岩石地球化学市公开课一等奖市赛课获奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,岩石地球化学,一、常量元素,常量元素包括：SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3,FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、P2O5、,H2O+、H2O-、LOI(烧失量)等14项。,全铁表达为TFeO。,H2O+，H2O分别表达构造水或结晶水和吸附水或层,间水，后者一般在110如下便失去。这样氧化物+烧失,量或氧化物+H2O和CO2的含量应在100%左右。假如总,和误差超过1%（101%），且不知原因，则此,分析值一般不合用。,假如岩石中具有较多的含水矿物，如黑云母，角闪石,或白云母，尤其是蚀变强烈的岩石（含大量粘土矿物和,碳酸盐矿物），则岩石的总量将会低于99%，这时往往,用烧失量(LOI)或直接分析H2O+、H2O、F和CO2的含,量来补充。,在运用已经有的常量元素时，应注意下列,几点：,测试样品必须是未蚀变的新鲜岩石，其,检查的原则是岩石中H2O2，CO20.5；否则不能使用，只有高镁火山熔,岩（苦橄岩、科马提岩、麦美奇岩、玻古,安山岩）例外；,使用原始数据进行多种分类图表和化学,参数计算前，必须先清除H2O或烧失量，,重新计算为干成分的100%原则化时的主元,素质量百分数后，才能使用；,在计算CIPW原则矿物含量时，假如是全,铁含量，应找一种有效的措施将全铁提成,FeO和Fe2O3；一般采用：,FeO*(TFeO)=FeO0.8998Fe2O3,在使用TAS分类图时，首先要检查一下,要进行分类的岩石与否为“高镁”火山岩；,谨慎使用那些风化、蚀变、变质、变形,或者经历过重结晶作用的岩石化学分析数,据，但对于许多低级变质火山岩，规定烧,失量应不不小于5；,（一）运用常量元素开展岩石的分类,岩石的分类一般是基于主量元素成分，单它,们的详细命名要根据矿物构成。不过对火山岩而,言，岩石的详细命名也重要根据化学成分。,图1是Le Maitre et al(1989)提出的全碱,（Na2O+K2O）SiO2的TAS分类图。,Wilson(1989)运用Cox et al(1979)的TAS图解对侵入岩也进行了分区和命名（图2）。,同样，将主量计算成原则矿物（CIPW)、进行阳离子,组合或运用比值也可以对不一样的岩石（包括沉积岩）进,行分类命名（图3，4，5）。,图1 火山岩的TAS分类图,图2 侵入岩的TAS分类图,图3 原则矿物的An-Ab-Or花岗岩分类,图4 火山岩的Fe+Ti-Al-Mg三角分类,图5 运用主量元素阳离子数的岩石分类,（二）重要化学参数的计算,运用常量元素可计算某些重要的参数：如Mg,值（Mg#）又称耐火度）、FeO*值、铝饱和指,数（ASI）和山德指数（A/CNK）（可用于划,分过铝质、过碱质、偏铝质和亚铝质花岗质岩,石）、Peacock碱钙指数、Rittmann组合指,数、Wright碱度率（A.R）、K60值等。,1、用Muller等措施时，计算镁值（耐火度）,（Mg#=MgO*100/(MgO+FeO)(摩尔比)，,FeOFeO+0.899Fe2O3。,2、计算FeO*值(=wt/TFeO(全铁)/wt/MgO)。,3、计算A/NK=摩尔Al2O3/（摩尔Na2O+摩尔,K2O）和A/CNK=摩尔Al2O3/（摩尔CaO+摩尔,Na2O+摩尔K2O，并据此将花岗质岩石划分为过,铝质、过碱质、偏铝质和亚铝质（山德指数,图），其中亚铝质的特性为摩尔Al2O3(摩尔,K2O+摩尔Na2O)，原则矿物中含少许钙长石，,特性矿物为辉石和橄榄石。一般已不再分亚铝质,和偏铝质。,4、Peacock碱钙指数计算,5、Rittmann组合指数计算：=(wt%K2O,+wt%Na2O)2/(wt%SiO2 43)，并投图(李特曼组合,指数图解)识别岩石的碱性程度。,6、Wright碱度率计算：A.R=（wt%Al2O3+,wt%CaO+(wt%Na2O+wt%K2O)/(wt%Al2O3+,wt%CaO (wt%Na2O+wt%K2O)，并投图(Wright碱,度指数图解)识别岩石的碱性程度。