2013赵志丹岩石地球化学3-主量处理
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 ……
福建漳州角美花岗岩与闪长质包体的岩石成因及意义
福建漳州角美花岗岩与闪长质包体的岩石成因及意义杨金豹;盛丹;赵志丹;丁聪;周红芳;崔圆圆;蒋婷;胡兆初【摘要】本文选择福建沿海漳州地区的角美花岗岩和包体进行了锆石U-Pb年代学和Hf同位素地球化学研究.结果表明,黑云母花岗闪长岩(106.4±1.8Ma)和岩体中的闪长质包体(105.6±1.0Ma和106.5±1.0Ma)具有相同的锆石U-Pb年龄,为同期岩浆作用的产物,它们都是高钾钙碱性系列偏铝质岩石.花岗闪长岩具有相对较为均一的锆石Hf同位素组成(εⅢ(t)=2.2～3.7),表明其为新生地壳部分熔融的产物.闪长质包体具有更亏损的锆石Hf组成(εHf(t)=0.9～5.5).地球化学数据结合野外证据表明岩体形成过程中经历了岩浆混合作用.福建沿海地区96～106Ma岩浆作用的发育处于古太平洋板片俯冲造成的伸展背景.【期刊名称】《岩石学报》【年(卷),期】2013(029)011【总页数】7页(P4004-4010)【关键词】花岗闪长岩;闪长质包体;岩浆混合;白垩纪伸展构造;福建【作者】杨金豹;盛丹;赵志丹;丁聪;周红芳;崔圆圆;蒋婷;胡兆初【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,中国地质大学地球科学与资源学院,北京100083;湖南省国土资源规划院,长沙410007;中国地质大学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,北京100083;中国地质大学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,北京100083;中国地质大学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,北京100083;中国地质大学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,北京100083;中国地质大学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,北京100083;中国地质大学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学院,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】P581.122;P597.3花岗岩类和少量与之有关的中基性岩石是大陆地壳的主要成分，它们通常分布在岛弧、活动大陆边缘和碰撞带等构造环境中，是参与陆壳生长的主要物质(Barbarin, 1990; Bonin et al., 1998；Jahn et al., 2000)，对其开展研究是认识地壳的形成、演化及定量研究地球动力学过程的基本前提(Rudnick, 1995)。
赵志丹岩石地球化学-主量元素处理共95页
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70处理
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
赵志丹2017-岩石地球化学1-绪论
纪念高山教授
Treatise on Geochemistry，2004, Elsevier 高山教授 (1962-20160503) 是唯一大陆作者
10卷本系列丛书
地球化学新书-2014
Treatise on Geochemistry, 2nd Edition, 2014, 16卷-P. 8015 @
中文翻译版：
赵志丹等（预计翻译此书）， 《岩浆岩与深部过程》， 地质出版社，20XX (??)
此书图板－图件－标题表格下载：
/hebcs/Books?action=resource&bcsId=5465&itemId=0632063777&resour ceId=19565
张德会, 赵伦山(主编). 2014. 地球化学. 北京：地质出版社.
地球化学国内参考书-10年前
陈岳龙，杨忠芳，赵志丹，编著，同位素地质年代学与地球化学，地质
出版社，2005年 韩吟文,马振东. 地球化学, 2003, 地质出版社.
陈俊, 王鹤年, 地球化学, 2004, 科学出版社.
赵伦山, 张本仁. 地球化学, 1988, 地质出版社. 中国科学院地球化学研究所, 高等地球化学.1998, 科学出版社
中文翻译版： 杨学明等， 《岩石地球化学》， 合肥：中国科学技术大学出 版社，2000
本课程主要参考书 （第2本/共3本）
Gill Robin. 2010. Igneous Rocks and Processes: A Practical Guide. Wiley-Blackwell [ John Wiley & Sons, Ltd ], pp. 428 @
(2) 有些目前学习岩石－矿物－矿床等专业的研究 生，没有系统学习过《地球化学》。
赵志丹岩石地球化学1-绪论
2. 地球化学区别于地球科学的其他学科
——着重于研究地质作用中的化学运动形式及其规律, 以区 别于构造地质学和古生物学； ——地球化学以观察原子为出发点，研究原子活动的整个历 史，包括元素富集与分散、固结形式及流体状态迁移等， 重视研究微量元素及同位素，以此区别于矿物学、岩石学 及矿床学的研究内容。地球化学基本原理具有更为普遍、 更为深刻的意义。 ——地球化学是地球物质科学（material science of the earth） 中研究物质成分的主干学科，又兼具分支学科和基础理论 学科的双重特点。
其他早期教材：
戚长谋等, 地球化学通论.1994, 地质出版社. 涂光炽等, 地球化学.1984, 上海科技出版社. 布朗洛,A.H., 地球化学(中译本), 1982,地质出版社. 戈尔德斯密特, V.M.,地球化学(中译本), 1954,科学出版社.
