第四章微量元素地球化学课件.ppt

第四章微量元素地球化学7/26/20247/26/20241 1第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2第四章微量元素地球化学8/17/20231第4章微量元素第四章第四章 微量元素地球化学微量元素地球化学uu4.3 稀土元素地球化学稀土元素地球化学uu4.4 微量元素地球化学示踪作用微量元素地球化学示踪作用7/26/20247/26/20242 2第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2第四章微量元素地球化学4.3稀土元素地球化学8/l稀土元素地球化学在微量元素地球化学中占稀土元素地球化学在微量元素地球化学中占据很重要的地位，这是由稀土元素以下四个据很重要的地位，这是由稀土元素以下四个优点所决定的：优点所决定的：l性质极相似性质极相似的地球化学元素组，在地质、的地球化学元素组，在地质、地球化学作用过程中作为一个整体而活动；地球化学作用过程中作为一个整体而活动；l分馏作用能灵敏地反映地质、地球化学过分馏作用能灵敏地反映地质、地球化学过程的性质程的性质指示功能强指示功能强；4.3 稀土元素地球化学稀土元素地球化学7/26/20247/26/20243 3第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2稀土元素地球化学在微量元素地球化学中占据很重要的地位，这是由l稀土元素除受岩浆熔融作用外，其稀土元素除受岩浆熔融作用外，其它地质作用基本上不破坏它的整体组它地质作用基本上不破坏它的整体组成的成的稳定性稳定性；l在地壳岩石中分布较广广泛性。

7/26/20247/26/20244 4第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2稀土元素除受岩浆熔融作用外，其它地质作用基本上不破坏它的4.3稀土元素地球化学l l4.3.1稀土元素的主要性质稀土元素的主要性质l l4.3.2稀土元素在自然界中的分布稀土元素在自然界中的分布l l4.3.3稀土元素在自然界的分馏稀土元素在自然界的分馏l l4.3.4稀土元素组成数据的表示稀土元素组成数据的表示7/26/20247/26/20245 5第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part24.3稀土元素地球化学4.3.1稀土元素的主要性质84.3.1 稀土元素的主要性质稀土元素的主要性质7/26/20247/26/20246 6第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part24.3.1稀土元素的主要性质8/17/20236第4章什么是稀土元素什么是稀土元素？稀土元素（稀土元素（rare earth elements）REE以往由于分析技术水平低，误认为他们在地以往由于分析技术水平低，误认为他们在地壳中很稀少，另外它们一般发现于富集的风壳中很稀少，另外它们一般发现于富集的风化壳上，呈土状，化壳上，呈土状，故名稀土故名稀土。

REEREE（稀土元素）的地壳丰度为（稀土元素）的地壳丰度为0.017%，其中其中Ce、La、Nd的丰度比的丰度比W、Sn、Mo、Pb、Co还高中国是稀土大国，我国的稀土矿尤为丰富中国是稀土大国，我国的稀土矿尤为丰富 7/26/20247/26/20247 7第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2什么是稀土元素？8/17/20237第4章微量元素目前白云鄂博稀土矿矿石开采量为目前白云鄂博稀土矿矿石开采量为2.5亿吨，尾矿的量为亿吨，尾矿的量为矿石的矿石的60%左右，也就是说目前尾矿坝有尾矿左右，也就是说目前尾矿坝有尾矿1.5亿吨在这在这1.5亿吨尾矿中，包括亿吨尾矿中，包括930万吨稀土和万吨稀土和7万吨钍7/26/20247/26/20248 8第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2目前白云鄂博稀土矿矿石开采量为2.5亿吨，尾矿的量为矿石的6稀土元素组成及其分组稀土元素组成及其分组l l稀土元素组成：稀土元素组成：?7/26/20247/26/20249 9第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2稀土元素组成及其分组稀土元素组成：?8/17/20239稀土元素组成及其分组稀土元素组成及其分组l l稀土元素组成：稀土元素组成：l l稀土元素是指周期表中原子序数从稀土元素是指周期表中原子序数从57到到71 的镧系的镧系15个个元素（元素（La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu），），l l加上原子序数为加上原子序数为39 的的Y共共16个个元素。

