì)樣品點(diǎn)落于活動(dòng)大陸邊緣結(jié)構(gòu)環(huán)境區(qū)。這點(diǎn)需在應(yīng)用時(shí)注意，并結(jié)合實(shí)際地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)展加以合理解釋。45/63(2)稀土元素判別準(zhǔn)則（Bhatia,1985)

應(yīng)用細(xì)粒碎屑沉積巖稀土元素組成特征能區(qū)分大洋島弧、大陸島弧、活動(dòng)大陸邊緣（安第斯型）與被動(dòng)大陸邊緣結(jié)構(gòu)環(huán)境。其規(guī)律為：自大洋島弧→大陸島弧→活動(dòng)陸緣→被動(dòng)陸緣,La、Ce、Nd等輕稀土含量和∑REE逐步增高，LaN/YbN與LREE/HREE漸次增大（輕重稀土分餾增強(qiáng)），Eu/Eu*依次減小（Eu虧損增大）。

此規(guī)律是Bhatia研究澳大利亞不一樣結(jié)構(gòu)環(huán)境中產(chǎn)出碎屑巖得出結(jié)果。見下表：46/63表3南秦嶺及揚(yáng)子陸塊北緣砂質(zhì)和泥質(zhì)沉積巖稀土元素組成特征澳大利亞各種結(jié)構(gòu)環(huán)境中巖石數(shù)據(jù)引自Bhatia,1985.47/63結(jié)果討論震旦紀(jì)開始，揚(yáng)子已克拉通化，南秦嶺已近入被動(dòng)大陸邊緣發(fā)展時(shí)期，然而揚(yáng)子和南秦嶺震旦紀(jì)細(xì)粒碎屑巖均顯示出介于大陸島弧和活動(dòng)大陸邊緣碎屑巖之間REE組成特征。寒武和奧陶紀(jì)細(xì)粒碎屑巖，在揚(yáng)子區(qū)和南秦嶺均顯克拉通區(qū)或被動(dòng)大陸邊緣特征。今后，南秦嶺志留紀(jì)和泥盆紀(jì)細(xì)粒碎屑巖又復(fù)顯近似活動(dòng)大陸邊緣特征，而揚(yáng)子同時(shí)代細(xì)粒碎屑巖則仍顯示克拉通區(qū)成熟地殼特征。表明：（1）細(xì)粒碎屑巖REE組成特征基本是繼承剝蝕區(qū)巖石化學(xué)成份；（2）判別結(jié)果也存在較結(jié)構(gòu)發(fā)展滯后一個(gè)節(jié)拍現(xiàn)象；（3）南秦嶺志留-泥盆紀(jì)細(xì)粒碎屑巖復(fù)顯活動(dòng)大陸邊緣特征，暗示與南北物質(zhì)混合沉積相關(guān)，反應(yīng)被動(dòng)和活動(dòng)大陸邊緣之間洋盆已趨近封閉（見后）。48/63（3）細(xì)粒碎屑沉積巖陸源碎屑物質(zhì)源區(qū)判別原理：Th、Sc、Co、REE、Nb、Ta等在巖石風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積、成巖和變質(zhì)過程中為較穩(wěn)定元素，細(xì)粒碎屑沉積巖這些元素含量和比值能近似定量代表源區(qū)各該元素含量和比值（Taylor&McLennan,1955)。二元混合普通方程為雙曲線函數(shù)：

Ax+Bxy+Cy+D=0據(jù)此式進(jìn)行推導(dǎo)，當(dāng)以細(xì)粒碎屑巖穩(wěn)定元素比值-比值作圖判別時(shí)，二源混合沉積方式成立條件為：

A.當(dāng)兩元素對比值分母元素相同時(shí)，圖上投點(diǎn)應(yīng)呈一直線分布；

B.當(dāng)兩元素對比值分母元素不一樣時(shí)，圖上投點(diǎn)呈雙曲線一支分布；C.曲線上下端點(diǎn)巖石成份可分別近似代表巖石兩個(gè)源區(qū)平均成份。49/63圖17秦嶺群(左)及寬坪群和二郎坪群(右)變雜砂巖La/Co-Sc/Th和LA/Co-Th/Co聯(lián)合圖解右圖:1-二郎坪群,2-寬坪群,3-秦嶺群平均成份,4-太華群平均成份?；旌锨€兩端元素濃度分別相當(dāng)兩端元巖石各該元素最小含量極限,并以之作為兩端點(diǎn)樣品平均成份。50/63碎屑巖物源區(qū)研究意義判斷沉積盆地所處結(jié)構(gòu)環(huán)境：比如，依據(jù)秦嶺群雜砂巖屬于由雙模式堿性巖套兩端元巖石提供碎屑物質(zhì)混合形成證實(shí)，可判斷該沉積盆地處于裂谷型結(jié)構(gòu)環(huán)境，判斷陸塊相對運(yùn)動(dòng)和位置、揭示盆地性質(zhì)及陸塊開、合與其時(shí)限：比如，經(jīng)過二郎坪群雜砂巖源區(qū)判別，證實(shí)巖石是南側(cè)秦嶺群和北側(cè)華北克拉通高地物質(zhì)二元混合產(chǎn)物，表明該盆地不可能為開闊洋盆；又如南秦嶺細(xì)粒碎屑巖物源研究征明，志留-泥盆紀(jì)之前碎屑物質(zhì)來自揚(yáng)子單一起源，今后轉(zhuǎn)變?yōu)槟媳鼻貛X物質(zhì)混合起源，從而證實(shí)南北秦嶺之間洋盆應(yīng)于志留泥盆紀(jì)期間基本閉合,以及此時(shí)南、北秦嶺塊體應(yīng)基本對接。51/632海相內(nèi)源(生源)沉積巖化學(xué)特征指示意義

