稀土元素地球化学讲解课件

第三节稀土元素地球化学

第三节稀土元素地球化学

1一稀土元素的地球化学性质原子序数：57-71价态：主要为三价，Eu2+Ce4+由于镧系收缩，La系元素的离子半径随原子序数的增加而稳定缩小。使其晶体化学性质相似,在自然界中常常共同迁移、沉淀。一稀土元素的地球化学性质2稀土元素地球化学讲解课件3二.稀土的划分：(1)两分：轻稀土（LREE）La-Eu重稀土（HREE）Gd-Lu(2)三分：轻稀土（LREE）La-Nd中稀土（MREE）Sm-Ho重稀土（HREE）Er-Lu二.稀土的划分：4三.表征REE组成的参数(1)稀土元素总量（REE）(2)比值LREE/HREE(La/Yb)N,(La/Lu)N,(Ce/Yb)N,(La/Sm)N,(Gd/Lu)N(3)异常值Eu/Eu*(Eu)，Ce/Ce*(Ce)三.表征REE组成的参数5①∑REE—稀土元素总量单位一般用10-6（ppm）超基性→基性→中性→中酸性→碱性岩，∑REE逐渐增加。用途：判断某种岩石的母岩特征和区分岩石类型。①∑REE—稀土元素总量6②LREE/HREE—轻重稀土元素比值用途：能较好地反映REE的分异程度以及指示部分熔融残留体和岩浆早期结晶矿物的特征。是判断残留相或结晶相矿物组合的重要依据。②LREE/HREE—轻重稀土元素比值7③单元素轻重稀土元素比值LaN/YbN、LaN/LuN、CeN/YbN：是稀土元素球粒陨石标准化图解中分布曲线的斜率，它反映了曲线的倾斜程度，LaN/YbN＞1，曲线向右倾，富集轻稀土—酸性岩类；LaN/YbN≈1，曲线水平，属球粒陨石型—大洋拉斑玄武岩；科马提岩；LaN/YbN＜1，曲线向左倾斜，为亏损型—橄榄质科马提岩。（LaN/YbN，LaN/LuN、CeN/YbN是样品中La、Yb、Lu、Ce球粒陨石标准化值的比值。它们分别代表了轻稀土元素和重稀土元素；而且其含量易于准确确定。

③单元素轻重稀土元素比值LaN/YbN、LaN/LuN、Ce8LaN/SmN：反映了轻稀土之间的分馏程度。该值越大，轻稀土越富集。

根据LaN/SmN可以对岩石进行分类。如根据LaN/SmN比值，Schilling（1975a）将洋中脊玄武岩划分成三种类型：N型（正常型），LaN/SmN＜1；稀土元素组成模式为亏损型。P（E）型，地幔柱型或异常型，LaN/SmN＞1；富集型。T型，过渡型；LaN/SmN≈1GdN/YbN：反映了重稀土之间的分馏程度。该值越小，重稀土富集程度越高。有人用GdN/YbN比值将马提岩划分成三个组。LaN/SmN：反映了轻稀土之间的分馏程度。该值越大，轻稀土9正异常δEu＞1，在标准化图解中，Eu处出现”峰”

负异常δEu＜1，在标准化图解中，Eu处出现”谷”

无异常δEu=1，用途：是划分岩石类型和讨论成岩成矿条件的重要参数例如：花岗岩可划分成壳型：δEu平均值为0.46，为中等亏损；壳幔型：δEu平均值为0.84，为弱亏损；富碱侵入体型：δEu平均值小于0.30，强烈亏损。

④Eu/Eu*(Eu)，Ce/Ce*(Ce)正异常δEu＞1，在标准化图解中，Eu处出现”峰”④Eu/10四REE组成数据的表示方法曾田彰正—科里尔（Masuda1962,Coryell1963）图解（球粒陨石标准化-原子序数图解法）1.数据的标准化样品中REE浓度/参照物REE浓度=标准化值，最常用的参照物是球粒陨石（沉积岩常以北美页岩为标准）然后以标准化值的对数值为纵坐标，以稀土元素按原子序数排列为横坐标作图。图解中稀土元素分布模式分类（三类）：轻稀土富集型：分布曲线向右倾斜，轻稀土富集。轻稀土亏损型：分布曲线向左倾斜，轻稀土亏损。平坦型（球粒陨石型）：轻重稀土富集不明显。根据图解中Eu和Ce处曲线的形态，再划分出：Eu/Ce亏损型、富集型、正常型。四REE组成数据的表示方法11在成矿研究中，常用未矿化或蚀变的岩石为标准，了解成矿或蚀变过程中，稀土元素的变化。在成矿研究中，常用未矿化或蚀变的岩石为标准，了解成矿或蚀变过12这种方法的优点一般公认球粒陨石的轻-重稀土元素之间不存在分异。采用球粒陨石标准化模式图可使样品中各REE间的任何程度的分异更清楚地显示出来。克服奇偶原子序数的元素丰度不同所造成的REE曲线锯齿状变化。可以反映所研究样品相对于原始地球稀土组成的地球化学分异作用。直线斜率、形态和偏离直线的稀土元素的异常地球化学行为，为成岩成矿机理研究，提供了重要信息。这种方法的优点一般公认球粒陨石的轻-重稀土元素之间不存在分异13稀土元素地球化学讲解课件14稀土元素地球化学讲解课件15五稀土元素地球化学的应用洋中脊玄武岩LREE亏损HREEN一般为10-25最高达80五稀土元素地球化学的应用洋LREE亏损16石榴子石橄榄岩批式熔融的玄武岩浆的稀土组成

