稀土元素地球化学

20
( S m / Y b )N
20
10
石榴石橄 榄岩源区
10
0 0 5 尖晶石橄 10 (Yb)N 15 20
0 0
榄岩源区
5
10 (Yb)N
15
20
典型幔源火山岩的(Sm/Yb)N-YbN图解
岩浆作用微量元素地球化学小结:
1. 稀土元素岩浆成因判别标志: (1) LREE: 源区富集-亏损与熔融程度 HREE: 源区性质 (2) 比值: (La/Yb)N, (La/Sm)N, (Sm/Yb)N (Gd/Yb)N (3)异常值 Eu 斜长石的指纹 Ce 氧化环境和海水作用标志
④Eu/Eu*(Eu)，Ce/Ce*(Ce)
Eu N Eu Sm N Gd N 2
Ce N Ce La N PrN 2
正异常δEu＞1，在标准化图解中，Eu处出现”峰”
负异常δEu＜1，在标准化图解中，Eu处出现”谷” 无异常δEu=1， 用途：是划分岩石类型和讨论成岩成矿条件的重要参数 例如：花岗岩可划分成 壳型：δEu平均值为0.46，为中等亏损； 壳幔型：δEu平均值为0.84，为弱亏损； 富碱侵入体型：δEu平均值小于0.30，强烈亏损。
第三节 稀土元素地球化学
一 稀土元素的地球化学性质 • 原子序数：57-71 • 价态：主要为三价， • Eu2+ • Ce4+ • 由于镧系收缩，La系元素的离子半径随原 子序数的增加而稳定缩小。 使其晶体化学 性质相似,在自然界中常常共同迁移、沉淀。
二.稀土的划分：
(1)两分： 轻稀土（LREE）La-Eu 重稀土（HREE）Gd-Lu (2) 三分： 轻稀土（LREE）La-Nd 中稀土（MREE）Sm-Ho 重稀土（HREE）Er-Lu
• ② LREE/HREE—轻重稀土元素比值 • 用途：能较好地反映REE的分异程度以及 指示部分熔融残留体和岩浆早期结晶矿物 的特征。是判断残留相或结晶相矿物组合 的重要依据。
③单元素轻重稀土元素比值
• • • LaN/YbN、LaN/LuN、CeN/ YbN： 是稀土元素球粒陨石标准化图解中分布曲线的斜率，它 反映了曲线的倾斜程度， LaN/YbN＞1，曲线向右倾，富集轻稀土—酸性岩类； LaN/YbN≈1，曲线水平，属球粒陨石型—大洋拉斑玄武 岩；科马提岩； LaN/YbN＜1，曲线向左倾斜，为亏损型—橄榄质科马 提岩。 （LaN/YbN，LaN/LuN、CeN/ YbN是样品中La、Yb、 Lu、Ce球粒陨石标准化值的比值。它们分别代表了轻稀 土元素和重稀土元素；而且其含量易于准确确定。
10
1
0.1
张广才岭A型花岗岩REE球粒陨石 标准化配分模式
30
Cr ＞300×10 -6
30
r M ean C
华南钾镁煌斑岩 华南钾镁煌斑岩 西藏白榴石玄武岩 -响岩 西藏白榴石玄武岩 -响岩 甘肃钾质超基性次火山岩 甘肃钾质超基性次火山岩 滇西新生代拉斑玄武岩 滇西新生代拉斑玄武岩
( S m / Y b )N
微量元素蛛网图-判别岩浆源区性质
1-OIB型玄武岩 2-洋岛玄武岩 3-青藏高原新生 代钾玄岩系列 4-岛弧钙碱性玄武岩
不同类型火山岩原生地幔标准化蛛网图
• 不相容元素比值-比值源区判别图解
青藏高原新生代 •高Mg#火山岩源 区近似活动陆缘 性质; •钾玄质火山岩具 有OIB与活动陆 缘源区混合特征. 青藏高原新生代火山岩 岩浆源区性质判别图解
• 在成矿研究中，常用未矿化或蚀变的岩石 为标准，了解成矿或蚀变过程中，稀土元 素的变化。
这种方法的优点
• 一般公认球粒陨石的轻-重稀土元素之间不存在 分异。 采用球粒陨石标准化模式图可使样品中各REE 间的任何程度的分异更清楚地显示出来。 克服奇偶原子序数的元素丰度不同所造成的 REE曲线锯齿状变化。 可以反映所研究样品相对于原始地球稀土组成 的地球化学分异作用。 直线斜率、形态和偏离直线的稀土元素的异常 地球化学行为，为成岩成矿机理研究，提供了 重要信息。
金伯利岩-钾镁煌斑岩REE球粒陨石 标准化配分模式图
δEu负异常: •斜长石分离结晶 或 • 源区存在大量 斜长石残留
吉黑东部P2-T1碱长花岗岩REE 标准化模式图
300
Sample/C1 Chondrite
100
δEu负异常: •斜长石分离结晶 或 • 源区存在大量 斜长石残留
La Ce Pr Eu Tb Ho Tm Lu Nd Sm Gd Dy Er Yb
0.074
0.259 0.047 0.322
1.24
5.2 0.85 5.8
Ho
Er Tm Yb Lu Y
123.6111
125.2381 118.125 115.311 113.0303 93.36735
95.27778
103.3333 90.625 89.47368 85.75758 65.81633
汉诺坝玄武岩REE球粒陨石标准化配分模式图
3
a r u b u o
S
d e d y r b
分离结晶作用REE变化规律
岛 弧 火 山 岩
REE patterns for liquids by Rayleigh fractional crystallization modeling: a. from basalt to andesite, b. from andesite to dacite, and c. from dacite to type 1 rhyolite. Patterns with stars represent calculated liquid compositions.
