地球化学(4、5、6)

第四章 微量元素地球化学

3 根据微量元素散点图
第四章 微量元素地球化学

3 根据微量元素散点图
第四章 微量元素地球化学


（四）成岩作用分析
1、原理 在成岩作用过程中与各种方解石转化的同时，微量元素在孔隙水和方 解石之间也不断进行再分配，微量元素再分配服从分配定律——在一定温 度、压力下，微量元素在固相（方解石）和液相（水）中的浓度比同钙在 在固相（方解石）和液相（水）中的浓度比的比为一常数。 D=(Me固/Me液)/(Ca固/Ca液) ；Me固/Me液分别代表微量元素在固相 和液相中的浓度， Ca固/Ca液分别代表Ca元素在固相和液相中的浓度，D为 分配系数，大于1时，代表液相中的微量元素向固相中富集，小于1时，代 表固相中的微量元素向液相中流失。 实际测定分配系数是非常复杂的，目前在实际工作中不用该参数，只 供建立理论模式。



（3）0.47摩尔的硅其质量为0.47X93=43.7克
（4）43.7克中的硅原子数是43.7÷28=1.56个原子数
第四章 微量元素地球化学

（5） SiO2中的氧为0.53摩尔 （6）0.53摩尔的氧所占的质量是0.53X93=49.3克 （7）49.3克中氧的原子数是49.3÷16=3.1个氧原子 按此方法计算各元素的原子数及其所占质量，用原子数总和除以原子数总 和，即得平均原子量。
第四章 微量元素地球化学

2、Al/(Al+Fe+Mn) 研究表明不同成因的硅质岩Al/(Al+Fe+Mn)比值不同： （1）生物成因的硅质岩，上述比值=0.6 （2）热液成因的硅质岩，上述比值小于0.5 3、用平均原子量判别地壳-上地幔硅物源层 用岩石全分析结果中的O、Si、Ti、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、P等十种元素按 其质量百分数求各元素的原子数及其所占的质量，然后把十个元素的原子数相加去 除全部十种原子数的总质量，即得平均原子量。 求法： （1）已知SiO2质量百分数为93%，令其为93克 （2）Si的原子量为28，O的原子量为16，则SiO2中的Si的摩尔数为0.47
第五章 稀土元素地球化学

元素
球粒陨石及粘土岩的REE标准

第四章 微量元素地球化学
（五）硅质岩的物质来源分析



硅质岩的硅来源于：陆源、火山、热液和生物，不同的硅质来源其微 量元素分布特征不同。 1、微量元素——Al2O3关系分析 （1）根据统计分析，来源于陆源区的硅质岩，其微量元素与铝呈线性 关系，相关系数大于0.8。 （2）非陆源（生物、火山、热液）的硅质岩，其微量元素与铝呈离 散关系。 （3）混合成因的硅质岩，其微量元素与铝部分呈线性关系，部分呈 离散关系。
陆相泥岩(PPM) 90 小于100 56 100-500 20 20-25 大于17
V/Ni
Sr/Ba Mn/Fe
大于3
大于1 高
小于3
小于1 低
第四章 微量元素地球化学


（2）微量元素散点图 a、B-V散点图
b 、B-Ga-Rb散点图
第四章 微量元素地球化学


（二）古气候分析
一般认为镁在在方解石质贝壳中的浓度在许多无脊椎动物中随温度的 增高而有规律的变化。在干旱气候条件下，镁钙比值高，在潮湿气候条件 下，镁钙比值低。


（三）构造环境分析
1、根据SiO2的含量和K2O/Na2O比值 据研究不同构造环境的砂岩中的SiO2的含量和K2O/Na2O比值不同： 火山岛弧SiO2=58% 活动边缘SiO2=68-74% 被动边缘SiO2=89% K2O/Na2O《1 K2O/Na2O<1 K2O/Na2O>1

