5-微量处理及解释

第二节、微量元素数据处理与解释第三章、岩石地球化学数据的处理与解释1.微量元素处理方法（1）多元素 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化图解（2）元素或者运算后元素投点图2.微量元素的用途三、微量元素处理和解释（1）多元素标准化图解A属于REE标准化图解的扩展和普及化，最早用于玄武岩，现在可以用于所有岩石（岩浆岩和沉积岩）类型。B标准化数值——原始地幔、球粒陨石，或者MORBC作图的意图——比较样品与标准化数据之间的偏离程度1.微量元素处理方法（1）多元素标准化图解中文 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达方式————原始地幔(球粒陨石)标准化多元素图解,微量元素含量蜘蛛图英语表达方式————Normalizedmulti-elementdiagrams/incompatibleelementdiagrams/spiderdiagramsPrimitivemantle-normalizedincompatibletraceelementvariationdiagrams…Traceelementconcentrationsnormalizedtochondriteof……Spiderdiagramof……I原始地幔（primitive/primordialmantle） 目前常用的元素排列顺序和数值根据 Sun&MacDonough,1989II球粒陨石 Sun&MacDonough,1989，1995IIIMORB,Pearce,1983IV沉积岩 NASC，Grometetal,1984 平均地壳成分根据－－Taylor&McLennan,1981 Rudnick&Gao,2004多元素标准化数据目前常用作标准化的原始地幔顺序和成分（primitive/primordialmantle）Sheet1 元素 原始地幔 Rb 0.635 Ba 6.989 Th 0.085 U 0.021 Nb 0.713 Ta 0.041 K 250 La 0.687 Ce 1.775 Pb 0.185 Pr 0.276 Sr 21.1 Nd 1.354 P 95 Sm 0.444 Zr 11.2 Hf 0.309 Eu 0.168 Ti 1300 Gd 0.596 Tb 0.108 Dy 0.737 Ho 0.164 Y 4.55 Er 0.48 Tm 0.074 Yb 0.493 元素 Rb Ba Th U Nb Ta K La Ce Pb Pr Sr Nd 原始地幔 0.635 6.989 0.085 0.021 0.713 0.041 250 0.687 1.775 0.071 0.276 21.1 1.354 元素 P Sm Zr Hf Eu Ti Gd Tb Dy Ho Y Er Tm Yb 原始地幔 95 0.444 11.2 0.309 0.168 1300 0.596 0.108 0.737 0.164 4.55 0.48 0.074 0.493Sheet2 Sheet3 Sheet1 元素 原始地幔 Rb 0.635 Ba 6.989 Th 0.085 U 0.021 Nb 0.713 Ta 0.041 K 250 La 0.687 Ce 1.775 Pb 0.185 Pr 0.276 Sr 21.1 Nd 1.354 P 95 Sm 0.444 Zr 11.2 Hf 0.309 Eu 0.168 Ti 1300 Gd 0.596 Tb 0.108 Dy 0.737 Ho 0.164 Y 4.55 Er 0.48 Tm 0.074 Yb 0.493 元素 Rb Ba Th U Nb Ta K La Ce Pb Pr Sr Nd 原始地幔 0.635 6.989 0.085 0.021 0.713 0.041 250 0.687 1.775 0.185 0.276 21.1 1.354 元素 P Sm Zr Hf Eu Ti Gd Tb Dy Ho Y Er Tm Yb 原始地幔 95 0.444 11.2 0.309 0.168 1300 0.596 0.108 0.737 0.164 4.55 0.48 0.074 0.493Sheet2 Sheet3 多元素蜘蛛图的原始文献和标准化数据(Spiderdiagram)SunS-S&WFMacDonough,1989；1995Sun,S.,McDonough,W.F.,1989.Chemicalandisotopicsystematicsofoceanicbasalts:implicationsformantlecompositionandprocesses.In:Saunders,A.D.,Norry,M.J.