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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(143Nd /144Nd)CHUR(t)和(143Nd /144Nd)S(t)计算方法
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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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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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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。
岩石地球化学-结课作业答案(原著-可直接交)-中国地质大学
2013《岩石地球化学》开卷考试题目一、元素分配系数的定义及其测定方法(20分)。
在温度、压力一定的条件下，微量元素在两相平衡分配时其浓度比为一常数K D，K D即为分配系数。
在一定浓度范围内分配系数与微量元素的浓度无关，只与温度、压力有关。
根据能斯特定律，分配系数需测定平衡体系中固相和液相两部分的微量元素浓度，目前常用直接测定法和实验测定法。
直接测定法即直接测定地质体中两平衡共存相的微量元素丰度，再按能斯特分配定律计算分配系数。
实验测定法是用化学试剂合成与天然岩浆成相似的玻璃物质；或者直接采用天然物质作为初始物质，实验使一种矿物和熔体或两种矿物间达到平衡，并使微量元素在两相中达到溶解平衡，然后测定元素在两相中的浓度，得出分配系数。
二、举例说明何谓相容元素和不相容元素(20分)。
相在岩浆或热液中的某些微量元素(如Cr、Ni、Co、V等)。
在矿物结晶过程中趋向于在早期固相中富集。
因其浓度低，不能形成独立矿物，但其离子半径、电荷、晶体场等晶体化学性质与构成结晶矿物的主要元素相似，故在固——液相反应或平衡中易于呈类质同象形式进入有关矿物相。
其固——液相分配系数明显大于1。
元素的相容性可因结晶条件的不同而改变。
不相容元素又称湿亲岩浆元素，在岩浆或热液的矿物结晶过程中趋向于在液相中富集的某些微量元素(如Sn、Li、Rb、Sr、Cs、Be、Ba、Zr、Hf、Nb、Ta、Th、U和稀土元素)。
因其浓度低，不能形成独立矿物相。
因受其离子半径、电荷和化合键所限，很难进入造岩矿物晶体结构中，而在残余岩浆或热液中相对富集。
其固-液相分配系数近于零。
元素的不相容性可因结晶条件的不同而改变。
三、Rb-Sr同位素定年的方程、等时线年龄测定的原理及其适用的岩石类型(20分)。
Rb-Sr法测定地质年龄的原理基于87Rb经过一次β衰变生成稳定的87Sr，即：87Rb→87Sr+β‾+v+E式中：β‾表示负电子；v为反中微子；E为衰变能。
《岩石地球化学》PPT课件
h
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a. 硅碱图 b. AFM c. FeO*/MgO 对SiO2
~ 30岛弧和大陆弧的1946个 分析数据，主要是火山岩
Data compiled by Terry Plank (Plank
and Sci.
LLeatnt.g, m90u,i3r,4199-38780).Earthh
Planet.
??
现代大洋玄武岩可以按照产出的构造环境分为5类
1 MORB (Mid-Ocean Ridge Basalts)，洋壳上部的主体，包括 熔岩和岩墙，并代表大洋辉长岩的初始岩浆。
2 BABB (Back-Arc Basin Basalts)，形成于弧后扩张脊。弧后 盆地宽度60－1000km。
3 OPB (Ocean Plateau Basalts)，发育于大洋板内环境，形成 范围巨大的、厚的海底熔岩堆积。
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大陆地壳的流变学结构
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大陆地壳的成分结构
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大陆上地壳的组成
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大陆下地壳的主元素组成
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典型地壳的稀土元素组成
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问题一
大陆下地壳的主元素、微量元素和同位素组成特征
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第三章 地壳和上地幔的主要构成岩类及其地球化学
3、上地壳主要岩类的地球化学特征
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第四章 地壳和上地幔的主要构成岩类及其地球化学
44
岛弧岩浆活动
岛弧岩浆活动的时空变化
1) 岛弧火山岩存在成分极性，从俯冲带向岛弧方向，依次 出现拉斑玄武岩浆系列、钙碱性岩浆系列和碱性岩浆系列
2) 岛弧岩浆岩的岩石类型多样，主元素有较大的变化范围。
