11第5章微量元素地球化學(xué)課件

第5章微量元素地球化學(xué)PartⅡ6/16/20231第4章微量元素地球化學(xué)Part2第5章微量元素地球化學(xué)5.1

微量元素地球化學(xué)基本理論5.2

巖漿作用過程中微量元素分配演化的定量模型5.3

稀土元素地球化學(xué)5.4

微量元素地球化學(xué)示蹤作用6/16/20232第4章微量元素地球化學(xué)Part21894年由芬蘭化學(xué)家約翰·加得林在瑞典發(fā)現(xiàn),由于貌似土族氧化物,故取名稀土元素。全世界共探明稀土儲(chǔ)量5000萬噸,其中中國(guó)約占80%,其余主要產(chǎn)于美,俄,印度,南非等國(guó)。主要集中在華北區(qū)的內(nèi)蒙古白云鄂博鐵-鈮、稀土礦區(qū)，其稀土儲(chǔ)量占全國(guó)稀土總儲(chǔ)量的90%以上，是我國(guó)輕稀土主要生產(chǎn)基地。6/16/20233第4章微量元素地球化學(xué)Part2稀土功能鋼的脫硫稀土球墨鑄鐵打火石用于有色金屬合金中，稀土金屬有色金屬合金中也獲得廣泛應(yīng)用。例如有一種稀土鎂合金（含有Mg,Zn,Zr,La,Ce）可用于制造噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)裝置，直升飛機(jī)的變速箱，飛機(jī)的著陸輪和座艙罩。在鎂合金中添加稀土金屬的優(yōu)點(diǎn)是可提高其高溫抗蠕變性，改善鑄造性能和室溫可焊性。永磁材料石油裂化催化劑等鑭玻璃玻璃脫色熒光粉激光器。。。。6/16/20234第4章微量元素地球化學(xué)Part2稀土元素(TheRareEarthElementsandY)地球化學(xué)在微量元素地球化學(xué)中占據(jù)很重要的地位，這是由稀土元素以下四個(gè)優(yōu)點(diǎn)所決定:①

性質(zhì)極相似的地球化學(xué)元素組，在地質(zhì)、地球化學(xué)作用過程中作為一個(gè)整體而活動(dòng)；②

分餾作用能靈敏地反映地質(zhì)、地球化學(xué)過程的性質(zhì)—指示功能強(qiáng)；6/16/20235第4章微量元素地球化學(xué)Part2③

稀土元素除受巖漿熔融作用外，其它地質(zhì)作用基本上不破壞它的整體組成的穩(wěn)定性；④

在地殼巖石中分布較廣—廣泛性稀土元素廣泛用于解決各類巖石成因和成礦物質(zhì)來源等問題，受到國(guó)內(nèi)外地球化學(xué)家、巖石學(xué)家和礦床學(xué)家的重視。6/16/20236第4章微量元素地球化學(xué)Part25.3稀土元素地球化學(xué)5.3.1稀土元素的主要性質(zhì)5.3.2稀土元素在自然界中的分布5.3.3稀土元素在自然界的分餾5.3.4稀土元素的賦存狀態(tài)5.3.5稀土元素組成數(shù)據(jù)的表示6/16/20237第4章微量元素地球化學(xué)Part25.3.1稀土元素的主要性質(zhì)6/16/20238第4章微量元素地球化學(xué)Part2稀土元素（rareearthelements）=REE以往由于分析技術(shù)水平低，誤認(rèn)為他們?cè)诘貧ぶ泻芟∩伲硗馑鼈円话惆l(fā)現(xiàn)于富集的風(fēng)化殼上，呈土狀，故名稀土。REE（稀土元素）的地殼豐度為0.017%，其中Ce、La、Nd的豐度比W、Sn、Mo、Pb、Co還高。中國(guó)是稀土大國(guó)，我國(guó)的稀土礦尤為豐富。什么是稀土元素？6/16/20239第4章微量元素地球化學(xué)Part2更為可怕的是，尾礦壩的水“只進(jìn)不出”，完全靠自然蒸發(fā)，尾礦經(jīng)年愈多，包鋼只得每年以0.9米的速度不斷加高尾礦壩。中科院院士徐光憲先生曾計(jì)算過，目前白云鄂博主東礦礦石開采量為2.5億噸，尾礦的量為礦石的60%左右，也就是說目前尾礦壩有尾礦1.5億噸。在這1.5億噸尾礦中，包括930萬噸稀土和7萬噸釷。