元素7/26/20247/26/20241010第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2稀土元素组成及其分组稀土元素组成：8/17/202310l l稀土元素分组l1）两分法lLa-Eu：Ce铈族稀土，亦称轻稀土LREE（7个元素）；lGd-Lu+Y：Y镱族稀土，亦称重稀土HREE（9个元素）7/26/20247/26/20241111第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2稀土元素分组8/17/202311第4章微量元素地球2）三分法）三分法轻稀土（轻稀土（LREE)，La-Nd；中稀土（中稀土（MREE)：Sm-Ho；重稀土（重稀土（HREE)：Er-Lu+Y7/26/20247/26/20241212第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part22）三分法8/17/202312第4章微量元素地球化学4.3.2 稀土元素在自然界中的分布稀土元素在自然界中的分布1、在地球中的丰度，从下地幔到上地幔再到地壳，REE总量不断增加；2、稀土元素在地壳中分配：超基性岩超基性岩基性岩基性岩中性岩中性岩酸性酸性岩岩碱性岩碱性岩 稀土元素总量是逐渐增加的；地幔、超基性岩、基性岩中Y占优势，随着分异，陆壳及酸性岩、碱性岩以Ce占优势。

7/26/20247/26/20241313第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part24.3.2稀土元素在自然界中的分布1、在地球中的丰度，从l l如不同构造环境的玄武岩：大洋拉斑玄武岩高铝玄武岩大陆拉斑玄武岩l lREE：100ppm150ppm360ppml lCe/Y增加了34倍7/26/20247/26/20241414第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2如不同构造环境的玄武岩：大洋拉斑玄武岩高铝玄武岩大陆拉斑uu3、稀土元素在地壳中稀土元素在地壳中 uu地壳中地壳中Ce含量远高于含量远高于Y含量含量，Ce/Y=2.652.93，大大高于地幔，大大高于地幔（1.13-1.14）、地球（）、地球（1.15）以及陨）以及陨石中的比值石中的比值 7/26/20247/26/20241515第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part23、稀土元素在地壳中8/17/202315第4章微量4.3.3 稀土元素在自然界的分馏稀土元素在自然界的分馏7/26/20247/26/20241616第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part24.3.3稀土元素在自然界的分馏8/17/202316第4.3.3 稀土元素在自然界的分馏稀土元素在自然界的分馏1酸碱性的控制酸碱性的控制 稀土元素在地壳中的分配：稀土元素在地壳中的分配：碱性岩碱性岩：La、Ce、Pr、Nd等和等和Sr、Ba、Ca、K共生共生碱性花岗岩碱性花岗岩：相对富集：相对富集Sm、Gd、Tb、Dy；钙碱性花岗岩钙碱性花岗岩：以：以Y、Ho、Er、Tm、Lu等等重稀土，与重稀土，与Sc、Mn等元素共生等元素共生7/26/20247/26/20241717第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part24.3.3稀土元素在自然界的分馏1酸碱性的控制8/1l l2 氧化还原条件控制氧化还原条件控制（元素价态的差异）元素价态的差异）元素价态的差异）元素价态的差异）l l变价稀土元素对外界氧化还原条件变化反应变价稀土元素对外界氧化还原条件变化反应敏感：敏感：l l氧化条件下，氧化条件下，Ce3+Ce4+l l还原条件下，原条件下，Eu3+Eu2+7/26/20247/26/20241818第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part22氧化还原条件控制（元素价态的差异）8/17/202318uu3 络离子稳定性的差异络离子稳定性的差异uuREE可与可与F、Cl、CO32、PO43、SO42等形成络阴离子，但不同元素稳定性等形成络阴离子，但不同元素稳定性各异；各异；uuY络离子稳定性络离子稳定性Ce络离子稳定性，这络离子稳定性，这样样Ce矿物沉淀后，矿物沉淀后，Y元素尚可呈络合物元素尚可呈络合物形式在溶液中迁移，在较晚的阶段沉淀，形式在溶液中迁移，在较晚的阶段沉淀，导致导致Ce与与Y的分异。

