赵志丹岩石地球化学5-微量处理[稻谷书苑]

1、第一节、主量元素数据处理与解释第一节、主量元素数据处理与解释 第二节、微量元素数据处理与解释第二节、微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二、稀土元素处理和解释 三、微量元素处理和解释三、微量元素处理和解释 （包括稀土在内的微量元素特征）（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第三章、岩石地球化学数

2、据的处理与解释 三、微量元素处理和解释三、微量元素处理和解释 1. 微量元素处理方法微量元素处理方法 （1）多元素标准化图解）多元素标准化图解 （2）元素或者运算后元素投点图）元素或者运算后元素投点图 第三章、岩石地球化学数据的处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释 （1）多元素标准化图解）多元素标准化图解 A 属于属于REE标准化图解的扩展和普及化，最早用于玄武标准化图解的扩展和普及化，最早用于玄武 岩，现在可以用于所有岩石（岩浆岩和沉积岩）类岩，现在可以用于所有岩石（岩浆岩和沉积岩）类 型。型。 B 标准化数值标准化数值原始地幔、球粒陨石，或者原始地幔、球粒陨石，或者MORB C

3、作图的意图作图的意图比较样品与标准化数据之间的偏离程比较样品与标准化数据之间的偏离程 度度 1. 微量元素处理方法微量元素处理方法 （1）多元素标准化图解）多元素标准化图解 D 称呼：称呼： 中文表达方式中文表达方式 原始地幔原始地幔(球粒陨石球粒陨石)标准化多元素图解标准化多元素图解, 微量元素含量蜘蛛图微量元素含量蜘蛛图 英语表达方式英语表达方式 Normalized multi-element diagrams /incompatible element diagrams / spider diagrams Primitive mantle-normalized incompatible

4、 trace element variation diagrams Trace element concentrations normalized to chondrite of Spider diagram of I 原始地幔原始地幔 （primitive/primordial mantle） 目前常用的元素排列顺序和数值根据目前常用的元素排列顺序和数值根据 Sun & MacDonough, 1989 II 球粒陨石球粒陨石 Sun & MacDonough, 1989 III MORB, Pearce, 1983 IV 沉积岩沉积岩 NASC，Gromet et al, 1984 平均地

5、壳成分根据平均地壳成分根据Taylor & McLennan (1981) 多元素标准化数据多元素标准化数据 元素元素RbBaThUNbTaKLaCePbPrSrNd 原始地幔原始地幔0.6356.9890.0850.0210.7130.0412500.6871.7750.1850.27621.11.354 元素元素PSmZrHfEuTiGdTbDyHoYErTmYb 原始地幔原始地幔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目前常用作标准化的原始地幔顺序和成分 （prim

6、itive/primordial mantle） Sun & MacDonough, 1989 Sun & MacDonough, 1989 其中有些不用其中有些不用 ，例如，例如TlTl，ScSc ，W W，SnSn，F F等等 Sun & MacDonough, 1989 Chung等，等，2004，Earth Sci. Rev. Chung等，等，2004，Earth Sci. Rev. Williams et al, 2001，Geology Xu et al，2001，Geology Chung et al，2003，Geology 可以简化使可以简化使 用的顺序用的顺序 （1）多元

7、素标准化图解）多元素标准化图解 作图方法：作图方法： A. 同同REE相似，分别除以标准化数值，再作图相似，分别除以标准化数值，再作图 B. 注意其中的主量元素，特殊算法注意其中的主量元素，特殊算法 K=K2O*10000*0.83013/250 Ti=TiO2*10000*0.5995/1300 P=P2O5*10000*0.43646/95 这里这里K2O、 TiO2、 、 P2O5单位均为重量百分数 单位均为重量百分数 （1）多元素标准化图解）多元素标准化图解 作图方法：作图方法： 演示：演示： （1）多元素标准化图解）多元素标准化图解 图解的基本解释图解的基本解释 正常岛弧火山岩由源自

8、俯冲板片脱水产生的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（富水的流体亏损高场强元素（HFSE），），如如 Nb(Ta)、Ti、P等元素，这些元素的流体等元素，这些元素的流体/岩岩 石分配系数很小（石分配系数很小（1)，因此，在流体交代，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幔标准化蛛网图上相对于相邻元素 K 、La 和和Eu、Gd）。

9、）。 为什么岛弧火山岩出现为什么岛弧火山岩出现Nb、Ta的负异常？的负异常？ Key distinctive features are Addition of subduction-mobile elements (K, Rb, Sr, Th etc. from the subducting plate Increased melting caused by fluid addition to the mantle 岛弧火山岩成因岛弧火山岩成因 Chung等，等，2004，Earth Sci. Rev. 岩浆岩出现岩浆岩出现Nb、Ta、Ti的负异常的引申含义的负异常的引申含义 具有大陆地壳具有

10、大陆地壳 物质的参与物质的参与 （1）多元素标准化图解）多元素标准化图解 其他多元素标准化图解其他多元素标准化图解: A. 铂族元素铂族元素（Platinum metal Group Elements） B. 过渡金属元素（过渡金属元素（Transition metal) 1. 微量元素处理方法微量元素处理方法 三、微量元素处理和解释三、微量元素处理和解释 1. 微量元素处理方法微量元素处理方法 （1）多元素标准化图解）多元素标准化图解 （2）元素或者元素比值投点图）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：二元或者三角图包括：二元

11、或者三角图 元素对元素元素对元素 元素比值对元素元素比值对元素 元素比值对元素比值元素比值对元素比值 元素运算后元素运算后 （2 2）元素或者元素运算后投点图）元素或者元素运算后投点图 Ti ppm 0 0 600 18000 V ppmMORB OIB IAT （1）进行岩石分类）进行岩石分类 （2）研究岩石成因）研究岩石成因 （模拟计算反演源岩和过程）（模拟计算反演源岩和过程） （3）鉴别岩石形成的构造环境）鉴别岩石形成的构造环境 微量元素图解研究用途微量元素图解研究用途 重要元素对岩石成因的指示意义重要元素对岩石成因的指示意义 （After Green 1980After Green 1

12、980） 元素元素特征解释特征解释 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Ni250-300 ppm, Cr=500-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Ni250-300 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 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

13、分离结晶作用。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 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。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

14、可以与Ti类质同象进入副矿物相，例如榍石和金红石。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。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作为早期结晶相在Pl中容易类质同象替换Ca（但是

15、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。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。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。果岩石中存在这些副矿物，将明显影响Y的分异。 Zr/Ti acts as a proxy f