(Eds.),MagmatismintheOceanBasins.GeologicalSocietyLondon.SpecialPublications,vol.42,pp.313–345.孙贤鉥(1943-2005)孙贤鉥博士(哥伦比亚大学,1973)国内设立了—孙贤鉥地球化学青年科学家奖第一届，徐义刚；第二届，王强；第三届，杨进辉，第四届，赵子福孙贤鉥(1943-2005)    国际著名地球化学家孙贤鉥先生1943年10月27 日出生于福建省福州市，抗日战争胜利后，随父母移居台湾省台北市。1962年被免试保送台湾大学地质系学习。 　　 1968年，孙贤鉥先生赴美国求学，师从著名地球化学家Paul Gast，先后在纽约的哥伦比亚大学和休斯顿美国宇航局约翰逊空间中心从事铅同位素地球化学研究，1973年获得博士学位。期间，他在铅同位素地球化学等研究领域取得了诸多开创性成果。相关论文陆续发表在Nature、Science等国际知名学术刊物上并得到了广泛的引用，其中有关年轻玄武岩铅同位素的文章(Sun，1980)SCI引证次数已经超过700次，成为这一研究领域一个里程碑式的经典论文。 　　 1973年-1975年，孙贤鉥先生在纽约大学石溪分校做博士后，随Gilbert Hanson从事碱性玄武岩的研究，在许多重要的刊物上发表了多篇高水平的论文。 　　 1975年，孙贤鉥先生前往澳大利亚的阿德雷德大学工作，期间对太古宙科马提岩、高镁玄武岩、大洋玄武岩和蛇绿岩等岩石进行了开创性的地球化学研究，再次显示了他卓越的科研才能，相继发表了多篇至今仍被广泛引用的论文。其中有关洋中脊玄武岩地球化学的文章(Sun，Nesbitt and Sharaskin，1979)SCI引证次数已经超过500次。 　　 1977年，孙贤鉥先生在悉尼澳大利亚联邦科学和工业研究组织矿物研究实验室工作，从事氧、硫等稳定同位素的研究。 　　 1981他成为澳大利亚矿产资源局主任研究员，1999年退休。在此期间，他发表了一系列有关地球的化学组成、演化以及元素地球化学性质的文章，成为当代地球科学界广泛引用的经典之作。其中最为著名的是1989年他和他的学生McDonough在Geological Society Special Publication上发表的关于地幔化学和同位素体系的文章 ：Chemical and isotopic systematics of oceanic basaltsmplications for mantle composition and processes，迄今已被SCI论文引证超过2800次；另一篇论文：The composition of the Earth(McDonough and Sun，1995)，也已经被SCI论文引证近800次。令人称道的是在实验技术比较落后的20世纪80年代，他就以严谨细致的工作准确地排定了元素相容性顺序，为地球化学的发展作出了杰出的贡献。作为海外华人，孙贤鉥先生十分关心祖国科学和文化事业的发展。Sun&MacDonough,1989Sun&MacDonough,1989标准化顺序和数值球粒陨石原始地幔其中有些不用，例如Tl，Sc，W，Sn，F等作图Cs=0.0079作图Pb=0.071Sun&MacDonough,1989Chung等，2004，EarthSci.Rev.目前常用顺序-可以适当变化Williamsetal,2001，Geology目前常用顺序-可以适当变化Xuetal，2001，Geology目前常用顺序-可以适当变化Chungetal，2003，Geology可以简化使用的顺序Mantlegeochemistry:themessagefromoceanicvolcanismA.W.Hofmann（1）多元素标准化图解作图方法：A.同REE相似，分别除以标准化数值，再作图B.