的分异7/26/20247/26/20241919第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part23络离子稳定性的差异8/17/202319第4章微量元u4 4 被吸附能力的差异被吸附能力的差异u离子半径小的离子半径小的REE3+比离子半径大的比离子半径大的容易被吸附，从容易被吸附，从La3+到到Lu3+被吸附能被吸附能力增强uCe被胶体、有机质和粘土矿物吸附被胶体、有机质和粘土矿物吸附能力小于能力小于Y7/26/20247/26/20242020第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part24被吸附能力的差异8/17/202320第4章微量元素l l5 5 5 5 结晶矿物和熔体中的分异（体系化学成分）结晶矿物和熔体中的分异（体系化学成分）结晶矿物和熔体中的分异（体系化学成分）结晶矿物和熔体中的分异（体系化学成分）7/26/20247/26/20242121第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part25结晶矿物和熔体中的分异（体系化学成分）8/17/20234.3.4稀土元素组成数据的表示uu1表征REE组成的参数uu2异常指数uu3REE组成模式图uu4稀土参数图解7/26/20247/26/20242222第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part24.3.4稀土元素组成数据的表示1表征REE组成的参1表征REE组成的特征参数l l 稀土元素总含量稀土元素总含量l lREEl lLREEl lHREE7/26/20247/26/20242323第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part21表征REE组成的特征参数稀土元素总含量8/17l轻重稀土元素比值轻重稀土元素比值 (LREE)/(HREE)或或(Ce)/(Y)反映稀土元素分异程度和岩浆演化，岩反映稀土元素分异程度和岩浆演化，岩反映稀土元素分异程度和岩浆演化，岩反映稀土元素分异程度和岩浆演化，岩浆演化晚期更富集浆演化晚期更富集浆演化晚期更富集浆演化晚期更富集LREELREE，因而比值可以反，因而比值可以反，因而比值可以反，因而比值可以反映演化特点映演化特点映演化特点映演化特点。

7/26/20247/26/20242424第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2轻重稀土元素比值8/17/202324第4章微量元素随岩浆作用演化，随岩浆作用演化，w(Ce)/w(Y)比值比值逐渐增大，即逐渐增大，即Ce在岩浆作用晚期富集在岩浆作用晚期富集7/26/20247/26/20242525第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2随岩浆作用演化，w(Ce)/w(Y)比值逐渐增大 反映轻反映轻/重稀土内部分馏程度的参数：重稀土内部分馏程度的参数：(La)/(Yb)N(La)/(Lu)N(Ce)/(Yb)N反映轻稀土和重稀土元素反映轻稀土和重稀土元素内部内部分馏状况，分馏状况，比值越大越富集比值越大越富集7/26/20247/26/20242626第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2反映轻/重稀土内部分馏程度的参数：8/17/202322 异常系数（指数异常系数（指数）、EuEu=(Eu)/(Eu*)=2(Eu)N/（(Sm)N+(Gd)N）lEu1为正异常oEu1为负异常oEu1无异常7/26/20247/26/20242727第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part22异常系数（指数）、Eu8/17/202327第47/26/20247/26/20242828第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part28/17/202328第4章微量元素地球化学Partl l、CeCe=2*(Ce)N/w(La)N+w(Pr)N7/26/20247/26/20242929第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2、Ce8/17/202329第4章微量元素地球化学3 REE组成模式图组成模式图u增田增田-科里尔（科里尔（AMasuda,1962;CDCoryell，1963）图解）图解7/26/20247/26/20243030第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part23REE组成模式图增田-科里尔（AMasuda,1967/26/20247/26/20243131第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part28/17/202331第4章微量元素地球化学Part7/26/20247/26/20243232第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part28/17/202332第4章微量元素地球化学Part7/26/20247/26/20243333第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part28/17/202333第4章微量元素地球化学Part稀土元素分配型式的类型稀土元素分配型式的类型l l1 1）以稀土元素总量划分以稀土元素总量划分以稀土元素总量划分以稀土元素总量划分l l仅仅相对于球粒陨石而言，比较仅仅相对于球粒陨石而言，比较直观，常用于同类型的岩石或矿直观，常用于同类型的岩石或矿物比较。

物比较l l2 2）CeCeN N/Yb/YbN N或或或或LaLaN N/Yb/YbN N划分划分划分划分(表示曲线倾斜程度表示曲线倾斜程度)l lCeCeN N/Yb/YbN N=1=1，平坦型，平坦型l lCeCeN N/Yb/YbN N 1 1，LREELREE富集型，富集型，曲线右倾曲线右倾l lCeCeN N/Yb/YbN N 1 1，HREEHREE富集型，富集型，曲线左倾曲线左倾7/26/20247/26/20243434第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2稀土元素分配型式的类型1）以稀土元素总量划分8/17/202l l3）Eu和和Ce异常划分异常划分7/26/20247/26/20243535第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part23）Eu和Ce异常划分8/17/202335第4章微7/26/20247/26/20243636第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part28/17/202336第4章微量元素地球化学Part7/26/20247/26/20243737第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part28/17/202337第4章微量元素地球化学Partl l稀土元素：球粒陨石配分模型l l微量元素：原始地幔蛛网图7/26/20247/26/20243838第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2稀土元素：球粒陨石配分模型8/17/202338第4章微4稀土参数图解应用7/26/20247/26/20243939第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part24稀土参数图解应用8/17/202339第4章微量元素用稀土参数图解区分不同类型用稀土参数图解区分不同类型玄武岩、花岗岩和碳酸盐岩。

