地球化学图解应用

Sr-Nd同位素联用
Sr-Nd同位素联用常用于花岗岩类成因研究：
Sr-Nd同位素图解
幔源系列分布在Ⅱ
陆壳改造型系列在Ⅳ 右下侧。
同熔型系列在Ⅳ左上 侧。
4、构造判别图解
（1）玄武质至安山质成分岩石判别图解
Ti-Zr，Ti-Zr-Y和Ti-Zr-Sr图解： 用于成分在20%>CaO+MgO>12%的拉斑玄武岩。
7、Rb-Sr（铷—锶法）年龄样
（1）方法特点 半衰期较长，只适于测中生代以前的样品；可同时获得岩石的年龄数据及物 质来源信息。Rb、Sr同位素质谱分析，精度要高于万分之一，误差小于5%。 要求提供同位素测试数据、等时线图、等时线斜率、截距、相关系数、等时 线年龄及误差范围。 （2）主要用途 用一组同源、同期的中酸性岩及沉积岩的全岩样品，测定、计算岩石的生成 年龄；用一组遭受同期变质的单矿物样或变质矿物样，测定、计算变质年龄。 （3）采样要求 A．测定对象主要为中、酸性岩的生成年龄；全岩等时线样一般采6~10块样， 每块1kg左右（对于不均匀的岩石，样品重量可加大到10kg），要保证样品的 同源、同期、同一封闭体系；全岩—单矿物等时线样和矿物等时线采1块即可， 单矿物测定对象常为云母类、角闪石类、辉石类、钾长石类、海绿石、伊利 石、霞石及火山玻璃、玄武岩、隐晶质全岩；样品要新鲜，避开外来包体及 脉体。 B．测定沉积岩生成年龄，采同层位的海绿石或泥质页岩标本10~30 块。海绿 石样重1g，纯度>90%；全岩样重1kg。尽量避免混有陆屑成分及后期风化蚀 变。 C．测定变质年龄，采同地点、同变质期的数种单矿物3-6 个，每个单矿物样 重lg，纯度>98%。 D．全岩样需研磨至200 目，缩分至30-50g 送样。为防止样品污染，样品加工 最好由测试单位进行。 E．送样时需附选样单，内容同Ar 法。

（1）稀土元素配分模式图
（1）稀土元素配分模式图


火成岩REE模式：1.表示岩 浆分异的程度；2.区分相似 的岩石；3.判别岩石的不同 成因；4.反映部分熔融和分 离结晶的程度；5.指示洋中 脊的扩张速度；6.确定岩浆 来源。 沉积岩REE模式：1.反映物 源岩石成分；2.反映物源区 风化程度。
花岗岩SiO2-AR图解
花岗岩A/NK-A/KNC判别图
花岗岩SiO2-AR图解
2、微量元素图解
当地幔发生部分熔融作用时，微量元素优 先进入矿物相的元素称为相容元素；择优 进入熔体相的微量元素叫做不相容元素 （亲岩浆元素）。 不相容元素分为 高场强元素（HFS）：具有半径小和电价高 阳离子的元素，离子势>2.0； 低场强元素（LILE）：具大半径且低电价阳 离子的元素，离子势<2.0。 分配系数是元素在矿物中的含量比该元素 在熔体中的含量。用来描述微量元素在矿 物和熔体之间的平衡分布。
Nd同位素用于火成岩成因研究： 常用 εNd(t)表示 Nd 同位素组成， εNd(t)反映了岩石 在其形成时的 143Nd/144Nd 初始值与原始未熔融的 地幔的相对偏离。 火成岩的 εNd(t)<0 ，表明它们来源于地壳物质，或 至少它们形成的过程中与地壳物质发生过相当明 显的混染，混染程度越明显，其负值越大； εNd(t)>0 ，表明它们来源于亏损地幔，正值越大， 表明它们来源于轻稀土亏损越是明显的地幔源区。
6、U-TH-Pb（铀-钍-铅法）年龄样
（1）方法特点 半衰期较长，只适于测中生代及其以前的样品； 一组样品数据可以进行多种数学方法处理，信息 量大。 （2）主要用途 用超微方法分析，测定中生代及其以前的岩浆岩、 变质岩、沉积岩的沉积岩年龄、变质年龄、热事 件年龄。 （3）采样要求 取新鲜岩石分离（分离过程要严防铅污染）、 挑选含铀单矿物，主要测定对象为锆石、独居石、 磷灰石、晶质铀矿。对锆石含量高的花岗岩取 3~5kg，对火山岩取10~15kg，对中基性、超基性 岩取20~25kg。
4、K-Ar（钾-氩）年龄样
（1）方法特点 适合测新生代—中生代样品的年龄； 矿物中Ar容易丢失，所测年龄常偏低。 （2）主要用途 测定未受后期热变质岩石的成岩年龄；研究成 岩后的热事件。测定对象常为云母类、角闪石类、 辉石类、钾长石类、海绿石、伊利石、霞石及火 山玻璃、玄武岩、隐晶质全岩。 （3）采样要求 取单矿物样时，时代越新样品越重，矿物含钾 量越低则样重越大。测中、新生代单矿物样重 25～100g，全岩样500～1 000g。
2、地质作用过程中的地球化学过程
物源（源） ↓ 过程（运） ↓ 现今状态（聚）
二、采样及分析

