岩石地球化学
地球化学演化与岩石地球化学特征研究
地球化学演化与岩石地球化学特征研究地球化学是研究地球与其组成部分之间的相互作用和相互关系的科学分支。
地球化学包括地球周围的大气、水体、地壳和内部的物质组成及其演化过程的研究。
地球物质的演化过程离不开地球化学的研究。
地球化学演化研究的是地球物质在地质时间尺度上的演化过程，即地球从形成到现在的物质变化。
地球形成之初，是一个炽热的球体，随着时间的推移，地球逐渐冷却。
这个演化过程中，地球物质发生了种种变化，如地壳的分化、地球大气和水体的形成等。
地球化学演化研究的就是这些变化的机理和规律。
岩石地球化学特征研究的是岩石成分和结构的地球化学特征。
岩石是地壳的主要组成部分，通过研究岩石的地球化学特征可以了解地壳的组成和演化过程。
岩石地球化学特征的研究对象包括岩石中的元素和同位素组成、矿物的结构和成分等。
通过研究这些特征，可以了解岩石形成的环境和演化的过程，从而推断地壳的演化历史和岩石圈的动力学过程。
地球化学演化和岩石地球化学特征研究对于认识地球的演化历史和了解地球系统的运行机制具有重要意义。
通过研究地球化学演化，可以了解地球的形成和演化过程，揭示地球系统的基本规律。
而通过研究岩石地球化学特征，可以了解地壳的组成和演化过程，从而为认识岩石圈的动力学过程提供了有效的手段。
总之，地球化学演化与岩石地球化学特征研究是地球科学中重要的研究领域，它们为我们了解地球的演化历史和认识地球系统的运行机制提供了重要的科学依据。
只有通过深入研究这些问题，才能更好地保护和利用地球资源，促进人类社会的可持续发展。
岩石地球化学探究
岩石地球化学探究地球化学是地球科学中重要的一个分支，它研究的是地球化学元素在地球体系中的分布、循环和演化规律。
而在地球化学的研究中，岩石化学则是十分重要的一个领域。
岩石是地球上最基本的构成单元之一，对地球化学元素的富集和分布有着重要的影响，因此岩石地球化学的研究也日益受到关注。
岩石地球化学研究的基础是对岩石中元素的分析。
岩石中的元素种类繁多，不同类型的岩石中元素含量也明显不同。
常见的岩石类别包括火成岩、沉积岩和变质岩等。
近些年来，高新技术的不断发展，为岩石地球化学的研究提供了有力的手段。
质谱和同位素分析技术的应用，使得研究人员能够更准确、更全面、更深入地了解岩石中元素的含量、组成以及来源等方面的信息。
另外，在现代岩石地球化学的研究中，物质循环是一个重要的课题。
物质循环包括物质的吸收、转运、富集、释放等过程，不同的地区、不同的岩石类型，其物质循环的规律是不同的。
例如，研究大气污染对各种岩石的影响，可以归纳不同的物质循环规律。
大气中的气体排放会通过降水被送到地表，这会导致土壤和岩石中各种元素的含量发生变化，从而会对植物和动物的生态系统产生影响。
因此，对物质循环的研究有助于我们更好地认识岩石地球化学的规律。
岩石地球化学的研究不仅在地质学方面起到了重要作用，同时，它也对更广泛的领域如中药、环保和矿产资源开发等都有着重要的参考和作用。
近年来，中药材的研发和应用正变得越来越重要，在这个过程中，对岩石地球化学的研究起到了指引作用。
以研究中药草本为例，只有了解其生长的地理环境和土壤岩石成分，才能种植出高品质、含有特定元素的中药材，进而研发出更优质的中药制剂。
总之，岩石地球化学的研究已经逐步成为地球科学的重要领域之一，对于人类对地球的认识和开发利用都具有很重要的意义。
在未来的研究中，需要结合现代科技手段，深入探究岩石地球化学的内部规律，为人类对环境、资源的保护和开发做出贡献。
岩类学、岩石地球化学、实验岩石学
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岩类学是地质学的一个重要分支，研究地球上的岩石的成因、组成、结构、变质过程和变质岩的形成原因等。
《岩石地球化学》PPT课件
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51
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.