6/16/202310第4章微量元素地球化學(xué)Part2Therareearthsarethetworowsofelementscommonlyshownatthebottomoftheperiodictable.Thefirstrowisthelanthanide

rareearths;thesecondistheactinide

rareearths.However,theterm“rareearths”isoftenusedingeochemistrytorefertoonlytothelanthaniderareearths.Ysharesthesamechemicalproperties,includingchargeandionicradius,astheheavierrareearths,andasaresultbehavesmuchlikethem.1.稀土元素組成及其分組6/16/202311第4章微量元素地球化學(xué)Part21稀土元素組成及其分組★6/16/202312第4章微量元素地球化學(xué)Part21.稀土元素組成及其分組①稀土元素組成稀土元素是指周期表中原子序數(shù)從57到71的鑭系15個(gè)元素:La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu加上原子序數(shù)為39的Y共16個(gè)元素。6/16/202313第4章微量元素地球化學(xué)Part2②

稀土元素分組1）兩分法

La-Eu：ΣCe鈰族稀土，亦稱輕稀土LREE（7個(gè)元素）；

Gd-Lu+Y

：ΣY鐿族稀土，亦稱重稀土HREE（9個(gè)元素）6/16/202314第4章微量元素地球化學(xué)Part22）三分法輕稀土（LREE)：La-Nd；中稀土（MREE)：Sm-Ho；重稀土（HREE)：Er-Lu+Y6/16/202315第4章微量元素地球化學(xué)Part22

自然界稀土元素的電子構(gòu)型和價(jià)態(tài)6/16/202316第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202317第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202318第4章微量元素地球化學(xué)Part2REE是強(qiáng)的正電性元素，在化學(xué)反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移，稀土元素原子易失去6s25d1或6s24f1三個(gè)電子，故均呈三價(jià)產(chǎn)出；

Y元素是第5周期過渡元素的起點(diǎn)，次外層d型充填，外電子排布為5s24d1，與稀土元素性質(zhì)相似，也呈三價(jià)陽離子存在；②REE的價(jià)態(tài)6/16/202319第4章微量元素地球化學(xué)Part2Thelanthaniderareearthsareinthe+3valencestateoverawiderangeofoxygenfugacities.AttheoxygenfugacityoftheEarth’ssurface,however,Cecanbepartlyorwhollyinthe4+stateandEucanbepartlyinthe2+stateatthelowoxygenfugacitiesoftheEarth’sinterior.③稀土中的變價(jià)元素6/16/202320第4章微量元素地球化學(xué)Part2Eu和Yb可以呈現(xiàn)+2價(jià)，Ce和Tb可以呈現(xiàn)+4價(jià)，原因是所處的價(jià)態(tài)最穩(wěn)定。在地殼中確有Eu+2和Ce+4存在，Yb+2需極還原的條件，一般在地殼條件下不存在。Tb+4尚未發(fā)現(xiàn)。

③稀土中的變價(jià)元素6/16/202321第4章微量元素地球化學(xué)Part2Therareearthsaretransitionmetals.Inthetransitionmetals,the

s

orbitaloftheoutermostshellisfilledbeforefillingoflowerelectronshellsiscomplete.Inatomsoftheperiod6transitionelements,the

6s

orbitalisfilledbeforethe

5d

and4forbitals.Inthelanthaniderareearths,itisthe4forbitalsthatarebeingfilled,sotheconfigurationofthevalenceelectronsissimilarinalltherareearth,henceallexhibitsimilarchemicalbehavior.Ionicradius,whichdecreasesprogressivelyfromLa3+(115pm)toLu3+(93pm),illustratedinFigure,isthusthecharacteristicthatgovernstheirrelativebehavior.3.

