地球化学图解应用

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1、地球化学图解基本认识内容提纲n认识基础n采样及分析n数据整理及相关图解一、认识基础n地球化学图解为什么能用于地质学 研究？n地球化学与地质学的关系是怎样的 ？n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n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。n

2、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

3、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、

4、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5001 000g。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 nA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.

5、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。nB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。nC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。nD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。nE样品纯度要接近100%，尽量挑选12mm 左右级的样品，不要研加工。nF样品加工时不能用酸碱处理及高温烘烤。nG送样时需附详细的

6、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

7、质铀矿。对锆石含量高的花岗岩取 35kg，对火山岩取1015kg，对中基性、超基性 岩取2025kg。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 n A测定对象主要为中、酸性岩的生成年龄；全岩等时

8、线样一般采610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。nB测定沉积岩生成年龄，采同层位的海绿石或泥质页岩标本1030 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。nC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%。nD全岩样需研磨至200 目，缩分至30-

9、50g 送样。为防止样品污染，样品加工 最好由测试单位进行。nE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 610块样，每块1kg左右，要保

10、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nExcel表格nGeokit 相关图解n主量元素图解n微量元素图解n同位素相关n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

11、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n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）。n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

12、强元素（LILE）：具大半径且低电价阳 离子的元素，离子势2.5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0.7060.719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：由下地壳 源岩部分熔融形成；地幔和地壳的混熔作用形 成；导源下

13、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0.7060.712，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0.7120.719， 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Nd(t)表示Nd同位素组成，Nd(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Nd(t)0，

14、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 陆壳改造型系列在 右下侧。 同熔型系列在左上 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

15、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，A

16、FM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 斑玄武岩、大洋岛碱性玄 武岩、岛弧玄武岩和钙碱 性玄武岩。（2）花岗质成分岩石的判别图解Nb-Y和Ta-Yb判别 图解；Rb-（Y+Nb）和 Rb-（Yb+Ta）判 别图解；图解常具多解性。基于变量Hf-Rb-Ta的判别图解碰撞后花岗岩与火山弧花岗岩有广泛的重叠。Maniar的五组判别图解岩石的SiO2含量必须大 于60%；石英实际含量 须大于2%，岩石时代必 须是显生宙的。 判别造山后花岗岩效果 显著。 注：右侧两个图解需分 别计算AFM及ACM（三 角图）百分含量，再用 两个变量进行投影。R1-R2判别图解1-地幔分异产物 2-板块碰撞前 3-碰撞后隆起 4-造山晚期 5-非造山 6-同碰撞 7-造山后（3）碎屑沉积岩的判别图解砂岩判别函数图解对具有较高CaO含 量（作为碳酸盐岩 形式存在）的样品 须进行碳酸盐含量