微量元素地球化學(xué)

1、兩花崗巖體，經(jīng)采樣，測(cè)得La、Sm含量（ppm）分別為： 作圖分析這兩個(gè) 花崗巖在巖漿作 用上的差異。 3.巖漿過(guò)程中微量元素定量模型巖漿過(guò)程中微量元素定量模型 樣樣 品品 花崗巖花崗巖A A花崗巖花崗巖B B La7.511.0 33.1 38.2 20.5 42.3 50.2 30.8 38.4 68.5 Sm6.04.55.86.26.18.410.1 7.95.97 13.9 La/Sm La 五、微量元素地球化學(xué)五、微量元素地球化學(xué)-3-3 稀土元素La系Y 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 稀土元素是微量元素中一組獨(dú)特的成員。稀土元素地球 化學(xué)在微量元素地球化學(xué)中占據(jù)很重要的地

2、位，這是由 稀土元素以下四個(gè)優(yōu)點(diǎn)所決定的： 1.他們是性質(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(guò)程中作為一個(gè)整體而活動(dòng)集體觀念強(qiáng)； 2.他們的分餾作用能靈敏地反映地質(zhì)、地球化學(xué)過(guò)程的 性質(zhì)指示功能強(qiáng)； 3.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)定性應(yīng)變能力強(qiáng)； 4.他們?cè)诘貧r石中分布較廣廣泛性。 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 鑭原子外層電子構(gòu)型5d16s2，Ce有一個(gè)電子充填于4f亞 層，以后均進(jìn)入4f亞層，直至將4f亞層完全充滿為止。 受到5s2和5p6亞層中8個(gè)電子的很好屏蔽，4f亞層電子不 大明顯參

3、與化學(xué)反應(yīng)。因此4f亞層電子數(shù)目的任何差異 既不導(dǎo)致化學(xué)行為很大不同，也不引起明顯的配位場(chǎng)效 應(yīng)。所以，REE傾向于在任何地質(zhì)體中成組而不是單個(gè) 或幾個(gè)一起產(chǎn)出。當(dāng)硅酸鹽與金屬或硫化物共存時(shí)， REE優(yōu)先濃集于硅酸鹽中，具有親石性。 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 兩分法: (1)輕稀土(LREE)或鈰族稀土，La到Eu:原子序數(shù)小， 質(zhì)量??； (2)重稀土(HREE)，Gd到Lu：原子序數(shù)大，質(zhì)量大， 有時(shí)把釔(Y)也列入HREE。Gd到Lu+Y為釔族稀土； 1.稀土元素分類(lèi) 輕稀土組輕稀土組(LREE)Ce族稀土族稀土重稀土組重稀土組（HREE）

4、Y族稀土族稀土 +Y 三分法: 輕稀土(LREE:La-Nd)，中稀土(MREE: Sm-Ho)和重稀 土(HREE:Er-Lu). 輕稀土組 重稀土組中稀土組 +Y 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 1.稀土元素分類(lèi) 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 1. 1. 一般說(shuō)來(lái)，一般說(shuō)來(lái)，REEREE傾向于富集于含傾向于富集于含CaCa的礦物中的礦物中; ; 2.2.稀土元素在地殼中明顯呈現(xiàn)出偶數(shù)元素高于相鄰奇數(shù) 元素的豐度（奇偶效應(yīng))； 3.超基性巖基性巖中性巖酸性巖堿性巖， REE是逐漸增加的；從地幔到地殼REE增加了20多 倍，LREE/HREE增加了三倍多； 4.地幔、超基性巖、基

5、性巖中HREE占優(yōu)勢(shì)，隨著分異， 陸殼及酸性巖、堿性巖以LREE占優(yōu)勢(shì)。 稀土元素的分布稀土元素的分布 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 2.稀土元素組成數(shù)據(jù)的表示 2.1REE組成模式圖示 常用的REE組成模式圖示有兩類(lèi)。包括對(duì)樣品中REE 濃度以一種選定的參照物質(zhì)中相應(yīng)REE濃度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn) 化。即將樣品中每種REE濃度除以參照物質(zhì)中各REE 濃度，得到標(biāo)準(zhǔn)化豐度。然后以標(biāo)準(zhǔn)化豐度對(duì)數(shù)為縱 坐標(biāo)，以原子序數(shù)為橫坐標(biāo)作圖。 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) （1）曾田彰正-科里爾(Masuda-Coryell)圖解 地球化學(xué)中常用來(lái)表示REE 和其它微量元素組成模式的 圖解。元素濃度標(biāo)準(zhǔn)

