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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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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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
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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。
岩石地球化学一些原理
花岗岩研究一、花岗岩的系列划分根据花岗岩化学成分划分为准铝(metaluminous)、过铝(peraluminous)和过碱性nous)和亚碱性(peralkaline)的成分分类。
由于花岗岩通常具有较高的Si02含量，一般岩浆岩中的拉斑、钙碱性和碱性系列的划分在花岗岩研究中并不经常被采用。
所以花岗岩的系列划分时只用投K2O-SiO2 和ANK-ACNK就可以了。
碱性-钙碱性-高钾钙碱性和准铝质-过铝质这些系列的划分，是因为通过大量数据证明，这些划分对岩石成因等方面有一些指示意义。
例如：钙碱性花岗岩石是岛弧岩浆活动产物，碱性和过碱性与板内背景有关，过铝质花岗岩石（ACNK要大于1.1）是沉积岩深熔作用形成，尤其是大陆碰撞时期。
二、花岗岩的成因分类MlSAMlsA(即M、I、S和A型)是目前最常用的花岗岩成因分类方案。
其英文分别是I(infraerustal或igneous)、s(supraerustal或sedimentary)、A(alkaline，anorogenie 和anhydrous)和M(mantle derived)。
分类依据：花岗岩的岩浆源区性质划分，及火成岩、沉积岩、碱性岩和有地幔参与成分的源区。
A型特征及成因A型：岩石学和实验岩石学(Clemensetal.，1986;patino Douce，1997）证据表明，A型花岗岩形成温度高，而且部分A型花岗岩形成压力还很低（即较浅部的中上地壳）。
因此，正常的I或者S型花岗岩经分异作用是形成不了A型花岗岩的。
A型花岗岩都表现出低Sr、Eu和富集Nb、Zr等元素的特点，反映其源区存在斜长石的残留(形成的压力较低)，因此它也不可能是慢源岩浆分异而来(在极端情况下，慢源岩浆的强烈结晶分异可能会产生有限的低Sr、Eu的碱性岩石，但此时应与大规模的镁铁质岩石伴生)，或来源于镁铁质源岩的部分熔融。
A型花岗岩的最重要之处是，如果浅部地壳能够发生高温部分熔融，显然暗示其深部存在热异常，而这大多只会在拉张情况下出现。
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
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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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什么叫固相线？什么叫液相线？
岩浆的起源与部分熔融
Hale Waihona Puke 俯冲洋壳温度升高发生部分熔融 洋中脊减压熔融
地壳深部和上地幔为什么会发生部分熔融？
岩浆的起源与部分熔融
底劈上升与减压熔融
为什么会发生底劈上升？ 减压过程为什么会 造成部分熔融？
地幔的形成
地球早期的核幔分离
不同深度地幔的矿物组成和密度
上地幔 过渡带 下地幔
上地幔的化学和标准矿物组成 - 地幔包体资料 二辉橄榄岩
上地幔的矿物相关系
亏损地幔的贡献－大洋地壳的形成
拉斑玄武岩
富集地幔的贡献－大洋岛的形成
碱性玄武岩
地幔柱构造 Plume Tectonics
第三章 地壳和上地幔的主要构成岩类及其地球化学
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。
4 OIB (Ocean Island Basalts)，形成海山、大洋岛、或岛链
岛弧及活动大陆边缘主要岩石组合类型及其地球化学特征
板块构造与火成岩成因
1. 洋中脊玄武岩MORB 2. 陆内裂谷 3. 岛弧火山岩IAV、IAB 4. 活动大陆边缘
5. 弧后盆地
6. 洋岛玄武岩OIB
7. 各种陆内岩浆活动
金伯利岩，碳酸盐岩，斜 长岩
53
1
6
4
7
2
200 km
400
?