依據(jù)原理：海相內(nèi)源化學(xué)或生物化學(xué)沉積物（主要純碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖-燧石）沉積時(shí)與海水是平衡，所以這類沉積巖化學(xué)特征能反應(yīng)沉積條件和沉積水體化學(xué)特征，尤其REE等穩(wěn)定元素更適于作為指示劑。（1）硅質(zhì)巖地球化學(xué)特征與沉積環(huán)境：SatoshiYamamoto（1986）研究揭示：深海燧石富集重金屬元素，Mg和Fe含有很高相關(guān)性，而淺海生物成因燧石則僅富集Mn。

Martin,J.M.,1976及Shimizu&Masuda（1977）等研究證實(shí)，深海硅質(zhì)巖顯示負(fù)Ce異常、較高REE,而形成于遼闊陸架硅質(zhì)巖（燧石）無顯著負(fù)Ce異常、REE含量較低.52/63表4南秦嶺古生代硅質(zhì)巖化學(xué)組成特征A-紫陽地域寒武-奧陶紀(jì)塊狀硅質(zhì)巖;B-鎮(zhèn)安小木嶺結(jié)核狀硅質(zhì)巖.L/H-∑LREE/∑HREE.括弧中數(shù)字為樣品數(shù).規(guī)律：淺海相—無Ce負(fù)異常，低REE和重金屬元素，高M(jìn)n深海相—具Ce負(fù)異常，高REE和重金屬元素，低Mn53/63Murray,R.W.etal.,(1990)研究加州沿海地域侏羅-白堊紀(jì)燧石和頁巖，發(fā)覺巖石Ce/Ce*能區(qū)分三類結(jié)構(gòu)環(huán)境：

燧石頁巖

Ce/Ce*

∑REE

Ce/Ce*

∑REE洋脊附近

0.2911.770.28----洋盆底部0.55------0.56----大陸邊緣0.93~1.086.7~14.90.84~0.9356

±29.2

解釋：河流是海洋REE主要起源。河流中REE組成特征為Ce不一樣其它REE顯著分離，所以大陸架上海水不顯示負(fù)Ce異常。大洋中部氧飽和水中，Ce3+被氧化為相對難溶解Ce4+，使Ce優(yōu)先隨氧化錳自海水析出，從而深洋水含有顯著負(fù)Ce異常和貧于Mn，錳結(jié)核則顯示顯著正Ce異常。洋脊附近，常受富重金屬熱液影響，尤其其中Fe和Mn可將更多Ce去除出海水，使之負(fù)Ce異常更為顯著。54/63（2）純碳酸鹽巖反應(yīng)沉積水體化學(xué)特征和環(huán)境原理，與硅質(zhì)巖類似。但必須去除樣品中陸源碎屑、黏土物質(zhì)等對碳酸鹽巖中微量元素含量嚴(yán)重影響。方法是：限制碳酸鹽巖中SiO2<5%,Al2O3<1.3,CaO+MgO+CO2>95%。這種樣品就可近似地作為純碳酸鹽巖。比如：LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErI2.15.50.062.40.390.060.260.050.20.040.11

II2.03.50.401.30.230.040.140.030.110.020.06

TmYbLu∑REECe/Ce*Eu/Eu*La/Yb

I0.050.140.0311.321.910.5414.64

II0.010.040.0057.830.890.6748.7855/63說明：I是華北克拉通南緣洛南縣寒武系三川組碳酸鹽巖平均成份，顯示出較高∑REE、較低La/Yb比值、及顯著正Ce異常（Ce/Ce*=1.91)和中等強(qiáng)度負(fù)Eu異常(Eu/Eu*=0.54）。II是南秦嶺紫陽地域寒武系箭竹壩組碳酸鹽巖，產(chǎn)于裂陷深海槽中，巖石平均成份顯示出較低∑REE（