矿床地球化学ppt课件.ppt

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1、矿床地球化学矿床地球化学皮皮 道道 会会中国地质大学中国地质大学中国地质大学中国地质大学(武汉武汉武汉武汉)2013.03.01)2013.03.01)2013.03.01)个人简介个人简介n n所在单位：所在单位：资源学院资源系；资源学院资源系；n n研究方向：研究方向：沉积矿床；沉积矿床；n n科研项目：科研项目：参加参加1212项，主持项，主持7 7项；项；n n学术论文：学术论文：发表发表2525篇，第一作者篇，第一作者5 5篇（篇（2 2篇篇SCISCI），另有），另有1 1篇第二作者篇第二作者NatureNature通讯通讯论文；论文；n n联系联系Email：；课程提纲课程提纲一

2、、一、概述概述（皮道会副教授皮道会副教授）；）；二、二、微量元素地球化学及其在矿床研究中的微量元素地球化学及其在矿床研究中的应用应用（皮道会副教授皮道会副教授）；）；三、三、同位素地球化学及其在矿床研究中的应同位素地球化学及其在矿床研究中的应用用（皮道会副教授皮道会副教授）；）；四、同位素年代学及其在矿床研究中的应用四、同位素年代学及其在矿床研究中的应用（李建威教授李建威教授）；）；考核方式考核方式n n平时成绩占平时成绩占平时成绩占平时成绩占20%20%20%20%，以点名或签到为准；，以点名或签到为准；，以点名或签到为准；，以点名或签到为准；n n命题式课程论文占命题式课程论文占命题式课程

3、论文占命题式课程论文占80%80%80%80%：(一一一一)书写要求：书写要求：书写要求：书写要求：1 1 1 1、每人选一个题目，矿种可以灵活扩展；可以有重、每人选一个题目，矿种可以灵活扩展；可以有重、每人选一个题目，矿种可以灵活扩展；可以有重、每人选一个题目，矿种可以灵活扩展；可以有重题，但不应有重文。题，但不应有重文。题，但不应有重文。题，但不应有重文。2 2 2 2、主要是地质和地球化学研究成果总结，要有自己、主要是地质和地球化学研究成果总结，要有自己、主要是地质和地球化学研究成果总结，要有自己、主要是地质和地球化学研究成果总结，要有自己的独立思考和见解。的独立思考和见解。的独立思考和

4、见解。的独立思考和见解。3 3 3 3、不接受勘查设计和勘查数据处理方面的论文！、不接受勘查设计和勘查数据处理方面的论文！、不接受勘查设计和勘查数据处理方面的论文！、不接受勘查设计和勘查数据处理方面的论文！4 4 4 4、书写和排版格式按照、书写和排版格式按照、书写和排版格式按照、书写和排版格式按照地球科学地球科学地球科学地球科学中国地质大中国地质大中国地质大中国地质大学学报学学报学学报学学报的要求。的要求。的要求。的要求。(二二)评分标准评分标准1 1、有无自主的评述。、有无自主的评述。2 2、书写格式是否符合要求。、书写格式是否符合要求。3 3、参考文献引用是否恰当。、参考文献引用是否恰当

5、。4 4、是否存在整篇和整段抄袭。、是否存在整篇和整段抄袭。(三三)提交论文时间和方式提交论文时间和方式1 1、截止、截止2013.5.302013.5.30，过时不候；，过时不候；2 2、20032003版电子文档发送到：版电子文档发送到：。考核方式考核方式(四四)论文题目论文题目1 1 1 1、豆荚状铬铁矿成矿作用地球化学现状及问题；、豆荚状铬铁矿成矿作用地球化学现状及问题；、豆荚状铬铁矿成矿作用地球化学现状及问题；、豆荚状铬铁矿成矿作用地球化学现状及问题；2 2 2 2、岩浆型钒钛磁铁矿成矿机理的研究现状及问题；、岩浆型钒钛磁铁矿成矿机理的研究现状及问题；、岩浆型钒钛磁铁矿成矿机理的研究

6、现状及问题；、岩浆型钒钛磁铁矿成矿机理的研究现状及问题；3 3 3 3、铜镍硫化物矿成矿地球化学的现状及问题；、铜镍硫化物矿成矿地球化学的现状及问题；、铜镍硫化物矿成矿地球化学的现状及问题；、铜镍硫化物矿成矿地球化学的现状及问题；4 4 4 4、碳酸岩型稀土矿成矿地球化学研究现状及问题；、碳酸岩型稀土矿成矿地球化学研究现状及问题；、碳酸岩型稀土矿成矿地球化学研究现状及问题；、碳酸岩型稀土矿成矿地球化学研究现状及问题；5 5 5 5、造山型金矿成矿地球化学研究现状及问题；、造山型金矿成矿地球化学研究现状及问题；、造山型金矿成矿地球化学研究现状及问题；、造山型金矿成矿地球化学研究现状及问题；6 6