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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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21
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。
岩石地球化学数据解释
主要标准矿物组合：Or ：正长石 Ab ：钠长石 An ：钙长石 Q ：石英En ：辉石 Hy ：紫苏辉石C ：刚玉 Mt ：磁铁矿A/CNK=Al 2O 3/CaO+Na 2O+K 2OA/CNK 数值： ＞1.1，S 型花岗岩，过铝的＜1.1，I 型花岗岩里特曼指数σ： σ＜1.8，钙性的1.8＜σ＜3.3，钙碱性的3.3＜σ＜9，碱钙性的Σ＞9，碱性的钙碱率A.R ，（适用于42%＜SiO 2＜70%的岩石），SiO2相同时，数值越大越碱性NK/A=Na 2O+K 2O/Al 2O 3NK/A 数值： NK/A ＜0.9，钙碱性0.9＜NK/A ＜1，偏碱性1≤NK/A ，偏碱性分异指数DI ：数值越大表明岩浆分异演化越彻底，酸性程度越高数值越小表明岩浆分异演化程度低，基性程度相对高一般数值：固结指数SI ：岩浆分异程度高，SI 就越小，岩石酸性程度高岩浆分异程度差，SI 就越大，岩石基性程度高一般数值：长英指数FL 与镁铁指数MF ：岩浆分离结晶作用程度高，镁铁指数就大，长英指数也大 岩浆分离结晶作用程度低，镁铁指数就小，长英指数也小 一般长英指数和镁铁指数的数值在50—100，绝对小于100稀土重量ΣREE：一般几百都是偏低，上千就高。
轻重稀土比值ΣCe/ΣY：一次热事件的早期单元，比值较大，轻稀土越富集随着岩浆演化到晚期单元，比值减小，(La/Yb)N：(Ce/Yb)N：反映轻稀土的分馏程度，比值越大，轻稀土分馏越明显，富集程度越高。
数值一般和1比较(Sm/Eu)N：反映重稀土的分馏程度，比值越小，重稀土分馏越明显，富集程度越高。
数值一般和1比较元素铕值δEu：：δEu＞0.7，基性岩浆分异的花岗岩，成因与板块有关0.3＜δEu＜0.7，分布最广泛，地壳经不同程度的部分熔融形成δEu＜0.3，岩浆演化晚期的偏碱性花岗岩，一个超单元的最后一、二个单元，由完全的分异结晶作用形成δEu一般都是亏损微量元素数据解释元素含量数值对比，和地壳丰度值特征参数：Nb*，Sr*，P*，Ti*，Zr*，数值小于1就亏损，大于1，就富集，与投图一致。
地球化学 岩石地球化学 年代地球化学
地球化学岩石地球化学年代地球化学地球化学岩石地球化学年代地球化学，这可是个大家伙啊！咱们今天就来聊聊这个神秘的话题，看看它到底是个啥东西，又是如何影响咱们的生活呢？咱们得了解什么是地球化学。
简单来说，地球化学就是研究地球内部的物质成分、结构和变化规律的科学。
而岩石地球化学则是研究岩石这种固体地球物质的地球化学性质。
至于年代地球化学嘛，它就是研究地球上不同时期的岩石中所含有的各种元素和化合物的种类和含量，从而推断出那个时期的地质历史。
这些地球化学知识对我们的生活有什么影响呢？其实可大了去了！比如说，咱们吃的水果蔬菜、喝的水、呼吸的空气，都是由地球上的岩石经过漫长的岁月形成的。
所以说，地球化学知识可以帮助咱们更好地了解咱们所生活的这个星球，从而更好地保护它。
咱们来看看地球化学岩石地球化学年代地球化学的一些有趣的例子。
咱们知道地球上有很多种不同的岩石吗？比如说花岗岩、玄武岩、石灰岩等等。
这些岩石的成分和性质都各不相同，它们都是在不同的地质时期形成的。
比如说，花岗岩主要是由石英、长石和云母等矿物质组成，形成于地壳的结晶作用时期；而玄武岩则是由火山喷发时喷出的熔融岩浆冷却凝固而成的，形成于地壳的深成作用时期。
再比如说，咱们知道地球上有很多古老的岩石吗？这些岩石中的元素和化合物可以告诉我们很多关于地球历史的信息。
比如说，通过分析古代岩石中的同位素比例，科学家们可以推测出当时的气候、环境和生物演化情况。
这对于研究地球的演化历程和生命的起源都有着重要的意义。
咱们来说说年代地球化学的一些有趣的现象。
你知道吗？地球上有很多非常古老的岩石，它们的年龄甚至比太阳系还要古老！这些古老的岩石中往往含有一些非常稀有的元素和化合物，比如铱、钌等等。
