赵志丹岩石地球化学8地球化学端元
赵志丹岩石地球化学微量处理精品PPT课件
孙贤鉥 (1943-2005)
孙贤鉥博士(哥伦比亚大学, 1973)
孙贤鉥
(1943-2005)
(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，2006, 徐义刚； 第二届，2007, 王 强； 第三届，2008, 杨进辉； 第四届，2009, 赵子福; 第五届，2010, 袁洪林； 第六届，2011, 朱弟成；
Sun S-S & MacDonough WF , 1989
Sun S-S, McDonough WF. 1989. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. In: Saunders, A.D., Norry, M.J. (Eds.), Magmatism in the Ocean Basins. Geological Society London. Special Publications, vol. 42, pp. 313–345.
Trace element concentrations normalized to chondrite (primitive mantle) of ……
赵志丹岩石地球化学系列授课ppt
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22
(143Nd /144Nd)CHUR(t)和(143Nd /144Nd)S(t)计算方法
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17
Nd同位素地球化学——特征和意义
③年轻火山岩Nd同位素研究表明，143Nd /144Nd与87Sr/86Sr比值之间呈现良好的负相关 关系。
因此，Nd同位素在探讨地幔、地壳演化、壳幔 交换、岩石成因和物质来源等方面有十分重要的 作用。
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18
地幔Nd同位素演化——
若岩石的（87Sr/86Sr）0比
值落于“玄武岩区”，则表 明形成它们的物质来自上地 幔源区；
若岩石初始87Sr/86Sr比值落在大
陆壳增长线和“玄武岩源区”之间， 则表明它们的物源可能是多样的， 或来自壳幔混合的源区，或来自地 壳下部Rb/Sr比值较低的角闪岩相， 麻粒岩相高级变质岩等。
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地壳演化——
2.7Ga年前，地幔分异形成大陆地 壳，继承地幔初始比值0.7014. 但 是其Rb/Sr=0.15，现今大陆壳的 (87Sr/86Sr)0平均为0.7211，连接 2.7Ga的地幔(87Sr/86Sr)0值到现今 大陆壳的(87Sr/86Sr)0值得到一条直 线，该直线为平均大陆壳随时间的 (87Sr/86Sr)0演化线。
例2：各个大洋的MORB
(87Sr/86Sr)0也不同（右图），印度 洋MORB明显区别于大西洋和东太 平洋（Faure，2001，fig.2.63）。
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15
Sr同位素识别岩石源区
From Faure, 1986,fig.10.63
除了用于研究成岩和成矿物质来 源外，(87Sr/86Sr)0还可用来划分岩石 的成因类型。如花岗岩分类， S型花岗岩的(87Sr/86Sr)0 >0.707， I型花岗岩的(87Sr/86Sr)0 <0.705。
赵志丹岩石地球化学6-同位素定年
A. 确定地质体的年龄 ——称为同位素地质年代学 Isotopic geochronology
B. 探讨岩石成因 ——称为同位素地质学/地球化学 Isotope geology / Isotope geochemistry
同位素地球化学及其研究思路
同位素地球化学——
同位素地球化学是研究地球及其他星 体中核素的形成、丰度及在自然作用 中分馏和衰变规律的科学。
N= N0e-λt， N与t为指数函数。
N或D*的原子数
1 20 No
1 00
80
D*= No(1 -e- t)
60
40
20
Do= 0
0
0
1
N= Noe- t
2
3
时间/ 以半衰期为单位
设衰变产物子体的原子数为
D*，当t=0时，D*=0，经时
间t的衰变反应，则：
D*=N0-N 将上式分别代入N=N0e-λt ，得