7、 6 6、矽卡岩型铅锌矿成矿地球化学研究现状及问题；、矽卡岩型铅锌矿成矿地球化学研究现状及问题；、矽卡岩型铅锌矿成矿地球化学研究现状及问题；、矽卡岩型铅锌矿成矿地球化学研究现状及问题；7 7 7 7、斑岩型钼矿成矿地球化学研究现状及问题；、斑岩型钼矿成矿地球化学研究现状及问题；、斑岩型钼矿成矿地球化学研究现状及问题；、斑岩型钼矿成矿地球化学研究现状及问题；8 8 8 8、热水沉积矿床成矿地球化学研究现状及问题；、热水沉积矿床成矿地球化学研究现状及问题；、热水沉积矿床成矿地球化学研究现状及问题；、热水沉积矿床成矿地球化学研究现状及问题；9 9 9 9、火山块状硫化矿床成矿作用研究现状及问题；、火

8、山块状硫化矿床成矿作用研究现状及问题；、火山块状硫化矿床成矿作用研究现状及问题；、火山块状硫化矿床成矿作用研究现状及问题；10101010、黑色页岩型多金属矿床成矿作用研究现状及问题；、黑色页岩型多金属矿床成矿作用研究现状及问题；、黑色页岩型多金属矿床成矿作用研究现状及问题；、黑色页岩型多金属矿床成矿作用研究现状及问题；11111111、鄂东南地区铁铜金矿成矿作用研究现状及问题；、鄂东南地区铁铜金矿成矿作用研究现状及问题；、鄂东南地区铁铜金矿成矿作用研究现状及问题；、鄂东南地区铁铜金矿成矿作用研究现状及问题；12121212、湘南钨锡矿成矿作用研究现状及问题；、湘南钨锡矿成矿作用研究现状及问题

9、；、湘南钨锡矿成矿作用研究现状及问题；、湘南钨锡矿成矿作用研究现状及问题；13131313、甘南金矿地质及地球化学研究现状及问题；、甘南金矿地质及地球化学研究现状及问题；、甘南金矿地质及地球化学研究现状及问题；、甘南金矿地质及地球化学研究现状及问题；14141414、胶东金矿成矿作用研究现状与问题；、胶东金矿成矿作用研究现状与问题；、胶东金矿成矿作用研究现状与问题；、胶东金矿成矿作用研究现状与问题；15151515、某地区斑岩型铜矿成矿地球化学问题；、某地区斑岩型铜矿成矿地球化学问题；、某地区斑岩型铜矿成矿地球化学问题；、某地区斑岩型铜矿成矿地球化学问题；16161616、某地区浅成低温热液型

10、矿床成矿地球化学问题；、某地区浅成低温热液型矿床成矿地球化学问题；、某地区浅成低温热液型矿床成矿地球化学问题；、某地区浅成低温热液型矿床成矿地球化学问题；17171717、有机质与金属矿床成矿作用研究现状及问题；、有机质与金属矿床成矿作用研究现状及问题；、有机质与金属矿床成矿作用研究现状及问题；、有机质与金属矿床成矿作用研究现状及问题；18181818、成矿年代学研究进展及发展趋势、成矿年代学研究进展及发展趋势、成矿年代学研究进展及发展趋势、成矿年代学研究进展及发展趋势主要参考书主要参考书n n郑永飞郑永飞郑永飞郑永飞,陈江峰陈江峰陈江峰陈江峰:稳定同位素地球化学稳定同位素地球化学稳定同位素地

11、球化学稳定同位素地球化学,科学出版社，科学出版社，科学出版社，科学出版社，2000.2000.n n沈渭洲沈渭洲沈渭洲沈渭洲:同位素地质学教程同位素地质学教程同位素地质学教程同位素地质学教程,原子能出版社原子能出版社原子能出版社原子能出版社,1997.,1997.n n陈骏主编陈骏主编陈骏主编陈骏主编:地球化学地球化学地球化学地球化学,科学出版社科学出版社科学出版社科学出版社,2005.,2005.n nJ.Hoefs,J.Hoefs,StableIsotopeGeochemistryStableIsotopeGeochemistry,Springer-Verlag,Springer-Verl