注意：当wt%(SiO2),50%，2.5wt%(K2O)/wt%(Na2O)1时，用2,wt%(Na2O)替代总碱。,7、K60(SiO2=60%时的K2O%)计算，作SiO2与K2O,的拟合曲线，得曲线方程为K2O=a+bSiO2，令,SiO2=60wt%，则得到K60。,（三）岩石系列的识别,1、根据Irvine et al(1971)SiO2 Na2O,+K2O图解鉴别岩石属于碱性或亚碱性(碱性与,亚碱性系列鉴别图(据Irvine et al,1971)。,2、假如属于亚碱性系列，根据Irvine et al,(1971)AFM(Na2O+K2O)-(TFeO)-(MgO)深入,区别拉斑玄武系列和钙碱性系列，两者最明显的,区别是拉斑玄武系列基性端元具有一种富铁的趋,势。因此，该图实际上是根据一系列图点的分布,特性来鉴别岩石系列的，少许图点不具有鉴别的,效能。根据Brown et al(1982)，钙碱性系列图点,的分布趋势与地壳成熟度有关，这也许有助于再,造岩浆活动的地质环境。,拉斑系列和钙碱性系列AFM图,3、假如由于图点太少或太靠近A角顶位置而无法用,AFM图解有效识别拉斑玄武系列和钙碱性系列，就改,用FeO*-FeO*/MgO图解和SiO2 FeO*/MgO图解进,行鉴别。,4、对于亚碱性系列的岩石，可深入运用K2O-SiO2图解将,岩石系列划分为低钾拉斑玄武系列、钙碱性系列、高钾钙碱性,系列和钾玄岩系列。,5、此外，还可以深入根据Ab-An-Or图解,和Na2O-K2O图解深入进行分类和系列划分。,二、微量元素,计量与分类,常（主）量元素，指岩石中该元素氧化物的重量丰度,0.1%，即1000ppm（mg/g，10-6，1/百万）；微量（痕量）,元素的重量丰度1000ppm，0.1ppm；超微量元素,0.1ppm，即100ppb（10-9，1/10亿）。,微量（痕量）元素的常用代号：,HFSE（高场强元素稳定元素）：镧系元素，Sc和Y，以及,Th、U、Pb、,Zr、Hf、Ti、Nb、Ta、等；,LFSE（低场强元素又称活动性元素 LILE大离子亲石元素）：Cs、,Rb、K、Ba、Sr,等，轻稀土元素；,ICE，不相容元素；CE，相容元素；,REE，稀土元素；,RHE，放射性生热元素。,不相容元素、相容元素：,不相容元素，Dis/l1,相容元素，,D,i,s/l,1,强不相容元素，,D,i,s/l,0.1,弱不相容元素，,D,i,s/l,0.1,1,Cs Rb Ba Th U K Na Ta Nb La Ce Sr Nd,P Hf Zr Sm Ti Tb Dy Er Yb,Lu V Sc Ca Al,由物理化学条件能引起的差异强度看，必,须重视 LILE与HFSE的相对关系。因LILE一般,为造岩矿物的构成，这些矿物的稳定性较小，,而HFSE则重要受稳定性较大的副矿物（Ti、,Nb、Ta复杂氧化物,锆石等）的控制，因此这,两类元素能较敏捷地反应物理化学条件不一样的,构造环境。,放射性生热元素：U、Th。,元素的“相容性”随矿物而易。对铁镁矿物而,言，Sr、Cr、Ni、Co是相容元素；对斜长石，,Sr是相容元素；对金云母、韭闪石，Rb、K是,相容元素。,过度元素有三类，它们是亲石、亲铁和亲,铜：Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu,、Zn。,稀土元素,稀,土,元,素,57,La Ce Pr Nd(61Pm)Sm Eu,Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb,71,Lu,轻稀土元素LREE,重稀土元素HREE,稀土元素总量REE以LaLu，,+Y表达。轻稀土元素LREE指La至Eu，,其总量以LREE或Ce表达，其中Pm,（钜）基本上是人造的（除了高端U,矿）；重稀土元素HREE指Gd至Lu，不,包括Y，其总量用HREE表达，如用,Y表达则包括Y在内的Gd至Lu元素。,玄武岩、中性岩、花岗岩和大陆火成岩中,的REE和LREE/（HREE+Y）的平均,值，分别为99ppm和0.8、196和2.3、290和,3.5，以及241和3.1。因此，REE一般随岩,石SiO2增长而增大，且年青岩石的REE比,之年老的更多某些。