玄武岩、花岗岩和碳酸盐岩7/26/20247/26/20244040第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2用稀土参数图解区分不同类型玄武岩、花岗岩和碳酸盐岩8/17成矿溶液的性质研究成矿溶液的性质研究l l在成矿作用研究中，确定金属的来源是困难的在成矿作用研究中，确定金属的来源是困难的l l微量元素，特别是稀土元素可以作为水热体系微量元素，特别是稀土元素可以作为水热体系中发生的蚀变反应的示踪剂中发生的蚀变反应的示踪剂l l蚀变（水蚀变（水/岩作用）的特点可由溶液的微量元岩作用）的特点可由溶液的微量元素比值或稀土元素分布模式反映出来，而溶液素比值或稀土元素分布模式反映出来，而溶液又会影响矿床的稀土元素分布模式又会影响矿床的稀土元素分布模式l l溶液的稀土元素组成可反映原始岩石的矿物学、溶液的稀土元素组成可反映原始岩石的矿物学、被溶液所蚀变的岩石相和溶液的化学成分特征，被溶液所蚀变的岩石相和溶液的化学成分特征，当溶液发生沉淀形成化学沉积物（如硫化物、当溶液发生沉淀形成化学沉积物（如硫化物、含铁建造）时，这种化学沉积物的稀土元素组含铁建造）时，这种化学沉积物的稀土元素组成就可以提供形成它的水热体系历史的指标。

成就可以提供形成它的水热体系历史的指标7/26/20247/26/20244141第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2成矿溶液的性质研究在成矿作用研究中，确定金属的来源是困难的l l著名的澳大利亚布罗肯希尔PbZn超大型矿的成矿流体来源一直存在争议，有火山热液、建造水、下降对流海水、地幔热液等不同认识7/26/20247/26/20244242第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2著名的澳大利亚布罗肯希尔PbZn超大型矿的成矿流体来源一直4.4微量元素地球化学微量元素地球化学示踪作用示踪作用7/26/20247/26/20244343第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part24.4微量元素地球化学示踪作用8/17/202343第4.4.1 岩浆岩形成机制的判别岩浆岩形成机制的判别l部分熔融模型l分离结晶作用模型7/26/20247/26/20244444第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part24.4.1岩浆岩形成机制的判别部分熔融模型8/17/20部分熔融作用为一有截距的直线分离结晶作用平行于x轴的直线7/26/20247/26/20244545第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2部分熔融作用为一有截距的直线8/17/202345第4章1为西藏冈底斯闪长岩、花岗闪长岩和二云母花岗岩闪长岩、花岗闪长岩和二云母花岗岩,2为西藏西藏冈底斯斑状黑云母花岗岩。

实实例例7/26/20247/26/20244646第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part21为西藏冈底斯闪长岩、花岗闪长岩和二云母花岗岩,实例8/17赵振华（1982）通过研究认为：我国西藏冈底斯花岗岩的斑状黑云母花岗岩主要通过分异结晶形成，而闪长岩、花岗闪长岩和二云母花岗岩属于平衡部分熔融的产物7/26/20247/26/20244747第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2赵振华（1982）通过研究认为：8/17/202347第4章l l作业：为什么？l l元素如何选择l l原理或公式推导7/26/20247/26/20244848第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2作业：为什么？8/17/202348第4章微量元素地球化l l固液相分配系数高的相容元素l lD1l l如Ni、Cr等，在分离结晶作用过程中它它们的浓度变化很大（液相），但在部分们的浓度变化很大（液相），但在部分熔融过程中则变化缓慢（液相）熔融过程中则变化缓慢（液相）7/26/20247/26/20244949第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2固液相分配系数高的相容元素8/17/202349第4章l l超岩浆元素Hl l亲岩浆元素Ml lD1固固液相分配系数液相分配系数低低的微量元素的微量元素7/26/20247/26/20245050第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2超岩浆元素H固液相分配系数低的微量元素8/17/20235超岩浆元素超岩浆元素H Hl l典型超岩浆元素：l lTa、Th、La、Ce等，它们总分配系数很低，近于0，与0.20.5比较可忽略不计。

