岩石地球化学..

制作REE配分曲线图解时，为消除其原子序数的奇 偶效应，需用球粒陨石标准化（CN）。用作标准化的 球粒陨石的REE值已由许多学者提出，这里建议采用 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。
在计算CIPW标准矿物含量时，如果是全 铁含量，应找一个有效的方法将全铁分成 FeO和Fe2O3；一般采用： FeO*(TFeO)=FeO＋0.8998Fe2O3 在使用TAS分类图时，首先要检查一下 要进行分类的岩石是否为“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，要求烧 失量应小于5％；
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。
（一）利用常量元素开展岩石的分类
岩石的分类通常是基于主量元素成分，单它 们的具体命名要根据矿物组成。但是对火山岩而 言，岩石的具体命名也主要依据化学成分。 图1是Le Maitre et al (1989)提出的全碱 （Na2O+K2O）—SiO2的TAS分类图。 Wilson (1989)利用Cox et al (1979)的TAS图解 对侵入岩也进行了分区和命名（图2）。
（二）重要化学参数的计算 利用常量元素可计算一些重要的参数：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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
La/YbN（Yb值易准确测定）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。
1、用Muller等方法时，计算镁值（耐火度） （Mg# =MgO*100/ (MgO+FeO＊)(摩尔比)， FeO＊＝FeO+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），其中亚铝质的特征为摩尔Al2O3≈(摩尔 K2O+摩尔Na2O)，标准矿物中含少量钙长石， 特征矿物为辉石和橄榄石。通常已不再分亚铝质 和偏铝质。
中钾 （ 钙碱 性 系列 ） 低钾 （ 低钾 拉 斑系 列 45 50 55 60
SiO 2 2wt%
65
70
75
80
4、对于亚碱性系列的岩石，可进一步利用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，还可以进一步依据Ab-An-Or图解 和Na2O-K2O图解进一步进行分类和系列划分。
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。 全铁表示为TFeO。 H2O+，H2Oˉ分别表示结构水或结晶水和吸附水或层 间水，后者通常在110℃以下便失去。这样氧化物+烧失 量或氧化物+H2O和CO2的含量应在100%左右。如果总 和误差超过1%（<99 %或>101%），且不知原因，则此 分析值一般不适用。 如果岩石中含有较多的含水矿物，如黑云母，角闪石 或白云母，特别是蚀变强烈的岩石（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+、H2Oˉ、F和CO2的含 量来补充。
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%，2.5＞wt%(K2O)/ wt%(Na2O) ＞1时，用2 wt%(Na2O)代替总碱。 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。
拉斑系列和钙碱性系列AFM图
3、如果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 行判别。
5 钾 玄岩 系 列
K2O, w t%
4 3 2 1 0 40
高钾 （ 高钾 钙 碱性 系 列）
在运用已有的常量元素时，应注意下列 几点： 测试样品必须是未蚀变的新鲜岩石，其 检验的标准是岩石中H2O＋＜2％，CO2＜ 0.5％；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； 使用原始数据进行各种分类图表和化学 参数计算前，必须先去除H2O或烧失量， 重新计算为干成分的100%标准化时的主元 素质量百分数后，才能使用；
不相容元素、相容元素：
不相容元素，Dis/l＜1 强不相容元素， Dis/l＜0.1 Cs Rb Ba Th U K Na Ta Nb La Ce Sr Nd 弱不相容元素， Dis/l＝0.1～1 P Hf Zr Sm Ti Tb Dy Er Yb 相容元素，Dis/l ＞1 Lu V Sc Ca Al
Eu，称为铕异常值。在球粒陨石标准化图上，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。 如果EuCN比SmCN和GdCN值都高，称为铕正异常，反之则负 异常。 Eu主要与Ca有关，Eu3+的离子半径（r 1.03）近似于Ca， 可置换之，而Eu2+的r大于Ca，不置换。因此，长石，特别是 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的分配系数就越大。所以，+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余熔体（即残浆）呈 明显-Eu。一种普遍情况是，-Eu值的降低是斜长石参与分离结 晶的特征，特别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，一般也可以呈现-Eu。 此外，花岗岩中，钾长石/斜长石比例＞0.6～0.7（对古老花 岗岩而言）或＞1.2～1.6(对年青花岗岩)的岩石，往往呈-Eu， 反之则是无或弱的-Eu。
微量元素
（不相容元素—分配系数Dis/l＜1）
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，排列顺序自左至右基本上按分配系数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，是元素标准化比值的配分型式的图解。
∑LREE/（∑HREE+Y）比值变化，随岩浆 结晶分异作用进行和碱含量增加而减小，在后 构造花岗岩中此值又较小于同构造花岗岩中。 因为REE的迁移，不是简单离子形式，与Si-O 结构联系弱，易与F、CO3挥发份构成络合 物。而形成络合物能力，HREE大于LREE。因 此，LREE先在溶液中沉淀；HREE在溶液中滞 留时间较长，迁移能力大于LREE，在伟晶岩 和气成热液阶段较丰富，与富碱矿物、岩石关 系更密切。
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 为造岩矿物的组成，这些矿物的稳定性较小， 而HFSE则主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，所以这 两类元素能较灵敏地反映物理化学条件不同的 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。
同样，将主量计算成标准矿物（CIPW)、进行阳离子 组合或利用比值也可以对不同的岩石（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 标准矿物的An-Ab-Or花岗岩分类
图4 火山岩的Fe+Ti-Al-Mg三角分类
图5 利用主量元素阳离子数的岩石分类
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增加而增大，且年青岩石的∑REE比 之年老的更多一些。就花岗岩而言，∑REE 主要赋存在副矿物如磷灰石等，以及黑云母 中（磷灰石中∑REE达0.1～11%），斜长石 和钾长石中约占12%。
（三）岩石系列的识别 1、根据Irvine et al(1971)SiO2 – Na2O +K2O图解判别岩石属于碱性或亚碱性(碱性与 亚碱性系列判别图(据Irvine et al, 1971) )。
16 12 8 4 0 35 45 碱性系列 亚碱性系列
55 65 w(SiO 2)/%
75
2、如果属于亚碱性系列，根据Irvine et al (1971)AFM(Na2O+K2O)-(TFeO)-(MgO)进一步 区别拉斑玄武系列和钙碱性系列，二者最显著的 区别是拉斑玄武系列基性端元具有一个富铁的趋 势。因此，该图实际上是根据一系列图点的分布 特征来判别岩石系列的，少量图点不具有判别的 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，这可能有利于再 造岩浆活动的地质环境。
稀土元素
稀 57La Ce Pr Nd (61Pm) Sm Eu 土 元 轻稀土元素LREE 素
Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb 71Lu
重稀土元素HREE
稀土元素总量∑REE以∑La～Lu， +Y表示。轻稀土元素LREE指La至Eu， 其总量以∑LREE或∑Ce表示，其中Pm （钜）基本上是人造的（除了高品位U 矿）；重稀土元素HREE指Gd至Lu，不 包括Y，其总量用∑HREE表示，如用 ∑Y表示则包括Y在内的Gd至Lu元素。