半徑規(guī)律和類質(zhì)同象替代6/16/202322第4章微量元素地球化學(xué)Part2鑭系收縮①稀土元素半徑特點(diǎn)6/16/202323第4章微量元素地球化學(xué)Part2Eu2+與Sr2+具有很相似的半徑（六次配位中分別為0.117nm和0.118nm）。K+、Rb+、Cs+、Ba2+的半徑都大于三價(jià)REE離子半徑；多數(shù)過渡族元素的離子半徑比REE小。三價(jià)REE離子對(duì)Ca2+、Y3+、Th4+、U4+、Mn2+、Zr4+（六次配位為0.072nm）的置換.②類質(zhì)同象替代6/16/202324第4章微量元素地球化學(xué)Part2碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、氟化物等，是稀土元素重要的存在形式。實(shí)驗(yàn)證明，在共存的硅酸鹽和碳酸鹽相間，稀土優(yōu)先富集在碳酸鹽相。富CO2相中REE更加富集。

6/16/202325第4章微量元素地球化學(xué)Part24

稀土元素的分配系數(shù)6/16/202326第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202327第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202328第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202329第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202330第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202331第4章微量元素地球化學(xué)Part2REE分配系數(shù)的一般規(guī)律①對(duì)于任何一種REE和礦物/熔體對(duì)來說，其分配系數(shù)值均在較寬的范圍內(nèi)變化；②雖然REE在給定的礦物/熔體對(duì)之間的分配系數(shù)值可以有很大變化，但對(duì)該礦物來說，REE分配系數(shù)的模式一般是固定不變的；③

REE在礦物/熔體之間的分配系數(shù)值，一般傾向?yàn)楦还梵w系高于基性體系；6/16/202332第4章微量元素地球化學(xué)Part2REE分配系數(shù)的一般規(guī)律④在REE分配方面，副礦物能起重要作用⑤REE的KD值表明，斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石的結(jié)晶或斜長(zhǎng)石在部分熔融殘余體中的存在可以在熔體中造成Eu的虧損或負(fù)異常；而石榴子石、磷灰石、普通角閃石、單斜輝石和紫蘇輝石在殘留體中的存在或早期的結(jié)晶析出，均可在熔體中造成Eu的相對(duì)富集或形成Eu的正異常。6/16/202333第4章微量元素地球化學(xué)Part25.3.2

稀土元素在自然界中的分布1、地球中豐度，從下地幔到上地幔再到地殼，REE總量不斷增加；2、稀土元素在地殼中分配：

超基性巖→基性巖→中性巖→酸性巖→堿性巖

稀土元素總量是逐漸增加的；地幔、超基性巖、基性巖中∑Y占優(yōu)勢(shì)，隨著分異，陸殼及酸性巖、堿性巖以∑Ce占優(yōu)勢(shì)。6/16/202334第4章微量元素地球化學(xué)Part2不同構(gòu)造環(huán)境的玄武巖：大洋拉斑玄武巖→高鋁玄武巖→大陸拉斑玄武巖∑REE：100ppm→150ppm→360ppm∑Ce/∑Y

增加了3~4倍

6/16/202335第4章微量元素地球化學(xué)Part2①奇-偶效應(yīng)②地殼中∑Ce含量遠(yuǎn)高于∑Y含量，∑Ce/∑Y=2.65~2.93，大大高于地幔（1.13-1.14）、地球（1.15）以及隕石中的比值

3、15個(gè)稀土元素在地殼中分布特點(diǎn)6/16/202336第4章微量元素地球化學(xué)Part25.3.3

稀土元素在自然界的分餾1.溶液酸堿性的控制

稀土元素在地殼中的分配：堿性巖：La、Ce、Pr、Nd等和Sr、Ba、Ca、K共生；堿性花崗巖：相對(duì)富集Sm、Gd、Tb、Dy；鈣堿性花崗巖：以Y、Ho、Er、Tm、Lu等重稀土，與Sc、Mn等元素共生。6/16/202337第4章微量元素地球化學(xué)Part22.