源岩矿物组成-Ol:Opx:Cpx:Ga=0.55:0.25:0.11:0.09

部分熔融作用-REE变化规律石榴子石橄榄岩批式熔融的部分熔融作17稀土元素地球化学的应用大洋岛岩浆分离结晶-REE分配模式冰岛火成岩球粒陨石标准化REE分配曲线稀土元素地球化学的应用大洋岛冰岛火成岩球粒陨石标准化REE分18汉诺坝玄武岩板大内陆玄武岩汉诺坝玄武岩REE球粒陨石标准化配分模式图汉诺坝板汉诺坝玄武岩REE球粒陨石标准化配分模式图19岛弧火山岩REEpatternsforliquidsbyRayleighfractionalcrystallizationmodeling:a.frombasalttoandesite,b.fromandesitetodacite,andc.fromdacitetotype1rhyolite.Patternswithstarsrepresentcalculatedliquidcompositions.分离结晶作用-REE变化规律岛REEpatternsforliquidsbyR20稀土元素地球化学的应用金伯利岩钾镁煌斑岩高度富集LREE-极低程度熔融HREE强烈分馏-源区存在石榴石残留金伯利岩-钾镁煌斑岩REE球粒陨石标准化配分模式图21稀土元素地球化学的应用金伯利岩金伯利岩-钾镁煌斑岩REE球粒21吉黑东部P2-T1碱长花岗岩REE

标准化模式图δEu负异常:斜长石分离结晶或

源区存在大量斜长石残留吉黑东部P2-T1碱长花岗岩REE

标准化模式图δEu负异常22张广才岭A型花岗岩REE球粒陨石标准化配分模式δEu负异常:斜长石分离结晶

或

源区存在大量斜长石残留张广才岭A型花岗岩REE球粒陨石δEu负异常:23典型幔源火山岩的(Sm/Yb)N-YbN图解石榴石橄榄岩源区尖晶石橄榄岩源区典型幔源火山岩的(Sm/Yb)N-YbN图解石榴石橄尖晶石橄241.稀土元素岩浆成因判别标志:LREE:源区富集-亏损与熔融程度

HREE:源区性质(2)比值:(La/Yb)N,(La/Sm)N,(Sm/Yb)N(Gd/Yb)N(3)异常值Eu斜长石的指纹

Ce氧化环境和海水作用标志岩浆作用微量元素地球化学小结:

1.稀土元素岩浆成因判别标志:岩浆作用微量元素地球化学小结25(1)岩浆作用判别(分离结晶部分熔融)强不相容元素-强相容元素判别标志强不相容元素-不相容元素比值判别标志岩浆源区性质判别微量元素蛛网图-判别岩浆源区性质强不相容元素-不相容元素比值强不相容元素比值-比值判别

源区性质判别必需建立判别标志

2微量元素岩浆成因判别标志:(1)岩浆作用判别(分离结晶部分熔融)2微量元素岩26微量元素蛛网图-判别岩浆源区性质1-OIB型玄武岩2-洋岛玄武岩3-青藏高原新生代钾玄岩系列4-岛弧钙碱性玄武岩不同类型火山岩原生地幔标准化蛛网图微量元素蛛网图-判别岩浆源区性质1-OIB型玄武岩不同类27不相容元素比值-比值源区判别图解青藏高原新生代高Mg#火山岩源区近似活动陆缘性质;钾玄质火山岩具有OIB与活动陆缘源区混合特征.青藏高原新生代火山岩岩浆源区性质判别图解不相容元素比值-比值源区判别图解青藏高原新生代28样

