微量元素地球化学 (3)精选PPT.ppt
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1、关于微量元素地球化学(3)第1页,讲稿共89张,创作于星期日第四章第四章 微量元素地球化学微量元素地球化学uu4.3 稀土元素地球化学稀土元素地球化学uu4.4 微量元素地球化学示踪作用微量元素地球化学示踪作用第2页,讲稿共89张,创作于星期日l稀土元素地球化学在微量元素地球化学中占据很稀土元素地球化学在微量元素地球化学中占据很重要的地位,这是由稀土元素以下四个优点所决重要的地位,这是由稀土元素以下四个优点所决定的:定的:l性质极相似性质极相似的地球化学元素组,在地质、地球的地球化学元素组,在地质、地球化学作用过程中作为一个整体而活动;化学作用过程中作为一个整体而活动;l分馏作用能灵敏地反映地
2、质、地球化学过分馏作用能灵敏地反映地质、地球化学过程的性质程的性质指示功能强指示功能强;4.3 稀土元素地球化学稀土元素地球化学第3页,讲稿共89张,创作于星期日l稀土元素除受岩浆熔融作用外,其它稀土元素除受岩浆熔融作用外,其它地质作用基本上不破坏它的整体组成的地质作用基本上不破坏它的整体组成的稳稳定性定性;l在地壳岩石中分布较广广泛性。第4页,讲稿共89张,创作于星期日4.3 稀土元素地球化学l l4.3.1稀土元素的主要性质稀土元素的主要性质l l4.3.2稀土元素在自然界中的分布稀土元素在自然界中的分布l l4.3.3稀土元素在自然界的分馏稀土元素在自然界的分馏l l4.3.4稀土元素组
3、成数据的表示稀土元素组成数据的表示第5页,讲稿共89张,创作于星期日4.3.1 稀土元素的主要性质稀土元素的主要性质第6页,讲稿共89张,创作于星期日什么是稀土元素什么是稀土元素?稀土元素(稀土元素(rare earth elements)REE以往由于分析技术水平低,误认为他们在地壳以往由于分析技术水平低,误认为他们在地壳中很稀少,另外它们一般发现于富集的风化壳中很稀少,另外它们一般发现于富集的风化壳上,呈土状,上,呈土状,故名稀土故名稀土。REEREE(稀土元素)的地壳丰度为(稀土元素)的地壳丰度为0.017%,其中其中Ce、La、Nd的丰度比的丰度比W、Sn、Mo、Pb、Co还高。还高。
4、中国是稀土大国,我国的稀土矿尤为丰富中国是稀土大国,我国的稀土矿尤为丰富 。第7页,讲稿共89张,创作于星期日目前白云鄂博稀土矿矿石开采量为目前白云鄂博稀土矿矿石开采量为2.5亿吨,尾矿的量为矿石的亿吨,尾矿的量为矿石的60%左右,也就是说目前尾矿坝有尾矿左右,也就是说目前尾矿坝有尾矿1.5亿吨。在这亿吨。在这1.5亿亿吨尾矿中,包括吨尾矿中,包括930万吨稀土和万吨稀土和7万吨钍。万吨钍。第8页,讲稿共89张,创作于星期日稀土元素组成及其分组稀土元素组成及其分组l l稀土元素组成:稀土元素组成:?第9页,讲稿共89张,创作于星期日稀土元素组成及其分组稀土元素组成及其分组l l稀土元素组成:稀
5、土元素组成:l l稀土元素是指周期表中原子序数从稀土元素是指周期表中原子序数从57到到71 的镧系的镧系15个个元素(元素(La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu),),l l加上原子序数为加上原子序数为39 的的Y共共16个个元素。元素。第10页,讲稿共89张,创作于星期日l l 稀土元素分组l1)两分法lLa-Eu:Ce铈族稀土,亦称轻稀土LREE(7个元素);lGd-Lu+Y:Y镱族稀土,亦称重稀土HREE(9个元素)第11页,讲稿共89张,创作于星期日2)三分法)三分法l轻稀土(轻稀土(LREE),La-Nd;l中稀土(中稀土(MREE
6、):Sm-Ho;l重稀土(重稀土(HREE):Er-Lu+Y第12页,讲稿共89张,创作于星期日4.3.2 稀土元素在自然界中的分布稀土元素在自然界中的分布1、在地球中的丰度,从下地幔到上地幔再到地壳,REE总量不断增加;2、稀土元素在地壳中分配:超基性岩超基性岩基性岩基性岩中性岩中性岩酸性岩酸性岩碱性岩碱性岩 稀土元素总量是逐渐增加的;地幔、超基性岩、基性岩中Y占优势,随着分异,陆壳及酸性岩、碱性岩以Ce占优势。第13页,讲稿共89张,创作于星期日l l如不同构造环境的玄武岩:大洋拉斑玄武岩高铝玄武岩大陆拉斑玄武岩l lREE:100ppm 150ppm 360ppml lCe/Y 增加了3