这些元素在地球上是非常罕见的，因为它们通常只存在于极端条件下。
所以说，通过研究这些古老的岩石中的元素和化合物，科学家们可以更好地了解地球上的元素循环和物质迁移规律。
地球化学岩石地球化学年代地球化学是一个非常有趣且充满挑战性的领域。
岩石地球化学
岩石地球化学
岩石地球化学是地质学、地球化学、放射性地球化学和应用勘查测量等领域的一个重要学科。
它是计算地壳和地幔的化学成分、岩石的原始地球化学和地球重编程的定量研究，其
目的是探索地球内部结构和发展过程以及未来地球重编程可能性。
岩石地球化学是研究地球演化过程和岩石重新构造过程的基本手段。
它分析了岩石中的元素、化合物及其组成比例，以识别岩石的特征及历史特征，并根据现实和理论推断出岩石
演化和重新构造的动力机制。
这是计算、分析和解释岩石演化的主要任务，是理解过去的
岩石学运动机制的基础，为岩石地球化学的应用和未来研究提供重要依据。
岩石地球化学的研究基于地球物理和地球化学、放射性地球化学、杂质物质和有机地球化
学等学科的基础上进行，綜合考虑了地球内部复杂的物质配置，并探究岩石中元素及化合
物的原始比例及未来演变情况。
例如，岩石地球化学研究实验室收集了沉积岩、和碰和火
山岩等岩石样品，经过大量的化学、临床和放射性质系测量，分析了岩石样品的元素成分
及其组成比例；同时，为了更好地理解地壳和地幔的化学成分及其变化特征，岩石地球化
学实验室还收集了大量的火山岩样品，用以进行高能和半导体光谱分析，实现高分辨率的变化成分分析。
由岩石地球化学研究可以获得大量关于地壳和地幔演化及重新构造过程的有用信息，其研
究结果有助于地球内部角质物质演变的计算和地质危险性评估，并为未来可能的地壳重编
程和研究提供重要的科学指导和依据。
因此，岩石地球化学研究是痛定思痛，为未来研究、预测和评价地壳演化过程、地质危险性及未来地壳重编程提供重要技术手段及重要信息。
《岩石地球化学》课件
3
分析测试
通过化学分析、同位素测量等方法，获得岩石样品的化学组成和同位素比值。
岩石地球化学在地质学中的应用
岩石演化
通过岩石地球化学分析，揭示地壳岩石的形成 和演化过程。
油气勘探
岩石地球化学可用于指导油气勘探，判断勘Biblioteka 区域的油气藏条件。矿产勘探
岩石地球化学可用于找矿预测和矿产资源勘探。
环境研究
通过岩石地球化学研究，了解环境中的污染物 来源、分布和迁移规律。
2 资源勘探
岩石地球化学对矿产资源勘探具有重要意义，可以指导找矿工作，提高勘探效率和发现 新的矿产资源。
3 环境保护
通过研究岩石地球化学，可以了解地质环境和地球系统的演化过程，为环境保护和可持 续发展提供科学依据。
岩石地球化学的研究内容
元素地球化学
研究岩石中化学元 素的含量、分布和 变化规律。
同位素地球 化学
岩石地球化学的发展与前景
1 多学科交叉
岩石地球化学将与地质 学、矿物学、环境科学 等学科交叉发展，拓展 研究领域。
2 新技术应用
利用新的仪器设备和分 析技术，提高岩石地球 化学研究的精确性和效 率。
3 资源与环境
岩石地球化学将为资源 勘探和环境保护提供更 多的科学依据。
总结与展望
岩石地球化学是一门重要的地学学科，通过对岩石的化学成分和同位素组成进行研究，可以揭示地球的 演化历史、资源勘探和环境变化等问题，为可持续发展提供科学支持。
研究岩石中同位素 体系的组成和变化， 揭示地球演化过程。
矿物地球化学
研究地球内矿物的 成因、特征和分布 规律。
示踪地球化学
利用特定元素或同 位素示踪地质过程、 环境变化等。
岩石地球化学的方法和技术
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Nd同位素地球化学 ——特征和意义
Nd同位素地球化学——特征和意义
① Sm、Nd这对母子体具有相似的地球化学性质，除岩浆作用 过程Sm/Nd比值能发生一定变化外，一般地质作用很难使Sm、 Nd分离，特别是在地质体形成之后的风化、蚀变与变质作用 过程，Sm、Nd同位素通常不会发生变化；
②一些太古代样品的143Nd /144Nd的初 始比值均落在Sm/Nd比值相当于球粒陨 石的143Nd /144Nd演化线上，这表明地 球早期演化阶段的Nd同位素初始比值与 球粒陨石Nd同位素初始比值非常一致， 这使我们获得了有关Nd同位素演化起点 的重要参数；