12、ag,2009.2009.n nWhite,W.M.,White,W.M.,GeochemistryGeochemistry.CornellUniversity,1999.CornellUniversity,1999.n nDickin,A.P.,Dickin,A.P.,RadiogenicisotopegeologyRadiogenicisotopegeology.Cambridge.CambridgeUniversityPublisher,2005.UniversityPublisher,2005.n nG.Faure,G.Faure,PrinciplesofIsotopeGeologyP

13、rinciplesofIsotopeGeology,2ndedition,2ndedition,1986.1986.n nH-G.Attendorn,R.N.C.Bowen,H-G.Attendorn,R.N.C.Bowen,RadioactiveandStableRadioactiveandStableIsotopeGeologyIsotopeGeology,1stedition,1997.,1stedition,1997.重要期刊重要期刊n n科学通报科学通报科学通报科学通报中国科学中国科学中国科学中国科学岩石学报岩石学报岩石学报岩石学报地球化学地球化学地球化学地球化学n nEconomi

14、cGeology;MineraliumDeposita;EconomicGeology;MineraliumDeposita;n nOreGeologyReview;ResourceGeolgoy;OreGeologyReview;ResourceGeolgoy;n nGeochemicaetCosmochimicaActa;GeochemicaetCosmochimicaActa;n nChemicalGeology;ChemicalGeology;n nEarthandPlanetaryScienceLetters;EarthandPlanetaryScienceLetters;n nPr

15、ecambrianResearch;PrecambrianResearch;n nJournalofPetrology;JournalofPetrology;n nContributiontoMineralogyandPetrology;ContributiontoMineralogyandPetrology;n nLithos;Lithos;重要学术机构及会议重要学术机构及会议n n学术团体：学术团体：学术团体：学术团体：1 1、中国矿物岩石地球化学学会、中国矿物岩石地球化学学会同位素地球化学同位素地球化学专业委员会专业委员会2 2 2 2、中国地质学会、中国地质学会、中国地质学会、中国地质

16、学会同位素地球化学专业委员会同位素地球化学专业委员会同位素地球化学专业委员会同位素地球化学专业委员会n n学术会议：学术会议：学术会议：学术会议：1 1、四年一届的全国同位素地质年代学与地球化学、四年一届的全国同位素地质年代学与地球化学学术会议。学术会议。一、概述一、概述矿床地球化学矿床地球化学 =矿床学矿床学 +地球化学地球化学微量元素微量元素同位素：稳定、放射性成因同位素：稳定、放射性成因有机有机地球化学地球化学成矿物质来源成矿物质来源成矿流体来源成矿流体来源成矿年龄成矿年龄矿床学矿床学常规常规：铅和硫同位素：铅和硫同位素新方法新方法：Cu、Zn、Fe、B、Re-Os成矿物质来源成矿物质来

17、源常规常规：测温、气液相成分、同位素：测温、气液相成分、同位素新方法新方法：红外、激光：红外、激光ICPMS、PIXE、Sr、He-Ar同位素、硫化物同位素、硫化物REE成矿流体来源成矿流体来源间接间接：方解石和萤石：方解石和萤石Sm-Nd、绢云母、绢云母K-Ar直接直接：硫化物和包裹体：硫化物和包裹体Rb-Sr、硫化物和白钨矿硫化物和白钨矿Sm-Nd、辉钼矿和黄铁矿辉钼矿和黄铁矿Re-Os等等成矿年龄成矿年龄两个关键两个关键1、工作设计、工作设计矿床地质背景（是最主要的）矿床地质背景（是最主要的）矿床地质背景（是最主要的）矿床地质背景（是最主要的）要解决的问题（关系到采样）要解决的问题（关系

18、到采样）要解决的问题（关系到采样）要解决的问题（关系到采样）2、样品采集和处理、样品采集和处理样品的地质意义样品的地质意义样品的地质意义样品的地质意义样品的分析（黄铁矿样品的分析（黄铁矿样品的分析（黄铁矿样品的分析（黄铁矿Re-OsRe-Os、闪锌矿、闪锌矿、闪锌矿、闪锌矿Ar-ArAr-Ar）二、微量元素原理二、微量元素原理（一）、微量元素的概念（一）、微量元素的概念微量元素微量元素地质体中含量小于地质体中含量小于1%1%的元素的元素痕量元素痕量元素含量小于含量小于0.1%0.1%的元素，也属的元素，也属于微量元素。于微量元素。（二）、微量元素的存在形式（二）、微量元素的存在形式 (1)(1

19、)在矿物的快速结晶过程中陷入囚禁富集在矿物的快速结晶过程中陷入囚禁富集带中带中 (2)(2)在主晶格的间隙缺陷中在主晶格的间隙缺陷中 (3)(3)以固溶体形式代替主元素以固溶体形式代替主元素 (4)(4)少数元素可以形成独立矿物少数元素可以形成独立矿物 (5)(5)矿物颗粒表面吸附矿物颗粒表面吸附（三）、微量元素的分类（三）、微量元素的分类(1)(1)以元素在固相以元素在固相-液相液相/气相间的分配特征分气相间的分配特征分为：为：Do Do 总分配系数总分配系数 相溶元素相溶元素Do1Do1NiNi、CoCo、V V、CrCr、YbYb、EuEu等等不相容元素不相容元素Do1Do1ZrZr、N

20、bNb、TaTa、HREEHREE、U U、ThTh、RbRb等等(2)(2)以元素在熔融过程中挥发与难溶程度分为：以元素在熔融过程中挥发与难溶程度分为：(3)(3)以元素在地质作用过程中分散富集特点分为：以元素在地质作用过程中分散富集特点分为：a a）聚集元素聚集元素优先形成矿物的元素，是典优先形成矿物的元素，是典型成矿元素；型成矿元素；b b）分散元素分散元素很少形成独立矿物，不形成很少形成独立矿物，不形成独立矿床。独立矿床。（四）（四）微量元素分析数据的表达微量元素分析数据的表达1 1、图解法、图解法（1 1）、哈克图解）、哈克图解 n n是是选选用用样样品品中中较较为为稳稳定定的的主主

21、元元素素变变量量SiOSiO2 2为为独独立立变变量量，微微量量元元素素则则是是随随SiOSiO2 2含含量量的的改改变变而而变变化化。这这种种图图解解为为不不同同成成分分岩岩浆浆混混合合或或岩岩浆浆分分异异过过程程中成分变化的计算提供了依据中成分变化的计算提供了依据(图图)。（2 2）、常量元素）、常量元素-微量元素图解微量元素图解 n n选选择择在在晶晶体体化化学学上上与与之之相相似似的的常常量量元元素素(它它们之间常发生类质同象置换关系们之间常发生类质同象置换关系)作图，作图，n n这这种种类类型型图图解解对对探探讨讨岩岩浆浆演演化化有有重重要要意意义义，例例如如，K KRbRb、A1A

22、1GaGa、CaCaSrSr等等比比值值随随岩岩浆浆分分异异程程度度增增加加而而系系统统降降低低，因因此此，在在这这些图解中可清楚显示岩浆演化趋势。些图解中可清楚显示岩浆演化趋势。（3 3）、微量元素对图解）、微量元素对图解（I）地球化学性质相似的微量元素对地球化学性质相似的微量元素对：如如Ti-Cr、Cr-Ni、Th-U、Co-Ni、Sr-Ba、Zr-Hf、Nb-Ta、Rb-Sr等等。这这些些图图解解一一般般用用于于岩岩浆浆演演化化、变变质质作作用、成岩构造环境等研究用、成岩构造环境等研究n n在在进进行行变变质质岩岩原原岩岩恢恢复复时时，所所选选择择的的是是不不活活动动元元素素对对。如如C

23、r-TiCr-Ti、Ni-Ni-TiTi、Zr/Ti-Nb/YZr/Ti-Nb/Y等，等，n n探探讨讨岩岩浆浆分分异异演演化化程程度度主主要要依依据据在在岩岩浆浆结结晶晶分分异异过过程程中中固固-液液相相之之间间分分配配性性质质，如如强强不不相相容容元元素素或或亲亲湿湿岩岩浆浆元素元素NbNb、TaTa、RbRb等。等。（II）地地球球化化学学性性质质截截然然相相反反的的微微量量元素图解元素图解：一一般般是是采采用用强强不不相相容容元元素素对对相相容容（亲亲岩岩浆浆）元元素素作作图图，如如LRRE(Ce、La、Sm)对对Cr、Ni、Co等等作作图图，这这主主要要用于岩浆岩成岩过程的鉴别。用于