7、4倍 第14页,讲稿共89张,创作于星期日uu3、稀土元素在地壳中稀土元素在地壳中 uu地壳中地壳中Ce含量远高于含量远高于Y含量含量,Ce/Y=2.652.93,大大高于地幔,大大高于地幔(1.13-1.14)、地球()、地球(1.15)以及陨)以及陨石中的比值石中的比值 第15页,讲稿共89张,创作于星期日4.3.3 稀土元素在自然界的分馏稀土元素在自然界的分馏第16页,讲稿共89张,创作于星期日4.3.3 稀土元素在自然界的分馏稀土元素在自然界的分馏1 酸碱性的控制酸碱性的控制 稀土元素在地壳中的分配:稀土元素在地壳中的分配:碱性岩碱性岩:La、Ce、Pr、Nd等和等和Sr、Ba、Ca、
8、K共生共生碱性花岗岩碱性花岗岩:相对富集:相对富集Sm、Gd、Tb、Dy;钙碱性花岗岩钙碱性花岗岩:以:以Y、Ho、Er、Tm、Lu等重稀等重稀土,与土,与Sc、Mn等元素共生等元素共生第17页,讲稿共89张,创作于星期日l l2 氧化还原条件控制氧化还原条件控制(元素价态的差异)元素价态的差异)元素价态的差异)元素价态的差异)l l变价稀土元素对外界氧化还原条件变化反应敏感:变价稀土元素对外界氧化还原条件变化反应敏感:l l氧化条件下,氧化条件下,Ce3+Ce4+l l还还原条件下,原条件下,Eu3+Eu2+第18页,讲稿共89张,创作于星期日uu3 络离子稳定性的差异络离子稳定性的差异uu
9、 REE可与可与F、Cl、CO32、PO43、SO42等形成络阴离子,但不同元素稳定性各异;等形成络阴离子,但不同元素稳定性各异;uuY络离子稳定性络离子稳定性Ce络离子稳定性,这样络离子稳定性,这样Ce矿物沉淀后,矿物沉淀后,Y元素尚可呈络合物形式在元素尚可呈络合物形式在溶液中迁移,在较晚的阶段沉淀,导致溶液中迁移,在较晚的阶段沉淀,导致Ce与与Y的分异。的分异。第19页,讲稿共89张,创作于星期日u4 4 被吸附能力的差异被吸附能力的差异u离子半径小的离子半径小的REE3+比离子半径大的容易比离子半径大的容易被吸附,从被吸附,从La3+到到Lu3+被吸附能力增强。被吸附能力增强。uCe被胶
10、体、有机质和粘土矿物吸附能被胶体、有机质和粘土矿物吸附能力小于力小于Y。第20页,讲稿共89张,创作于星期日l l5 5 5 5 结晶矿物和熔体中的分异(体系化学成分)结晶矿物和熔体中的分异(体系化学成分)结晶矿物和熔体中的分异(体系化学成分)结晶矿物和熔体中的分异(体系化学成分)第21页,讲稿共89张,创作于星期日4.3.4 稀土元素组成数据的表示uu1表征REE组成的参数uu2异常指数uu3REE组成模式图uu4稀土参数图解 第22页,讲稿共89张,创作于星期日1 表征REE组成的特征参数l l 稀土元素总含量稀土元素总含量l lREEl lLREEl lHREE第23页,讲稿共89张,创
11、作于星期日l轻重稀土元素比值轻重稀土元素比值 (LREE)/(HREE)或或(Ce)/(Y)反映稀土元素分异程度和岩浆演化,岩浆演化反映稀土元素分异程度和岩浆演化,岩浆演化反映稀土元素分异程度和岩浆演化,岩浆演化反映稀土元素分异程度和岩浆演化,岩浆演化晚期更富集晚期更富集晚期更富集晚期更富集LREE,因而比值可以反映演化特点,因而比值可以反映演化特点,因而比值可以反映演化特点,因而比值可以反映演化特点。第24页,讲稿共89张,创作于星期日随随岩岩浆浆作作用用演演化化,w(Ce)/w(Y)比比值值逐逐渐渐增增大大,即即Ce在在岩岩浆浆作作用用晚晚期期富富集集。第25页,讲稿共89张,创作于星期日
