地球化學(xué)圖解應(yīng)用

地球化學(xué)圖解應(yīng)用第1頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)容提綱認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)采樣及分析數(shù)據(jù)整理及相關(guān)圖解第2頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)地球化學(xué)圖解為什么能用于地質(zhì)學(xué)研究？地球化學(xué)與地質(zhì)學(xué)的關(guān)系是怎樣的？我們的工作過(guò)程中怎樣運(yùn)用？……第3頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、地球化學(xué)地質(zhì)學(xué)和化學(xué)相結(jié)合的一門(mén)邊緣學(xué)科。研究方向：（1）偏化學(xué)微觀分析為主，獲得某種定量分析結(jié)果（包括分析過(guò)程）及認(rèn)識(shí)；（2）偏地質(zhì)學(xué)宏觀觀察輔以微觀定量分析，獲得某種定性認(rèn)識(shí)。

第4頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、地質(zhì)作用過(guò)程中的地球化學(xué)過(guò)程物源（源）↓過(guò)程（運(yùn)）↓現(xiàn)今狀態(tài)（聚）第5頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、采樣及分析任何成功的地球化學(xué)研究都必須建立在對(duì)研究區(qū)域地質(zhì)學(xué)正確認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)之上；扎實(shí)的地質(zhì)基礎(chǔ)是從事巖石地球化學(xué)研究工作的前提。任何地質(zhì)研究及生產(chǎn)工作成果的基礎(chǔ)，都基于對(duì)樣品的把握。第6頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、主量元素（硅酸鹽分析）（1）分析要求主量元素為Si、Ti、Al、Fe、Mn、Mg、Ca、Na、K、P，通常只測(cè)定其陽(yáng)離子，并假設(shè)有適量的氧與之相匹配，因此其含量用氧化物質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示（wt%），總量約為100%（誤差范圍99.30%~100.70%）。精確到小數(shù)點(diǎn)后第二位。（2）采樣要求新鮮、純凈，同一露頭上5塊左右小塊聚合而成；重2kg（粗粒、不均勻的巖石樣品重5kg）。必須采薄片樣進(jìn)行對(duì)照研究。

第7頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、微量元素分析（1）分析要求分析項(xiàng)目根據(jù)樣品的用途而定，精度要求要比元素在該巖類(lèi)中的豐度值高一個(gè)數(shù)量級(jí)，分析誤差不得超過(guò)20%。單位為ppm（10-6）。（2）采樣要求每個(gè)樣品重500g，同一露頭上5塊左右小塊聚合而成；新鮮、純凈。

第8頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、稀土元素分析（1）分析要求分析稀土元素15種：La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y，分析要求精確到小數(shù)點(diǎn)后第二位。（2）采樣要求同主量元素。第9頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、K-Ar（鉀-氬）年齡樣

（1）方法特點(diǎn)適合測(cè)新生代—中生代樣品的年齡；礦物中Ar容易丟失，所測(cè)年齡常偏低。（2）主要用途

測(cè)定未受后期熱變質(zhì)巖石的成巖年齡；研究成巖后的熱事件。測(cè)定對(duì)象常為云母類(lèi)、角閃石類(lèi)、輝石類(lèi)、鉀長(zhǎng)石類(lèi)、海綠石、伊利石、霞石及火山玻璃、玄武巖、隱晶質(zhì)全巖。

（3）采樣要求

取單礦物樣時(shí)，時(shí)代越新樣品越重，礦物含鉀量越低則樣重越大。測(cè)中、新生代單礦物樣重25～100g，全巖樣500～1000g。第10頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、40Ar-39Ar（中子活化）年齡樣

（1）方法特點(diǎn)只需測(cè)定Ar同位素比值，分析精度高；可多階段加熱測(cè)定樣品的結(jié)晶年齡及后期多次熱事件的年齡；可測(cè)定硫化物的年齡；

（2）主要用途測(cè)定巖漿巖的結(jié)晶年齡及后期熱事件；測(cè)定沉積巖的沉積年齡及后期熱事件；測(cè)定變質(zhì)作用的年齡；測(cè)定礦床中硫化物的年齡。