l l在部分熔融过程中这些元素浓度变化大，但在分离结晶作用过程中则变化缓慢7/26/20247/26/20245151第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2超岩浆元素H典型超岩浆元素：8/17/202351第4章总分配系数与总分配系数与1比较可忽略不计比较可忽略不计典型亲岩浆元素：典型亲岩浆元素：HREE、Zr、Hf等等亲岩浆元素亲岩浆元素M7/26/20247/26/20245252第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2总分配系数与1比较可忽略不计亲岩浆元素M8/17/2023超岩浆元素和亲岩浆元素超岩浆元素和亲岩浆元素（不相容元素）（不相容元素）l部分熔融模型l分离结晶作用模型7/26/20247/26/20245353第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2超岩浆元素和亲岩浆元素（不相容元素）部分熔融模型8/17/2uu平衡部分熔融：平衡部分熔融：cL/co=1/D(1-F)+FuuCHL=CHo,s/FuuCML=CMo,s/(DMo+F)uu式中式中C CH HL L为超岩浆元素在液相中的浓度，为超岩浆元素在液相中的浓度，uu C CMML L为亲岩浆元素在液相中的浓为亲岩浆元素在液相中的浓度；度；uuC CH Ho,so,s和和C CMMo,so,s分别为它们在原始固相中的浓度；分别为它们在原始固相中的浓度；7/26/20247/26/20245454第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2平衡部分熔融：cL/co=1/D(1-F)+F8/1uu分离结晶作用：ciL/ci0.L=F（D-1）uu CHL=CHo,l/FuCML=CMo,l/FuCHL/CML=CHo,l/CMo,l=常数。

7/26/20247/26/20245555第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2分离结晶作用：ciL/ci0.L=F（D-1）8/17/20用用C CH HL L/C/CMML L对对C CH HL L作图时，即用某作图时，即用某超岩浆元素超岩浆元素（H H）与）与亲亲岩浆元素岩浆元素（MM）浓度比值对）浓度比值对超岩浆元超岩浆元素素浓度作图时；浓度作图时；Y=CHL/CMLX=CHL部分熔融作用为一有截距的直线分离结晶作用平行于x轴的直线7/26/20247/26/20245656第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2用CHL/CML对CHL作图时，即用某超岩浆元素（H）与亲岩平衡部分熔融的轨迹为：Y=Y=Y=Y=DM /CM0 x+常数常数以以DM /CM0为斜率的直线为斜率的直线7/26/20247/26/20245757第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2平衡部分熔融的轨迹为：8/17/202357第4章微量元分离结晶作用的轨迹 Y=CHL/CML=CHo,l/CMo,l=常数X=CHL=CHo,l/F分离结晶是一条平行于分离结晶是一条平行于x轴的直线，截距为轴的直线，截距为CHo,l/CMo,l7/26/20247/26/20245858第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2分离结晶作用的轨迹8/17/202358第4章微量元素地4.4.2 成岩成矿构造环境的判别成岩成矿构造环境的判别7/26/20247/26/20245959第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part24.4.2成岩成矿构造环境的判别8/17/202359第4l l随着随着板块学说板块学说板块学说板块学说的深入，恢复地壳中各种岩石或矿的深入，恢复地壳中各种岩石或矿床形成时的构造环境研究越来越受到重视。

