微量元素地球化学市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

上次课回顾上次课回顾第1页两花岗岩体，经采样，测得La、Sm含量（ppm）分别为：作图分析这两个花岗岩在岩浆作用上差异。3.岩浆过程中微量元素定量模型岩浆过程中微量元素定量模型样样品品花岗岩花岗岩A A花岗岩花岗岩B BLa7.511.0 33.1 38.2 20.5 42.3 50.2 30.8 38.4 68.5Sm6.04.55.86.26.18.410.1 7.95.97 13.9La/SmLa第2页五、微量元素地球化学五、微量元素地球化学-3-3第3页稀土元素La系Y第4页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学第5页稀土元素是微量元素中一组独特组员。稀土元素地球化学在微量元素地球化学中占据很主要地位，这是由稀土元素以下四个优点所决定：1.他们是性质极相同地球化学元素组，在地质、地球化学作用过程中作为一个整体而活动集体观念强；2.他们分馏作用能灵敏地反应地质、地球化学过程性质指示功效强；3.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整体组成稳定性应变能力强；4.他们在地壳岩石中分布较广广泛性。4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学第6页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学镧原子外层电子构型5d16s2，Ce有一个电子充填于4f亚层，以后均进入4f亚层，直至将4f亚层完全充满为止。第7页受到5s2和5p6亚层中8个电子很好屏蔽，4f亚层电子不大显著参加化学反应。所以4f亚层电子数目标任何差异既不造成化学行为很大不一样，也不引发显著配位场效应。所以，REE倾向于在任何地质体中成组而不是单个或几个一起产出。当硅酸盐与金属或硫化物共存时，REE优先浓集于硅酸盐中，含有亲石性。4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学第8页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学两分法:(1)轻稀土(LREE)或铈族稀土，La到Eu:原子序数小，质量小；(2)重稀土(HREE)，Gd到Lu：原子序数大，质量大，有时把钇(Y)也列入HREE。Gd到Lu+Y为钇族稀土；1.稀土元素分类轻稀土组轻稀土组(LREE)Ce族稀土族稀土重稀土组重稀土组（HREE）Y族稀土族稀土+Y第9页三分法:轻稀土(LREE:La-Nd)，中稀土(MREE:Sm-Ho)和重稀土(HREE:Er-Lu).轻稀土组重稀土组中稀土组+Y4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学1.稀土元素分类第10页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学1.1.普通说来，普通说来，REEREE倾向于富集于含倾向于富集于含CaCa矿物中矿物中;2.2.稀土元素在地壳中显著展现出偶数元素高于相邻奇数元素丰度（奇偶效应)；3.超基性岩基性岩中性岩酸性岩碱性岩，REE是逐步增加；从地幔到地壳REE增加了20多倍，LREE/HREE增加了三倍多；4.地幔、超基性岩、基性岩中HREE占优势，伴随分异，陆壳及酸性岩、碱性岩以LREE占优势。稀土元素分布稀土元素分布第11页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学2.稀土元素组成数据表示2.1REE组成模式图示惯用REE组成模式图示有两类。包含对样品中REE浓度以一个选定参考物质中对应REE浓度进行标准化。即将样品中每种REE浓度除以参考物质中各REE浓度，得到标准化丰度。然后以标准化丰度对数为纵坐标，以原子序数为横坐标作图。第12页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学（1）曾田彰正-科里尔(Masuda-Coryell)图解地球化学中惯用来表示REE和其它微量元素组成模式图解。元素浓度标准化参考物质为球粒陨石。由曾田彰正和科里尔创制，称为曾田彰正科里尔图解（地域+岩性+球粒陨石标准化稀土元素分配模式图）。