氧化還原條件控制（元素價(jià)態(tài)的差異）變價(jià)稀土元素對(duì)外界氧化還原條件變化反應(yīng)敏感：Ce3+→Ce4+

：R=1.07?→0.94?，Eu3+

→Eu2+

：R=0.98?→1.24?

，由于離子價(jià)態(tài)變化，導(dǎo)致半徑和酸堿性的變化，致使與REE3+整體分離。

6/16/202338第4章微量元素地球化學(xué)Part2

REE可與F－、Cl－、CO32－、PO43－、SO42－等形成絡(luò)陰離子，但不同元素穩(wěn)定性各異；ΣY絡(luò)離子穩(wěn)定性＞ΣCe絡(luò)離子穩(wěn)定性，這樣ΣCe礦物沉淀后，ΣY元素尚可呈絡(luò)合物形式在溶液中遷移，在較晚的階段沉淀，導(dǎo)致ΣCe與ΣY的分異。

3.

絡(luò)離子穩(wěn)定性的差異6/16/202339第4章微量元素地球化學(xué)Part2離子半徑小的REE3+比離子半徑大的容易被吸附，從La3+到Lu3+被吸附能力增強(qiáng)。ΣCe被膠體、有機(jī)質(zhì)和粘土礦物吸附能力小于ΣY。

5.被吸附能力的差異6/16/202340第4章微量元素地球化學(xué)Part25.結(jié)晶礦物和熔體中的分異6/16/202341第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202342第4章微量元素地球化學(xué)Part25.3.4稀土元素的賦存形式1.獨(dú)立礦物（稀土礦物）主要有獨(dú)居石(Ce,La,Y,Th)[PO4]、氟碳鈰礦(Ce，La)[CO3]F；磷釔礦Y[PO4]。2.類質(zhì)同象置換如磷灰石和螢石3.呈離子狀態(tài)被吸附于某些礦物的表面或顆粒間。這類礦物主要是各種粘土礦物、云母類礦物。這類狀態(tài)的稀土元素很容易提取。6/16/202343第4章微量元素地球化學(xué)Part25.3.5

稀土元素組成數(shù)據(jù)的表示1.REE組成模式圖2.表征REE組成的參數(shù)3.異常指數(shù)4.稀土參數(shù)圖解

6/16/202344第4章微量元素地球化學(xué)Part21.REE組成模式圖①、

增田-科里爾（AMasuda,1962;CDCoryell，1963）圖解②、以研究體系的一部分作為參照物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)化圖解③、稀土元素分配型式的類型6/16/202345第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202346第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202347第4章微量元素地球化學(xué)Part2常用的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)值6/16/202348第4章微量元素地球化學(xué)Part2②、以研究體系的一部分作為參照物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)化圖解6/16/202349第4章微量元素地球化學(xué)Part2③、稀土元素分配型式的類型1）以稀土元素總量劃分僅僅相對(duì)于球粒隕石而言，比較直觀，常用于同類型的巖石或礦物比較。在坐標(biāo)系上高含量位于上部，低含量位于坐標(biāo)系下部。6/16/202350第4章微量元素地球化學(xué)Part22）CeN/YbN或LaN/YbN劃分表示曲線傾斜程度

CeN/YbN=1，平坦型CeN/YbN＞1，LREE富集型，曲線右傾CeN/YbN＜1，HREE富集型，曲線左傾6/16/202351第4章微量元素地球化學(xué)Part2處于不同構(gòu)造部位的大洋拉斑玄武巖、高鋁玄武巖、大陸堿性玄武巖具有不同的稀土型式。6/16/202352第4章微量元素地球化學(xué)Part23）δEu和δCe異常劃分6/16/202353第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202354第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202355第4章微量元素地球化學(xué)Part22.表征REE組成的特征參數(shù)①稀土元素總含量∑REE∑LREE∑HREE6/16/202356第4章微量元素地球化學(xué)Part2

w(LREE)/w(HREE)或∑w(Ce)/∑w(Y)