号123球粒陨石北美页岩(L.A.Haskin,1984)La735.4839638.7097648.38710.3132Ce730.198962.8713996.28710.80873Pr326.2295313.1148299.18030.1227.9Nd288.3333265258.33330.633Sm180167.6923164.61540.1955.7Eu123.5135174.3243109.86490.0741.24Gd169.8842128.8136155.98460.2595.2Tb137.6596116.5957121.91490.0470.85Dy129.5031103.7267113.3540.3225.8Ho123.611195.27778108.750.0721.04Er125.2381103.33331100.213.4Tm118.12590.625102.81250.0320.5Yb115.31189.4736899.521530.2093.1Lu113.030385.7575898.181820.0330.48Y93.3673565.81633119.8981.9627样号123球粒陨石29第三节稀土元素地球化学

第三节稀土元素地球化学

30一稀土元素的地球化学性质原子序数：57-71价态：主要为三价，Eu2+Ce4+由于镧系收缩，La系元素的离子半径随原子序数的增加而稳定缩小。使其晶体化学性质相似,在自然界中常常共同迁移、沉淀。一稀土元素的地球化学性质31稀土元素地球化学讲解课件32二.稀土的划分：(1)两分：轻稀土（LREE）La-Eu重稀土（HREE）Gd-Lu(2)三分：轻稀土（LREE）La-Nd中稀土（MREE）Sm-Ho重稀土（HREE）Er-Lu二.稀土的划分：33三.表征REE组成的参数(1)稀土元素总量（REE）(2)比值LREE/HREE(La/Yb)N,(La/Lu)N,(Ce/Yb)N,(La/Sm)N,(Gd/Lu)N(3)异常值Eu/Eu*(Eu)，Ce/Ce*(Ce)三.表征REE组成的参数34①∑REE—稀土元素总量单位一般用10-6（ppm）超基性→基性→中性→中酸性→碱性岩，∑REE逐渐增加。用途：判断某种岩石的母岩特征和区分岩石类型。①∑REE—稀土元素总量35②LREE/HREE—轻重稀土元素比值用途：能较好地反映REE的分异程度以及指示部分熔融残留体和岩浆早期结晶矿物的特征。是判断残留相或结晶相矿物组合的重要依据。②LREE/HREE—轻重稀土元素比值36③单元素轻重稀土元素比值LaN/YbN、LaN/LuN、CeN/YbN：是稀土元素球粒陨石标准化图解中分布曲线的斜率，它反映了曲线的倾斜程度，LaN/YbN＞1，曲线向右倾，富集轻稀土—酸性岩类；LaN/YbN≈1，曲线水平，属球粒陨石型—大洋拉斑玄武岩；科马提岩；LaN/YbN＜1，曲线向左倾斜，为亏损型—橄榄质科马提岩。（LaN/YbN，LaN/LuN、CeN/YbN是样品中La、Yb、Lu、Ce球粒陨石标准化值的比值。它们分别代表了轻稀土元素和重稀土元素；而且其含量易于准确确定。

③单元素轻重稀土元素比值LaN/YbN、LaN/LuN、Ce37LaN/SmN：反映了轻稀土之间的分馏程度。该值越大，轻稀土越富集。

根据LaN/SmN可以对岩石进行分类。如根据LaN/SmN比值，Schilling（1975a）将洋中脊玄武岩划分成三种类型：N型（正常型），LaN/SmN＜1；稀土元素组成模式为亏损型。P（E）型，地幔柱型或异常型，LaN/SmN＞1；富集型。T型，过渡型；LaN/SmN≈1GdN/YbN：反映了重稀土之间的分馏程度。该值越小，重稀土富集程度越高。有人用GdN/YbN比值将马提岩划分成三个组。LaN/SmN：反映了轻稀土之间的分馏程度。该值越大，轻稀土38正异常δEu＞1，在标准化图解中，Eu处出现”峰”

负异常δEu＜1，在标准化图解中，Eu处出现”谷”

无异常δEu=1，用途：是划分岩石类型和讨论成岩成矿条件的重要参数例如：花岗岩可划分成壳型：δEu平均值为0.46，为中等亏损；壳幔型：δEu平均值为0.84，为弱亏损；富碱侵入体型：δEu平均值小于0.30，强烈亏损。