24、岩浆岩成岩过程的鉴别。（III）用挥发元素对难溶元素作图用挥发元素对难溶元素作图如如K-Ba、Rb-Ba、K-Zr、K-La等等在在这这些些图图解解中中K、Rb是是挥挥发发性性元元素素，La、Zr、Ba是不挥发性是不挥发性(难熔难熔)元素。元素。（4 4）、微量元素组合）、微量元素组合由由微微量量元元素素与与微微量量元元素素、或或微微量量元元素素与与常常量量元元素素所所构构成成的的元元素素组组，常常常常是是某某些些地地质质地地球球化化学学过过程程的的灵灵敏敏指指标。标。例例 如如：La/SmLa、Th/RbTh、K/RbSr、Ce/YbEu/Yb等。等。n n在在变变质质岩岩原原岩岩恢恢复复研

25、研究究中中以以不不活活泼泼元元素素或或对对次次生生变变化化不不敏敏感感的的元元素素对对(组组)，如如 Zr/YZr/YTi/YTi/Y、Ti/YTi/YTiTi、Zr/YZr/YZrZr等等，在在这这些些图图解解中中沉沉积积岩岩和和火火成成岩岩投投影影在在不不同同的的区区域域，因因而而可互相区别。可互相区别。n n也也可可以以用用地地球球化化学学性性质质相相似似的的微微量量元元素素浓浓度度和和或或浓浓度度乘乘积积作作为为参参数数作作图图，如如Ti+V、Co+Ni、Zr+Nb+Sr、Li+Rb、Sr+Ba等。等。（5 5）、标准化图）、标准化图n n这这种种图图解解反反映映所所研研究究的的对对象

26、象与与参参照照系系偏偏离离程程度度和和演演化化。根根据据不不同同的的目目的的可可以以选选取取不不同同的的参参照照系系来来对对分分析析数据标准化。数据标准化。n n如如REEREE常常采采用用球球粒粒陨陨石石标标准准化化，研研究究过过渡渡元元素素和和不不相相容容元元素素常常采采用用平平均均地地幔幔，用用于于研研究究成成矿矿岩岩浆浆岩岩的的生生成成环境。环境。n n在在成成矿矿作作用用研研究究中中标标准准化化作作图图常常以以无矿化蚀变的无矿化蚀变的新鲜岩石新鲜岩石为标准。为标准。n n在在花花岗岗岩岩类类成成岩岩构构造造环环境境研研究究中中采采用用理理想想的的洋洋脊脊花花岗岗岩岩(ORG)标标准准

27、化化，以区分不同构造环境形成的花岗岩。以区分不同构造环境形成的花岗岩。2 2、参数法、参数法n n图图解解法法形形象象、直直观观地地显显示示了了元元素素(或或样样品品)之之间间的的关关系系或或某某些些理理论论模模型型，而而地地球球化化学学参参数数则则定定量量地地描描述述了了元元素素(或或样样品品)之之间间或或某某些些地地球球化化学学过过程程之之间间的的关关系系。参参数数的的选选择择决决定定于于研研究目的和对象。究目的和对象。n n研究分异结晶参数有研究分异结晶参数有n nK/Rb、Nb/Ta、Zr/Hf、Ba/Sr、Th/U、Ni/Co等，等，n n它它们们的的比比值值随随岩岩浆浆分分异异程程

28、度度增增加加而而降低。降低。n nGa/Al、Rb/Sr、Li/Mg等比值增加。等比值增加。n n研研究究成成岩岩成成矿矿的的氧氧化化还还原原条条件件，目目前前主主要要采采用用的的是是变变价价元元素素，如如V(VV(V3+3+、V V5+5+)、Eu(EuEu(Eu2+2+，EuEu3+3+)、Ce(CeCe(Ce3+3+，CeCe4+4+)的比值。的比值。Eu/Eu*和和Ce/Ce*n n它们表示稀土元素它们表示稀土元素Eu、Ce在以球粒陨石在以球粒陨石或其他某种岩石作标准时，与其理论含或其他某种岩石作标准时，与其理论含量（量（Eu*、Ce*）相比较亏损与富集程）相比较亏损与富集程度。度。n

29、 n理理想想情情况况下下稀稀土土元元素素球球粒粒陨陨石石标标准准化化值值在在配配分分图图上上为为一一直直线线，但但实实际际上上在在Ce和和Eu处处常常出出现现正正异异常常或或为为负负异异常常，它它们们能能反映成岩成矿物质的演化信息。反映成岩成矿物质的演化信息。n nEu*和和Ce*的计算与相邻稀土元素有的计算与相邻稀土元素有关，式中关，式中N为标准化值，此值大于为标准化值，此值大于1表示正异常，表示正异常，1表示负异常。表示负异常。Ce的的计算与计算与Eu类似。类似。n n稀土地球化学是稀土地球化学是2020世纪世纪6060年代逐渐发展起年代逐渐发展起来的。稀土元素在地球各类岩石中，在陨来的。