反映稀土元素分異程度和巖漿演化，巖漿演化晚期更富集LREE，部分熔融時(shí)優(yōu)先進(jìn)入熔體中，因而比值可以反映演化特點(diǎn)。②輕重稀土元素比值6/16/202357第4章微量元素地球化學(xué)Part2隨巖漿作用演化，∑w(Ce)/∑w(Y)比值逐漸增大，即∑Ce在巖漿作用晚期富集6/16/202358第4章微量元素地球化學(xué)Part2③REE分配曲線形態(tài)、輕/重稀土內(nèi)部分餾程度的參數(shù)：

[w(La)/w(Yb)]N[w(La)/w(Lu)]N[w(Ce)/w(Yb)]N

反映稀土元素配分曲線的傾斜狀況[w(La)/w(Sm)]N和[w(Gd)/w(Lu)]N等分別反映輕稀土和重稀土元素內(nèi)部分餾狀況，比值越大越富集。6/16/202359第4章微量元素地球化學(xué)Part23.異常系數(shù)（指數(shù)）①δEu②δCe6/16/202360第4章微量元素地球化學(xué)Part2①δEu6/16/202361第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202362第4章微量元素地球化學(xué)Part2①δEu6/16/202363第4章微量元素地球化學(xué)Part2δEu>1為正異常δEu<1為負(fù)異常δEu＝1無異常6/16/202364第4章微量元素地球化學(xué)Part2銪異常原因Anegative

Euanomalyistypicalofmanycontinentalrocks,aswellasmostsedimentsandseawater.TheEuanomalyprobablyarisesbecausemanycrustalrocksofgraniticandgranodioriticcompositionwereproducedby

intracrustalpartialmelting.Theresiduesofthosemeltswererichin

plagioclase,henceretainingsomewhatmoreoftheEuinthelowercrust,andcreatingacomplimentaryEu-depleteduppercrust.SedimentsandseawaterinheritthisEuanomalyfromtheirsourcerocksintheuppercontinentalcrust.6/16/202365第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202366第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202367第4章微量元素地球化學(xué)Part2②δCe6/16/202368第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202369第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202370第4章微量元素地球化學(xué)Part2稀土三角圖解

①

把總量做分母，每個(gè)分量做分子，乘100%，計(jì)算各元素在總量中所占百分?jǐn)?shù)；②把各分量分成輕、中、重三部分作三角圖解；把各樣品投在三角圖解，分析巖石（礦物）輕、中、重稀土?xí)r空變化趨勢(shì)，反映流體等演化趨勢(shì)。

4.

稀土參數(shù)圖解6/16/202371第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202372第4章微量元素地球化學(xué)Part2用稀土參數(shù)圖解區(qū)分不同類型玄武巖、花崗巖和碳酸鹽巖。6/16/202373第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202374第4章微量元素地球化學(xué)Part25.4

微量元素地球化學(xué)

示蹤作用6/16/202375第4章微量元素地球化學(xué)Part25.4.1巖漿巖系列形成機(jī)制的判別Allegre（1978）提出利用微量元素判別巖漿形成的部分熔融和分離結(jié)晶機(jī)制。分配系數(shù)不同的元素在巖漿演化過程中的地球化學(xué)行為不同。分為三種：6/16/202376第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202377第4章微量元素地球化學(xué)Part2①固—液相分配系數(shù)高的強(qiáng)相容元素D＞＞1如Ni、Cr等，在分離結(jié)晶作用過程中，隨固結(jié)程度增大而迅速在殘余巖漿或晚期巖石中貧化；但在部分熔融過程中，隨熔融程度增大，在形成的熔體中濃度較為穩(wěn)定6/16/202378第4章微量元素地球化學(xué)Part2超巖漿元素H親巖漿元素（M）②固—液相分配系數(shù)低的微量元素6/16/202379第4章微量元素地球化學(xué)Part2超巖漿元素H典型超巖漿元素：強(qiáng)不相容元素，D＜0.01;Ta、Th、La、Ce等，它們總分配系數(shù)很低，近于0，與0.2～0.5比較可忽略不計(jì)。在部分熔融過程中這些元素濃度變化大，但在分離結(jié)晶作用過程中則變化緩慢。6/16/202380第4章微量元素地球化學(xué)Part2中等相容元素0.01＜D＜0.1總分配系數(shù)與