P.J.Patchett等 ， 1981 Godw in， 1962
Rb-Sr法
Rb－Sr体系
Rb衰变
3877Rb3887Sr E
衰变常数值1.42×10-11y-1 (Steiger和Jager,1977)，
属于β—衰变：
原子核中一个中子分裂为一个质子和一个电子（即β—质点），β—质点 被射出核外，同时放出中微子ν。如果以X代表母核，Y代表子核，β衰 变的反应通式为： AZX→AZ+1Y+β—+ν+E (Z：原子序数；A：原子量；ν：中微子；E：能量) 衰变后核内减少一个中子，增加1个质子，新核的质量数不变，核电荷 数加1，变为周期表右侧的相邻元素。如：上述的8737Rb→8738Sr 衰变前后原子核的总质量不变，因此8737Rb与8738Sr又被称为同量异位 素
青藏高原Pb同位素地球化学及其意义
青藏高原Pb同位素地球化学及其意义赵志丹;莫宣学;董国臣;周肃;朱弟成;廖忠礼;孙晨光【期刊名称】《现代地质》【年(卷),期】2007(21)2【摘要】根据青藏高原不同构造单元基底片麻岩、花岗岩类和火山岩等不同类型岩石的486套Pb同位素数据的整理和分析,发现青藏高原岩石圈存在3种主要类型,即亏损Pb同位素的特提斯洋地幔域端元、富集Pb同位素的喜马拉雅成熟大陆地壳端元和青藏高原北部的过渡型Pb同位素的地幔端元.这3类地球化学端元与前人通过Sr-Nd同位素研究获得的3类端元一致.拉萨地块内部不同类型岩石的Pb同位素地球化学特征指示出两类岩浆作用,一类是特提斯洋岩石圈俯冲消减再循环和亏损地幔物质注入导致的亲特提斯洋型岩浆作用,另一类是与类似于喜马拉雅大陆地壳物质加入导致的富集地幔源区有关的超钾质岩浆作用.岩浆作用的Pb同位素地球化学记录了特提斯洋俯冲消减作用和随后发生的印度大陆向北拼合、碰撞和俯冲过程,也记录了大规模的壳幔相互作用对高原岩石圈演化与隆升的贡献.【总页数】10页(P265-274)【作者】赵志丹;莫宣学;董国臣;周肃;朱弟成;廖忠礼;孙晨光【作者单位】中国地质大学,地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京100083;中国地质大学,地球科学与资源学院,北京100083;中国地质大学,地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京100083;中国地质大学,地球科学与资源学院,北京100083;中国地质大学,地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京100083;中国地质大学,地球科学与资源学院,北京100083;中国地质大学,地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京100083;中国地质大学,地学实验中心,北京100083;成都地质矿产研究所,四川,成都610082;成都地质矿产研究所,四川,成都610082;中国地质大学,地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京100083;中国地质大学,地球科学与资源学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P597【相关文献】1.大兴安岭南段海西期花岗岩类锆石U-Pb年龄、元素和Sr-Nd-Pb同位素地球化学:岩石成因及构造意义 [J], 刘锐;杨振;徐启东;张晓军;姚春亮2.青海省共和盆地周缘晚古生代镁铁质火山岩Sr-Nd-Pb同位素地球化学及其地质意义 [J], 郭安林;张国伟;孙延贵;程顺有;强娟3.川西新元古代花岗质杂岩体的锆石SHRIMP U-Pb年龄、元素和Nd-Sr同位素地球化学研究:岩石成因与构造意义 [J], 郭春丽;王登红;陈毓川;赵支刚;王彦斌;付小方;傅德明4.大兴安岭北段东坡中北部小莫尔可地区中生代火山岩成因及其地质意义——元素、Hf同位素地球化学与锆石U-Pb同位素定年 [J], 刘晨;孙景贵;古阿雷;赵克强;韩吉龙;杨梅;冯洋洋5.山西梨园金矿黄铁矿微量元素及S-Pb-He-Ar同位素地球化学特征及其地质意义[J], 甄世民; 宋晓航; 庞振山; 朱晓强; 薛建玲; 方永财; 贾宏翔; 石光耀; 王大钊; 查钟健因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
赵志丹岩石地球化学-REE处理