（3）采樣要求

A．測(cè)定巖漿巖的結(jié)晶年齡，要采巖漿結(jié)晶時(shí)生成的含鉀礦物：輝石(2g)、角閃石(2g)、云母類(lèi)(0.5g)、鉀長(zhǎng)石(0.5g)、斜長(zhǎng)石(2g)，火山熔巖全巖樣需250～500g。樣品要求新鮮，未受后期的交代、蝕變、風(fēng)化。B．測(cè)定沉積巖的年齡，要采沉積同時(shí)生成的含鉀礦物，如海綠石(0.5g)，盡量挑選綠色粗大顆粒。C．測(cè)定變質(zhì)作用的年齡，要采變質(zhì)形成的新生礦物如云母類(lèi)(0.5g)、鉀長(zhǎng)石類(lèi)(0.5g)、石榴石(2g)、透輝石(2g)、綠簾石(2g)等，樣品要未遭受后期的再改造。D．測(cè)定礦床的成礦時(shí)代，要采與礦床同期的硫化物，如黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、輝鉬礦等，樣品重量為5g。E．樣品純度要接近100%，盡量挑選1～2mm左右級(jí)的樣品，不要研加工。F．樣品加工時(shí)不能用酸堿處理及高溫烘烤。G．送樣時(shí)需附詳細(xì)的送樣單。內(nèi)容包括：a、樣品編號(hào)；b、樣品名稱(chēng)和重量；、采樣地點(diǎn)；d、采樣點(diǎn)的地質(zhì)描述（附相關(guān)地質(zhì)圖圖件）；e、樣品巖石描述（附薄片）；f、采樣目的；g、測(cè)試方法及分析要求；h、送樣單位；i、送樣人；j、送樣時(shí)間。第11頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6、U-TH-Pb（鈾-釷-鉛法）年齡樣

（1）方法特點(diǎn)半衰期較長(zhǎng)，只適于測(cè)中生代及其以前的樣品；一組樣品數(shù)據(jù)可以進(jìn)行多種數(shù)學(xué)方法處理，信息量大。（2）主要用途用超微方法分析，測(cè)定中生代及其以前的巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖的沉積巖年齡、變質(zhì)年齡、熱事件年齡。（3）采樣要求

取新鮮巖石分離（分離過(guò)程要嚴(yán)防鉛污染）、挑選含鈾單礦物，主要測(cè)定對(duì)象為鋯石、獨(dú)居石、磷灰石、晶質(zhì)鈾礦。對(duì)鋯石含量高的花崗巖取3~5kg，對(duì)火山巖取10~15kg，對(duì)中基性、超基性巖取20~25kg。第12頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7、Rb-Sr（銣—鍶法）年齡樣

（1）方法特點(diǎn)半衰期較長(zhǎng)，只適于測(cè)中生代以前的樣品；可同時(shí)獲得巖石的年齡數(shù)據(jù)及物質(zhì)來(lái)源信息。Rb、Sr同位素質(zhì)譜分析，精度要高于萬(wàn)分之一，誤差小于5%。要求提供同位素測(cè)試數(shù)據(jù)、等時(shí)線(xiàn)圖、等時(shí)線(xiàn)斜率、截距、相關(guān)系數(shù)、等時(shí)線(xiàn)年齡及誤差范圍。（2）主要用途用一組同源、同期的中酸性巖及沉積巖的全巖樣品，測(cè)定、計(jì)算巖石的生成年齡；用一組遭受同期變質(zhì)的單礦物樣或變質(zhì)礦物樣，測(cè)定、計(jì)算變質(zhì)年齡。（3）采樣要求