1

比較可忽略不計(jì)。典型親巖漿元素：HREE、Zr、Hf等親巖漿元素M6/16/202381第4章微量元素地球化學(xué)Part2超巖漿元素和親巖漿元素部分熔融模型分離結(jié)晶作用模型6/16/202382第4章微量元素地球化學(xué)Part2平衡部分熔融1”對(duì)超巖漿元素H，D與0.2~0.5相比可以忽略，D→0，所以cL/co=1/[D

(1-F)+F]cLH=coH

/[D

(1-F)+F]代入D，得cLH=coH/[0

(1-F)+F]

cLH=coH/F6/16/202383第4章微量元素地球化學(xué)Part2D與1比較可以忽略，則1-D→1cLM=coM

/[D

(1-F)+F]cLM=coM

/[F

(1-DM)+DM]代入上公式，得：cLM=coM

/[F

+DM]2”對(duì)親巖漿元素M6/16/202384第4章微量元素地球化學(xué)Part2CHL=CHo/FCML=CMo/(DM+F)式中CHL為超巖漿元素在液相中的濃度，

CML為親巖漿元素在液相中的濃度；CHo和CMo分別為它們?cè)谠脊滔嘀械臐舛绕胶獠糠秩廴?/16/202385第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202386第4章微量元素地球化學(xué)Part2平衡部分熔融的軌跡為：Y=DM

/CM0x+常數(shù)以DM

/CM0為斜率的直線6/16/202387第4章微量元素地球化學(xué)Part2分離結(jié)晶作用1”對(duì)超巖漿元素，D→0cHL/cH0.L=F（D-1）cHL/cH0.L=F（0-1）=1/FcHL=cH0.L/F6/16/202388第4章微量元素地球化學(xué)Part22”對(duì)親巖漿元素M，D與1相比可以忽略，D-1→-1，cML/cM0.L=F（D-1）cML/cM0.L=F（-1）=1/F6/16/202389第4章微量元素地球化學(xué)Part2分離結(jié)晶作用

CHL=CHo,l/FCML=CMo,l/F

CHL/CML=CHo,l/CMo,l

=常數(shù)。6/16/202390第4章微量元素地球化學(xué)Part2分離結(jié)晶作用的軌跡

Y=CHL/CML=CHo,l/CMo,l=常數(shù)X=CHL=CHo,l/F分離結(jié)晶是一條平行于x軸的直線，截距為CHo,l/CMo,l

6/16/202391第4章微量元素地球化學(xué)Part2用CHL/CML對(duì)CHL作圖時(shí)，即用某超巖漿元素（H）與親巖漿元素（M）濃度比值對(duì)超巖漿元素濃度作圖時(shí)；Y=CHL/CMLX=CHL部分熔融作用——為一有截距的直線分離結(jié)晶作用——平行于x軸的直線6/16/202392第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/202393第4章微量元素地球化學(xué)Part21為西藏岡底斯巖帶燕山晚期花崗巖類,2為岡底斯巖帶斑狀黑云母花崗巖。6/16/202394第4章微量元素地球化學(xué)Part2趙振華（1982）通過研究認(rèn)為：我國(guó)西藏岡底斯花崗巖的斑狀黑云母花崗巖主要通過分異結(jié)晶形成，而閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和二云母花崗巖屬于平衡部分熔融的產(chǎn)物。6/16/202395第4章微量元素地球化學(xué)Part25.4.2