注意其中的主量元素，特殊算法K=K2O*10000*0.83013/250Ti=TiO2*10000*0.5995/1300P=P2O5*10000*0.43646/95这里K2O、TiO2、P2O5单位均为重量百分数（1）多元素标准化图解作图方法：演示：（1）多元素标准化图解图解的基本解释大离子亲石元素HFSEHREEHofmann,2004地壳的成分幔源玄武岩的成分NiuY,2006各类岩石的REE和微量元素特征注意各类岩石的典型元素特征变化Hofmann,2004PbNbTiUltra-KrocksinLhasablock正常岛弧火山岩由源自俯冲板片脱水产生的流体交代地幔楔发生部分熔融而形成，这种富水的流体亏损高场强元素（HFSE），如Nb(Ta)、Ti、P等元素，这些元素的流体/岩石分配系数很小（1)，因此，在流体交代地幔楔形成的正常岛弧火山岩中出现显著的Nb（Ta）、Ti负异常（在微量元素原始地幔标准化蛛网图上相对于相邻元素K、La和Eu、Gd）。为什么岛弧火山岩出现Nb、Ta的负异常？KeydistinctivefeaturesareAdditionofsubduction-mobileelements(K,Rb,Sr,Thetc.fromthesubductingplateIncreasedmeltingcausedbyfluidadditiontothemantle岛弧火山岩成因Chung等，2004，EarthSci.Rev.岩浆岩出现Nb、Ta、Ti的负异常的引申含义具有大陆地壳物质的参与参与的物质由交代流体带来流体是富集K,Rb,Sr,Th，亏损Nb、Ta、Ti不同类型玄武岩的Th/Ta—La/Yb图解（Condie1997,2001）岛弧玄武岩在<150km地幔楔发生部分熔融过程中,金红石(TiO2)和榍石[CaTi(SiO4)O]作为残留相Ti、Nb、Ta保留在残留相中,造成所形成的岛弧钙碱性岩浆亏损Ti、Nb、Ta 在150~350km金红石及钛酸盐相不稳定,不再是残留相,Ti、Nb、Ta成为高度不相容元素进入在这个深度下形成的岩浆(OIB型)中,Ti、Nb、Ta亏损消失 (Ringwood,1990) 角闪石是上地幔中含Nb、Ta的重要矿物,它控制了岛弧岩浆的Nb、Ta亏损。俯冲板片流体交代地幔楔时,角闪石发生沉淀,流体中Nb、Ta进入结晶的角闪石,残余流体中Nb、Ta亏损。残余流体进入地幔楔高温区促发部分熔融时,形成的熔体亏损Nb、Ta(Ionov,1995)造成Nb、Ta、Ti的相对亏损的多种过程可概括如下（Kelemen2003）:地壳中Fe-Ti氧化物的结晶分离；地壳或地幔中富Ti含水的硅酸盐，如金云母和角闪石的分异；上升熔体与亏损地幔之间广泛的色层分离式的相互作用地幔楔中金红石、榍石相的存在；俯冲物质析出的流体中Nb、Ta相对于REE及其他元素的不活动性；从俯冲沉积物中继承了低的Ta/Th和Nb/Th比值；在俯冲物质部分熔融过程中金红石作为残留相。Kelemen认为最后一种过程最为可能。※Nb、Ta亏损(Nb/La<1)已成为区分岛弧和板内岩浆重要标志原始地幔Nb：0.713，La：0.687Nb/La=1.04;La/Nb=0.96※在俯冲过程中，Nb保留在俯冲板片中，La被板片脱水产生的流体带入地幔楔，在部分熔融中进入岛弧岩浆，因此，岛弧岩浆典型特点是亏损Nb、Ta,La/Nb>1。板内岩浆(OIB)不亏损※Condie(1999)根据统计提出以La/Nb=1.4为界线，区分MORB、OIB、大洋玄武岩和岛弧玄武岩，前者La/Nb<1.4,Ni>30ppm;岛弧岩浆La/Nb>1.4Nb、Ta亏损的岩浆不一定是岛弧系统,它可能是源区为受俯冲作用改造过的岩石圈,或残留地幔楔。（1）多元素标准化图解其他多元素标准化图解:A.铂族元素（PlatinummetalGroupElements）B.过渡金属元素（Transitionmetal)1.微量元素处理方法三、微量元素处理和解释1.微量元素处理方法（1）多元素标准化图解（2）元素或者元素比值投点图第三章、岩石地球化学数据的处理与解释包括：二元或者三角图元素对元素元素比值对元素元素比值对元素比值元素运算后（2）元素或者元素运算后投点图包括：二元或者三角图元素对元素元素比值对元素元素比值对元素比值元素运算后（2）元素或者元素运算后投点图包括：二元或者三角图元素对元素元素比值对元素元素比值对元素比值元素运算后（2）元素或者元素运算后投点图（1）进行岩石分类（2）研究岩石成因（模拟计算反演源岩和过程）（3）鉴别岩石形成的构造环境2.微量元素图解研究用途重要元素对岩石成因的指示意义（AfterGreen1980）Sheet1 元素 特征解释 Ni,Co,Cr 高度相容元素，Ni和Co赋存在Ol中，Cr在Sp和Cpx中，这些元素的高度富集（例如Ni＝250-300ppm,Cr=500-600ppm）暗示着岩石母岩为地幔橄榄岩，如果岩石系列显示Ni的逐渐降低（Co也可以显示同样规律）则预示着Ol的分离结晶作用。