地球化学英文主要参考书
Fancis Albarede, Geochemistry: An introducion. 2003, Cambridge University Press. Faure, G. Principles and Applications of Geochemistry. (2nd.). 1998, Prentice Hall. Ottonello, G. Principles of Geochemistry. 1997, Columbia University Press.
例如：元素Ni在橄榄岩/玄 武岩之间如何分配？在辉 石/斜长石之间如何分配？
二、地球化学研究的基本问题
2. 研究元素的共生组合和赋存形式
共生组合——前者指无成因含义，后者有成因含义。具有共 同或相似迁移历史和分配规律的元素常在特定的地质体中形 成有规律的组合，称为元素共生组合，如Cu、Pb、Zn 在热 液矿床中形成共生组合，Cr、Ni、Co和铂族元素在基性超 基性岩中形成共生组合。 赋存形式(存在形式,赋存状态):指元素在地质体中以什么形 式存在，常见形式例如:化合物(氧化物,硫化物,硅酸盐,碳 酸盐等等)、类质同像混入物、机械混入物、包裹体及吸附 物等等。
岩矿教研室
岩石与矿物教研室简介主任李胜荣副主任赵志丹（任期：2003.4——）一、研究方向和发展目标现代岩石学与矿物学是地球科学的主要支柱之一，更注重深入于岩石与矿物成因、演化机理和全球动力学方向的研究，与其它学科共同提建全球动力学新理论，更好地解决21世纪人类生存的资源与环境问题。
中国地质大学岩石学与矿物学学科是国家重点学科点，是国家教委博士、硕士学位授予点(1981)和博士后工作站(1986)，在教学和科研中做出了突出的贡献，处于国内领先地位，在国际上有一定的影响。
1、发展现状岩石学与矿物学目前国际前沿研究领域的主要课题为：地球物质、流体作用、大陆演化、资源与环境等。
2、研究方向与目标岩石学与矿物学学科主攻方向是国际学科前沿领域。
重点目标：研究中国大陆拼合形成和东部濒太平洋构造域—西部特提斯-喜马拉雅构造域典型区段，特别是岩石圈的壳-幔边界及其与软流圈边界和水圈伏气圈边界的物质能量交换的研究，阐明中国大陆岩石圈形成、改造和演化的深部过程、浅部响应及其环境、资源效应，建立相应的大陆动力学模型。
继续保持岩石与成矿、岩石大地构造、岩石物理化学、成因矿物学等学科方向的国内领先水平、达到国际领先水平。
同时形成了岩浆物理与流体动力学、储层岩石学、岩矿新材料、宝玉石岩石学、环境与生命矿物学、地球物质计算机模拟、地学信息系统等学科方向，并使之达到国际领先水平。
四、科学研究近十几年以来，岩石与矿物教研室承担国家攻关、国家自然科学基金委、国家教委、部省级重点项目130余项，经费约2500万元：在国内外刊物上发表论文1000余篇，其中绝大部分发表于核心刊物上；出版专著近100部，教材约20部；成果多项获国家级、省部级奖。
经常进行国际交流，国际合作项目多项。
访问学者、出国进修百余人次。
五、条件建设已建成专业教学偏光显微镜实验室2个；标本、模型实验室2个；等离子光谱实验室1个；LCT-2型高温微分差热实验室1个：地球物质深部过程计算机模拟实验室1个；其它仪器等六、学科发展与预期目标学科以基础理论研究与教学为基础，发扬学科优势，提出一批国际先进水平的科研成果，培养高水平的岩石学与矿物学博士、硕士与学士。
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。
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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SiO2饱和 岩石
特别强调：似长石类矿物
不能与SiO2共存，属于SiO2不饱和矿物 1. 霞石
霞石Na[AlSiO4]——钾霞石K[AlSiO4], 高温时为连续固溶体系列 产于富含Na2O而SiO2不饱和岩浆岩中， 六方短柱，厚板状
霞石
2. 白榴石，K[AlSi2O6],
正方晶系（假等轴晶系） 自形晶，四角三八面体
（引自La Maitre等，1989）
火山岩的TAS图解
是国际地科联（IUGS）岩浆岩分类学分会推 荐的火山岩分类图解, 参见新书