成巖成礦構(gòu)造環(huán)境的判別6/16/202396第4章微量元素地球化學(xué)Part2構(gòu)造環(huán)境類型俯沖帶、島弧、洋中脊、板塊內(nèi)部等洋中脊：洋中脊玄武巖的熱源為上隆的軟流圈，物源為單純的洋殼，并處于拉張動(dòng)力學(xué)環(huán)境，又沒有陸殼物質(zhì)污染，決定微量元素特點(diǎn)是富強(qiáng)相容元素和親地幔元素。如Ti、Mn、P、Co、Ni、Cr、V、Cu、Zn、Au、Ag、Mo等。6/16/202397第4章微量元素地球化學(xué)Part2陸殼環(huán)境物質(zhì)來源、熱源、物理化學(xué)條件和動(dòng)力學(xué)機(jī)制是不同與洋殼的，陸殼經(jīng)過殼-幔強(qiáng)烈分異和演化，富集不相容元素、親石元素，如K、REE、W、Sn、U、Th、Be、Rb、Cs、Ta等。6/16/202398第4章微量元素地球化學(xué)Part2洋陸匯聚/碰撞帶6/16/202399第4章微量元素地球化學(xué)Part2橫越島弧或活動(dòng)大陸邊緣，隨俯沖深度加大：拉斑玄武巖系列、鈣堿性系列和堿性系列的火山巖依次排列。相應(yīng)的成分變化以堿含量最為顯著，對(duì)于SiO2含量相同的火山巖，K2O+Na2O，K2O，K／Na值向俯沖帶深度增大方向遞增(除K2O和總堿含量外)，下列微量元素也顯示出橫越島弧的成分遞變現(xiàn)象。6/16/2023100第4章微量元素地球化學(xué)Part2

K，K+Na，Rb，Sr，Ba，Cs，P，Pb，U，Th，REE，Rb／Sr，La／Yb，F(xiàn)e，Y，HREE，K／Rb，Na／K遞增

大洋大陸6/16/2023101第4章微量元素地球化學(xué)Part2Pearce等（1982）根據(jù)構(gòu)造環(huán)境與各類玄武巖之間的時(shí)空關(guān)系，將玄武巖劃分為三種主要類型，并以標(biāo)準(zhǔn)洋脊玄武巖為基準(zhǔn)對(duì)他們的微量元素成分進(jìn)行作圖：

洋中脊玄武巖(MORB)

板內(nèi)玄武巖(WPB)火山弧玄武巖(VAB)過渡型玄武巖6/16/2023102第4章微量元素地球化學(xué)Part2MORB:1.堿性的；2.拉斑--堿性的；3.拉斑質(zhì)緩慢擴(kuò)張洋脊；4.拉斑質(zhì)快速擴(kuò)張洋脊

WPB:1.堿性的；2.拉斑--堿性的；3.拉斑質(zhì)

VAB:1.堿性的；2.鈣堿性的；3.拉斑質(zhì)

過渡型:1.鈣堿性--堿性的；2.拉斑質(zhì)（MORB—WPB)；3.拉斑質(zhì)（MORB--VAB）6/16/2023103第4章微量元素地球化學(xué)Part2洋中脊玄武巖(MORB)拉斑質(zhì)玄武巖曲線呈平坦型；堿性玄武巖在Rb、Ba、Th、Ta、Nb處局部隆起，其后的元素與拉斑質(zhì)玄武巖一致；快速擴(kuò)張的洋中脊玄武巖與MORB的比值大于1；緩慢擴(kuò)張的洋中脊玄武巖則小于1；

6/16/2023104第4章微量元素地球化學(xué)Part2板內(nèi)玄武巖(WPB)拉斑質(zhì)玄武巖除Y、Yb、Sc、Cr等元素外，其他元素均呈隆起；堿性玄武巖中Ba、Th、Ta、Nb和Hf、Zr、Sm兩組元素呈雙隆起的曲線形式；6/16/2023105第4章微量元素地球化學(xué)Part2火山弧玄武巖(VAB)拉斑質(zhì)玄武巖除Sr、K、Rb、Ba為選擇性富集外，從Ta到Y(jié)b所有元素以低豐度為特征；堿性玄武巖中Sr、K、Rb、Ba、Th等元素有較強(qiáng)富集和Ce、P、Sm等元素富集，呈現(xiàn)峰谷迭起的曲線形式；過渡型玄武巖兼有相應(yīng)端元組分特征。6/16/2023106第4章微量元素地球化學(xué)Part2微量元素對(duì)構(gòu)造環(huán)境