第五章 稀土元素地球化学及其资源和应用范围

一
引言
（一）概念

稀土元素——指周期表中57-71镧系元素，包括镧 （La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐 （Sm）、铕（Eu）、Gd、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒 （Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu）等15个元素，除钷 （Pm） 外，其余均为自然元素，由于39号元素钇（Y）与稀土 元素化学性质相似，常放入稀土元素中进行讨论。 “稀土”一词是十八世纪沿用下来的名称，因为当时用于 提取这类元素的矿物比较稀少，而且获得的氧化物难以熔化， 也难以溶于水，也很难分离，其外观酷似“土壤”，而称之为
第四章 微量元素解相同，与盆地东北 —东缘变质 岩极其相似，而与花岗岩蜘蛛图解相差甚远，表明盆地中部延长组物源区 主要与盆地东北缘、东缘元古代变质岩具有较好的亲缘关系。

第四章 微量元素地球化学
④盆地中部延长组砂岩和泥岩蜘蛛图解相同，与盆地东北—东缘变质岩 极其相似，而与花岗岩蜘蛛图解相差甚远，表明盆地中部延长组物源区主要 与盆地东北缘、东缘元古代变质岩具有较好的亲缘关系。
第五章 稀土元素地球化学


（三）稀土元素的分配模式
稀土元素的分配模式——以镧（La）-镥（Lu）的原子序数为横坐标， 所测定样品的每个稀土元素含量除以球粒陨石或页岩对应元素的含量为纵 坐标，所得出的图解，称为稀土元素的分配模式。

（四）标准 球粒陨石的稀土元素丰度一般代表地球的原始组成的REE 含量，而页岩的稀土元素丰度一般代表地球是上部地壳的稀土 元素组成。由于沉积物（岩）的REE分配模式与页岩相似，故 常采用页岩的标准来比较沉积物（岩）中的稀土元素的分配情 况。
分层 大 陆 壳 上部 中上部 分层名称 沉积岩层 浅变质岩层 花岗岩层 中下部 下部 上 地 幔 顶部 上部 辉长岩层 深变质岩层 橄榄岩层 榴辉岩层 岩石组合 各种沉积岩 板岩、千枚岩、石英岩、 变质的中酸性火山岩 花岗岩、花岗片麻岩 辉长岩、斜长岩 角闪岩、榴辉岩相变质岩 橄榄岩 含金刚石的榴辉岩 平均原子量 18.5-19.5 19.5-20.5 20.5±0.2 21.5±0.1 22-23 21-21.2 22
第四章 微量元素地球化学



一 基本概念及分析方法

（一）概念 通常把岩石中含量低于10－2的化学元素称为微量元素。其所包含的具体元素是 相对的，即某一种元素在某一种岩石中是微量元素，而在另一种岩石中可能就成为 常量元素。因此，分析微量元素时一定要指明其所赋存的岩石名称。 （二）赋存状态 沉积岩中的微量元素主要是以类质同相方式存在于碎屑矿物、碳酸盐矿物、黏 土矿物的晶格中，或以吸附状态存在于黏土矿物和沉积有机组分中。 （三）常用的微量元素 Li、Be、B、Ti、V、Cr、Ni、Cu、Zn、Rb、Sr、Zr、Mo、Ba和稀土元素（5771），简称为REE元素。 （四）分析方法 最常用的是原子发射光谱和原子吸收光谱分析法，有条件的可用原子荧光光谱、 X荧光光谱和中子活化。具体方法的选择应根据不同的研究任务而定： 1、研究沉积环境、对比地层和成矿作用为目的的区域性研究，多采用原子发射 光谱和原子吸收光谱分析法。 2、研究成岩作用和岩石成因为目的，多采用电子探针、 X荧光光谱和中子活化。

第四章 微量元素地球化学

① 盆地东北缘—东缘变质岩蜘蛛图解具有“四峰三谷一平坦型”，曲线呈阶段 梯 状分布，微量元素K、La、Ce、 Sr、Nd、Sm、Tb富集，尤其是K、La、Ce、 Sr、Nd极度 富集，Ba、Nb、Sr、Ti严重亏损。

第四章 微量元素地球化学

②盆地东北缘—东缘花岗岩蜘蛛图解特征表现为 “三峰两谷型”，曲线呈“W 型”分布，K、Nb、Tb、Y、Tm、Yb极度富集，Ba、Sr、Ti严重亏损。
第四章 微量元素地球化学