床形成时的构造环境研究越来越受到重视l l在宏观条件下，一般是根据地球物理资料（重力、在宏观条件下，一般是根据地球物理资料（重力、地震）研究地壳结构，并根据岩石类型组合恢复地震）研究地壳结构，并根据岩石类型组合恢复古构造环境（俯冲带、岛弧、洋中脊、弧后、板古构造环境（俯冲带、岛弧、洋中脊、弧后、板块内部等）块内部等）l l近年来的研究表明，不同构造环境形成的各种岩近年来的研究表明，不同构造环境形成的各种岩石的微量元素含量与组合、同位素组成等均有较石的微量元素含量与组合、同位素组成等均有较明显的差异明显的差异l l许多学者建立了以微量元素组合为基础的构造环许多学者建立了以微量元素组合为基础的构造环境境判别图解判别图解判别图解判别图解7/26/20247/26/20246060第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2随着板块学说的深入，恢复地壳中各种岩石或矿床形成时的构造环境玄武岩类7/26/20247/26/20246161第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2玄武岩类8/17/202361第4章微量元素地球化学PTi/100-Zr-Y*3图解图解(A-岛岛 弧弧 拉拉 斑斑 玄玄 武武 岩岩；B-MORB、岛岛弧弧拉拉斑斑玄玄武武岩岩、钙钙碱碱性性玄玄武武岩岩；C-钙钙碱碱性性玄玄武武岩岩；D-板内玄武岩板内玄武岩)Zr-Zr/Y图解图解（A-火火山山弧弧玄玄武武岩岩；B-MORB；C-板板内内玄玄武武岩岩；D-MORB、火火山山弧弧玄玄武武岩岩；E-MORB、板板内玄武岩）；内玄武岩）；7/26/20247/26/20246262第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2Ti/100-Zr-Y*3图解Zr-Zr/Y图解8/17/22Nb-Zr/4-Y图解图解（A1板板内内碱碱性性玄玄武武岩岩；A2板板内内碱碱性性玄玄武武岩岩、板板内内拉拉斑斑玄玄武武岩岩；BE型型MORB；C板板内内拉拉斑斑玄玄武武岩岩、火火山山弧弧玄玄武武岩岩；DN型型MORB、火火山弧玄武岩）；山弧玄武岩）；火山岩火山岩Zr-Ti构造判别图解构造判别图解I-板内熔岩；板内熔岩；II-火山弧熔岩；火山弧熔岩；III-洋中脊玄武岩洋中脊玄武岩7/26/20247/26/20246363第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part22Nb-Zr/4-Y图解火山岩Zr-Ti构造判别图解8/1花岗岩类l l花岗岩的构造分类l lI型、S型花岗岩由原来的成因概念扩展为构造环境概念I型：造山后隆起环境产物S型：大陆碰撞产物l lA型、M型A型：非造山环境产物M型：大洋弧环境产物7/26/20247/26/20246464第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2花岗岩类花岗岩的构造分类8/17/202364第4章微量l lPearce构造分类洋脊型：包括正常洋脊（N型）、异常洋脊型、弧后盆地洋脊和俯冲带上洋脊火山弧型：拉斑玄武岩火山弧、钙碱性火山岩火山弧、活动大陆边缘火山弧板块内部型：内陆环状杂岩和地堑、减薄陆壳、大洋岛屿板块碰撞型：陆陆碰撞同构造、陆陆碰撞构造后、陆弧碰撞同造山7/26/20247/26/20246565第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2Pearce构造分类8/17/202365第4章微量元素l l采用采用理想的洋脊花理想的洋脊花岗岩作标准化岗岩作标准化l l理想的洋脊花岗岩：理想的洋脊花岗岩：由正常洋中脊玄武由正常洋中脊玄武岩经分离结晶形成，岩经分离结晶形成，代表的是未受地幔代表的是未受地幔富集影响的对流上富集影响的对流上地幔，经历了斜长地幔，经历了斜长石橄榄石单斜石橄榄石单斜辉石磁铁矿的简辉石磁铁矿的简单结晶作用，未受单结晶作用，未受地壳熔融、同化或地壳熔融、同化或挥发分作用影响。