A．測(cè)定對(duì)象主要為中、酸性巖的生成年齡；全巖等時(shí)線(xiàn)樣一般采6~10塊樣，每塊1kg左右（對(duì)于不均勻的巖石，樣品重量可加大到10kg），要保證樣品的同源、同期、同一封閉體系；全巖—單礦物等時(shí)線(xiàn)樣和礦物等時(shí)線(xiàn)采1塊即可，單礦物測(cè)定對(duì)象常為云母類(lèi)、角閃石類(lèi)、輝石類(lèi)、鉀長(zhǎng)石類(lèi)、海綠石、伊利石、霞石及火山玻璃、玄武巖、隱晶質(zhì)全巖；樣品要新鮮，避開(kāi)外來(lái)包體及脈體。B．測(cè)定沉積巖生成年齡，采同層位的海綠石或泥質(zhì)頁(yè)巖標(biāo)本10~30塊。海綠石樣重1g，純度>90%；全巖樣重1kg。盡量避免混有陸屑成分及后期風(fēng)化蝕變。C．測(cè)定變質(zhì)年齡，采同地點(diǎn)、同變質(zhì)期的數(shù)種單礦物3-6個(gè)，每個(gè)單礦物樣重lg，純度>98%。D．全巖樣需研磨至200目，縮分至30-50g送樣。為防止樣品污染，樣品加工最好由測(cè)試單位進(jìn)行。E．送樣時(shí)需附選樣單，內(nèi)容同Ar法。第13頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8、Sm-Nd（釤一釹法）年齡樣（1）方法特點(diǎn)衰變期較長(zhǎng)，適于測(cè)中生代以前巖石年齡；巖石中Sm.Nd保存好，比其它方法可靠；可同時(shí)獲得巖石的年齡數(shù)據(jù)及物質(zhì)來(lái)源信息。同位素質(zhì)譜分析，精度要高于萬(wàn)分之一，誤差小于5%。要求提供同位素測(cè)試數(shù)據(jù)、等時(shí)線(xiàn)圖、等時(shí)線(xiàn)斜率、截距、相關(guān)系數(shù)、等時(shí)線(xiàn)年齡及誤差范圍。（2）主要用途測(cè)定巖漿巖、變質(zhì)巖的原巖年齡；測(cè)定沉積巖的原巖年齡；研究巖漿巖的物質(zhì)來(lái)源。

（3）采樣要求

測(cè)定對(duì)象主要為超基性、基性巖；全巖等時(shí)線(xiàn)樣一般采6~10塊樣，每塊1kg左右，要保證樣品的同源、同期、同一封閉體系；全巖—單礦物等時(shí)線(xiàn)樣采1塊即可，單礦物測(cè)定對(duì)象常為云母類(lèi)、角閃石類(lèi)、輝石類(lèi)、鉀長(zhǎng)石類(lèi)、海綠石、伊利石、霞石及火山玻璃、玄武巖、隱晶質(zhì)全巖；樣品要新鮮。第14頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、數(shù)據(jù)整理及相關(guān)圖解數(shù)據(jù)整理Excel表格Geokit相關(guān)圖解主量元素圖解微量元素圖解同位素相關(guān)構(gòu)造判別圖解第15頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、主量元素圖解（1）巖石分類(lèi)先剔除H2O及CO2，重新?lián)Q算成100%，在進(jìn)行TAS圖解投影。TAS分類(lèi)命名第16頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月標(biāo)準(zhǔn)礦物巖石命名CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物（Cross、Iddings、Pirrson、Washingdon，1903）陽(yáng)離子標(biāo)準(zhǔn)礦物（Barth-Niggli）第17頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月R1-R2巖石命名另外，沉積巖、變質(zhì)巖中礦物成分和化學(xué)成分之間的簡(jiǎn)單關(guān)系十分困難，不能用簡(jiǎn)單的圖解來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。第18頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）協(xié)變圖解