6、化參照 物質(zhì)為球粒隕石。由曾田彰 正和科里爾創(chuàng)制，稱(chēng)為曾田 彰正科里爾圖解（地區(qū)+ 巖性+球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土 元素分配模式圖）。 (上)標(biāo)準(zhǔn)化REE豐度； (下) NASC中REE實(shí)際豐度和普通 球粒隕石平均REE豐度 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 作為標(biāo)準(zhǔn)的球粒隕石和“北美頁(yè)巖組合樣”的REE豐度 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 這種圖示方法的優(yōu)點(diǎn)：可以消除由于原子序數(shù)為偶 數(shù)和奇數(shù)造成的各REE間豐度的鋸齒狀變化，能使 樣品中各REE間任何程度的分離都能清楚地顯示出 來(lái)，因?yàn)橐话愎J(rèn)球粒隕石中輕和重稀土元素之間因?yàn)橐话愎J(rèn)球粒隕石中輕和重稀土元素之間 不存在分異。不存在分異。

7、 1：Sun T-MORB.過(guò)渡型大 洋中脊玄武巖; N-MORB.正常型 大洋中脊玄武巖 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) (4)(4)EuEu( (或或EuEu/ /EuEu* *): ): 表示Eu異常程度。稀土元素 大多呈三價(jià)態(tài)，但Eu既可以 呈三價(jià)，也可呈二價(jià)。三價(jià)三價(jià) 態(tài)時(shí)，態(tài)時(shí)，EuEu和其它和其它REEREE性質(zhì)相似性質(zhì)相似， 二價(jià)態(tài)則性質(zhì)不同，固地質(zhì)固地質(zhì) 體中體中EuEu2 2 經(jīng)常發(fā)生與其它三 經(jīng)常發(fā)生與其它三 價(jià)價(jià)REEREE離子的分離離子的分離，造成在 REE球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化豐度圖解 的Eu位置上出現(xiàn)“峰峰”( (EuEu過(guò)過(guò) 剩剩) )或或“谷谷”( (EuEu虧

8、損虧損) ) REE球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖 解，表示Eu異常的計(jì)算 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) Eu(或Eu/Eu*)計(jì)算以曾田彰正-科里爾圖解為根據(jù)， 無(wú)Eu異常時(shí)，Eu的應(yīng)有含量值為標(biāo)準(zhǔn)化曲線上旁側(cè) 兩個(gè)元素Sm和Gd的豐度值以內(nèi)差法求得。Eu(或 Eu/Eu*)按下式得出: EuEu EuEu/ /EuEu* * EuN，SmN和GdN均為相應(yīng)元素實(shí)測(cè)值的球粒隕石標(biāo) 準(zhǔn)化值。Eu(或Eu/Eu*)1為正異常，Eu1 正異常正異常 Eu1負(fù)異常負(fù)異常 Eu1無(wú)異常無(wú)異常 A rare earth plot showing rare earth patterns for average

9、upper continental crust (Rudnick and Fountain，1995) and average mid-ocean ridge basalt. 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) REE distributions in hydrothermal fluids are light-REE enriched and exhibit strong positive Europium Anomalies， indicating that vent-fluid REE concentrations may be intrinsic

10、ally linked to the high-temperature alteration of plagioclase (Klinkhammer et al.， 1994) 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) Eu值在稀土元素地球化學(xué)參數(shù)中占有較重要的地 位，它常常作為劃分同一大類(lèi)巖石的亞類(lèi)和討論成 巖成礦條件的重要參數(shù)之一。如花崗巖類(lèi)可以劃分 為殼型與殼幔型和富堿侵入體型三類(lèi)， 其中殼幔型 花崗巖Eu平均值為0.84， 為弱虧損， 殼型花崗巖 Eu平均值為0.46， 為中等虧損， 堿性花崗巖 Eu1，最高達(dá)n*100)，并能造成REE彼此 間的強(qiáng)烈分異。對(duì)褐簾石說(shuō)來(lái)，KLa(820)約

11、比KLu( 7.7)高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。某些副礦物優(yōu)先富集LREE(褐簾石)， 有些則優(yōu)先富集HREE(如鋯石，石榴子石)，還有的優(yōu)選 富集MREE(如磷灰石，單斜輝石，普通角閃石) 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) (5)相對(duì)于三價(jià)REE離子，Eu在斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石中是相容 元素，斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石結(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虧損或負(fù)異常，即Eu異常 主要受長(zhǎng)石特別是長(zhǎng)英質(zhì)巖漿的控制。因此由結(jié)晶分異 長(zhǎng)石從長(zhǎng)英質(zhì)熔體中移出，或巖石部分熔融長(zhǎng)石保留在 源區(qū)，都會(huì)在熔體中產(chǎn)生Eu負(fù)異常； 石榴子石，磷灰石，普通角閃石，單斜輝石，紫蘇輝石， 榍石等在殘余體中存在或早期結(jié)晶析出