30、稀土元素在地球各类岩石中，在陨石、月岩及其它星际物质中普遍存在。石、月岩及其它星际物质中普遍存在。n n由于稀土元素的不活动性，化学性质相似，由于稀土元素的不活动性，化学性质相似，离子半径有规则的变化，因此不同来源、离子半径有规则的变化，因此不同来源、不同形成方式的岩石具有不同类型的稀土不同形成方式的岩石具有不同类型的稀土模式。模式。n n后来，还发展了稀土定量模拟计算，用以后来，还发展了稀土定量模拟计算，用以推测源区的物质组成和可能的形成历史。推测源区的物质组成和可能的形成历史。（1）稀土元素稀土元素3、多元素组合、多元素组合（I I）稀土元素的性质）稀土元素的性质n n 在在元元素素周周期

31、期表表中中原原子子序序数数为为57-7157-71的的十十五五个个元元素素，加加上上化化学学性性质质相相近近的的钇钇(39)(39)统称为稀土元素统称为稀土元素REEREE。n n它它们们是是：镧镧(La)(La)、铈铈(Ce)(Ce)、镨镨(Pr)(Pr)、钕钕(Nd)(Nd)、钷钷(Pm)(Pm)、钐钐(Sm(Sm，)、铕铕(Eu)(Eu)、钆钆(Gd)(Gd)、铽铽(Tb)(Tb)、镝镝(Dy)(Dy)、钬钬(Ho)(Ho)、铒铒(Er)(Er)、铥、铥(Tm)(Tm)、镱、镱(Yb)(Yb)、镥、镥(Lu)(Lu)和钇和钇(Y)(Y)。n n在稀土地球化学讨论中，一般考虑十五在稀土地球

32、化学讨论中，一般考虑十五个元素。按照原子序数的大小进一步把个元素。按照原子序数的大小进一步把稀土元素分为：稀土元素分为：n n（二分法）轻稀土元素（二分法）轻稀土元素LREE(LREE(La-Eu)La-Eu)、重、重稀土元素稀土元素HREE(Gd-Lu)HREE(Gd-Lu)；n n（三分法）中稀土元素（三分法）中稀土元素MREE(Sm-Ho)MREE(Sm-Ho)。LaLa、CeCe、PrPr、NdNd、Pm Pm|SmSm、EuEu /GdGd、TbTb、DyDy、HoHo|ErEr、TmTm、YbYb、LuLu、Y Yn n稀稀土土元元素素处处在在5d5d和和6s6s能能级级上上的的电

33、电子子容容易易失失去去，形形成成三三价价阳阳离离子子。在在地地质质作作用用中中，所有稀土元素都表现为正三价。所有稀土元素都表现为正三价。n nEuEu除除正正三三价价外外，还还经经常常表表现现为为正正二二价价。三三价价离离子子和和二二价价离离子子的的比比例例决决定定于于氧氧的的逸度。逸度。n n在在强强烈烈氧氧化化条条件件下下，如如在在地地表表条条件件或或者者热液中，热液中，CeCe有时表现为正四价。有时表现为正四价。n n在强烈还原条件下，有时在强烈还原条件下，有时YbYb能以能以YbYb2+2+出现。出现。n n关于稀土元素的化学性质，早期的研究关于稀土元素的化学性质，早期的研究者大都认为

34、者大都认为REEREE是不活动的，它们之间的是不活动的，它们之间的化学性质的差异很小，它们作为一个整化学性质的差异很小，它们作为一个整体受后来的热液等各种影响不会发生明体受后来的热液等各种影响不会发生明显的变化，它们代表了源区的物质特性，显的变化，它们代表了源区的物质特性，因此常被用来讨论岩石的成因类型和岩因此常被用来讨论岩石的成因类型和岩浆生成的构造环境。浆生成的构造环境。n n但是随着但是随着REEREE被应用到探讨成矿作用和矿被应用到探讨成矿作用和矿床的成因问题的广泛开展，大量的实际床的成因问题的广泛开展，大量的实际材料表明，在热液和风化作用过程中材料表明，在热液和风化作用过程中REER