④Eu/Eu*(Eu)，Ce/Ce*(Ce)正异常δEu＞1，在标准化图解中，Eu处出现”峰”④Eu/39四REE组成数据的表示方法曾田彰正—科里尔（Masuda1962,Coryell1963）图解（球粒陨石标准化-原子序数图解法）1.数据的标准化样品中REE浓度/参照物REE浓度=标准化值，最常用的参照物是球粒陨石（沉积岩常以北美页岩为标准）然后以标准化值的对数值为纵坐标，以稀土元素按原子序数排列为横坐标作图。图解中稀土元素分布模式分类（三类）：轻稀土富集型：分布曲线向右倾斜，轻稀土富集。轻稀土亏损型：分布曲线向左倾斜，轻稀土亏损。平坦型（球粒陨石型）：轻重稀土富集不明显。根据图解中Eu和Ce处曲线的形态，再划分出：Eu/Ce亏损型、富集型、正常型。四REE组成数据的表示方法40在成矿研究中，常用未矿化或蚀变的岩石为标准，了解成矿或蚀变过程中，稀土元素的变化。在成矿研究中，常用未矿化或蚀变的岩石为标准，了解成矿或蚀变过41这种方法的优点一般公认球粒陨石的轻-重稀土元素之间不存在分异。采用球粒陨石标准化模式图可使样品中各REE间的任何程度的分异更清楚地显示出来。克服奇偶原子序数的元素丰度不同所造成的REE曲线锯齿状变化。可以反映所研究样品相对于原始地球稀土组成的地球化学分异作用。直线斜率、形态和偏离直线的稀土元素的异常地球化学行为，为成岩成矿机理研究，提供了重要信息。这种方法的优点一般公认球粒陨石的轻-重稀土元素之间不存在分异42稀土元素地球化学讲解课件43稀土元素地球化学讲解课件44五稀土元素地球化学的应用洋中脊玄武岩LREE亏损HREEN一般为10-25最高达80五稀土元素地球化学的应用洋LREE亏损45石榴子石橄榄岩批式熔融的玄武岩浆的稀土组成

源岩矿物组成-Ol:Opx:Cpx:Ga=0.55:0.25:0.11:0.09

部分熔融作用-REE变化规律石榴子石橄榄岩批式熔融的部分熔融作46稀土元素地球化学的应用大洋岛岩浆分离结晶-REE分配模式冰岛火成岩球粒陨石标准化REE分配曲线稀土元素地球化学的应用大洋岛冰岛火成岩球粒陨石标准化REE分47汉诺坝玄武岩板大内陆玄武岩汉诺坝玄武岩REE球粒陨石标准化配分模式图汉诺坝板汉诺坝玄武岩REE球粒陨石标准化配分模式图48岛弧火山岩REEpatternsforliquidsbyRayleighfractionalcrystallizationmodeling:a.frombasalttoandesite,b.fromandesitetodacite,andc.fromdacitetotype1rhyolite.Patternswithstarsrepresentcalculatedliquidcompositions.分离结晶作用-REE变化规律岛REEpatternsforliquidsbyR49稀土元素地球化学的应用金伯利岩钾镁煌斑岩高度富集LREE-极低程度熔融HREE强烈分馏-源区存在石榴石残留金伯利岩-钾镁煌斑岩REE球粒陨石标准化配分模式图21稀土元素地球化学的应用金伯利岩金伯利岩-钾镁煌斑岩REE球粒50吉黑东部P2-T1碱长花岗岩REE

标准化模式图δEu负异常:斜长石分离结晶或

源区存在大量斜长石残留吉黑东部P2-T1碱长花岗岩REE

标准化模式图δEu负异常51张广才岭A型花岗岩REE球粒陨石标准化配分模式δEu负异常:斜长石分离结晶

或

源区存在大量斜长石残留张广才岭A型花岗岩REE球粒陨石δEu负异常:52典型幔源火山岩的(Sm/Yb)N-YbN图解石榴石橄榄岩源区尖晶石橄榄岩源区典型幔源火山岩的(Sm/Yb)N-YbN图解石榴石橄尖晶石橄531.稀土元素岩浆成因判别标志:LREE:源区富集-亏损与熔融程度

HREE:源区性质(2)比值:(La/Yb)N,(La/Sm)N,(Sm/Yb)N(Gd/Yb)N(3)异常值Eu斜长石的指纹

Ce氧化环境和海水作用标志岩浆作用微量元素地球化学小结:

1.稀土元素岩浆成因判别标志:岩浆作用微量元素地球化学小结54(1)岩浆作用判别(分离结晶部分熔融)强不相容元素-强相容元素判别标志强不相容元素-不相容元素比值判别标志岩浆源区性质判别微量元素蛛网图-判别岩浆源区性质强不相容元素-不相容元素比值强不相容元素比值-比值判别

源区性质判别必需建立判别标志

2微量元素岩浆成因判别标志:(1)岩浆作用判别(分离结晶部分熔融)2微量元素岩55微量元