判別的限定第一、

高精度測(cè)試結(jié)果是微量元素構(gòu)造環(huán)境判別的首要條件。圖解中所用元素的測(cè)定方法最好一致，避免方法誤差；第二、

樣品選擇：使用新鮮和能代表原始物質(zhì)的樣品。第三、

判別的雙重性6/16/2023107第4章微量元素地球化學(xué)Part25.4.3

稀土元素探討地殼的演化

6/16/2023108第4章微量元素地球化學(xué)Part2W.B.Nance和S.R.Taylor等人系統(tǒng)研究了澳大利亞從太古代→元古代→中生代的三迭紀(jì)的沉積巖(頁巖)的稀土組成及演化特征，并與世界其它地區(qū)作了對(duì)比，根據(jù)稀土組成模式的特點(diǎn)探討了地殼成分及其演化首先，他們發(fā)現(xiàn)太古代與太古代以后的沉積巖稀土組成模式明顯不同6/16/2023109第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/2023110第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/2023111第4章微量元素地球化學(xué)Part2太古代的稀土元素豐度較低，Eu無虧損，ΣCe/ΣY＜9.7。太古代以后的稀土元素豐度較高，具負(fù)Eu異常，δEu較穩(wěn)定(δEu=0.67±0.05)，ΣCe/ΣY較恒定為9.7±1.8，稀土組成模式相互平行。6/16/2023112第4章微量元素地球化學(xué)Part2根據(jù)以上認(rèn)識(shí)對(duì)地殼成分演化建立以下模型：太古代整個(gè)地殼成分相當(dāng)于現(xiàn)代島弧環(huán)境下的火山巖和侵入巖。在演化過程中由于地殼內(nèi)部的部分熔融而形成花崗閃長(zhǎng)巖漿，這種巖漿的侵入，結(jié)晶形成了上地殼，而殘留下的部分，形成相對(duì)貧親石元素而富Eu2+，貧輕稀土的下地殼。太古代地殼成分應(yīng)與安山巖或英云閃長(zhǎng)巖類似；太古代以后地殼成分相當(dāng)于花崗閃長(zhǎng)巖。6/16/2023113第4章微量元素地球化學(xué)Part2地殼稀土成分隨時(shí)間演化的特征：在地殼演化過程中，26億為太古界和元古界的界限，稀土元素組成特征有一個(gè)明顯的突變，即稀土總量增加，輕稀土富集，銪虧損明顯。6/16/2023114第4章微量元素地球化學(xué)Part2過程平衡與否的判斷5.4.4自然過程平衡標(biāo)志的確定6/16/2023115第4章微量元素地球化學(xué)Part25.4.5

成巖成礦物理化學(xué)條件計(jì)算1微量元素地質(zhì)溫度計(jì)2微量元素地質(zhì)壓力計(jì)6/16/2023116第4章微量元素地球化學(xué)Part21.

微量元素地質(zhì)溫度計(jì)分配系數(shù)（KD）與體系溫度的倒數(shù)呈線性關(guān)系：

lnKD=－(ΔH/RT)+B在一定的范圍內(nèi)，ΔH可看做常數(shù)。一個(gè)理想的地質(zhì)溫度計(jì)應(yīng)具有盡可能大的ΔH值。6/16/2023117第4章微量元素地球化學(xué)Part26/16/2023118第4章微量元素地球化學(xué)Part2lnKD=－(ΔH/RT)+B6/16/2023119第4章微量元素地球化學(xué)Part2共存物相△H（J/mol）B橄欖石-玻璃－30.989.03單斜輝石-玻璃－103.83－7.85橄欖石-單斜輝石70.347.65共存物相對(duì)的△H和B值6/16/2023120第4章微量元素地球化學(xué)Part2

微量元素地質(zhì)溫度計(jì)如Ni在橄欖石和單斜輝石兩礦物相中的分配系數(shù)與溫度的