高等微量元素地球化学课件：微量元素示踪方法

Right-decline Pattern, Rb-,K-,Th,La-,Ce,Zr- and Hfrich; Ba,Nb-Tidepleted
Right-decline Pattern, Rb-,K-,Th,La-,Ce,Zr- and Hfrich; Ba,Nb-Tidepleted
Right-decline
.1 Ba Th N b La Sr P Zr Ti Y b
R b K Ta C e N d Sm Hf Y
100
10
1
.1 Ba Th N b La Sr P Zr Ti Y b R b K Ta C e N d Sm Hf Y
Continental Crust •十字表示上部地殼 •差號表示下部地殼 •三角表示平均地殼
Right-decline
Right-decline
Pattern Ti, Rb and Pattern, Nb-,P-,Ti- Pattern, Nb-,P-,Ti-
大陸裂谷的微量元素特徵
島弧的微量元素特徵（美洲西海岸）
Indonesia Island Arc
Southwestern Baltic
常用的標準樣品有：球粒隕石、原始地幔、洋 中脊玄武岩、大洋花崗岩、上部地殼、下部地殼、 平均地殼等等
微量元素示蹤方法
2. 比較地球化學的方法
Chondrite PMantle Ocrust MORB EMORB MORG OIB
Ccrust Lcrust Ucrust
K
854
180
955 2100 0.40% 12000
Rb
3.45 0.55
2.2 1.12 5.04
4
31
32
5.3
112
Cs
0.275 0.018 0.03 0.013 0.063
0.387
1
0.1
3.7
Pb
3.65 0.12
0.8
0.6
3.2
8
4
20
Ba
3.41
5.1
25 14.3
57
50
350
250
150
550
Th
0.0425 0.064 0.22 0.185
22
70
29
20
19
22
Yb
0.248 0.372
5.1 3.73 2.37
8 2.16
2.2
2.2
2.2
Sc
8.64
13
38
30
36
11
V
85
128
250
230
285
60
Ni
16500 2000
135
105
135
20
Cr
3975 3000
270
185
235
35
Ta
0.014 0.041
0.3 0.132 0.47
3.統計地球化學方法（構造環境的鑒別）
After Pearce and Norry （1979）
微量元素示蹤方法
3.統計地球化學方法（構造環境的鑒別）
After Pearce （1984）
After Condie 2005
微量元素示蹤方法
3.統計地球化學方法（物源區的鑒別）
After Belousova et al.(2002)
0.7
2.7
1
0.6
2.2
Hf
0.1066 0.309
2.5 2.05 2.03
9
7.8
2.3
2.1
5.8
P
1220
95
510
620
2700
1000
1000
100
100
Sample/Primitive Mantle
Sample/Chondrite
10
10
1Leabharlann 1Sample/MORB
.1 Ba Th N b La Sr P Zr Ti Y b
R b K Ta C e N d Sm Hf Y 1000
.1 Ba Th N b La Sr P Zr Ti Y b
R b K Ta C e N d Sm Hf Y
100
Oceanic Crust
黑三角－大洋島玄武岩
10
黑方塊－大洋高原玄武岩
黑菱形－正常洋殼玄武岩
1
半方塊－洋中脊玄武岩
.1 Ba Th N b La Sr P Zr Ti Y b
Types of Oceanic Crust
大陸地殼
Normalized by Chondirite
Normalized by Primitive Mantle
Normalized by MORB
Lower-Continental Crust
Upper-Continental Crust
AveragedContinental Crust
Right-decline Pattern, Ba,Th,Hf,Nb-rich, (Nb/Yb)N>10,(La/Y b)N>10, Sr/Y>5
Right-decline Pattern, Kdepleted, (Nb/Yb)N>10,(La/Y b)N>10, Sr/Y>5
Canada Slave Precambrian Block
微量元素示蹤方法
4.研究實例-呂梁山古元古代變質火山岩
Flattened Pattern,
Ba,Th,Nb-rich,
(Nb/Yb)N=1,(La/Yb) N=1, Sr/Y=1
Right-decline Pattern, Kdepleted, (Nb/Yb)N>5,(La/Yb) N>4, Sr/Y>2
Right-decline Pattern, Rb and K depleted, Ba,Th,Nb-rich, (Nb/Yb)N>10,(La/Y b)N>10, Sr/Y>5
微量元素示蹤方法
3.統計地球化學方法
根據已有地質過程和地球化學過程的微量 元素統計分析作圖，再用測量的未知地質體 分析的微量元素、或者微量元素比值進行圖 上投點，判斷未知地質體的地質過程
微量元素示蹤方法
3.統計地球化學方法（岩石成因）
Fig. 13. Th/Ta vs. La/Yb diagram for the Damiao anorthosites and norites (after Condie, 2001). AFC— Assimilation and Fractional Crystallization, data are from Xie (2005).