（六）微量元素判识物源
微量元素地球化学用于岩浆岩的物化过程起着重要的作 用，近年来已开始把不活泼的微量元素用于沉积岩的构造环境 及 物 源 区 类 型 等 方 面 的 研 究 (Bha“a and Taylor,1981 ； Peterman,1981； Bhatia and Crook，1986)。通常是利用标准 化多元素图解来判断岩石的形成环解实际上就是 REE图解的扩 展，把其它微量元素加到传 统的REE图解上，以更好地描述岩 石的地球化学特征。 标准化多元素图解，习惯上称为“蜘蛛网 图解”(spiderdiagram) 。 本次我们采用Thompson (1982)推荐的球粒陨石平均数值 作为标准化数值，对岩石样品的微量元素数据进行标 准化。盆 地东北缘—东缘变质岩、花岗岩及盆地中部砂、泥岩蜘蛛网图 解具有如下特点。
第四章 微量元素地球化学
2
根据微量元素的丰度
大洋岛弧 大陆岛弧 15．1 土 1．1 0．65±0．33 11．1 土 1．1 229 土 27 6． 3±2． 0 8． 5±0． 8 1296 土 250 4．6 土 0．45 3S．3 21．5 土 2，4 0．39 土 0．06 19．7 土 4．3 14．8 土 1．7 89 土 13，7 12 土 2．7 74 土 9．8 0．32 土 0．06 活动大陆边缘 24． 0 土 1． 1 0， 89 土 0． 24 18．8 土 S．0 179 土 33 6． 8 10．7 土 1．4 1252 土 360 4．8 土 0．38 26．3 9． 5 土 0． 7 0． 26 土 0． 02 15．3±2．4 8． 0 土 1． 1 48 土 5．9 10±1．7 52 土 8．6 0．3 土 0．02 被动大陆边缘 16．0 土 3．4 1，19 土 0．40 16．7 土 3．5 29．8 土 80 10．1 7． 9 土 1． 9 681 土 194 5． 6 土 0． 7 29．5 19．1 土 5．8 0．22±0，06 6．74±0．9 6． 0±1● 4 31 土 9．9 5±2． 4 26 土 12 0．16±0．02


第四章 微量元素地球化学

2 成岩作用分析
（1）成岩水性质分析
（2）成岩体系开放程度分析
分析灰岩中方解石的Sr、Mn、 Ca含量，计算Sr/Ca比值， Sr/Ca比值高， Mn含量低，成岩 体系趋于封闭，大气降水参与程 度低。Sr/Ca比值低， Mn含量高， 成岩体系趋于开放，大气降水参 与程度高。

M.R.Bahatia 等研究认为不同 构造环境砂岩的 微量元素的丰度 不同。
Pb Rb／Sr Th Zr Hf Nb K／Th 丁 h／ D Zr／Hf Zf／Th Ti(％) Ti／Zr Sc V Co Zn Sc／Cr
6． 9 土 1， 4 0．05 土 0．05 2．27 土 0．7 96±20· 2． 1 土 0． 6 r 2． 0 土 0． 4 4050±1526 2．1±0．78 45．7 48．0 土 13．4 0．48 土 0．12 56．8 土 21．4 19，5 土 5．2 131 土 40 18 土 6．3 89±18．6 0．57±0．16
第四章 微量元素地球化学


二 微量元素地球化学在沉积学中的应用 （一）沉积环境分析 元素 1、区分淡水和海水沉积物 LI （1）元素含量及比值 B 根据微量元素的含量及 Cd 比值来进行判别。
Sr V Ni Ga
海相泥岩(PPM) 150 100-150 72 800-1000 41 40 小于8

第五章 稀土元素地球化学及其资源和应用范围
（二）稀土元素分类



按稀土元素的质量数的差别，可分为： 1、二分法 轻稀土元素(LREE)或称为铈组稀土，包括镧（La）、铈（Ce）、镨 （Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu） 重稀土元素(HREE)或称为组元素，包括Gd、铽（Tb）、镝（Dy）、 钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu）和钇（Y）。 2、三分法 轻稀土元素(LREE)，包括镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd） 中稀土元素 (MREE)，包括钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、Gd、铽 （Tb）、镝（Dy） 重稀土元素(HREE)，钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、 镥（Lu）和钇（Y）