任何成功的地球化学研究都必须建立 在对研究区域地质学正确认识的基础 之上；扎实的地质基础是从事岩石地 球化学研究工作的前提。
任何地质研究及生产工作成果的基础， 都基于对样品的把握。

1、主量元素（硅酸盐分析）
（1）分析要求 主量元素为Si、Ti、Al、Fe、Mn、Mg、 Ca、Na、K、P，通常只测定其阳离子，并 假设有适量的氧与之相匹配，因此其含量 用氧化物质量百分数表示（wt%），总量约 为100%（误差范围99.30%~100.70%）。精 确到小数点后第二位。 （2）采样要求 新鲜、纯净，同一露头上5块左右小块 聚合而成；重2kg（粗粒、不均匀的岩石样 品重5kg）。必须采薄片样进行对照研究。
Sr-Nd同位素
Sr同位素常用于花岗岩类成因研究： （ 1 ）低锶花岗岩 ， 87Sr/86Sr 初始比值介于 0.702 ～ 0.706之间，为玄武岩的初始比值，一般认为是幔 源型花岗岩。（ 2 ）中等锶花岗岩， 87Sr/86Sr 初始 比值介于 0.706～ 0.719之间，这类岩石形成机制和 物质来源较复杂，大致有三种类型：①由下地壳 源岩部分熔融形成；②地幔和地壳的混熔作用形 成；③导源下地壳的岩浆在上升过程中与上地壳 物质混染。又基本上可分为两段，下段(87Sr/86Sr)i 为0.706～ 0.712，主要由于壳幔混熔或下地壳物质 部分熔融所形成；上段 (87Sr/86Sr)i 为 0.712 ～ 0.719 ， 主要导源于下地壳的岩浆在上升过程中受到上地 壳物质的混染所形成。（3）高锶花岗岩， 87Sr/86Sr初始比值大于0.719，多数属于陆壳的古老 硅铝质源岩部分熔融形成，少数可能由古老花岗 岩重熔而成。
3、放射性同位素地球化学
关于MSWD（加权平均方差） 衡量等时线拟合好坏的一个重要参数理想 的MSWD数值是≤1.0；但对于一般的数据来 说MSWD等于2.5仍能接受为限定的等时线; 当MSWD>2.5时，很可能是一条误差等时 线。 模式年龄 表示样品从地幔分离出来的时间，样品最 初起源于地幔，常用于Sm-Nd体系。常用 CHUR（球粒陨石均一储库）和DM（亏损 地幔）。
地球化学图解基本认识
内容提纲
认识基础
采样及分析
数据整理及相关图解
一、认识基础
地球化学图解为什么能用于地质学
研究？ 地球化学与地质学的关系是怎样的？ 我们的工作过程中怎样运用？ ……
1、地球化学
地质学和化学相结合的一门边缘学科 。 研究方向： （1）偏化学 微观分析为主，获得某种定量分析结果 （包括分析过程）及认识 ； （2）偏地质学 宏观观察辅以微观定量分析 ，获得某种 定性认识。
8、Sm-Nd（钐一钕法）年龄样
（1）方法特点 衰变期较长，适于测中生代以前岩石年龄；岩石中Sm. Nd 保存好，比其它方法可靠；可同时获得岩石的年龄数 据及物质来源信息。同位素质谱分析，精度要高于万分之 一，误差小于5%。要求提供同位素测试数据、等时线图、 等时线斜率、截距、相关系数、等时线年龄及误差范围。 （2）主要用途 测定岩浆岩、变质岩的原岩年龄；测定沉积岩的原岩年龄； 研究岩浆岩的物质来源。 （3）采样要求 测定对象主要为超基性、基性岩；全岩等时线样一般采 6~10块样，每块1kg左右，要保证样品的同源、同期、同 一封闭体系；全岩—单矿物等时线样采1块即可，单矿物 测定对象常为云母类、角闪石类、辉石类、钾长石类、海 绿石、伊利石、霞石及火山玻璃、玄武岩、隐晶质全岩； 样品要新鲜。
5、40Ar-39Ar（中子活化）年龄样
（1）方法特点 只需测定Ar同位素比值，分析精度高；可多阶段加热测定样品的结晶年龄及 后期多次热事件的年龄；可测定硫化物的年龄； （2）主要用途 测定岩浆岩的结晶年龄及后期热事件；测定沉积岩的沉积年龄及后期热事 件；测定变质作用的年龄；测定矿床中硫化物的年龄。 （3）采样要求 A．测定岩浆岩的结晶年龄，要采岩浆结晶时生成的含钾矿物：辉石( 2g)、 角闪石( 2g)、云母类(0.5g)、钾长石(0.5g)、斜长石(2g)，火山熔岩全岩样需 250～500g。样品要求新鲜，未受后期的交代、蚀变、风化。 B．测定沉积岩的年龄，要采沉积同时生成的含钾矿物，如海绿石(0.5g)，尽 量挑选绿色粗大颗粒。 C．测定变质作用的年龄，要采变质形成的新生矿物如云母类(0.5g)、钾长石 类(0.5g)、石榴石(2g)、透辉石(2g)、绿帘石(2g)等，样品要未遭受后期的再 改造。 D．测定矿床的成矿时代，要采与矿床同期的硫化物，如黄铁矿、黄铜矿、 方铅矿、辉钼矿等，样品重量为5g。 E．样品纯度要接近100%，尽量挑选1～2mm 左右级的样品，不要研加工。 F．样品加工时不能用酸碱处理及高温烘烤。 G．送样时需附详细的送样单。内容包括：a、样品编号；b、样品名称和重 量；、采样地点；d、采样点的地质描述（附相关地质图图件）；e、样品岩 石描述（附薄片）；f、采样目的；g、测试方法及分析要求；h、送样单位； i、送样人；j、送样时间。
R1-R2岩石命名
另外，沉积岩、变质岩中矿物成分和化学 成分之间的简单关系十分困难，不能用简单 的图解来进行分类。
（2）协变图解
三变量图解
二变量图解
Harker图解：反映岩浆分离 结晶、部分熔融。沉积岩中 不同矿物组分混合的结果； 变质岩中的混合作用等等。
（3）成因系列判别
花岗岩K2O-SiO2图解
三、数据整理及相关图解
数据整理