18406204_云南腾冲全新世火山岩岩浆演化和岩石成因
１０００ ０５６９／２０１９／０３５（０２） ０４７２ ８４ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ 岩石学报ｄｏｉ：１０ １８６５４／１０００ ０５６９／２０１９ ０２ １３云南腾冲全新世火山岩岩浆演化和岩石成因杨逸云 赵志丹 雷杭山 武精凯 苗壮 张双全 陈玲 季宏伟ＹＡＮＧＹｉＹｕｎ，ＺＨＡＯＺｈｉＤａｎ ，ＬＥＩＨａｎｇＳｈａｎ，ＷＵＪｉｎｇＫａｉ，ＭＩＡＯＺｈｕａｎｇ，ＺＨＡＮＧＳｈｕａｎｇＱｕａｎ，ＣＨＥＮＬｉｎｇａｎｄＪＩＨｏｎｇＷｅｉ地质过程与矿产资源国家重点实验室，中国地质大学地球科学与资源学院，北京 １０００８３ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ａｎｄＳｃｈｏｏｌｏｆＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ２０１８ ０９ ０１收稿，２０１８ １２ １５改回ＹａｎｇＹＹ，ＺｈａｏＺＤ，ＬｅｉＨＳ，ＷｕＪＫ，ＭｉａｏＺ，ＺｈａｎｇＳＱ，ＣｈｅｎＬａｎｄＪｉＨＷ ２０１９ ＭａｇｍａｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｐｅｔｒｏｇｅｎｅｓｉｓｏｆＨｏｌｏｃｅｎｅｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋｓｉｎＴｅｎｇｃｈｏｎｇ，Ｙｕｎｎａｎ ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，３５（２）：４７２－４８４，ｄｏｉ：１０ １８６５４／１０００ ０５６９／２０１９ ０２ １３Ａｂｓｔｒａｃｔ ＴｅｎｇｃｈｏｎｇｖｏｌｃａｎｉｃｆｉｅｌｄｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅａｒｅａｓｗｉｔｈｔｈｅｒｅｃｏｒｄｓｏｆＨｏｌｏｃｅｎｅｖｏｌｃａｎｏｓｉｎＣｈｉｎａ ＴｈｅｍａｇｍａｔｉｓｍｎａｔｕｒｅａｎｄｐｅｔｒｏｇｅｎｅｓｉｓｏｆｔｈｉｓＴｅｎｇｃｈｏｎｇＨｏｌｏｃｅｎｅＶｏｌｃａｎｉｃｓ（ＴＨＶ）ａｒｅｅｓｓｅｎｔｉａｌｅｖｉｄｅｎｃｅｓｉｎｒｅｖｅａｌｉｎｇｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓｏｕｔｈｅａｓｔｗａｒｄｇｒｏｗｔｈａｎｄｄｅｅｐｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｔｈｅＴｉｂｅｔａｎＰｌａｔｅａｕ Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｍｉｎｅｒａｌｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄｗｈｏｌｅｒｏｃｋｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙｓｔｕｄｙｏｎｔｈｒｅｅｖｏｌｃａｎｏｓ（Ｍａａｎｓｈａｎ，Ｈｅｉｋｏｎｇｓｈａｎ，ａｎｄＤａｙｉｎｇｓｈａｎ）ｏｆｔｈｅＴＨＶ，ａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｔｈｅｍａｇｍａｔｉｓｍ ＴｈｅｍａｊｏｒｉｔｙｏｆｔｈｅＴＨＶａｒｅｈｉｇｈｐｏｔａｓｓｉｕｍｃａｌｃ ａｌｋａｌｉｎｅｒｏｃｋｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｂａｓａｌｔｉｃｔｒａｃｈｙａｎｄｅｓｉｔｅａｎｄｔｒａｃｈｙａｎｄｅｓｉｔｅ ＷｅｆｏｕｎｄｎｅｇａｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎＳｉＯ２ａｎｄＣａＯ，Ｆｅ２Ｏ３Ｔ，ＴｉＯ２，ＭｇＯ，ａｎｄｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＳｉＯ２ａｎｄＫ２Ｏ，ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｔｈｅｆｒａｃｔｉｏｎａｌｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｏｌｉｖｉｎｅ，ｐｙｒｏｘｅｎｅ，ａｎｄｐｌａｇｉｏｃｌａｓｅ Ｔｈｅｘｅｎｏｃｒｙｓｔｓｏｆｐｌａｇｉｏｃｌａｓｅｗｉｔｈａｃｉｄｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（Ａｎ＝２８）ｈａｓｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈｂａｓｉｃｐｌａｇｉｏｃｌａｓｅｒｉｍ（Ａｎ＝６５），ａｎｄｘｅｎｏｃｒｙｓｔｓｏｆｑｕａｒｔｚｗｉｔｈｎａｒｒｏｗｐｙｒｏｘｅｎｅｒｅａｃｔｉｏｎｒｉｍ，ｗｅｒｅｆｏｕｎｄｉｎｔｈｅｔｒａｃｈｙａｎｄｅｓｉｔｅｓａｍｐｌｅｓ，ｗｈｉｃｈｐｏｓｓｉｂｌｙｓｕｇｇｅｓｔｔｈｅｃｒｕｓｔａｌｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｂｙｇｒａｎｉｔｏｉｄｃｏｕｎｔｒｙｒｏｃｋｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍａｇｍａｕｐｗｅｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓｉｎｓｈａｌｌｏｗｌｅｖｅｌｏｆｔｈｅｃｒｕｓｔ Ｏｎｔｈｅｃｏｎｔｒａｒｙ，ｔｈｅｗｈｏｌｅｒｏｃｋＴｈ／Ｎｂｒａｔｉｏｉｓｓｍａｌｌ（＜１ １６），ｗｈｉｃｈｒｅｆｌｅｃｔｓａｍｉｎｏｒｏｖｅｒａｌｌｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ＴｈｅＴＨＶｓｈｏｗｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔｉｎｌａｒｇｅｉｏｎｌｉｔｈｏｐｈｉｌｅｅｌｅｍｅｎｔ（ＬＩＬＥ），ａｎｄｄｅｐｌｅｔｉｏｎｉｎｈｉｇｈｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｌｅｍｅｎｔ（ＨＦＳＥ），ｈｉｇｈＴｈ／ＵａｎｄｌｏｗＢａ／Ｌａｒａｔｉｏｓ，ａｎｄｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔｏｆＳｒ Ｎｄｉｓｏｔｏｐｅｓ，ｗｈｉｃｈａｓａｗｈｏｌｅｉｍｐｌｉｅｓｔｈａｔｔｈｅｍａｇｍａｓｈｏｕｌｄｈａｖｅｃｏｍｅｆｒｏｍａｎｅｎｒｉｃｈｅｄｕｐｐｅｒｍａｎｔｌｅｔｈａｔｈａｖｅｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄｍｅｔａｓｏｍａｔｉｓｍｂｙｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｏｆｐｅｌａｇｉｃｓｅｄｉｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅＮｅｏ Ｔｅｔｈｙｓ ＴｈｅＴＨＶａｒｅｆｏｒｍｅｄｉｎｉｎｔｒａｐｌａｔｅｔｅｃｔｏｎｉｃｓｅｔｔｉｎｇｏｆｐｏｓｔ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｒｅｇｉｍｅａｆｔｅｒｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＩｎｄｉａａｎｄＡｓｉａ Ｔｈｅｖｏｌｃａｎｏｓａｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇｉｎｎｏｒｔｈ ｓｏｕｔｈｔｒｅｎｄｉｎｇａｌｏｎｇｔｈｅＴｅｎｇｃｈｏｎｇｂａｓｉｎａｎｄｅｒｕｐｔｅｄｉｎｌｉｍｉｔｅｄｖｏｌｕｍｅ Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｈｉｇｈｌｙｌｏｃａｌｉｚｅｄｅｘｔｅｎｓｉｏｎａｌｏｎｇｒｅｇｉｏｎａｌｓｔｒｉｋｅ ｓｌｉｐｆａｕｌｔｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｌａｔｅｒａｌｓｐｒｅａｄｉｎｇｉｎｔｈｅｅａｓｔｅｒｎＴｉｂｅｔａｎｐｌａｔｅａｕ，ｔｈｅｔｒｉｇｇｅｒｏｆｔｈｅＴｅｎｇｃｈｏｎｇＨｏｌｏｃｅｎｅｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋｓｍａｙｂｅｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｄａｓｒｅｓｕｌｔｉｎｇｏｆｔｈｅｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｍｅｌｔｉｎｇｏｆｔｈｅｅｎｒｉｃｈｅｄｍｅｔａｓｏｍａｔｉｚｅｄｍａｎｔｌｅｌｉｔｈｏｓｐｈｅｒｅ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｈｏｌｏｃｅｎｅｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋｓ；Ｔｅｎｇｃｈｏｎｇ；Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ；Ｃｒｕｓｔａｌｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ；Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎ摘 要 腾冲火山岩区是我国全新世以来记载火山喷发的少数地区之一，该地区岩浆作用的性质与成因是揭示青藏高原东缘的现今侧向生长过程与深部作用的重要依据。
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
赵志丹岩石地球化学-REE处理资料
金振民教授（1994）发现 了橄榄岩的初始熔融物(5— 7%)在固相岩石中存在矿物 三联点位置(这是静态熔融 特征)，同时大量熔体在差 异应力驱动下沿着橄榄石矿 物颗粒边界分布，形成熔融 薄膜(见nature封面照片)。
部分熔融产物 Ol＋Sp ＋ melt
The figure above is a back-scattered electron image of water-rich fluid pockets (dark), silicate melt quenched to glass (dark gray) and olivine crystals (a mantle mineral, light gray). The bright spots are another mineral (spinel) that formed when the experiment was quenched from the run conditions of 15,000 atmospheres pressure and 1050 degrees Celsius temperature. The white scale bar represents a length of 20 microns. / igpp/texture.php