Harker圖解：反映巖漿分離結(jié)晶、部分熔融。沉積巖中不同礦物組分混合的結(jié)果；變質(zhì)巖中的混合作用等等。三變量圖解二變量圖解第19頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）成因系列判別花崗巖SiO2-AR圖解花崗巖K2O-SiO2圖解花崗巖A/NK-A/KNC判別圖花崗巖SiO2-AR圖解第20頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、微量元素圖解當(dāng)?shù)蒯０l(fā)生部分熔融作用時(shí)，微量元素優(yōu)先進(jìn)入礦物相的元素稱(chēng)為相容元素；擇優(yōu)進(jìn)入熔體相的微量元素叫做不相容元素（親巖漿元素）。不相容元素分為高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFS）：具有半徑小和電價(jià)高陽(yáng)離子的元素，離子勢(shì)>2.0；低場(chǎng)強(qiáng)元素（LILE）：具大半徑且低電價(jià)陽(yáng)離子的元素，離子勢(shì)<2.0。分配系數(shù)是元素在礦物中的含量比該元素在熔體中的含量。用來(lái)描述微量元素在礦物和熔體之間的平衡分布。第21頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）稀土元素配分模式圖第22頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）稀土元素配分模式圖火成巖REE模式：1.表示巖漿分異的程度；2.區(qū)分相似的巖石；3.判別巖石的不同成因；4.反映部分熔融和分離結(jié)晶的程度；5.指示洋中脊的擴(kuò)張速度；6.確定巖漿來(lái)源。沉積巖REE模式：1.反映物源巖石成分；2.反映物源區(qū)風(fēng)化程度。第23頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）不相容元素圖解（蜘蛛圖解）標(biāo)準(zhǔn)化：原始地幔、球粒隕石、MORB火成巖：1.源區(qū)地球化學(xué)特征；2.巖石演化過(guò)程中晶體/熔體的平衡關(guān)系；3.構(gòu)造環(huán)境對(duì)比分析。沉積巖（常用平均頁(yè)巖數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化）：對(duì)比？第24頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）鉑金屬組元素（PGE）圖解

Ru，Rh，Pd，Os，Ir、Pt及Au、Cu、Ni等

（4）過(guò)度金屬元素圖解

Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn

（5）雙變量微量元素圖解

（6）富集虧損圖解

……第25頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、放射性同位素地球化學(xué)關(guān)于MSWD（加權(quán)平均方差）

衡量等時(shí)線(xiàn)擬合好壞的一個(gè)重要參數(shù)理想的MSWD數(shù)值是≤1.0；但對(duì)于一般的數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)MSWD等于2.5仍能接受為限定的等時(shí)線(xiàn);當(dāng)MSWD>2.5時(shí)，很可能是一條誤差等時(shí)線(xiàn)。模式年齡表示樣品從地幔分離出來(lái)的時(shí)間，樣品最初起源于地幔，常用于Sm-Nd體系。常用CHUR（球粒隕石均一儲(chǔ)庫(kù)）和DM（虧損地幔）。第26頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Sr-Nd同位素Sr同位素常用于花崗巖類(lèi)成因研究：（1）低鍶花崗巖，87Sr/86Sr初始比值介于0.702～0.706之間，為玄武巖的初始比值，一般認(rèn)為是幔源型花崗巖。（2）中等鍶花崗巖，87Sr/86Sr初始比值介于0.706～0.719之間，這類(lèi)巖石形成機(jī)制和物質(zhì)來(lái)源較復(fù)雜，大致有三種類(lèi)型：①由下地殼源巖部分熔融形成；②地幔和地殼的混熔作用形成；③導(dǎo)源下地殼的巖漿在上升過(guò)程中與上地殼物質(zhì)混染。又基本上可分為兩段，下段(87Sr/86Sr)i為0.706～0.712，主要由于殼?；烊刍蛳碌貧の镔|(zhì)部分熔融所形成；上段(87Sr/86Sr)i為0.712～0.719，主要導(dǎo)源于下地殼的巖漿在上升過(guò)程中受到上地殼物質(zhì)的混染所形成。（3）高鍶花崗巖，87Sr/86Sr初始比值大于0.719，多數(shù)屬于陸殼的古老硅鋁質(zhì)源巖部分熔融形成，少數(shù)可能由古老花崗巖重熔而成。第27頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Nd同位素用于火成巖成因研究：常用εNd(t)表示Nd同位素組成，εNd(t)反映了巖石在其形成時(shí)的143Nd/144Nd初始值與原始未熔融的地幔的相對(duì)偏離?；鸪蓭r的εNd(t)<0，表明它們來(lái)源于地殼物質(zhì)，或至少它們形成的過(guò)程中與地殼物質(zhì)發(fā)生過(guò)相當(dāng)明顯的混染，混染程度越明顯，其負(fù)值越大；εNd(t)>0，表明它們來(lái)源于虧損地幔，正值越大，表明它們來(lái)源于輕稀土虧損越是明顯的地幔源區(qū)。