Le Maitre (ed), Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms (2nd edition). Cambridge University Press, 2002. 【书号360/L46/2】
关于岩石化学/显微结构英文参考书 （可供）
(1) MacKenzie W. S. and Adams A. E. A color atlas of rocks and minerals in thin section. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1993, 192p (2) MacKenzie W. S., Donaldson C. H., and Guilford C. Atlas of igneous rocks and their textures. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1982 (3) Best M. G. Igneous and metamorphic petrology. 2nd edition. Blackwell Science Ltd, 2003 (有扫描件) (4) Le Maitre (ed), Igneous Rocks: A classification and Glossary of Terms (2nd edition). Cambridge University Press, 2002. 【书号360/L46/2】
霓霞岩 辉长岩 闪长岩碱性辉长岩－ 金伯 碳酸 正长岩-粗面岩类, －霞石 －玄武 安山岩 碱性玄武岩类 利岩 岩类 二长岩-粗安岩类 岩类 岩类 类
< 45 %
45-53 % <3.3 3.3-9 >9 <3.3
平均3.6 平均4.6 平均7 平均5.5
53-66 % 3.3-9
平均9
> 66 % >9
含Na (霓石、霓辉石) 或Ti (钛 普通辉石或 辉石)，含Na闪石（钠闪石、 闪石 钠钙闪石、棕闪石）
(Na2 O K 2 O)2 SiO 2 43
( wt %)
3. Al2O3饱和度与矿物组合
钾长石:KAlSi3O8, K2O/Al2O3=1 钠长石:NaAlSi3O8, Na2O/Al2O3=1 钙长石:CaAl2Si2O8, CaO/Al2O3=1 根据Al2O3/（K2O+Na2O+CaO）比值判定 Al2O3的饱和度。
(引自Winter, 2001)
一、岩石化学的主要指标
1. SiO2与岩石分类
Sample DS-1 SiO 2 TiO 2 Al2 O 3 Fe2 O 3 FeO MnO 0 .1 7 MgO CaO N a2 O K2 O 3 .1 4 P2 O 5 0 .9 8 LO I 2 .0 1 TO TAL 9 9 .7 1 4 1 .5 9 4 .4 0 9 .7 8 1 2 .9 0 5 .0 8 9 .2 6 1 2 .4 9 2 .9 9
亚铝质 (K2O+Na2O)<Al2O3<(K2O+Na2O+CaO) 岩石 过碱质 岩石 (K2O+Na2O)>Al2O3
Figure 18-2. Alumina saturation classes based on the molar proportions of Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) (“A/CNK”) after Shand (1927). Common non-quartzo-feldspathic minerals for each type are included. After Clarke (1992). Granitoid Rocks. Chapman Hall.
酸性 增强
SiO2 (wt.%) 岩石大类 <45 45-53 53-66 超基性 基性 中性
典型岩石 橄榄岩-科马提岩 辉长岩-玄武岩 闪长岩-安山岩
>66
玄武岩Байду номын сангаас
酸性
花岗岩-流纹岩
橄榄岩
花岗岩
花岗闪长岩
SiO2饱和度与矿物共生组合的关系
(1) SiO2过饱和——SiO2很多（过多），除形成硅 酸盐矿物外，还有剩余—石英， Q就是过饱和矿 物，含有Q的岩石，就是SiO2过饱和岩石。 (2) SiO2不饱和： SiO2不足，出现镁橄榄石，似长 石类（霞石、白榴石等）矿物，不含Q。 【为什么?若有Q存在会发生反应（见下页）】 (3) SiO2饱和矿物： SiO2含量充足（刚好），则形 成辉石、角闪石、斜长石，钾长石，云母等—— ——不含Q，也不含SiO2不饱和矿物。 SiO2过饱 和岩石 SiO2不饱 和岩石
