地球化学图解应用

地球化学图解基本认识内容提纲认识基础采样及分析数据整理及相关图解一、认识基础地球化学图解为什么能用于地质学研究？地球化学与地质学的关系是怎样的？我们的工作过程中怎样运用？……1、地球化学地质学和化学相结合的一门边缘学科。研究方向：（1）偏化学微观分析为主，获得某种定量分析结果（包括分析过程）及认识；（2）偏地质学宏观观察辅以微观定量分析，获得某种定性认识。2、地质作用过程中的地球化学过程物源（源）↓过程（运）↓现今状态（聚）二、采样及分析任何成功的地球化学研究都必须建立在对研究区域地质学正确认识的基础之上；扎实的地质基础是从事岩石地球化学研究工作的前提。任何地质研究及生产工作成果的基础，都基于对样品的把握。1、主量元素（硅酸盐分析）（1）分析要求主量元素为Si、Ti、Al、Fe、Mn、Mg、Ca、Na、K、P，通常只测定其阳离子，并假设有适量的氧与之相匹配，因此其含量用氧化物质量百分数表示（wt%），总量约为100%（误差范围99.30%~100.70%）。精确到小数点后第二位。（2）采样要求新鲜、纯净，同一露头上5块左右小块聚合而成；重2kg（粗粒、不均匀的岩石样品重5kg）。必须采薄片样进行对照研究。2、微量元素分析（1）分析要求分析项目根据样品的用途而定，精度要求要比元素在该岩类中的丰度值高一个数量级，分析误差不得超过20%。单位为ppm（10-6）。（2）采样要求每个样品重500g，同一露头上5块左右小块聚合而成；新鲜、纯净。3、稀土元素分析（1）分析要求分析稀土元素15种：La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y，分析要求精确到小数点后第二位。（2）采样要求同主量元素。4、K-Ar（钾-氩）年龄样（1）方法特点适合测新生代—中生代样品的年龄；矿物中Ar容易丢失，所测年龄常偏低。（2）主要用途测定未受后期热变质岩石的成岩年龄；研究成岩后的热事件。测定对象常为云母类、角闪石类、辉石类、钾长石类、海绿石、伊利石、霞石及火山玻璃、玄武岩、隐晶质全岩。（3）采样要求取单矿物样时，时代越新样品越重，矿物含钾量越低则样重越大。测中、新生代单矿物样重25～100g，全岩样500～1000g。5、40Ar-39Ar（中子活化）年龄样（1）方法特点只需测定Ar同位素比值，分析精度高；可多阶段加热测定样品的结晶年龄及后期多次热事件的年龄；可测定硫化物的年龄；（2）主要用途测定岩浆岩的结晶年龄及后期热事件；测定沉积岩的沉积年龄及后期热事件；测定变质作用的年龄；测定矿床中硫化物的年龄。（3）采样要求A．测定岩浆岩的结晶年龄，要采岩浆结晶时生成的含钾矿物：辉石(2g)、角闪石(2g)、云母类(0.5g)、钾长石(0.5g)、斜长石(2g)，火山熔岩全岩样需250～500g。样品要求新鲜，未受后期的交代、蚀变、风化。B．测定沉积岩的年龄，要采沉积同时生成的含钾矿物，如海绿石(0.5g)，尽量挑选绿色粗大颗粒。C．测定变质作用的年龄，要采变质形成的新生矿物如云母类(0.5g)、钾长石类(0.5g)、石榴石(2g)、透辉石(2g)、绿帘石(2g)等，样品要未遭受后期的再改造。D．测定矿床的成矿时代，要采与矿床同期的硫化物，如黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、辉钼矿等，样品重量为5g。E．样品纯度要接近100%，尽量挑选1～2mm左右级的样品，不要研加工。F．样品加工时不能用酸碱处理及高温烘烤。G．送样时需附详细的送样单。内容包括：a、样品编号；b、样品名称和重量；、采样地点；d、采样点的地质描述（附相关地质图图件）；e、样品岩石描述（附薄片）；f、采样目的；g、测试方法及分析要求；h、送样单位；i、送样人；j、送样时间。6、U-TH-Pb（铀-钍-铅法）年龄样（1）方法特点半衰期较长，只适于测中生代及其以前的样品；一组样品数据可以进行多种数学方法处理，信息量大。