挥发分作用影响7/26/20247/26/20246666第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2采用理想的洋脊花岗岩作标准化8/17/202366第4章l l标准化值7/26/20247/26/20246767第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2标准化值8/17/202367第4章微量元素地球化学P7/26/20247/26/20246868第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part28/17/202368第4章微量元素地球化学Part微量元素构造判别图解微量元素构造判别图解(Nb-Y图解、图解、Ta-Yb图解、图解、Rb-Y+Nb图解、图解、Rb-Yb+Ta图解图解)ORG-ORG-大洋脊花岗岩；大洋脊花岗岩；WPG-WPG-板内花岗岩；板内花岗岩；VAG-VAG-火山弧花岗岩；火山弧花岗岩；Syn-COLG-Syn-COLG-同碰撞花岗岩同碰撞花岗岩7/26/20247/26/20246969第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2微量元素构造判别图解8/17/202369第4章微量元素l l具有特殊构造指示意义的A型花岗岩l l非造山张性环境的产物l lA A型型 花花 岗岗 岩岩 判判 别别 图图(K(K2 2O+NaO+Na2 2O)/CaOO)/CaO Zr+Nb+Y+CeZr+Nb+Y+Ce、Zr-Zr-Ga*10000/AlGa*10000/Al、K K2 2O/MgO-Ga*10000/AlO/MgO-Ga*10000/Al、K K2 2O+NaO+Na2 2O-O-Ga*10000/AlGa*10000/Al、(K(K2 2O+NaO+Na2 2O)/CaOO)/CaOGa*10000/AlGa*10000/Al、Nb-Nb-Ga*10000/AlGa*10000/Al、Ce-Ga*10000/AlCe-Ga*10000/Al、Y-Ga*10000/AlY-Ga*10000/Al、FeOt/MgO-FeOt/MgO-Ga*10000/AlGa*10000/Al、FeOt/MgO-Zr+Nb+Ce+YFeOt/MgO-Zr+Nb+Ce+Y）A-A A-A型花岗岩；型花岗岩；FG-M+I+SFG-M+I+S型分异花岗岩；型分异花岗岩；OGT-OGT-未分异未分异M+I+SM+I+S型花岗型花岗岩；岩；I&S-M+I+SI&S-M+I+S型花岗岩型花岗岩7/26/20247/26/20247070第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2具有特殊构造指示意义的A型花岗岩8/17/202370第4章7/26/20247/26/20247171第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part28/17/202371第4章微量元素地球化学Part7/26/20247/26/20247272第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part28/17/202372第4章微量元素地球化学PartA型花岗岩型花岗岩Zr+Ce+Y-Rb/Ba判别图解判别图解A-AA-A型花岗岩；型花岗岩；S-S-分异的分异的S S型花岗岩；型花岗岩；I-I-分异的分异的I I型型花岗岩；未圈区花岗岩；未圈区-未分异的未分异的M+I+SM+I+S型花岗岩型花岗岩7/26/20247/26/20247373第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2A型花岗岩Zr+Ce+Y-Rb/Ba判别图解8/17/202A1、A2型花岗岩判别图解型花岗岩判别图解A型花岗岩型花岗岩R1-Ga*10000/Al图解图解A1型：板内裂谷环境型：板内裂谷环境A2型：板块碰撞后或造山期型：板块碰撞后或造山期后的张性环境后的张性环境AAAA型：非造山环境型：非造山环境PAPA型：后造山环境型：后造山环境7/26/20247/26/20247474第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2A1、A2型花岗岩判别图解A型花岗岩R1-Ga*10000微量元素用于构造环境判别的限制l l和任何方法一样，微量元素组合特征作为一种指和任何方法一样，微量元素组合特征作为一种指标，或作为一种辅助手段判断岩石形成时的构造标，或作为一种辅助手段判断岩石形成时的构造环境是有一定限制和适应范围的。

环境是有一定限制和适应范围的1.1.岩石类型岩石类型（不能混用）（不能混用）2.2.岩石时代岩石时代（一般仅适用于显生宙岩石，不能用于太古宙）（一般仅适用于显生宙岩石，不能用于太古宙）3.3.岩浆演化和蚀变作用岩浆演化和蚀变作用（这些作用将改变正常岩石的微量（这些作用将改变正常岩石的微量元素含量和组合特征）元素含量和组合特征）4.4.晶体堆积晶体堆积（样品不能有明显堆积层，如斜长石和镁铁质（样品不能有明显堆积层，如斜长石和镁铁质矿物堆积）矿物堆积）5.5.采样：采样：新鲜的、非堆积岩石新鲜的、非堆积岩石6.6.判别结果出现判别结果出现多解时多解时，需结合地质证据解释，需结合地质证据解释7.7.用于揭示岩石形成构造环境的图解是一种用于揭示岩石形成构造环境的图解是一种统计规律统计规律，不，不能只根据单个样品结果判别能只根据单个样品结果判别7/26/20247/26/20247575第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2微量元素用于构造环境判别的限制和任何方法一样，微量元素组合特4.4.3 成岩成矿物理化学条件计算成岩成矿物理化学条件计算l l1微量元素地质温度计l l2微量元素地质压力计7/26/20247/26/20247676第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part24.4.3成岩成矿物理化学条件计算1微量元素地质温度1 微量元素地质温度计微量元素地质温度计l l分配系数（分配系数（KD）与体系温度的倒数呈线性）与体系温度的倒数呈线性关系关系：l llnKD=(H/RT)+Bl l在一定的范围内，在一定的范围内，H可看做常数。