就花岗岩而言，REE,重要赋存在副矿物如磷灰石等，以及黑云母,中（磷灰石中REE达0.111%），斜长石,和钾长石中约占12%。,LREE/（HREE+Y）比值变化，随岩浆,结晶分异作用进行和碱含量增长而减小，在后,构造花岗岩中此值又较不不小于同构造花岗岩中。,由于REE的迁移，不是简朴离子形式，与Si-O,构造联络弱，易与F、CO3挥发份构成络合,物。而形成络合物能力，HREE不小于LREE。因,此，LREE先在溶液中沉淀；HREE在溶液中滞,留时间较长，迁移能力不小于LREE，在伟晶岩,和气成热液阶段较丰富，与富碱矿物、岩石关,系更亲密。,制作REE配分曲线图解时，为消除其原子序数的奇,偶效应，需用球粒陨石原则化（CN）。用作原则化的,球粒陨石的REE值已由许多学者提出，这里提议采用,泰勒值（Taylor，et al.，1977，GCA，41，1375,80）:La 0.315ppm，Ce 0.813，Pr 0.116，Nd,0.597，Sm 0.192，Eu 0.0722，Gd 0.259，Tb,0.049，Dy 0.325，Ho 0.0730，Er 0.213，Tm,0.0300，Yb 0.208，Lu 0.0323。,进行REE地质地球化学含义解释时，较常使用的参,数，除上述REE和LREE/（HREE+Y）以外，,是dEu、（La/Yb）CN、（La/Sm）CN和（Gd/Yb）,CN，后三种可简写为La/YbN、La/SmN和Gd/YbN。,Eu，称为铕异常值。在球粒陨石原则化图上，Eu的位置往,往落在由Sm和Gd限定的趋势线之外，这种偏离就是铕异常。,假如EuCN比SmCN和GdCN值都高，称为铕正异常，反之则负,异常。,Eu重要与Ca有关，Eu3+的离子半径（r 1.03）近似于Ca，,可置换之，而Eu2+的r不小于Ca，不置换。因此，长石，尤其是,斜长石一般为明显+Eu异常，且其结晶时fO2越低或An%含量,越小，则Eu的分派系数就越大。因此，+Eu异常的斜长石呈堆,晶岩；有大量斜长石作残留相的部分熔融产生的熔体呈明显-,Eu异常，或者说分离结晶出斜长石后的残存熔体（即残浆）呈,明显-Eu。一种普遍状况是，-Eu值的减少是斜长石参与分离结,晶的特性，尤其是多阶段分离结晶可以构成大的-Eu，即dEu,0.1。但斜长石作为晚结晶相，一般也可以展现-Eu。,此外，花岗岩中，钾长石/斜长石比例0.60.7（对古老花,岗岩而言）或1.21.6(对年青花岗岩)的岩石，往往呈-Eu，,反之则是无或弱的-Eu。,La/YbN（Yb值易精确测定）比值指示REE,配分曲线斜率，有时也用La/LuN和Ce/YbN表,示（La、Ce和Yb、Lu分别为轻、重REE代,表）。该比值1，曲线向右倾，富LREE，一,般见于酸性岩；该值1，曲线近于水平，属球,粒陨石型，如大洋拉斑玄武岩、科马提岩；,1，曲线左倾，见于石榴石二辉橄榄岩、橄榄岩,质科马提岩和受交代、强分异的富HREE的浅,色花岗岩。,微量元素,（不相容元素分派系数Dis/l1）,微量元素比值蜘网图（ratio spidergram）常用于微,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，排列次序自左至右基本上按分派系数Dis/l,由小变大，或按离子半径由大变小。它的纵坐标是岩,石中各不相容微量元素对于球粒陨石（CN）或原始地,幔（PM）或洋脊玄武岩（MORB）或洋脊花岗岩,（MOG）各同名元素的比值，并取对数坐标。因此，,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，是元素原则化比值的配分型式的图解。