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第三章、第三章、岩石地球化学数据的处理与解释第一节、第一节、主量元素数据处理与解释第二节、微量元素数据处理与解释第二节、第三节、第三节、同位素数据处理与解释第三章、第三章、岩石地球化学数据的处理与解释第二节、第二节、微量元素数据处理与解释一、控制微量元素行为的地球化学规律二、稀土元素处理和解释三、微量元素处理和解释第三章、第三章、岩石地球化学数据的处理与解释第二节、第二节、微量元素数据处理与解释一、控制微量元素行为的地球化学规律痕量元素，微量元素（痕量元素，trace elements) 岩石中含量<0.1%的，的岩石中含量用ppm (μg/g 10－6), μg/g, 或者 ppb (ng/g 10－9)表示 ng/g, 表示国际单位使用的幂表示方法名称 atto femto pico nano micro milli centi deci 符号 a f p n μ m c d 数值 10-18 10-15 10-12 10-9 10-6 10-3 10-2 10-1 名称 deca hecto kilo mega giga tera peta exa 符号 da h k M G T P E 数值 10 102 103 106 109 1012 1015 1018第三章、第三章、岩石地球化学数据的处理与解释第二节、第二节、微量元素数据处理与解释一、控制微量元素行为的地球化学规律微观规律——地球化学亲和性、类质同象法则、微观规律——地球化学亲和性、类质同象法则、晶体场理论——地球化学亲和性（对过渡金属），归纳为：化学和晶体化学因素，包括对过渡金属），归纳为：化学和晶体化学因素，），归纳为原子（离子）的半径、配位数、原子和离子极化、原子（离子）的半径、配位数、原子和离子极化、最紧密堆积等宏观规律——体系性质和热力学规律的影响，宏观规律——体系性质和热力学规律的影响，如体系的化学——体系性质和热力学规律的影响组成、温度、压力、组成、温度、压力、氧化还原电位等微量元素行为的宏观表现矿物——是组成地球的基本矿物——是组成地球的基本——固体物质，固体物质，元素赋存在矿物之中，之中，通过矿物的形成和变化而具体体现。
南海及周缘地区地幔组成和动力学的岩石地球化学制约
ZHAO Zhi-hua'-2-3'4, ZHANG Guo-liang'：4** , WANG Shuai' 2-3'4 , ZHANG Ji1'2'3'4
扩张后出现碳酸盐化火山岩并在地球化学上表现为向碱性玄武岩连续转化，同时海南岛和印支半岛的新生代玄武岩整体具 有低于亏损橄榄岩地櫃的Mg同位素组成，这些都表明南海及周缘地区的地帳源区中有俯冲板块带入的沉积碳酸盐混入。综 上认为，该弥散火成岩省在地幔源区组成上均体现有"俯冲-再循环”组分的加入，该再循环地幔组分可能与该地区长期俯冲 滞留板块的重熔有关。 关 键 词：玄武岩；地幔；辉石岩；碳酸盐化火山岩；南海 中图分类号:P542. 5 文章编号:1007-2802(2019)02-0260-13 doi：10. 19658/j.issn. 1007-2802. 2019. 38. 060
摘要：南海及其周边(包括雷州半岛、海南岛、印支半岛)广泛分布新生代以来形成的板内玄武岩(弥散火成岩省) ，本文搜集 了该区已发表的新生代玄武岩的地球化学数据并据此进行了总结分析。结果显示，该区板内火山岩主要分为拉斑玄武岩和 碱性玄武岩两个系列，其微量元素组成为典型的洋岛玄武岩(0IB)特征。Sr-Nd-Pb-Hf同位素结果指示其源区为亏损地幔端
•地幔地球化学研究进展•
矿物岩石地球化学通报
Bulletin of Mineralogy , Petrology and Geochemistry Vol. 38 No. 2, Mar., 2019
中国矿物岩石地球化学学会第16 届侯德封矿物岩石地球化学青年科学家奖评选公告
4322016年中国矿物岩石地球化学学会第16届侯德封矿物岩石地球化学青年科学家奖评选公告2016年4月9日, 中国矿物岩石地球化学学会第8届侯德封奖评选工作委员会在杭州召开了评审会。
19名评选委员会委员到会。
会议由评选委员会主任刘丛强院士主持。
本次共评选出18名获奖人, 经网上公示(公示时间: 2016-04-14至2016-04-25)无异议, 评选结果生效。
现将评选结果公告如下(以姓氏拼音为序)。
丛志远, 男, 1977年9月生, 中国科学院青藏高原研究所, 副研究员, 博士。
请奖项目: 青藏高原大气气溶胶地球化学表征与请奖项目有关的主要学术成就及创新点: ①利用分子标志物的指示作用, 揭示了南亚大气污染物向青藏高原的传输过程; ②通过湖泊沉积物重建了过去150年间大气黑碳的历史变化; ③明确了青藏高原气溶胶中痕量元素浓度水平及Pb同位素组成特征; ④针对雪冰介质的特点, 开发了有机酸标志物的前处理方法。