第28頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Sr-Nd同位素聯(lián)用Sr-Nd同位素聯(lián)用常用于花崗巖類(lèi)成因研究：Sr-Nd同位素圖解幔源系列分布在Ⅱ陸殼改造型系列在Ⅳ右下側(cè)。同熔型系列在Ⅳ左上側(cè)。第29頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、構(gòu)造判別圖解（1）玄武質(zhì)至安山質(zhì)成分巖石判別圖解Ti-Zr，Ti-Zr-Y和Ti-Zr-Sr圖解：用于成分在20%>CaO+MgO>12%的拉斑玄武巖。第30頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其他Ti-Zr-Y-Nb變量的判別圖解玄武巖的Zr/Y-Zr圖解：易區(qū)分大洋島弧、MORB、板內(nèi)玄武巖Ti/Y-Nb/Y圖解：區(qū)分板內(nèi)玄武巖、MORB、火山弧玄武巖（后兩者有很大重疊）Zr-Nb-Y圖解：若干類(lèi)型端元有重疊第31頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Th-Hf-Ta圖解特點(diǎn)：（1）能判別不同類(lèi)型的MORB；（2）能夠適應(yīng)于中性和酸性熔巖及玄武巖；（3）識(shí)別火山弧玄武巖效果特別好。注意：

樣品不能含有大量的蝕變玻璃及磁鐵礦。第32頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月火山弧玄武巖優(yōu)先使用的圖解Cr-Y圖解Cr-Ce/Sr圖解La/10-Y/15-Nb/8圖解第33頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月F1-F2-F3圖解成分范圍：20wt%>CaO+MgO>12wt%第34頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MgO-FeO-Al2O3圖解適用于SiO2范圍為51wt%～56wt%（剔除揮發(fā)分后）的亞堿性玄武巖和玄武質(zhì)安山巖，堿性玄武巖不能用此圖。對(duì)新鮮的現(xiàn)代亞堿性火山巖十分有效第35頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

TiO2-K2O-P2O5圖解不適用于堿性玄武巖，AFM圖解中需剔除A大于20%的樣品。

MnO-TiO2-P2O5圖解適用于SiO2含量為45%～54%的玄武巖和玄武安山巖。可劃分MORB、大洋島拉斑玄武巖、大洋島堿性玄武巖、島弧玄武巖和鈣堿性玄武巖。第36頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）花崗質(zhì)成分巖石的判別圖解Nb-Y和Ta-Yb判別圖解；Rb-（Y+Nb）和Rb-（Yb+Ta）判別圖解；

圖解常具多解性。第37頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基于變量Hf-Rb-Ta的判別圖解碰撞后花崗巖與火山弧花崗巖有廣泛的重疊。第38頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Maniar的五組判別圖解

巖石的SiO2含量必須大于60%；石英實(shí)際含量須大于2%，巖石時(shí)代必須是顯生宙的。

判別造山后花崗巖效果顯著。

注：右側(cè)兩個(gè)圖解需分別計(jì)算AFM及ACM（三角圖）百分含量，再用兩個(gè)變量進(jìn)行投影。第39頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月R1-R2判別圖解

1-地幔分異產(chǎn)物

2-板塊碰撞前

3-碰撞后隆起

4-造山晚期

5-非造山

6-同碰撞

7-造山后

第40頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）碎屑沉積巖的判別圖解砂巖判別函數(shù)圖解對(duì)具有較高CaO含量（作為碳酸鹽巖形式存在）的樣品須進(jìn)行碳酸鹽含量校正。第41頁(yè)，課件共