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）。
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，
如何获得？近似于球粒陨石CHUR
地壳分异——大约3.0 Ga 分异出大陆地壳， 之后开始出现亏损地幔演化线
O.50677
Nd同位素初始比值计算
Nd同位素初始比值（143Nd /144Nd）0是Nd同位素的地球化学 示踪的重要基础，该比值可以通过等时线法获得；
对 于 一 个 已 知 年 龄 的 样 品 ， 也 可 以 通 过 实 测 该 样 品 的 143Nd /144Nd和147Sm /144Nd比值，代入下边第2式获得。
Sr同位素演化——何获得？
（1）地球形成时的岩石样品难以获得。 （2）由于地球和陨石是在大致相同的时间由太 阳星云的凝聚相通过重力凝聚作用形成的，因 此陨石可以代表地球的(87Sr/86Sr)0比值。 （3）目前公认玄武质无球粒陨石的(87Sr/86Sr)0 比值为0.69897±0.00003 (Faure,1977)，代 表地球形成时的初始比值，以BABI表示。
通过对地幔岩石或其派生的火山岩的(87Sr/86Sr)0比值研究， 为地幔不均一性的研究提供了重要例证，
例1：不同构造环境玄武岩在锶同位素组成上具有明显的不
均一性。(87Sr/86Sr)0的平均值，
洋中脊玄武岩——0.70280， 洋岛玄武岩———0.70386， 岛弧玄武岩———0.70437， 大陆玄武岩———0.70577。
S型花岗岩的(87Sr/86Sr)0 >0.707， I型花岗岩的(87Sr/86Sr)0 <0.705。
Table from Winter 2001 Table 18-3. The S-I-A-MClassification of Granitoids
Type SiO2 K2O/Na2O Ca, Sr A/(C+N+K)* Fe3+/Fe2+ Cr, Ni 18O 87Sr/86Sr
peralkaline
high Fe/Mg
Stable craton
high Ga/Al
Rift zone
High REE, Zr
High F, Cl
* molar Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)
Data from White and Chappell (1983), Clarke (1992), Whalen (1985)
N(d t) 1 14 4 N N 3 3//1 1 d dN 4 N 44 4s C d d aH m ((ttU ))p R l1 e 140
详见下页
Nd同位素的标记办法——Nd
由于在整个地质时期143Nd /144Nd比值变化很小，引入了εNd参数，其涵义为：
N(d 0) 1 14 4 N N 3 3//1 1d dN 4 N 44 4s C d d aH m ((0 0 U ))p R l1 e 140
2. Ernst R. E. and Buchan K. L. (eds) Mantle plumes: Their indentification through time. GSA Special paper 352. Pp.593（书号 P206.4/Sp3/352)
参考书介绍
Ozima M, Podosek F A. 2002. Noble gas geochemistry (2nd edition), Cambridge Press, pp.286
Misc
M 46-70% low
high
low
low
low < 9? < 0.705 LowRb, Th, U
Petrogenesis Subduction zone
Low LIL and HFS or ocean-intraplate
Mantle-derived I 53-76% low high in low: metal- moderate low < 9? < 0.705 high LIL/HFS Subduction zone
图书馆书号：
360.1/F27
参考书介绍——同位素地质学原理
Faure G. 1986. Principles of isotope geology (2nd edition), John Wiley & Sons, pp589