(上)标准化REE丰度；(下)NASC中REE实际丰度和普通球粒陨石平均REE丰度第13页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学作为标准球粒陨石和“北美页岩组合样”REE丰度第14页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学这种图示方法优点：能够消除因为原子序数为偶数和奇数造成各REE间丰度锯齿状改变，能使样品中各REE间任何程度分离都能清楚地显示出来，因为因为普通公认球粒陨石中轻和重稀土元素之间不存在分普通公认球粒陨石中轻和重稀土元素之间不存在分异。异。第15页1：Sun&McDonough,1989；2：Taylor&Mclennan,1985惯用球粒陨石和原始地幔稀土元素组成(ppm)第16页不一样壳-幔端元球粒陨石标准化图解对比标准化后图解对样品REE组成特征指示球粒陨石原始地幔MORBOIB第17页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学（2）用所研究体系一部分作参考物质进行标准化参考物质能够用某种特定岩石或矿物。如矿物中REE浓度由这种矿物组成岩石中浓度进行标准化，能够清楚地表现出不一样矿物间彼此分馏REE数量。右图给出一个例子，它能够与图中球粒陨石标准化曲线对比。(上)岩石及其组成矿物中REE丰度对球粒陨石中REE丰度标准化后；(下)REE丰度对岩石中REE丰度标准化；第18页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学2.2表征REE组成参数(1)(1)稀土元素总量稀土元素总量-REE-REE 为各稀土元素含量总和，以ppm为单位。多数情况下指从La到Lu和Y含量之和。因为稀土元素属不相容元素，故总体上表现为从超基性岩、基性岩、中性岩至酸性岩，REE值逐步增高。相对于碳酸岩，沉积岩中细粒碎屑岩和砂岩REE值较高，主要反应富集REE副矿物和粘土矿物选择性吸附结果，而非源区特征。所以，对于变质岩和壳源岩浆岩，REE能对其原岩或源岩性质进行定性指示。第19页地壳不一样变质原岩REE与La/Yb比值判别图，可用于区分不一样类型玄武岩、花岗岩和碳酸盐岩La/YbREE(10)-61001000101110100100010000球粒陨石沉积岩钙质泥岩碳酸盐岩花岗岩大洋拉斑玄武岩大陆拉斑玄武岩碱性玄武岩金伯利岩第20页(2)(2)LREE/HREE(LREE/HREE(或或Ce/Y)Ce/Y)为轻和重稀土元素比值。这一参数能很好地反应REEREE元素分异程度元素分异程度以及指示部分部分熔融残留体和岩浆结晶矿物熔融残留体和岩浆结晶矿物特征。可为判别岩浆早期结晶矿物特征或对岩浆残余源岩REE组成等分析提供判断依据4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学第21页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学(3)(La/Yb)(3)(La/Yb)NN、(La/Lu)(La/Lu)NN和和(Ce/Yb)(Ce/Yb)NN 均为个别稀土元素对球粒陨石标准化丰度比值，能反应REE球粒陨石标准化图解中曲线(在靠近直线情况下)总体斜率。从而能表征LREELREE与与HREEHREE分异程度分异程度。第22页(La/Sm)N和(Gd/Lu)N 能为LREELREE和和HREEHREE内部内部彼此比较提供信息。比如(La/Sm)N比值越大反应LREE越富集。孙贤鉥等据此将洋中脊玄武岩划分为三种类型：(La/Sm)N1 为E型，即富集型，即地幔热柱或异常型；(La/Sm)N1为T型，即过渡型；(La/Sm)N1为N型，即正常型，对应REE分布型式为亏损型。4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学第23页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学大西洋三种大洋中脊玄武岩REE球粒陨石标准化模式E-MORB.富集型大洋中脊玄武岩;T-MORB.过渡型大洋中脊玄武岩;N-MORB.正常型大洋中脊玄武岩第24页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学(4)(4)Eu(Eu(或或Eu/EuEu/Eu*):):表示Eu异常程度。稀土元素大多呈三价态，但Eu既能够呈三价，也可呈二价。三三价价态态时时，EuEu和和其其它它REEREE性性质质相相同同，二价态则性质不一样，固固地地质质体体中中EuEu2 2经经常常发发生生与与其其它它三三价价REEREE离离子子分分离离，造成在REE球粒陨石标准化丰度图解Eu位置上出现“峰峰”(Eu(Eu过过剩剩)或或“谷谷”(Eu(Eu亏损亏损)REE球粒陨石标准化图解，表示Eu异常计算第25页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学Eu(或Eu/Eu*)计算以曾田彰正-科里尔图解为依据，无Eu异常时，Eu应有含量值为标准化曲线上旁侧两个元素Sm和Gd丰度值以内差法求得。