12、 反映轻反映轻/重稀土内部分馏程度的参数:重稀土内部分馏程度的参数:(La)/(Yb)N(La)/(Lu)N(Ce)/(Yb)N反映轻稀土和重稀土元素反映轻稀土和重稀土元素内部内部分馏状况,比值分馏状况,比值越大越富集越大越富集。第26页,讲稿共89张,创作于星期日2 异常系数(指数异常系数(指数)、EuEu=(Eu)/(Eu*)=2(Eu)N/((Sm)N+(Gd)N)oEu1为正异常oEu1为负异常oEu1无异常第27页,讲稿共89张,创作于星期日第28页,讲稿共89张,创作于星期日l l、CeCe=2*(Ce)N/w(La)N+w(Pr)N第29页,讲稿共89张,创作于星期日3 REE组
13、成模式图组成模式图u增田增田-科里尔(科里尔(AMasuda,1962;CDCoryell,1963)图解)图解第30页,讲稿共89张,创作于星期日第31页,讲稿共89张,创作于星期日第32页,讲稿共89张,创作于星期日第33页,讲稿共89张,创作于星期日稀土元素分配型式的类型稀土元素分配型式的类型l l1)以稀土元素总量划分以稀土元素总量划分以稀土元素总量划分以稀土元素总量划分l l仅仅相对于球粒陨石而言,比较直仅仅相对于球粒陨石而言,比较直观,常用于同类型的岩石或矿物比观,常用于同类型的岩石或矿物比较。较。l l2 2)CeCeN N/YbN N或或或或LaN N/YbN N划分划分划分划
14、分(表表示曲线倾斜程度示曲线倾斜程度)l l CeCeN N/Yb/YbN N=1=1,平坦型,平坦型l l CeCeN N/Yb/YbN N 1 1,LREELREE富集型,曲线富集型,曲线右倾右倾l l CeCeN N/Yb/YbN N 1 1,HREEHREE富集型,曲富集型,曲线左倾线左倾第34页,讲稿共89张,创作于星期日l l3)Eu和和Ce异常划分异常划分第35页,讲稿共89张,创作于星期日第36页,讲稿共89张,创作于星期日第37页,讲稿共89张,创作于星期日l l稀土元素:球粒陨石配分模型l l微量元素:原始地幔蛛网图第38页,讲稿共89张,创作于星期日4 稀土参数图解应用第
15、39页,讲稿共89张,创作于星期日用用稀稀土土参参数数图图解解区区分分不不同同类类型型玄玄武武岩岩、花花岗岗岩岩和和碳碳酸酸盐盐岩岩。第40页,讲稿共89张,创作于星期日成矿溶液的性质研究成矿溶液的性质研究l l在成矿作用研究中,确定金属的来源是困难的。在成矿作用研究中,确定金属的来源是困难的。l l微量元素,特别是稀土元素可以作为水热体系中发微量元素,特别是稀土元素可以作为水热体系中发生的蚀变反应的示踪剂。生的蚀变反应的示踪剂。l l蚀变(水/岩作用)的特点可由溶液的微量元素比值岩作用)的特点可由溶液的微量元素比值或稀土元素分布模式反映出来,而溶液又会影响矿或稀土元素分布模式反映出来,而溶液
16、又会影响矿床的稀土元素分布模式。床的稀土元素分布模式。l l溶液的稀土元素组成可反映原始岩石的矿物学、被溶液所蚀变的岩石相和溶液的化学成分特征,当溶液发生沉淀形成化学沉积物(如硫化物、含铁建造)时,这种化学沉积物的稀土元素组成就可以提供形成它的水热体系历史的指标。第41页,讲稿共89张,创作于星期日l l著名的澳大利亚布罗肯希尔PbZn超大型矿的成矿流体来源一直存在争议,有火山热液、建造水、下降对流海水、地幔热液等不同认识。第42页,讲稿共89张,创作于星期日4.4微量元素地球化学微量元素地球化学示踪作用示踪作用第43页,讲稿共89张,创作于星期日4.4.1 岩浆岩形成机制的判别岩浆岩形成机制
17、的判别l部分熔融模型l分离结晶作用模型第44页,讲稿共89张,创作于星期日部分熔融作用为一有截距的直线分离结晶作用平行于x轴的直线第45页,讲稿共89张,创作于星期日1为西藏冈底斯闪长岩、花岗闪长岩和二云母花岗岩闪长岩、花岗闪长岩和二云母花岗岩,2为西藏西藏冈底斯斑状黑云母花岗岩。实实例例第46页,讲稿共89张,创作于星期日赵振华(1982)通过研究认为:我国西藏冈底斯花岗岩的斑状黑云母花岗岩主要通过分异结晶形成,而闪长岩、花岗闪长岩和二云母花岗岩属于平衡部分熔融的产物。第47页,讲稿共89张,创作于星期日l l作业:为什么?l l元素如何选择l l原理或公式推导第48页,讲稿共89张,创作于
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