,常用的横坐标元素排列次序（自左向右）：,S.S.Sun,Rb K Th Nb Ta Ba La Ce Sr Zr P Ti Sm Y,Rb Ba Th Nb K La Ce Sr Nd Zr Hf Sm Eu Gd Tb Dy Y Er Yb(Lu V Sc Ca Al)(,用于玄武岩,),Pb Rb Ba Th U K Nb La Ce Sr Nd P Zr Ti Y Na(,用于花岗岩,),R.N.Thompson,Ba Rb Th U K Nb La Ce Sr Nd P Zr Hf Sm Ti Y Yb(,按,Di,大小排列，用,PM/CN,标准化,),J.A.Pearce,Sr K Rb Ba Th Ta Nb Ce P Zr Hf Sm Ti Y Yb(,按,r,大小排列，用,MORB/CN,标准化,),K,2,O Rb Ba Th Ta Nb Ce Hf Zr Sm Y Yb(,用于花岗岩，用,MOG,标准化,),上述元素的选择和排列次序，视研究的,岩石类型和使用的原则化值而异，同步也,不是一成不变，而可有局部变动（如Nb,Ta、Zr、Hf和Sr Nd P相对位置互换）和,增删（如增长Pb、Pr、HREE和删去Ta、,Hf、Eu），其目的在于用更清晰的图形显,示三类元素（HFSE、LILE和REE）特性,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。,常用的原则化数据（ppm）,PM,Sun等,1989,PM,Wood等,1979,CN,Thompson,1982,MORB,Pearce,1983,MOG,Pearce等,1984,蜘网图形上的峰、槽、斜坡和弯曲，有重要,的地球化学含义和成岩意义，但作详细解释,时，必须结合样品的地质背景、岩相学和其他,地球化学数据，作全面思索。各元素和特定构,造环境下岩石地球化学的一般性规律如下：,Sr，槽，是多解的。指示是斜长石分离结晶,后残存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。Sr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,据初期的K矿物中K位，故Ba在残浆中贫化。,K，贫化，即槽，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，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比值增长。,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达源区仍然保,留这些元素。总体上说，Nb-Ta槽阐明与陆壳,有亲密关系，由于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，展现,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，富集，来源于富集型地幔，未混染,的玄武岩；贫化，则来源于亏损地幔或地,壳岩石。,Zr，富集，是地壳物质的指示，贫化是,上地幔来源的象征。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。与正的尖峰有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，重要是,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。,随岩浆分离结晶作用进行，Rb、Th、Nb、,Ta的增长比REE和Sr的增长更快，Ba和Y则下,降。,洋岛玄武岩，富所有不相容元素，并具Nb-,Ta峰，阐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为重要特点。,某些元素对元素比值及其变化,元素对元素比值及元素含量在幔源岩,石、壳源岩石及其变化岩石中，一般均有,各自固定值和变化规律（趋势），据此可,以识别仪器分析数据的精确性（必须结合,地质学与岩相学研究）和讨论地质地球化,学问题。,岩浆岩中常量元素的变化趋势图,岩浆岩中常量元素的变化趋势图,岩浆岩中常量元素的变化趋势图,岩浆岩中常量元素的变化趋势图,岩浆岩中重要矿物成分含量变化图,SiO2饱和度与矿物组合,岩浆岩的化学成分与矿物共生组合的关系,碱质(Na2O+K2O)与矿物组合,9,钙碱性,碱性,过碱性,碱性长石,较酸性岩石,普遍出现,斜长石,普遍,偏酸性岩石,石 英,普遍,最酸性岩石,似长石,不,5%,辉石或闪石,普通辉石或闪石,含Na(霓石、霓辉石)或Ti(钛辉石)，含Na闪石（钠闪石、钠钙闪石、棕闪石）,岩浆岩分类表,谢谢！,