35、EE个体之间还是可以表现出明显的差异。个体之间还是可以表现出明显的差异。n n稀土元素的共存性和个体之间的差异性，稀土元素的共存性和个体之间的差异性，是我们利用是我们利用REEREE解决成矿问题的依据。解决成矿问题的依据。（II）稀土元素的丰度）稀土元素的丰度n n在在各各种种地地质质体体中中，原原子子序序数数为为偶偶数数的的元元素素都都比比相相邻邻的的原原子子序序数数为为奇奇数数的的元元素素的的丰丰度度大大，这这个个现现象象叫叫做做Oddo-HafkinsOddo-Hafkins（奇偶）（奇偶）效应。效应。n n为为了了便便于于比比较较稀稀土土的的丰丰度度，必必须须消消除除Oddo-Hark

36、insOddo-Harkins效效 应应。19631963年年 C.C.D.D.CoryellCoryell等等提提出出，所所有有稀稀土土元元素素的的丰丰度度都都利利用用球球粒粒陨陨石石相相对对应应的的稀稀土土元元素素的的丰丰度度标标准准化化，标标准准化化后后的的稀稀土土丰丰度度曲曲线线是是一一条比较圆滑的曲线。条比较圆滑的曲线。元素元素符号符号Masuda（1973）Leedey/1.2Nakamura(1974)Evensen(1978)Haskin(1968)镧镧La0.3780.3150.3290.2450.30铈铈Ce0.9760.8130.8650.6380.84镨镨Pr0.096

37、40.12钕钕Nd0.7160.5970.630.4740.52钐钐Sm0.230.1920.2030.1540.21铕铕Eu0.08660.07220.0770.05800.074钆钆Gd0.3110.2590.2760.20430.32铽铽Tb0.37450.049镝镝Dy0.3900.3250.3430.254钬钬Ho0.05670.073铒铒Er0.2550.2130.2250.1660.21铥铥Tm0.02560.033镱镱Yb0.2490.2080.2200.1650.17镥镥Lu0.03870.03230.03390.02540.031n n现现在在广广泛泛应应用用的的稀稀土土模

38、模式式图图(Pattern)(Pattern)横横座座标标是是稀稀土土的的原原子子序序数数，由由LaLa到到LuLu，纵纵座座标标是是岩岩石石稀稀土土丰丰度度值值与与球球粒粒陨陨石石稀稀土土丰度值之比的丰度值之比的对数值对数值。n n除除了了用用球球粒粒陨陨石石标标准准化化外外，还还可可以以用用其其他他标标准准标标准准化化，这这随随不不同同的的研研究究目目的的而而异异。例例如如，在在研研究究一一个个同同成成因因的的岩岩石石系系列列中中，利利用用一一个个接接近近母母岩岩成成分分的的岩岩石石标标准准化化，能能更更明明显显地地表表示示出出共共生生系系列列的的变变化。化。n n有有时时还还利利用用沉沉

39、积积岩岩的的平平均均值值，例例如如北北美美页页岩岩NAS(North NAS(North American American Shale)Shale)的的值值进进行标准化。行标准化。（III）地球岩石的稀土模式）地球岩石的稀土模式n n1 1、火成岩、火成岩 （1 1）玄武岩类，大洋中脊玄武岩）玄武岩类，大洋中脊玄武岩 (MORB)(MORB)，一般具有轻稀土亏损，平的重，一般具有轻稀土亏损，平的重稀土模式稀土模式(图图4)4)。碱性玄武岩、碧玄岩、。碱性玄武岩、碧玄岩、霞石岩，一般具有轻稀土富集的模式。霞石岩，一般具有轻稀土富集的模式。高原大陆玄武岩，具有轻稀土富集的模高原大陆玄武岩，具有轻

40、稀土富集的模式。岛弧拉斑玄武岩，具有平的稀土模式。岛弧拉斑玄武岩，具有平的稀土模式或者轻稀稍微富集，或者轻稀土稍微式或者轻稀稍微富集，或者轻稀土稍微亏损的模式。玄武质科马提岩亏损的模式。玄武质科马提岩 (basaltic komatiite)(basaltic komatiite)，一般具有平的，一般具有平的稀土模式。稀土模式。n n（2 2）花岗岩类，花岗岩的稀土模式是可）花岗岩类，花岗岩的稀土模式是可变的。变的。n n某些花岗岩强烈富集某些花岗岩强烈富集LREELREE，在模式图上，在模式图上表现为陡的右倾的曲线；有些花岗岩表现为陡的右倾的曲线；有些花岗岩REEREE分馏不很明显，表现为平