可看做常数l l一个理想的地质温度计应具有尽可能大的一个理想的地质温度计应具有尽可能大的H值值7/26/20247/26/20247777第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part21微量元素地质温度计分配系数（KD）与体系温度的倒数呈线7/26/20247/26/20247878第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part28/17/202378第4章微量元素地球化学Part7/26/20247/26/20247979第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part28/17/202379第4章微量元素地球化学Part共存物相共存物相共存物相共存物相HH（J/molJ/mol）B B橄榄石橄榄石橄榄石橄榄石-玻璃玻璃玻璃玻璃30.9830.989.039.03单斜辉石单斜辉石单斜辉石单斜辉石-玻璃玻璃玻璃玻璃103.83103.837.857.85橄榄石橄榄石橄榄石橄榄石-单斜辉石单斜辉石单斜辉石单斜辉石70.3470.347.657.65共存物相对的共存物相对的H和和B值值7/26/20247/26/20248080第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2共存物相H（J/mol）B橄榄石-玻璃30.989.03微量元素地质温度计l l如Ni在橄榄石和单斜辉石两矿物相中的分配系数与温度的关系是：lnKDOl/Cpx=70.34/RT+7.65l l式中H的单位为J/mol；R为理想气体常数；T单位为K,绝对温度。

l l上式可简化为：lnK=-8.45/T+7.65（温度范围：10001200）7/26/20247/26/20248181第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2微量元素地质温度计如Ni在橄榄石和单斜辉石7/26/20247/26/20248282第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part28/17/202382第4章微量元素地球化学Part微量元素地质温度计使用要求微量元素地质温度计使用要求l使用微量元素地质温度计时一定要满足以下条件：l分配达到平衡l样品的温度要在公式适用的温度范围内l测定对象纯度要求7/26/20247/26/20248383第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2微量元素地质温度计使用要求使用微量元素地质温度计时一定要满足2 微量元素地质压力计微量元素地质压力计l l从热力学基础关系式来说，在恒温条件下，分配系数与压力的关系式为：l llnKD/P=0/RTl l该式是地质压力计的理论基础7/26/20247/26/20248484第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part22微量元素地质压力计从热力学基础关系式来说，在恒温条件下4.4.4 地球历史中灾变事件的微量地球历史中灾变事件的微量元素地球化学示踪元素地球化学示踪7/26/20247/26/20248585第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part24.4.4地球历史中灾变事件的微量元素地球化学示踪8/1界线粘土层中的铱(Ir)来自何处？7/26/20247/26/20248686第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2界线粘土层中的铱(Ir)来自何处？8/17/202386第4l l其他应用：l利用部分熔融定量模型了解部分熔融程度；l利用分离结晶模型研究岩浆结晶程度；l研究沉积盆地的演化历史。

7/26/20247/26/20248787第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2其他应用：8/17/202387第4章微量元素地球化学本章小结本章小结l l自自然然系系统统和和微微量量元元素素的的特特性性决决定定了了微微量量元元素素在在地地球球及及其其子子系系统统中中的的分分布布分分配配、化化学学作作用用及及化化学学演演化化特特征征由由于于引引进进了了能能斯斯特特分分配配定定律律，微微量量元元素素地地球球化化学学研研究究已已从从定定性性向向近近似似定定量量、从从微微观观向向宏宏观观方方向向发发展展，因因而而有有可可能能建建立立各各种种地地球球化化学学作作用用过程元素演化的定量理论模型过程元素演化的定量理论模型l l本章从微量元素在自然作用过程中的分配规律出本章从微量元素在自然作用过程中的分配规律出发，重点讨论了岩浆作用过程中微量元素演化的发，重点讨论了岩浆作用过程中微量元素演化的定量模型和稀土元素的地球化学行为，在此基础定量模型和稀土元素的地球化学行为，在此基础上讨论了微量元素在地球化学研究中的应用上讨论了微量元素在地球化学研究中的应用7/26/20247/26/20248888第第4 4章章 微量元素地球化学微量元素地球化学Part2Part2本章小结自然系统和微量元素的特性决定了微量元素在地球及其子系。