微量元素行为的宏观表现
矿物——是组成地球的基本 固体物质，元素赋存在矿物 之中，通过矿物的形成和变 化而具体体现。
两相平衡共存——是控制微 量元素分布和分配的主要过 程，微量元素在固相－固相 、熔体－熔体、熔体－固相 之间分配是控制元素分布和 含量变化的主要过程，也是 宏观表现。
例如：Ol＋熔体系统的元素分配
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
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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).
Figure 13-12. Data from Ito et al. (1987) Chemical Geology, 62, 157-176; and LeRoex et al. (1983) J. Petrol., 24, 267-318.
大洋中脊玄武岩2种类型（N-, E-MORB）成因模式：
Figure 14-7. After Wilson (1989) Igneous Petrogenesis. Kluwer.
什么是高
238U/204Pb=μ，
235U/204Pb=ν
= 238U/204Pb
=μ/137.88， 232Th/204Pb=ω， 232Th/238U=κ
可以作为衡量U富集程度的参数
地球化学主量元素－微量元素－ 同位素的层次与功能
以玄武岩为例：
主量元素划分岩石大类——
微量元素可以划分构造环境—— 同位素划分更细的层次——
大洋地幔源区特征以及成因
研究思路和方法
1. 从数据类型看，主要是使用同位素地球化学数据。 2. 年轻的各种大洋玄武岩直接来源于大洋地幔，而且 由于年龄小（一般小于50Ma），其Sr-Nd-Pb同位 素的现今测定值十分接近岩石形成时候的初始值， 即，不需要年龄校正。 3. 大洋地壳很薄，大洋地壳对大洋玄武岩的混染作用 十分有限，因此岩石同位素十分接近于大洋地幔成 分特征。 4. 综合以上，利用各种大洋玄武岩的同位素组成来代 表其起源的地幔源区。(注意，到大陆则复杂了)
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
A = 俯冲带 C = 岩浆
B =陆源沉积物 D = 大陆弧
E = 岛弧
G = 海底喷发
F = 大陆裂谷
Oceanic basalts are produced at ocean ridges and ocean island
Materials: unaffected by old continents, but derived from the mantle
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——归纳
Allè gre, 2008
大洋地幔主要地球化学端元
二、普通地幔（PREMA）
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
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 ）
低U/Pb、Th/Pb，Pb 的三个比值都很低
206Pb/204Pb＝17.2-17.7 207Pb/204Pb＝15.4 208Pb/204Pb＝37.2-37.4
分布在NHRL线上
Northern Hemisphere Figure 14-6. After Zindler and Hart (1986), Staudigel Reference Line (NHRL)
普通地幔源区
87Sr/86Sr＝0.7033 143Nd/144Nd＝0.5130
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).
N-MORB——正常型MORB E-MORB——富集型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DMM • 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 DMM＋PREMA
• 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。
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)
＝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
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
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
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. (1ta 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)——
(Niu, 2004)
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：
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