（2）主要用途用超微方法分析，测定中生代及其以前的岩浆岩、变质岩、沉积岩的沉积岩年龄、变质年龄、热事件年龄。（3）采样要求取新鲜岩石分离（分离过程要严防铅污染）、挑选含铀单矿物，主要测定对象为锆石、独居石、磷灰石、晶质铀矿。对锆石含量高的花岗岩取3~5kg，对火山岩取10~15kg，对中基性、超基性岩取20~25kg。7、Rb-Sr（铷—锶法）年龄样（1）方法特点半衰期较长，只适于测中生代以前的样品；可同时获得岩石的年龄数据及物质来源信息。Rb、Sr同位素质谱分析，精度要高于万分之一，误差小于5%。要求提供同位素测试数据、等时线图、等时线斜率、截距、相关系数、等时线年龄及误差范围。（2）主要用途用一组同源、同期的中酸性岩及沉积岩的全岩样品，测定、计算岩石的生成年龄；用一组遭受同期变质的单矿物样或变质矿物样，测定、计算变质年龄。（3）采样要求A．测定对象主要为中、酸性岩的生成年龄；全岩等时线样一般采6~10块样，每块1kg左右（对于不均匀的岩石，样品重量可加大到10kg），要保证样品的同源、同期、同一封闭体系；全岩—单矿物等时线样和矿物等时线采1块即可，单矿物测定对象常为云母类、角闪石类、辉石类、钾长石类、海绿石、伊利石、霞石及火山玻璃、玄武岩、隐晶质全岩；样品要新鲜，避开外来包体及脉体。B．测定沉积岩生成年龄，采同层位的海绿石或泥质页岩标本10~30块。海绿石样重1g，纯度90%；全岩样重1kg。尽量避免混有陆屑成分及后期风化蚀变。C．测定变质年龄，采同地点、同变质期的数种单矿物3-6个，每个单矿物样重lg，纯度98%。D．全岩样需研磨至200目，缩分至30-50g送样。为防止样品污染，样品加工最好由测试单位进行。E．送样时需附选样单，内容同Ar法。8、Sm-Nd（钐一钕法）年龄样（1）方法特点衰变期较长，适于测中生代以前岩石年龄；岩石中Sm.Nd保存好，比其它方法可靠；可同时获得岩石的年龄数据及物质来源信息。同位素质谱分析，精度要高于万分之一，误差小于5%。要求提供同位素测试数据、等时线图、等时线斜率、截距、相关系数、等时线年龄及误差范围。（2）主要用途测定岩浆岩、变质岩的原岩年龄；测定沉积岩的原岩年龄；研究岩浆岩的物质来源。（3）采样要求测定对象主要为超基性、基性岩；全岩等时线样一般采6~10块样，每块1kg左右，要保证样品的同源、同期、同一封闭体系；全岩—单矿物等时线样采1块即可，单矿物测定对象常为云母类、角闪石类、辉石类、钾长石类、海绿石、伊利石、霞石及火山玻璃、玄武岩、隐晶质全岩；样品要新鲜。三、数据整理及相关图解数据整理Excel表格Geokit相关图解主量元素图解微量元素图解同位素相关构造判别图解1、主量元素图解（1）岩石分类先剔除H2O及CO2，重新换算成100%，在进行TAS图解投影。TAS分类命名标准矿物岩石命名CIPW标准矿物（Cross、Iddings、Pirrson、Washingdon，1903）阳离子标准矿物（Barth-Niggli）R1-R2岩石命名另外，沉积岩、变质岩中矿物成分和化学成分之间的简单关系十分困难，不能用简单的图解来进行分类。（2）协变图解Harker图解：反映岩浆分离结晶、部分熔融。沉积岩中不同矿物组分混合的结果；变质岩中的混合作用等等。三变量图解二变量图解（3）成因系列判别花岗岩SiO2-AR图解花岗岩K2O-SiO2图解花岗岩A/NK-A/KNC判别图花岗岩SiO2-AR图解2、微量元素图解当地幔发生部分熔融作用时，微量元素优先进入矿物相的元素称为相容元素；择优进入熔体相的微量元素叫做不相容元素（亲岩浆元素）。不相容元素分为高场强元素（HFS）：具有半径小和电价高阳离子的元素，离子势2.0；低场强元素（LILE）：具大半径且低电价阳离子的元素，离子势2.0。分配系数是元素在矿物中的含量比该元素在熔体中的含量。用来描述微量元素在矿物和熔体之间的平衡分布。（1）稀土元素配分模式图（1）稀土元素配分模式图火成岩REE模式：1.表示岩浆分异的程度；2.