12、均可造成熔體中 Eu相對(duì)富集或形成Eu正異常。 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 當(dāng)殘余相僅有少量或無(wú)鉀長(zhǎng)石，或者斜長(zhǎng)石和單斜輝石 等量，或者角閃石含量大于或等于斜長(zhǎng)石時(shí)，形成無(wú)Eu 異常(或異常很小)的熔體； 在一火山巖系列中，Eu負(fù)異常逐漸增大，表明如果是斜 長(zhǎng)石作為斑晶，則斜長(zhǎng)石不斷從熔體中析出是Eu負(fù)異常 逐漸增加的原因； 多階段分離結(jié)晶形成大的Eu負(fù)異常(Eu0.1)。因此至 少要用包括更多長(zhǎng)石的兩階段熔融或結(jié)晶模型來(lái)解釋大 的Eu負(fù)異常的巖石。 晚階段酸性巖中，Eu虧損的增大不只是長(zhǎng)石分離造成的， 富揮發(fā)分(F，Cl)流體與熔體相互作用(云英巖化，鈉長(zhǎng) 石化)也是造成Eu虧損的

13、重要原因。 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) A.熔巖流中源自地幔的橄欖 巖捕擄體.呈比值為1的近水 平線.代表未經(jīng)大的分異的原 始地幔. B.大洋中脊玄武巖，所有REE 增大，LREE與HREE之間沒(méi) 有更大分異. C和D.LREE偏向增加表明分 異作用明顯.D有明顯的Eu異 常.與富Ca斜長(zhǎng)石的分離有關(guān). E. 表明斜長(zhǎng)石強(qiáng)烈富集Eu. F.由漫長(zhǎng)地質(zhì)時(shí)期的火成巖 和沉積巖反復(fù)分異后的頁(yè)巖 2.4REE模式的解釋 IAB.島弧玄武巖; MORB.大洋中脊 玄武巖; CFB.大陸溢流拉斑玄武巖; HTB.夏威夷拉斑玄武巖.板內(nèi)玄武 巖富集不相容元素.

14、 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 作業(yè)：表中數(shù)據(jù)為某地花崗巖7件樣品的REE組成(ppm) 1、作樣品的REE組成分配模式圖，說(shuō)明其表達(dá)的地球化學(xué)特征； 2、計(jì)算各樣品的Eu/Eu*，并對(duì)其地球化學(xué)意義進(jìn)行說(shuō)明； 五、微量元素地球化學(xué)五、微量元素地球化學(xué)-3-3 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 2.2表征REE組成的參數(shù) (1) (1) 稀土元素總量稀土元素總量-REE-REE 為各稀土元素含量的總和，以ppm為單位。多數(shù)情 況下指從La到Lu和Y的含量之和。 由于稀土元素屬不相容元素，故總體上表現(xiàn)為從超 基性巖、基性巖、中性巖至酸性巖，REE值逐漸增高。 相對(duì)于碳酸巖，沉積巖中細(xì)

15、粒碎屑巖和砂巖REE值較 高，主要反映富集REE副礦物和粘土礦物選擇性吸附的 結(jié)果，而非源區(qū)特征。因此，對(duì)于變質(zhì)巖和殼源巖漿 巖，REE能對(duì)其原巖或源巖的性質(zhì)進(jìn)行定性的指示。 lA negative Eu anomaly is typical of many continental rocks, as well as most sediments and seawater. lThe Eu anomaly probably arises because many crustal rocks of granitic and granodioritic composition were produ

16、ced by intracrustal partial melting. The residues of those melts were rich in plagioclase, hence retaining somewhat more of the Eu in the lower crust, and creating a complimentary Eu-depleted upper crust. Sediments and seawater inherit this Eu anomaly from their source rocks in the upper continental

17、 crust. 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 花崗巖花崗巖 斜長(zhǎng)巖斜長(zhǎng)巖 大洋拉斑玄武巖大洋拉斑玄武巖 海水海水 錳結(jié)核錳結(jié)核 EuEu Eu Eu Eu Eu Ce Ce Ce Ce 銪虧損型銪虧損型銪富集型銪富集型平坦型平坦型鈰虧損型鈰虧損型鈰富集型鈰富集型 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) 地殼中各類(lèi)巖石稀土元素相對(duì)豐度曲線，根據(jù)Eu和Ce的 分布可分為五種類(lèi)型： 4.稀土元素地球化學(xué)稀土元素地球化學(xué) Mineral-Melt partition coefficients for basalts (White, 2001) 2.3REE的分配系數(shù) Sehnetzler和Phi

18、lpotts (1970)最早采用斑晶斑晶/ / 基質(zhì)法基質(zhì)法確定REE在玄 武巖和安山巖某些礦 物和熔體間分配系數(shù)； (3)REE在礦物/熔體之間的分配系數(shù)一般傾向?yàn)楦还梵w系 高于基性體系。對(duì)許多造巖礦物說(shuō)來(lái)，除Eu之外，REE 平均KD值常常小于1。然而在硅酸鹽中REE的單斜輝石/ 熔體和角閃石/熔體分配系數(shù)均大于1。 (4)副礦物對(duì)于稀土元素分配起重要作用（REE的副礦物/ 熔體分配系數(shù)1，最高達(dá)n*100)，并能造成REE彼此 間的強(qiáng)烈分異。對(duì)褐簾石說(shuō)來(lái)，KLa(820)約比KLu( 7.7)高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。某些副礦物優(yōu)先富集LREE(褐簾石)， 有些則優(yōu)先富集HREE(如鋯石，石榴子石)