微量元素地球化学部分笔记.pdf

微量元素地球化学 Trace Element Geochemistry 第0章 绪论 1.微量元素地球化学定义：地球化学的重要分支学科之一，是研究微量元素在地球 ( 包括部分天 体)形成、演化中分布、赋存状态 、行为方式、分析技术和各类应用的分支学科地壳主要由O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti等九种元素组成，这九种元素占地壳总重 量的99％左右—【主要元素Cl/Co=(1/k)*(1-F)1/k-1 实比过程：Cl/Co=(1/D)*(1-F)1/D-1 非实比过程：Cl/Co=(1/D)*[1-(D'l/D)*F]1/D-1D'l：进入液相已熔融矿物的总分配系数)批式部分熔融作用（平衡部分熔融作用）：部分熔融的熔体与熔融残留体始终保持平衡，直到 这些熔体被移走部分熔融一定量的熔体整批上升离开母体，每一批上升熔体有一个熔体量分数 （F）适合于花岗质岩浆） 批式部分熔融方程：CL/CO=1/[F+D(1-F)] 变量的物理意义：CL：液相中某元素的浓度；CO：熔融前岩石中某元素的浓度；F=mL/mO，熔融 部分的质量分数（部分熔融度）；D：总分配系数关于批式部分熔融的一些讨论分区 TE-Geochem 的第 8 页 （1）相容元素在熔体中浓度很低，尤其是对低程度部分熔融。

（2）极不相容元素强烈富集在初始部分熔融很少量的熔体中，随着部分熔融程度增加，其浓度明 显降低 （3）当部分熔融程度很大时（F趋向于1），每种微量元素的浓度近于其在源岩中的浓度 （4）当部分熔融程度很低时（F趋向于0），可以估算该源区某元素的浓度CL/CO=1/D） （5）可以用极不相容元素的浓度来估算部分熔融度FCL/CO=1/F） 分离结晶分异与平衡部分熔融过程的差别主要在于分配系数在分离结晶分异过程中呈指数形式 （CL/CO=F(D-1)），而在平衡部分熔融过程中则是分母（CL/CO=1/[F+D(1-F)]）因此，分离结晶分 异所产生的元素分异程度远比平衡部分熔融大这一差别尤其在极不相容元素上表现显著第五章 火成岩岩石成因鉴别 O、岩浆岩成因：①岩浆结晶分异；②部分熔融作用；③岩浆混合作用（主流成因机制） 包裹体的地质意义：①捕获围岩→时间先后顺序；②捕获早期结晶形成的岩石矿物→后期岩浆在 早期分离出的物质；③源区残留的固体→源区的年龄、残留的矿物组合 一、部分熔融与分离结晶作用的甄别 1.利用不相容元素和极不相容元素（下图显示的是元素比值对元素作图，为直线） ①亲岩浆元素M：总体分配系数明显小于1（0.1～0.4），如：HREE、Zr、Hf等。

②超亲岩浆元素H：总体分配系数近于0（0.05～0.2），如：Ta、Th、La、Ce（LREE）等 在分离结晶作用中：CL/CO=F(D-1)→CHl/CMl=CH0l/CM0l=const因此，在CHl/CMl对CHl作图的图解中， 样品投影点呈水平分布 在平衡部分熔融作用中：CL/CO=1/[F+D(1-F)]→CHl/CMl=CHl*(DM/CM0s)+(CH0s/CM0s)=a*CHl+b因 此，在CHl/CMl对CHl作图的图解中，样品投影点沿斜率为DM/CM0s的直线分布分区 TE-Geochem 的第 9 页 2.利用分配行为相反的微量元素（下图显示的是元素对元素作图，为曲线） ①在熔融度为0～0.5的范围内，分配系数明显大于1的相容元素在平衡部分熔融作用中的含量变化 比较稳定，变化小于极不相容元素；（部分熔融过程，不相容元素浓度变化大） ②在熔融度为1～0.5的范围内，分配系数明显大于1的相容元素在分离结晶作用中的含量变化明显 大于极不相容元素（D→0）；（分离结晶过程，相容元素变化大） 因此，当某一源岩先部分熔融后，再通过分离结晶固结成岩而形成的一系列岩石的过程将会在这 一对微量元素的含量变化上反映出来。

二、岩浆混合作用模型 1.岩浆混合作用是两种或两种以上母体岩浆源，经过岩浆混合作用形成的一种新的均匀的岩浆过 程 Type1：铁镁质+长英质 Type2：铁镁质+铁镁质 Type3：花岗质+花岗质（i.e.I型+S型） 2.岩浆混合作用的质量方程通式为：AX+BXY+CY+D=0（双曲线方程） 注：X、Y可以是元素或元素的比值，系数B决定了双曲线的曲率，当B=0时，方程退化为线性方 程该方程式对元素的分配系数无要求总结：如何区分岩浆混合作用与另外两种作用？ 岩浆混合作用中：若是元素比值对元素作图，为曲线；若是元素比值对元素比值作图，为曲线； 若是元素对元素作图，为直线 部分熔融或是分离结晶作用中：若是元素比值对元素作图，为直线；若是元素比值对元素比值作 图，为直线；若是元素对元素作图，为曲线 ※①如何区分岩浆混合作用与另外两种作用？②如何区分部分熔融作用与分离结晶作用？分区 TE-Geochem 的第 10 页 ※①如何区分岩浆混合作用与另外两种作用？②如何区分部分熔融作用与分离结晶作用？第六章、微量元素示踪方法 1.微量元素示踪：用微量元素作为示踪剂，研究岩石分类、岩石和矿床成因、岩浆作用和流体作 用过程、其它地质作用过程和环境地球化学过程的方法。

2.示踪方法：①数值模拟法②比较地球化学方法③统计学方法 （一）数值模拟法：用已有的或者新建立的微量元素模型进行数值模拟，确定一个具体的地质过 程例如，前面讲过的结晶分异、部分熔融和岩浆混合过程的鉴别，通过矿物的微量元素的分配 系数和地球化学中微量元素的行为研究确定一个地球化学过程参考第五章） （二）比较地球化学方法：应用一些标准的地质体作为参照物，将分析的样品的微量元素值进行 标准化，来比较和说明所分析样品的微量元素特征和可能的地球化学过程常用的标准样品 有：球粒陨石、原始地幔、洋中脊玄武岩、大洋花岗岩、上部地壳、下部地壳、平均地壳等等） 分区 TE-Geochem 的第 11 页 。