20 0
• 大洋岛
样 品/球 粒 陨 石
10 0 50
冰岛
流纹岩
冰岛岩
玄武岩 拉斑玄武 岩
岩浆分离 结晶-REE 分配模式
10
3
La C e Pr Nd
Sm Eu Gd Tb Dy H o Er Y b
冰岛火成岩球粒陨石标准化REE分配曲线
0
0
汉诺坝 玄武岩
0
1
板 大内 陆 玄 武 岩
Sample/Chondrit
三.表征REE组成的参数 (1)稀土元素总量（REE） (2)比值 • LREE/HREE • (La/Yb)N, (La/Lu)N , (Ce/Yb)N, • (La/Sm)N, (Gd/Lu)N (3)异常值 Eu/Eu*(Eu)，Ce/Ce*(Ce)
• • •
•
① ∑REE—稀土元素总量 单位一般用10-6（ppm） 超基性→基性→中性→中酸性→碱性岩， ∑REE逐渐增加。 用途：判断某种岩石的母岩特征和区分岩 石类型。
北美页岩 (L.A.Haskin,1984) 32 73 7.9 33 5.7
Eu
Gd Tb Dy
123.5135
169.8842 137.6596 129.5031
Βιβλιοθήκη Baidu
174.3243
128.8136 116.5957 103.7267
109.8649
155.9846 121.9149 113.354
稀土元素地球化学的应用
金伯利岩 钾镁煌斑岩
样 品/ 球 粒陨 石
200 0 100 0
2
1-华北金伯利岩 2-华南钾镁煌斑岩
100
1
2
高度富集LREE -极低程度熔融 HREE强烈分馏 -源区存在石榴 石残留
10
1
1
La Pr Eu Tb Ho Tm Lu Ce Nd Sm Gd Dy Er Yb
•
• LaN/SmN：反映了轻稀土之间的分馏程度。该值越大， 轻稀土越富集。 根据LaN/SmN可以对岩石进行分类。如根据LaN/SmN比 值，Schilling（1975a）将洋中脊玄武岩划分成三种类型： N型（正常型），LaN/SmN＜1；稀土元素组成模式为亏 损型。 P（E）型，地幔柱型或异常型，LaN/SmN＞1；富集型。 T型，过渡型；LaN/SmN≈1 • GdN/YbN：反映了重稀土之间的分馏程度。该值越小， 重稀土富集程度越高。有人用GdN/YbN比值将马提岩划 分成三个组。
样 La Ce Pr Nd Sm
号
1 735.4839 730.198 326.2295 288.3333 180
2 638.7097 962.8713 313.1148 265 167.6923
3 648.3871 996.2871 299.1803 258.3333 164.6154
球 粒陨 石 0.31 0.808 0.122 0.6 0.195
•
•
•
五 稀土元素地球化学的应用
洋 中 脊 玄 武 岩
LREE亏损 HREEN一般 为10-25 最高达80
部分熔融作用REE变化规律
石榴子石橄榄岩批式熔融的 玄武岩浆的稀土组成 源岩矿物组成- Ol : Opx : Cpx : Ga = 0.55:0.25: 0.11: 0.09
稀土元素地球化学的应用
四 REE组成数据的表示方法
曾田彰正—科里尔（Masuda 1962 , Coryell 1963 ） 图解（球粒陨石标准化-原子序数图解法） 1.数据的标准化 • 样品中REE浓度/参照物REE浓度=标准化值，最常用 的参照物是球粒陨石（沉积岩常以北美页岩为标准） 然后以标准化值的对数值为纵坐标，以稀土元素按原 子序数排列为横坐标作图。 图解中稀土元素分布模式分类（三类）： • 轻稀土富集型：分布曲线向右倾斜，轻稀土富集。 • 轻稀土亏损型：分布曲线向左倾斜，轻稀土亏损。 • 平坦型（球粒陨石型）：轻重稀土富集不明显。 • 根据图解中Eu和Ce处曲线的形态，再划分出： • Eu /Ce亏损型、富集型、正常型。
2 微量元素岩浆成因判别标志:
(1) 岩浆作用判别(分离结晶 部分熔融)
• • (2) • • •
强不相容元素-强相容元素判别标志 强不相容元素-不相容元素比值判别标志 岩浆源区性质判别 微量元素蛛网图-判别岩浆源区性质 强不相容元素-不相容元素比值 强不相容元素比值-比值判别 源区性质判别必需建立判别标志
108.75
110 102.8125 99.52153 98.18182 119.898
0.072
0.21 0.032 0.209 0.033 1.96
1.04
3.4 0.5 3.1 0.48 27