图书馆书号： 275.01 F27/2
参考书介绍——关于地幔柱
1. Condie Kent C. 2001. Mantle plumes and their record in Earth history. Cambridge Univ. Press. pp.306 （书号240 C75k）
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。
地幔Nd同位素演化—— 全地球的(143Nd/144Nd)0 ？
图书馆书号： 274 Oz5/2
第三章、岩石地球化学数据的处理与解释
第三节、放射性成因同位素数据处理与解释 一、Rb-Sr、Sm-Nd、Re-Os、U-Pb同位素
年代学 二、Sr-Nd-Pb-Os同位素地球化学
二、Sr-Nd-Pb同位素地球化学
1. 同位素地球化学示踪基本原理 2. Sr-Nd-Pb主要参数计算方法 3. 端元混合作用的同位素研究
1 14 4N N 4 3 d d s1 14 4N N 4 3 d d 01 14 4N S4 7m (d et1) (1) 1 14 4N N 4 3 d d 01 14 4N N 4 3 d d s1 14 4N S4 7m (d et1) (2)
由于在整个地质时期143Nd /144Nd比值变 化很小， DePaolo和Wasserburg提出了一 种表示法，初始比值可以相对于CHUR演化 线的万分偏差来表示，称之为ε单位(εNd)。 数学上，该表示法定义为：
二、Sr-Nd-Pb同位素地球化学
1. 同位素地球化学示踪基本原理
(1) 岩石或者岩浆的同位素特征，只受同位素衰变规律控制， 不受分异结晶作用影响，同位素比值在分离结晶过程中不 发生变化，因此由源区部分熔融形成的岩浆的同位素比值 代表其源区特征。
(2) 现有的岩石或者岩浆可以识别源区，如果是混合的源区， 则具有混合的同位素特征。
BABI=Basaltic Achondrite Best Initial
地幔和地壳Sr同位素演化
对已确认起源于上地幔源区的现代玄武岩等岩石的 87Sr/86Sr进行统计研究的结果显示， 岩石的87Sr/86Sr值=0.702~0.706之间， 平均值为0.704，Rb/Sr=0.027，
以BABI值连接0.702和 0.706两个端点，分别构成 两条直线，形成一个阴影区 域，阴影区即玄武岩源区， 代表上地幔(87Sr/86Sr)0随时 间的演化。
143Nd 144Nd
CHUR(t)
和
143 Nd 144 Nd
S
(t)
计算方法
对于CHUR: 1 1N N 4 44 3 C d dH (t)U R 1 1N N 4 44 3 C d dH U 1 1N S 4 R 44 7 m C dH (e U t 1 R )
因此：同位素年代学和同位素地球化学注重同位素体系的演化， 将同位素研究的计时作用和示踪作用结合起来，可以更好地揭 示整个地球历史的演化过程。
Sr同位素地球化学
基本原理——
体系中Sr同位素初始比值(87Sr/86Sr)0是一个重要 的地球化学示踪参数，不同的地球化学储库的 (87Sr/86Sr)0是不同的。 (87Sr/86Sr)0对示踪物质的来源， 壳幔物质演化及壳幔相互作用等均具有重要意义。
S 65-74% high
mafic uminous to rocks peraluminous
low
high
low
high > 9?
med. Rb, Th, U
Infracrustal
hornblende Mafic to intermed.
magnetite
igneous source
> 0.707 variable LIL/HFS Subduction zone
式中的Nd (0) 代表样品现今的（143Nd /144Nd)S 相对 CHUR现今的（143Nd /144Nd)CHUR比值的偏差值。
N(d t) 1 14 4 N N 3 3//1 1 d dN 4 N 44 4s C d d aH m ((ttU ))p R l1 e 140
式中的εNd(t)代表样品t时刻（143Nd /144Nd)S（t）相对于t时刻的 CHUR(143Nd /144Nd)CHUR(t)的偏差值。其中(143Nd /144Nd)CHUR(t)和(143Nd /144Nd)S(t)分别可由下页公式获得。