Eu(或Eu/Eu*)按下式得出:Eu Eu Eu/EuEu/Eu*EuN，SmN和GdN均为对应元素实测值球粒陨石标准化值。Eu(或Eu/Eu*)1为正异常，Eu1 正异常正异常Eu1负异常负异常Eu1无异常无异常第28页A rare earth plot showing rare earth patterns for average upper continental crust(Rudnick and Fountain，1995)and average mid-ocean ridge basalt.4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学第29页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学REE distributions in hydrothermal fluids are light-REE enriched and exhibit strong positive Europium Anomalies，indicating that vent-fluid REE concentrations may be intrinsically linked to the high-temperature alteration of plagioclase(Klinkhammer et al.，1994)第30页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学Eu值在稀土元素地球化学参数中占有较主要地位，它经常作为划分同一大类岩石亚类和讨论成岩成矿条件主要参数之一。如花岗岩类能够划分为壳型与壳幔型和富碱侵入体型三类，其中壳幔型花岗岩Eu平均值为0.84，为弱亏损，壳型花岗岩Eu平均值为0.46，为中等亏损，碱性花岗岩Eu1，最高达n*100)，并能造成REE彼此间强烈分异。对褐帘石说来，KLa(820)约比KLu(7.7)高两个数量级。一些副矿物优先富集LREE(褐帘石)，有些则优先富集HREE(如锆石，石榴子石)，还有优选富集MREE(如磷灰石，单斜辉石，普通角闪石)4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学第43页(5)相对于三价REE离子，Eu在斜长石和钾长石中是相容元素，斜长石和钾长石结晶或斜长石在部分熔融残余体中存在能够在熔体中造成Eu亏损或负异常，即Eu异常主要受长石尤其是长英质岩浆控制。所以由结晶分异长石从长英质熔体中移出，或岩石部分熔融长石保留在源区，都会在熔体中产生Eu负异常；石榴子石，磷灰石，普通角闪石，单斜辉石，紫苏辉石，榍石等在残余体中存在或早期结晶析出均可造成熔体中Eu相对富集或形成Eu正异常。4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学第44页当残余相仅有少许或无钾长石，或者斜长石和单斜辉石等量，或者角闪石含量大于或等于斜长石时，形成无Eu异常(或异常很小)熔体；在一火山岩系列中，Eu负异常逐步增大，表明假如是斜长石作为斑晶，则斜长石不停从熔体中析出是Eu负异常逐步增加原因；多阶段分离结晶形成大Eu负异常(Eu0.1)。所以最少要用包含更多长石两阶段熔融或结晶模型来解释大Eu负异常岩石。晚阶段酸性岩中，Eu亏损增大不只是长石分离造成，富挥发分(F，Cl)流体与熔体相互作用(云英岩化，钠长石化)也是造成Eu亏损主要原因。4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学第45页4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学A.熔岩流中源自地幔橄榄岩捕掳体.呈比值为1近水平线.代表未经大分异原始地幔.B.大洋中脊玄武岩，全部REE增大，LREE与HREE之间没有更大分异.C和D.LREE偏向增加表明分异作用显著.D有显著Eu异常.与富Ca斜长石分离相关.E.表明斜长石强烈富集Eu.F.由漫长地质时期火成岩和沉积岩重复分异后页岩2.4REE模式解释第46页IAB.岛弧玄武岩;MORB.大洋中脊玄武岩;CFB.大陆溢流拉斑玄武岩;HTB.夏威夷拉斑玄武岩.板内玄武岩富集不相容元素.4.稀土元素地球化学稀土元素地球化学第47页作业：表中数据为某地花岗岩7件样品REE组成(ppm)1、作样品REE组成份配模式图，说明其表示地球化学特征；2、计算各样品Eu/Eu*，并对其地球化学意义进行说明；第48页