Excel表格 Geokit 主量元素图解 微量元素图解 同位素相关 构造判别图解
相关图解



1、主量元素图解
（1）岩石分类
TAS分类命名
先剔除H2O及CO2，重 新换算成100%，在进 行TAS图解投影。
标准矿物岩石命名
Байду номын сангаас
CIPW标准矿物（Cross、Iddings、Pirrson、Washingdon，1903） 阳离子标准矿物（Barth-Niggli）
其他Ti-Zr-Y-Nb变量的判别图解
玄武岩的Zr/Y-Zr图解：易区分大洋岛弧、MORB、板内 玄武岩 Ti/Y-Nb/Y图解：区分板内玄武岩、MORB、火山弧玄 武岩（后两者有很大重叠） Zr-Nb-Y图解：若干类型端元有重叠
Th-Hf-Ta图解
特点： （1）能判别不同类型的 MORB； （2）能够适应于中性和 酸性熔岩及玄武岩； （3）识别火山弧玄武岩 效果特别好。 注意： 样品不能含有大量的 蚀变玻璃及磁铁矿。
2、微量元素分析
（1）分析要求 分析项目根据样品的用途而定，精度要求 要比元素在该岩类中的丰度值高一个数量 级，分析误差不得超过 20% 。单位为 ppm （10-6）。 （2）采样要求 每个样品重500g，同一露头上5块左右小 块聚合而成；新鲜、纯净。
3、稀土元素分析
（1）分析要求 分析稀土元素 15 种： La 、 Ce 、 Pr 、 Nd 、 Sm 、 Eu 、 Gd 、 Tb 、 Dy 、 Ho 、 Er 、 Tm 、 Yb 、 Lu 、 Y ，分析要求精确到小数点后第 二位。 （2）采样要求 同主量元素。
（2）不相容元素图解（蜘蛛图解）

标准化：原始地幔、球粒陨石、MORB 火成岩：1.源区地球化学特征；2.岩石演化过程中 晶体/熔体的平衡关系 ；3.构造环境对比分析。 沉积岩（常用平均页岩数值标准化）：对比？
（3）铂金属组元素（PGE）图解 Ru，Rh，Pd，Os，Ir、Pt及Au、Cu、Ni等 （4）过度金属元素图解 Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、 Zn （5）双变量微量元素图解 （6）富集亏损图解 ……