微量元素不相容元素课件

微量元素不相容元素,一、岩石分类、定名,微量元素判别图解显示，大兴安岭北区玄武质岩石为钾玄质系列。,二、微量元素比值蜘网图（ratio spidergram）, 微量元素成岩意义分析 它的横坐标是等间距排列的各微量元素，排列顺序自左至右基本上按分配系数Dis/l由小变大，或按离子半径由大变小。 纵坐标是岩石中各不相容微量元素对于原始地幔（PM）或洋脊玄武岩（MORB）或洋脊花岗岩（ORG）各同名元素的比值，并取对数坐标。 微量元素蜘网图与稀土元素配分曲线的构成本质上是相仿的，是元素标准化比值的配分型式的图解。,蜘网图元素的排列顺序,顺序：据所研究的岩石类型和使用的标准化值而异，可有局部变动（如Nb Ta、Zr Hf和Sr Nd P相对位置互换）和增删（如增加Pb、Pr、HREE和删去Ta、Hf、Eu）， 目的：在于用更清晰的图形显示三类元素（HFSE、LILE和REE）特征值的峰、谷和相大小，进而表征它们地球化学含义与构造环境信息。,微量元素比值蜘网图元素的排列顺序,常用的标准化数据（ppm）,Sun, S. S. and McDonough, W. F., 1989, Geol. Soc. London Spec. Publ., 42, 313345; Wood, D. A., et al., 1979, Contr. Mineral. Petrol., 70, 319339; Thompson, R. N., 1982, Scottish J. Geol., 18, 59107; Pearce J. A., 1983, in “Continental basalts and mantle xenoliths”, 230249; Pearce J. A., et al., 1984, J. Petrol., 25, 956983.,标准化数据,洋脊花岗岩是假定值，由MORB的平均值经分离结晶模型推算得到。 原始地幔PM值几乎是球粒陨石的（相当原始地球）的2倍； 洋脊玄武岩的大部分不相容微量元素值比球粒陨石约多10倍，但Rb、Ba、Th等强不相容元素则较小；用MORB值标准化时，蜘网图的左边元素的比值显得比右边元素更大些，图形也就更醒目，更易反映样品中混入的地壳元素及其混入程度，它们主要是K、Rb、Ba、Th，其中Ba、Th最丰富，而Sr以及Ta、Nb、Ce、P、Zr、Hf、Sm、Ti、Y、Yb一般无明显加入。,三、蜘网图形上元素的峰、槽 意义,有重要的地球化学含义和成岩意义，但作具体解释时，必须结合样品的地质背景、岩相学和其它地球化学数据，作全面分析。,三、蜘网图形上元素的峰、槽 意义,异常值的计算方法： K* Nb*= Ti*= P*= Sr*= Ba*=,Sr, 槽：具多解性。指示是斜长石分离结晶后残余岩浆的地球化学性质。Sr相容于斜长石中，如同Y、Yb相容于石榴石中，Ti相容于磁铁矿中。 峰：指示是有斜长石参与的堆晶岩，与消减作用有关的岩石。,Ba,与Rb、Cs相仿，易进入含K矿物，但Rb、Cs比Ba更易富集于残浆，故K/Rb、K/Cs随分离结晶和分异作用进行而减小，而Ba易占据早期的K矿物中K位，故Ba在残浆中贫化。,K,K槽，指示着与消减作用无关；而富集则代表是花岗质岩石、岛弧火山岩和与消减作用有关岩石。,U-Th,U-Th，皆富集于残浆，或集中于低部分熔融熔体。Th比U稳定，因此在分异的残浆中，Th/U比值增加。,Nb-Ta,Nb-Ta槽，是多解的，指示是受消减带上升流体（富Sr、K、Rb、Ba、Th）影响的火山弧玄武岩，或继承沉积物特点表示源区仍然保留这些元素。总体上说，Nb-Ta槽说明与陆壳有密切关系，因为原始地幔形成陆壳第一阶段，Nb-Ta优先残留于地幔，到第二阶段才发生Nb-Ta的高度不相容，如洋岛玄武岩，呈现Nb-Ta峰。