五篇代表性论著:1. Cong Z Y, Kang S C, Kawamura K, Liu B, Wan X, Wang Z Y, Gao S P, Fu P Q. Carbonaceous aerosols on the south edgeof the Tibetan Plateau: Concentrations, seasonality and sources. Atmospheric Chemistry and Physics, 2015, 15: 1573–1584.2. Cong Z Y, Kawamura K, Kang S C, Fu P Q. Penetration of biomass-burning emissions from South Asia through theHimalayas: New insights from atmospheric organic acids. Scientific Reports, 2015, 5: 9580, doi:10.1038/srep09580.(Highlighted by Nature).3. Cong Z Y, Kang S C, Zhang Y L, Gao S P, Wang Z Y, Liu B, Wan X. New insights into trace element wet deposition inthe Himalayas: Amounts, seasonal patterns, and implications. Environmental Science and Pollution Research, 2015, 22: 2735–2744.4. Cong Z Y, Kang S C, Gao S P, Zhang Y L, Li Q, Kawamura K. Historical trends of atmospheric black carbon on TibetanPlateau as reconstructed from a 150-year lake sediment record. Environmental Science and Technology, 2013, 47: 2579–2586.5. Cong Z Y, Kang S C, Luo C L, Li Q, Huang J, Gao S P, Li X D. Trace elements and lead isotopic composition of PM10 inLhasa, Tibet. Atmospheric Environment, 2011, 45: 6210–6215.侯通, 男, 1984年5月生, 中国地质大学(北京), 副教授, 博士。
赵志丹岩石地球化学8-地球化学端元
Figure 14-6. After Zindler and Hart (1986), Staudigel et al. (1984), Hamelin et al. (1986) and Wilson (1989).
BSE (Bulk Silicate Earth)——
＝the Primary Uniform Reservoir
大洋地幔主要地球化学端元
一、亏损地幔（DM，DMM）
DM＝ Depleted Mantle DMM＝ Depleted－MORB Mantle
亏损地幔
——N-MORB的源区
低Rb/Sr,低Sr比值 高Sm/Nd和Nd比值
DM (Depleted Mantle) = N-MORB source
Nd为>+10
大洋地幔源区的主要端元
Sr－Pb 1. 2. 3. 4. 5. 6. DM （DMM） HIMU EM I EM II PREMA BSE
大洋地幔源区的主要端元
143Nd/144Nd-87Sr/86Sr
1. DM（DMM） 2. HIMU 3. EM I 4. EM II 5. PREMA 6. BSE
et al. (1984), Hamelin et al. (1986) and Wilson (1989).
大洋地幔主要地球化学端元
亏损地幔（DM） 产生的玄武岩——N-MORB
大洋中脊
MORB＝Mid-Ocean Ridge Basalt
Figure 13-1. After Minster et al. (1974) Geophys. J. Roy. Astr. Soc., 36, 541-576.