600 km
Continental Crust
岩浆的起源与部分熔融
流体加入与部分熔融
流体为什么会引发 部分熔融？
岩浆的起源与部分熔融
部分熔融的发生与岩浆的会聚
什么情况下熔体能够会聚排出？
洋中脊的岩浆活动
洋中脊的地貌特征
你 知 道 现 在 全 球 的 洋 中 脊 一 共 有 多 长 吗 ？
洋中脊的岩浆活动
洋中脊的岩浆活动
洋中脊的岩浆活动示意图
Oceanic Crust
Source of Melts
Lithospheric Mantle
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Sub-lithospheric Mantle
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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。
第九章 研究实例3: 大别－苏鲁超高压碰撞造山带的同碰撞和碰撞后岩浆活动
第十章 研究实例4: 中国东部中新生代岩石圈加厚、减薄与转型
第三章 地壳和上地幔的主要构成岩类及其地球化学
1、上地幔的性质和相关过程
地球的圈层结构
地球各主要圈层的体积和质量
•地壳的厚度是地幔的0.59％；体积是地幔的 0.9％；质量是0.6％。 •因此，地幔的微小变化会导致地壳的巨大变化
洋中脊的扩张是主动还是被动？
洋中脊的岩浆活动
上升的熔融体
洋中脊的结构
沉积物 熔岩 岩墙杂岩
辉长岩，正在岩浆房结晶 层状堆晶橄榄岩
亏损的方辉橄榄岩
这个洋中脊结 构与蛇绿岩套 相同吗？
大陆地壳的9种结构（Vp速度）类型
中国不同构造单元地壳的结构（Vp速度）
中国东部地壳的平均速度结构（Vp）
大陆地壳的岩石学结构
上部地壳：沉积岩，火山岩 中部地壳：变质沉积岩，混合岩，花岗岩 上部下地壳：中性麻粒岩，斜长角闪岩 最下地壳：基性麻粒岩，辉长岩，辉石岩
实例：Alps, Superior province
大陆地壳的流变学结构
大陆地壳的成分结构
大陆上地壳的组成
大陆下地壳的主元素组成
典型地壳的稀土元素组成
问题一
大陆下地壳的主元素、微量元素和同位素组成特征
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
第四章 地壳和上地幔的主要构成岩类及其地球化学
1、洋中脊、蛇绿岩、大洋地壳的生长机制与地幔对流； 2、洋岛、大洋高原的岩石地球化学特征与地幔柱构造； 3、岛弧的成因：俯冲消减带的岩浆发生机制
5 IAB (Island Arc Basalts)，岛弧或Andean型活动大陆边缘
*6 CTB (Continental Tholeiitic Basalts)，产生于大陆裂谷早期 阶段，或形成溢流玄武岩。这类岩石与MORB相似，但穿过大 陆地壳并与之反应。
岩浆的起源与部分熔融
•所有的岩浆都起源于地壳或上地幔已有岩石的部分熔融 •实验岩石学资料，固相线和液相线 •部分熔融发生的原因：温度达到了固相线 • 导致部分熔融发生的主要因素：
提纲
第一章 绪论 现代全球构造体系中的岩石成因问题 第二章 岩石地球化学研究方法的理论基础 第三章 地壳和上地幔的主要构成岩类及其地球化学
1、上地幔的岩石学组成、结构及地球化学特征，地幔的不均一性和地幔端元；
2、不同构造环境的地壳结构，下地壳的岩石学组成及地球化学特征； 3、上地壳主要岩类的地球化学特征。 第四章 大洋地壳的形成演化与地球化学过程 1、洋中脊、蛇绿岩、大洋地壳的生长机制与地幔对流； 2、洋岛、大洋高原的岩石地球化学特征与地幔柱构造； 3、岛弧及活动大陆边缘主要岩石组合的地球化学特征，俯冲消减带的岩
浆发生机制与地球化学特征的联系。
提纲
第五章 大陆地壳的形成演化与地球化学过程 1、大陆岩石圈地幔的基本组成特征，拆沉作用与富集地幔的形成机制； 2、埃达克岩，科马提岩、片麻岩的成因与太古宙大陆生长机制；
3、大陆碰撞造山带，同碰撞与碰撞后岩浆活动：类型、地球化学及成因机制；
4、大陆裂谷带的岩浆活动类型及地球化学特征 5、大火成岩省的岩石地球化学特征 第六章 新全球构造与地球系统中的圈层相互作用 第七章 研究实例1: 太古宙大陆地壳生长机制 第八章 研究实例2: 花岗岩类成因与大地构造
2、不同构造环境的地壳结构， 下地壳的岩石学组成及地球化学特征
大陆地壳一般结构 地壳结构的类型： 1 速度结构、2 岩石学结构、 3 成分结构、4 流变学结构
上部地壳，Upper crust 中部地壳，Middle crust 上部下地壳，Upper lower crust 最下地壳，lowermost continental crust