微量元素示蹤方法
3.統計地球化學方法（岩石分類） 鹼性流紋岩
(afterWinchester and Floyd, 1977)
微量元素示蹤方法
3.統計地球化學方法（構造環境的鑒別）
After Wood （1980）： A-N型MORB，B-E型MORB，C-板內鹼性 玄武岩，D-島弧玄武岩
微量元素示蹤方法
R b K Ta C e N d Sm Hf Y
Oceanic Crust
Types of Oceanic Crust
Normalized by Chondirite
Normalized by Primitive Mantle
Normalized by MORB
N-MORB
Left-decline Pattern Rb and K depleted, Ba,Th,Nb-rich, (Nb/Yb)N<0.8,(La/ Yb)N<1, Sr/Y<1
微量元素地球化學
微量元素示蹤方法
微量元素示蹤： 用微量元素作為示蹤劑，研究岩石分
類、岩石和礦床成因、岩漿作用和流體作 用過程、其他地質作用過程和環境地球化 學過程的方法
微量元素示蹤方法
研究方法： • 數值模式法 • 比較地球化學方法 • 統計學方法
微量元素示蹤方法
1.數值模擬法
用已有的或者新建立的微量元素模型進 行數值模擬，確定一個具體的地質過程。 例如，前面講過的結晶分異、部分熔融和 岩漿混合過程的鑒別，通過礦物的微量元 素的分配係數和地球化學中微量元素的行 為研究確定一個地球化學過程
微量元素示蹤方法
3.統計地球化學方法（岩石分類）
微量元素示蹤方法
3.統計地球化學方法（岩石分類）
Basalt-玄武岩 Trachyte-粗面岩 Andesite-安山岩 Rhyolite-流紋岩 Phonolite-響岩
微量元素示蹤方法
3.統計地球化學方法（岩石分類）
Tepgrite-堿玄岩 Foidite-似長石響岩
0.6
0.8
4
3.5 1.06 10.7
U
0.0122 0.018
0.1 0.075 0.18
1.02 0.91 0.28
2.8
Nb
0.246 0.713
2.2 2.33
8.3
10
48
11
6
25
La
0.367 0.551
3.7 3.96
6.3
37
16
11
30
Ce
0.957 1.436 11.5 11.97
Right-decline Pattern Ti, Rb and K depleted, Ba,Th,Nb,Ta,Zrrich, (Nb/Yb)N>5,(La/Yb )N>5, Sr/Y>2
Right-decline Pattern Rb-,Th,Nb- ,P- and Tidepleted; Ba-,k, La,Ce,Zr,Hf-rich
微量元素示蹤方法
3.統計地球化學方法（物源區的鑒別）
After Belousova et al.(2002)
微量元素示蹤方法
4.研究實例-呂梁山古元古代變質火山岩
微量元素示蹤方法
4.研究實例-呂梁山古元古代變質火山岩
After Liu et al. （2011）
微量元素示蹤方法
4.研究實例-呂梁山古元古代變質火山岩
Eastern Australia OIB
1000
1000
100
100
Sample/Primitive Mantle
Sample/Chondrite
10
10
1
1
Sample/MORB
.1 Ba Th N b La Sr P Zr Ti Y b
R b K Ta C e N d Sm Hf Y 1000
After Liu et al.(2011) in Precambrian Research
微量元素示蹤方法
4.研究實例-呂梁山古元古代變質火山岩
After Liu et al.(2011) in Precambrian Research
微量元素示蹤方法
4.研究實例-呂梁山古元古代變質火山岩
After Liu et al.(2011) in Precambrian Research
15
35
80
33
23
64
Sr
11.9 17.8
130
122
155
660
260
230
350
Nd
0.711 1.607
10 10.96
9
38.5
16 12.7
26
Zr
3.87 11.2
80
74
73
340
280
100
70
190
Sm
0.231 0.347
3.3 3.62
2.6
9
10
3.5 3.17
4.5
Eu
0.087 0.131
1.3 1.31 0.91
3
1.1 1.17 0.88
Gd
0.306 0.459
4.6 4.78 2.97
7.62
3.3 3.13
3.8
Ti
654
960
9000 6000
17200
Dy
0.381 0.572
5.7 5.98 3.55
5.6
3.7
3.6
3.5
Y
2.25
3.4
32 34.2
Right-decline Pattern Rb-,Th,Nb- ,P- and Tidepleted; Ba-,k, La,Ce,Zr,Hf-rich
Right-decline Pattern Ti, Rb and K depleted, Ba,Th,Nb,Ta,Zrrich, (Nb/Yb)N>5,(La/Yb )N>5, Sr/Y>2
微量元素示蹤方法
1.數值模擬法
微量元素示蹤方法
1.數值模擬法
利用分配行為相反的微量元素
當某一源岩先部分熔融 後，再通過分離結晶固結成 岩而形成的一系列岩石的過 程將會在這一對微量元素的 含量變化上反映出來相容元 素（D= 4）和不相容元素 （D=0）在兩套成因不同岩 石中的分佈。圖中百分數為 熔融度F。由於Ce的分配係 數為零，它在部分熔融和分 離結晶作用中的濃度按 Cl/Co＝1/F的趨勢變化。
微量元素示蹤方法
1.數值模擬法
花崗質岩漿
Ba
2.定量模擬岩石成因
玄武岩成因
2.定量模擬岩石成因
Wang CY et al., 2008
玄武岩成因
微量元素示蹤方法
2. 比較地球化學的方法
比較地球化學方法，就是應用一些標準的地質 體作為參照物，將分析的樣品的微量元素值進行 標準化，來比較和說明所分析樣品的微量元素特 徵和可能的地球化學過程。
Left-decline Pattern
(Nb/Yb)N<1,(La/Yb) N<1, Sr/Y<1
Flattened Pattern
(Nb/Yb)N=1,(La/Yb) N=1, Sr/Y=1
E-MORB OIB
Right-decline Pattern, Rb and K depleted, Ba,Th,Nb-rich, (Nb/Yb)N>2,(La/Yb )N>1.5, Sr/Y>1