Allè gre, 2008
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大量OIB，IAB, 大 Nd为>+6－+8 陆玄武岩具有此特征。 因此命名。 高U/Pb
(标 准化数值为146Nd/144Nd ＝0.7129)
206Pb/204Pb＝18.2-18.5
Figure 14-6. After Zindler and Hart (1986), Staudigel et al. (1984), Hamelin et al. (1986) and Wilson (1989).
大洋地幔源区的主要端元
Sr－Pb 1. 2. 3. 4. 5. 6. DM （DMM） HIMU EM I EM II PREMA BSE
大洋地幔源区的主要端元
143Nd/144Nd-87Sr/86Sr
1. DM（DMM） 2. HIMU 3. EM I 4. EM II 5. PREMA 6. BSE
208Pb/204Pb-206Pb/204Pb
1. DM 2. HIMU 3. EM I 4. EM II 5. PREMA 6. BSE
Figure 14-8. After Wilson (1989) Igneous Petrogenesis. Kluwer. Data from Hamelin and Allè gre (1985), Hart (1984), Vidal et al. (1984).
Figure 14-6. After Zindler and Hart (1986), Staudigel et al. (1984), Hamelin et al. (1986) and Wilson (1989).
PREMA (PREvalent MAntle)
普通地幔源区
87Sr/86Sr＝0.7033 143Nd/144Nd＝0.5130
第四章、地球主要地球化学端元特征
一、大洋玄武岩主要分类与大洋地幔端元
二、大陆岩石圈的主要端元
另外加入内容：
浏览地球内部岩浆的形成条件和
板块构造不同部位岩lt;180 Ma
(Allè gre, 2008)
大陆年龄
全球大陆
北美大陆
(Allè gre, 2008)
全球大陆年龄
87Sr/86Sr＝0.7045-52
143Nd/144Nd＝0.512638
BSE
(标准化数值为146Nd/144N＝0.7129)
Nd= 0
低U/Pb、Th/Pb，Pb 的三个比值都很低
206Pb/204Pb＝18.4±0.3 207Pb/204Pb＝15.58±0.08 208Pb/204Pb＝38.9±0.3
Figure 14-7. After Wilson (1989) Igneous Petrogenesis. Kluwer.
什么是高
= 238U/204Pb
可以作为衡量U富集程度的参数
• HIMU 端元具有非常高的206Pb/204Pb比值，表明源区富 U, 但是不富集Rb, 并具有足够老的年龄(> 1 Ga)来得到 高的观察到的 206Pb/204Pb比值 • HIMU端元成因模式: 俯冲再循环的洋壳（可能被海水蚀 变），局部地幔的Pb丢失后进入洋壳，并可能由此交代 流体导致Rb的丢失，使得HIMU具有高Pb、低Sr特征。
高地幔（HIMU地幔）
低Rb/Sr, 低87Sr/86Sr (＝0.7029) 中等Sm/Nd, 143Nd/144Nd (＝0.51285)
(标准化数值为146Nd/144Nd ＝0.7129)
Nd为>+4－+6
et al. (1984), Hamelin et al. (1986) and Wilson (1989).
大洋地幔主要地球化学端元
亏损地幔（DM） 产生的玄武岩——N-MORB
大洋中脊
MORB＝Mid-Ocean Ridge Basalt
Figure 13-1. After Minster et al. (1974) Geophys. J. Roy. Astr. Soc., 36, 541-576.
大洋地幔主要地球化学端元
一、亏损地幔（DM，DMM）
DM＝ Depleted Mantle DMM＝ Depleted－MORB Mantle
亏损地幔
——N-MORB的源区
低Rb/Sr,低Sr比值 高Sm/Nd和Nd比值
DM (Depleted Mantle) = N-MORB source
Nd为>+10
PREMA (PREvalent MAntle)
普通地幔源区
87Sr/86Sr＝0.7033 143Nd/144Nd＝0.5130
(标准化数值为 146Nd/144Nd＝0.7129)
Nd为>+6－+8
高U/Pb
206Pb/204Pb＝18.2-18.5
Prevalent：adj. 普遍的, 流行的
Figure 14-6. After Zindler and Hart (1986), Staudigel et al. (1984), Hamelin et al. (1986) and Wilson (1989).