此外，Nb峰是非地壳物质、偏基性岩石的指示。Nb-Ta槽与Rb-Th槽的共存，是受下地壳麻粒岩相岩石混染的指示。,P,P富集，起源于富集型地幔，未混染的玄武岩；贫化，则起源于亏损地幔或地壳岩石。,Zr Zr，富集，是地壳物质的指示，贫化是上地幔起源的象征。Zr易进入熔体或保留于熔体中，与Ta相仿，故残浆中Hf/Zr和Nb/Ta比值皆变小。 Ti，习性与Zr相反。,尖峰形蜘网图常见于岛弧或活动大陆边缘的、与消减带有关的岩石（如岛弧钙碱性岩石）中。与正的尖峰相关元素多半是附加于产生玄武质岩石的地幔楔橄榄岩的组分，主要是K、Rb、Ba、Th，其中尤以Ba最丰富，构成峰，它们都随消减带脱水作用上升、运移而来。但Sr、Ta、Nb、Ce、 P、Zr、Hf、Sm、Ti、Y、Yb无明显添加。因此，图形整体呈上隆形状。,玄武岩受地壳物质混染后，Nb至Hf各元素皆增。如受上地壳混染，呈Rb-Th峰，Nb-Ta槽，因上地壳富Rb-Th；如受下地壳混染，则Rb-Th和Nb-Ta皆呈槽，因下地壳贫Rb-Th。 岩浆分离结晶作用过程中，Rb、Th、Nb、Ta的增加比REE和Sr的增加更快，Ba和Y则下降。,洋岛玄武岩，富全部不相容元素，并具Nb-Ta峰，说明源区富不相容元素。 岛弧玄武岩的特点是亏损高场强元素Nb、Ta、Ti、Zr、Hf和重稀土元素Yb、Y，富集大离子亲石元素Rb、Cs、Ba、Sr、Pb、U、Th、K（来自亏损地幔楔），还富集La、Ce（来自俯冲板块）。如出现贫Ce异常，是板块携带海洋沉积物的标志。 板内玄武岩以富高场强元素Nb、Ta、Ti、Zr、Hf为主要特点。,1. 洋中脊（Mid-ocean Ridges） 2. 陆内裂谷（Intracontinental Rifts） 3. 岛弧（Island Arcs） 4. 活动大陆边缘 （Active Continental Margins） 5. 弧后盆地（Back-arc basins）,6. 洋岛玄武岩（Ocean Island basalts） 7. 各种各样的陆内火成岩 （Miscellaneous Intra-Continental Activity） 金伯利岩（kimberlites） ， 超镁铁-镁铁质层状杂岩体， 碳酸岩（carbonatites） ， 斜长岩（ anorthosites）.,火成岩的分布板块构造关系,四、俯冲体制火成岩的微量元素,与消减作用有关的高Mg玄武岩和玄武安山岩微量元素丰度与H2O含量关系(墨西哥城南第四纪Chichinautzin火山),图面上H2O含量据相应岩石中高压熔体包裹体测定。H2O来自下伏消减板片，全岩微量元素丰度变化是地幔楔湿熔融结果。H2O含量与HFSE（特别是Nb）呈负相关，与LILE、LREE正相关，因此大部分低LILE、LREE、高HFSE的基性岩是未修饰的地幔减压熔融的结果（Cervantes & Wallace, 2003, Geology, 31, 2358）,消减带玄武岩的多元素图解 (据孙贤鉥等,1989),亏损,高场强元素 Nb、Ta、Ti、Zr、Hf,重稀土元素 Yb、Y,富集,大离子亲石元素 Rb、Cs、Ba、Sr、Pb、U、Th、K (来自亏损地幔),轻稀土元素 La、Ce (来自俯冲板块),如出现Ce负异常，是板块携带海洋沉积物标志(因富PO4的深海沉积、 低纬度红泥及氧化环境中沉积物皆明显亏Ce),消 减 带 岩 浆：,消减作用下玄武岩中微量元素,弧后盆地/裂谷盆地,岛弧环境,LILE (+La Ce) 富,HFSE (+Y Yb) 富,特征元素Nb Ta 富,来自地幔楔，同时使地幔楔贫化LILE、HF