区分相似的岩石；3.判别岩石的不同成因；4.反映部分熔融和分离结晶的程度；5.指示洋中脊的扩张速度；6.确定岩浆来源。沉积岩REE模式：1.反映物源岩石成分；2.反映物源区风化程度。（2）不相容元素图解（蜘蛛图解）标准化：原始地幔、球粒陨石、MORB火成岩：1.源区地球化学特征；2.岩石演化过程中晶体/熔体的平衡关系；3.构造环境对比分析。沉积岩（常用平均页岩数值标准化）：对比？（3）铂金属组元素（PGE）图解Ru，Rh，Pd，Os，Ir、Pt及Au、Cu、Ni等（4）过度金属元素图解Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn（5）双变量微量元素图解（6）富集亏损图解……3、放射性同位素地球化学关于MSWD（加权平均方差）衡量等时线拟合好坏的一个重要参数理想的MSWD数值是≤1.0；但对于一般的数据来说MSWD等于2.5仍能接受为限定的等时线;当MSWD2.5时，很可能是一条误差等时线。模式年龄表示样品从地幔分离出来的时间，样品最初起源于地幔，常用于Sm-Nd体系。常用CHUR（球粒陨石均一储库）和DM（亏损地幔）。Sr-Nd同位素Sr同位素常用于花岗岩类成因研究：（1）低锶花岗岩，87Sr/86Sr初始比值介于0.702～0.706之间，为玄武岩的初始比值，一般认为是幔源型花岗岩。（2）中等锶花岗岩，87Sr/86Sr初始比值介于0.706～0.719之间，这类岩石形成机制和物质来源较复杂，大致有三种类型：①由下地壳源岩部分熔融形成；②地幔和地壳的混熔作用形成；③导源下地壳的岩浆在上升过程中与上地壳物质混染。又基本上可分为两段，下段(87Sr/86Sr)i为0.706～0.712，主要由于壳幔混熔或下地壳物质部分熔融所形成；上段(87Sr/86Sr)i为0.712～0.719，主要导源于下地壳的岩浆在上升过程中受到上地壳物质的混染所形成。（3）高锶花岗岩，87Sr/86Sr初始比值大于0.719，多数属于陆壳的古老硅铝质源岩部分熔融形成，少数可能由古老花岗岩重熔而成。Nd同位素用于火成岩成因研究：常用εNd(t)表示Nd同位素组成，εNd(t)反映了岩石在其形成时的143Nd/144Nd初始值与原始未熔融的地幔的相对偏离。火成岩的εNd(t)0，表明它们来源于地壳物质，或至少它们形成的过程中与地壳物质发生过相当明显的混染，混染程度越明显，其负值越大；εNd(t)0，表明它们来源于亏损地幔，正值越大，表明它们来源于轻稀土亏损越是明显的地幔源区。Sr-Nd同位素联用Sr-Nd同位素联用常用于花岗岩类成因研究：Sr-Nd同位素图解幔源系列分布在Ⅱ陆壳改造型系列在Ⅳ右下侧。同熔型系列在Ⅳ左上侧。4、构造判别图解（1）玄武质至安山质成分岩石判别图解Ti-Zr，Ti-Zr-Y和Ti-Zr-Sr图解：用于成分在20%CaO+MgO12%的拉斑玄武岩。其他Ti-Zr-Y-Nb变量的判别图解玄武岩的Zr/Y-Zr图解：易区分大洋岛弧、MORB、板内玄武岩Ti/Y-Nb/Y图解：区分板内玄武岩、MORB、火山弧玄武岩（后两者有很大重叠）Zr-Nb-Y图解：若干类型端元有重叠Th-Hf-Ta图解特点：（1）能判别不同类型的MORB；（2）能够适应于中性和酸性熔岩及玄武岩；（3）识别火山弧玄武岩效果特别好。注意：样品不能含有大量的蚀变玻璃及磁铁矿。火山弧玄武岩优先使用的图解Cr-Y图解Cr-Ce/Sr图解La/10-Y/15-Nb/8图解F1-F2-F3图解成分范围：20wt%CaO+MgO12wt%MgO-FeO-Al2O3图解适用于SiO2范围为51wt%～56wt%（剔除挥发分后）的亚碱性玄武岩和玄武质安山岩，碱性玄武岩不能用此图。对新鲜的现代亚碱性火山岩十分有效TiO2-K2O-P2O5图解不适用于碱性玄武岩，AFM图解中需剔除A大于20%的样品。MnO-TiO2-P2O5图解适用于SiO2含量为45%～54%的玄武岩和玄武安山岩。可划分MORB、大洋岛拉斑玄