大洋地幔主要地球化学端元
四、高地幔（HIMU地幔）
高地幔
Figure 14-6. After Zindler and Hart (1986), Staudigel et al. (1984), Hamelin et al. (1986) and Wilson (1989).
大洋中脊玄武岩（MORB）2种类型：
N-MORB——正常型MORB E-MORB——富集型MORB REE特征
Figure 13-10. Data from Schilling et al. (1983) Amer. J. Sci., 283, 510-586.
大洋中脊玄武岩（MORB）2种类型：
大洋地幔主要地球化学端元
普通地幔（PREMA） 产生的玄武岩——E-MORB
大洋中脊玄武岩（MORB）2种类型：
同位素特征
• N-MORB: 87Sr/86Sr < 0.7035，143Nd/144Nd > 0.5030, ——来 源于亏损地幔源区DM • E-MORB：更加富集Nd、Sr同位素，表明N-MORB和EMORB确实起源于不同的地幔源区——来源于亏损地幔源区 DM＋PREMA PREMA
Figure 13-12. Data from Ito et al. (1987) Chemical Geology, 62, 157-176; and LeRoex et al. (1983) J. Petrol., 24, 267-318.
大洋地幔主要地球化学端元
三、整个硅酸盐地球(BSE)
BSE (Bulk Silicate Earth)——
(Allè gre, 2008)
大洋地幔源区特征及其成因
大洋地幔主要的地球化学端元
@ Geochemical end-members @ Mantle reservoirs
地球/地幔化学端元的几种说法：
Geochemical end-members Mantle reservoirs Geochemical components Mantle components Mantle source region Source region
＝the Primary Uniform Reservoir
87Sr/86Sr＝0.7045-52
143Nd/144Nd＝0.512638
(标准化数值为146Nd/144Nd＝0.7129)
Nd=0, Sr=0
低U/Pb、Th/Pb， Pb的三个比值都很低
206Pb/204Pb＝18.4±0.3 207Pb/204Pb＝15.58±0.08 208Pb/204Pb＝38.9±0.3
普通铅的单阶段增长曲线
[(207Pb/204Pb)t—b0]/[(206Pb/204Pb)t—a0]=1/137.88· [(eλ2T—eλ2t)/ (eλ1T—eλ1t)]
按照H—H法模式，并利用以上符号则可将方程简化为： ( 206Pb/204Pb)t =a0+ μ(eλ1T-eλ1t) （1） ( 207Pb/204Pb)t =b0+ (μ/137.88)(eλ2T-eλ2t) （2）
A modern concept of the axial magma chamber beneath a fast-spreading ridge
Figure 13-15. After Perfit et al. (1994) Geology, 22, 375-379.
大洋地幔主要地球化学端元
二、普通地幔（PREMA）
如果给定现代μ值为8、9、10， 相应的ν值亦可计算出来 （ν=μ/137.88），将上述各值代 入方程，按给定的年龄值t，即可 构成一组从原始铅点向外散开的扇 形曲线簇（右图）。 这些曲线就是普通铅的单阶段 增长曲线。同理亦可作出 208Pb/204Pb和206Pb/204Pb之间的 增长曲线。
(Allè gre, 2008)
Figure 14-6. After Zindler and Hart (1986), Staudigel et al. (1984), Hamelin et al. (1986) and Wilson (1989).
BSE (Bulk Silicate Earth)——
＝the Primary Uniform Reservoir
大洋地幔源区的主要端元
207Pb/204Pb-206Pb/204Pb
1. DM 2. HIMU 3. EM I 4. EM II 5. PREMA 6. BSE
Figure 14-7. After Wilson (1989) Igneous Petrogenesis. Kluwer.