钾霞石 熔体 钾长石
SiO2饱和度与矿物组合
2. Na2O+K2O
Na2O+K2O-称为全碱含量, 里特曼指数 （ , Rittmann Index）
(Na2 O K 2 O)2 SiO 2 43 ( wt %)
<3.3
大小与岩石系列划分= =3.3-9 >9
钙碱性岩
碱性岩 过碱性岩
推荐新出版参考书(研究生教材)
邓晋福，罗照华，苏尚国，等. 岩石成因、构 造环境与成矿作用。地质出版社，2004
第三章、岩石地球化学数据的处理与解释
第一节、主量元素数据处理与解释
一、岩石化学的主要指标 二、主量元素数据直接用于岩石分类和系列划分 三、CIPW计算后用于岩石分类和系列划分 四、主量元素用于判别岩浆（地球化学）作用过程 五、主量元素应用于实验岩石学
火山岩的TAS图解使用方法
1. 适用于新鲜的、无蚀变和未变质的火山岩（因为K和Na活泼 易于带入带出），不适合于高Mg岩石（另外图）。 2. 计算投图：主量元素数据中，先剔除H2O，CO2，LOI。再 重新计算到100％，之后投图。 3. TAS图中，有些是2个岩石 类型，成分一致，但是根据 特征矿物细分，例如是粗面 岩还是粗面英安岩，需要根 据CIPW计算结果，确定Q含 量，若Q<20为粗面岩，若 Q>20为粗面英安岩 。
第三章、岩石地球化学数据的处理与解释
第一节、主量元素数据处理与解释
一、岩石化学的主要指标 二、主量元素数据直接用于岩石分类和系列划分 三、CIPW计算后用于岩石分类和系列划分 四、主量元素用于判别岩浆（地球化学）作用过程 五、主量元素应用于实验岩石学
1. 火山岩的TAS图解 (Total Alkalis-Silica diagram)
火山岩的TAS图解使用： ——注意高镁岩石分类
TAS投点之前需要先剔 除高镁的样品，如果是 高镁的，用右边的图解。 强调： MgO和TiO2含量
火山岩的TAS图解使用：
——注意Na2O与K2O的相对含量
成分\名称 Na2O-2.0 K2O > 粗面玄武岩 夏威夷岩 玄武粗安岩 橄榄粗安岩 粗安岩 歪长粗面岩 安粗岩
3.
Ragland P. C. Basic analytical Petrology. Oxford University Press, New York, 1989. 【书号： 350 R12】
4.
Wilson M. Igneous Petrogenesis. Kluwer Academic
Publishers,London. 2001
平均14
<3.3 3.3-9
平均6-8
(Na2 O K 2 O)2 SiO 2 43
( wt %)
碱质(Na2O+K2O)与矿物组合
<3 钙碱性
碱性长石 较酸性岩石
3.3-9 碱性
普遍出现
>9 过碱性
斜长石
石 英
普遍
普遍
偏酸性岩石
最酸性岩石
基性岩
不
似长石
辉石或 闪石
不
<5 %
>5 %
第三章、岩石地球化学数据的处理与解释 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
第三节、同位素数据处理与解释
推荐软件和参考书
1. 计算CIPW的软件，Norm3
2.
A TEXTURAL ATLAS OF MINERALS IN THIN
SECTION, 软件, 编写者为Daniel J. Schulze, University of Toronto.
白榴石
西藏白榴石斑岩
霞石----似长石类矿物
Na3K(SiAlO4)4
六方短柱，厚板状
霞石
SiO2不饱和矿物与SiO2反应式
Mg2SiO4+SiO2 = 2MgSiO3
橄榄石 熔体 顽火辉石
NaAlSiO4+SiO2=NaAlSi3O8
霞石 熔体 钠长石
KAlSi2O6+SiO2=KAlSi3O8
暗色矿物种类和含量
深成岩 浅成岩 喷出岩
中粗粒/似 斑状结构 细粒/斑状 结构 班状/玻璃 质/隐晶质
主要为辉 石，可有 黑云母为 碱性辉石 橄榄石， 角闪石， 角闪石为主，次为黑 主，次为 和碱性角 辉石， 黑云母， 云母，辉石，15-40% 角闪石， 闪石， >90% 10-15 % <40% 橄榄石， <90% 橄榄岩 霞石正长 辉长岩 闪长岩 正长岩 花岗岩 辉岩 岩 苦橄玢岩 霞石正长 辉绿岩 闪长玢岩 正长斑岩 花岗斑岩 金伯利岩 斑岩 苦橄岩 玄武岩 安山岩 粗面岩 流纹岩 响岩 科马提岩