Cr的逐渐降低代表尖晶石或者Cpx的分离结晶作用。 V,Ti 它们在部分熔融和分离结晶过程中显示相似的特征。都倾向于进入Fe-Ti氧化物（钛铁矿和钛磁铁矿)，是钛铁矿和钛磁铁矿结晶分异的示踪剂。如果V和Ti显示差异性质，则Ti可以类质同象进入一些副矿物相，例如榍石和金红石。 Zr,Hf 极不相容元素，基本不进入主要的地幔矿物相，有时可以与Ti类质同象进入副矿物相，例如榍石和金红石。 Ba,Rb 不相容元素，在钾长石。云母或者角闪石中可以替换K。Rb在角闪石中类质同象替换能力弱于在钾长石和云母中，因此K/Ba比值可以用来鉴别这些矿物相。 Sr 在Pl中容易类质同象替换Ca（但是在Py中不取代Ca），在钾长石中替换K，在浅部低压条件下当Pl作为早期结晶相的时候，显示相容元素特征，因此Sr或者Ca/Sr比值是鉴别Pl参与的有力指示剂。但是Sr在高压的地幔条件下，当Pl不稳定的时候，显示不相容元素特征。 REE 石榴石(Opx和角闪石稍弱)容纳重稀土元素，因此会导致轻稀土的分异。榍石和Pl倾向于吸纳轻稀土元素。Cpx仅导致REE轻度分异。Eu强烈倾向进入Pl中，因此Eu异常可以鉴别是否有Pl的参与。 Y 常类似于HREE，显示不相容元素特征。强烈倾向进入石榴石和角闪石中，辉石次之。榍石和磷灰石也富集Y，因此如果岩石中存在这些副矿物，将明显影响Y的分异。Sheet2 Sheet3 Zr/TiactsasaproxyforSiZr/Ti——SiO2Nb/Yactsasaproxyfortotalalkalis.Nb/Y－全碱含量进行岩石分类碧玄岩副长石岩进行岩石分类（取代TAS，适用于弱蚀变岩石分类）WinchesterJAandFloydPA.1977.Geochemicaldiscriminationofdifferentmagmaseriesandtheirdifferentiationproductsusingimmobileelements.ChemicalGeology, 20:325-343代表Si代表全碱进行岩石分类鉴别不同源岩地球化学端元和过程Ernst&Buchan,2003,RECOGNIZINGMANTLEPLUMESINTHEGEOLOGICALRECORDXuetal，2001，Geology探讨岩石成因与演化过程在幔源条件下常见的富钾矿物有金云母和角闪石。熔融实验表明与金云母平衡的岩浆有着比角闪石平衡的岩浆更高的Rb/Sr比值和更低的Ba/Rb比值(FurmanandGraham,1999)探讨岩石成因Zhaoetal，2009，Lithos岩石成因与演化过程Zhaoetal，2009，Lithos区分部分熔融是：流体参与的；熔体参与的探讨源区流体/熔体参与过程Zhaoetal，2009，LithosTh/Nb变化大也反应了熔体构筑判断图的方法判别分析的统计学技术+不活泼微量元素+已知大地构造环境已知→未知由已知大地构造环境岩石建立数据库不同类型的岩石应选择相同或相近岩石类型的构造环境判别图花岗岩:Nb-Y,Ta-Yb,Rb-Y+Nb,Rb-Y+TaA型花岗岩:Nb-Y-3Ga,Nb-Y-Ce玄武岩:Ti-Zr-Y-Nb,Ti-Zr-Y(识别板内玄武岩),Ti-ZrTh-Hf-Ta(wood,1980)判别不同类型的MORB中性、酸性熔岩及玄武岩识别火山弧玄武岩 火山弧玄武岩:Cr-Y,Cr-Ce/Sr,K2O/Yb-Ta/Yb 火山弧安山岩:La/Yb-Sc/NiFigure9-8.(a)afterPearceandCann(1973),EarthPlanet,Sci.Lett.,19,290-300.(b)afterPearce(1982)inThorpe(ed.),Andesites:Orogenicandesitesandrelatedrocks.Wiley.Chichester.pp.525-548,Coishetal.(1986),Amer.J.Sci.,286,1-28.(c)afterMullen(1983),EarthPlanet.Sci.Lett.,62,53-62.构造环境鉴别(Gill,2010,pp.279)Pearce构造环境判别图安山岩构造判别图构造环境鉴别图解是形象的鉴别方法——是基于归纳总结不同构造环境岩石的地球化学特征制作的————简便、直观、可超作性强——但不要绝对化Mantlegeochemistry:themessagefromoceanicvolcanismA.W.Hofmann