41、坦的模式图；分馏不很明显，表现为平坦的模式图；另有一些则表现为显著的另有一些则表现为显著的EuEu亏损。亏损。n n花岗岩不同的花岗岩不同的REEREE模式反映了不同的成岩模式反映了不同的成岩类型和演化特点。类型和演化特点。n n（3 3）阿尔卑斯型橄榄岩、橄榄质科马提岩）阿尔卑斯型橄榄岩、橄榄质科马提岩(Peridotitic komatiite)(Peridotitic komatiite)具有平的或者轻具有平的或者轻稀土稍微亏损的稀土模式。稀土稍微亏损的稀土模式。n n（4 4）地幔，地幔具有平的稀土模式。）地幔，地幔具有平的稀土模式。n n稀土丰度为稀土丰度为球粒陨石球粒陨石稀土丰度的

42、稀土丰度的2424倍。倍。n n亏损上地幔具有轻稀土亏损的稀土模式。亏损上地幔具有轻稀土亏损的稀土模式。n n2 2、沉积岩类、沉积岩类 沉积岩（泥质岩）的稀土模式是非沉积岩（泥质岩）的稀土模式是非常均一的，它们总是富集轻稀土，对于常均一的，它们总是富集轻稀土，对于重稀土，其模式差不多是平的。重稀土，其模式差不多是平的。n n 3 3、变质岩类、变质岩类 变质岩的稀土模式是可变的，它取决变质岩的稀土模式是可变的，它取决于变质岩的原岩成分。于变质岩的原岩成分。n n不同的稀土模式反映不同的源区，或者不同的稀土模式反映不同的源区，或者岩浆结晶前的不同的历史，而与岩浆结岩浆结晶前的不同的历史，而与岩

43、浆结晶时的物理晶时的物理条件条件无关。无关。n n例如，具有平的稀土模式的玄武岩浆，例如，具有平的稀土模式的玄武岩浆，在浅部未分异的情况下结晶时，它将形在浅部未分异的情况下结晶时，它将形成成斜长斜长-单斜辉石岩单斜辉石岩；如果它在深部榴辉；如果它在深部榴辉岩稳定区内未分异结晶时，则将形成岩稳定区内未分异结晶时，则将形成石石榴榴-单斜辉石岩单斜辉石岩。两者矿物成分不一样，。两者矿物成分不一样，但是稀土模式是一样的但是稀土模式是一样的(Hanson(Hanson，1980)1980)。n nREEREE在在岩岩石石的的各各矿矿物物间间以以及及矿矿物物与与熔熔体体间间的的分分配配系系数数不不仅仅有有

44、很很大大的的不不同同，而而且且不不同同稀稀土土元元素素在在同同一一种种矿矿物物中中的的分分配配也也是是很大差异的。很大差异的。n n总总的的来来看看，对对于于基基性性岩岩浆浆岩岩，稀稀土土元元素素在在矿矿物物与与熔熔体体间间的的分分配配系系数数常常常常111，又表现为相容元素。，又表现为相容元素。n n基基性性岩岩浆浆大大多多数数造造岩岩矿矿物物的的分分配配系系数数多多非非常常小小，只只有有角角闪闪石石的的中中重重稀稀土土元元素素分分配配系系数数接接近近1 1，这这说说明明玄玄武武质质岩岩浆浆的的结结晶晶分异作用将分异作用将使残余岩浆富集稀土元素使残余岩浆富集稀土元素。n n特特别别注注意意到

45、到石石榴榴石石，从从LaLa到到LuLu从从极极度度亏亏损损连连续续变变化化到到明明显显的的富富集集，石石榴榴石石是是富富集重稀土元素的。集重稀土元素的。n n磷磷灰灰石石对对于于稀稀土土元元素素有有富富集集的的倾倾向向，尤尤其其是是对对于于轻轻稀稀土土元元素素更更明明显显。但但是是由由于于磷磷灰灰石石只只是是一一种种副副矿矿物物，对对于于岩岩浆浆稀稀土土元素分配的影响有限。元素分配的影响有限。n n对于花岗岩浆系统，斜方辉石、黑云母、斜长石和钾长石各元素的分配系数都RhPtRuOsIrPdRhPtRuOsIr。n n随着系统中氧逸度增高随着系统中氧逸度增高,分配系数有降低分配系数有降低的趋势

46、。的趋势。n nTredouxTredoux和和CawthornCawthorn认为认为PGEPGE在熔体中趋向在熔体中趋向于形成原子束于形成原子束“clustersclusters”,原子束由原子束由31 31 000000个原子组成个原子组成,所有原子通过金属所有原子通过金属-金属键金属键相连。相连。n n原子束通过与原子束通过与S S、AsAs、SbSb、TeTe和和COCO等阴离子等阴离子结合形成配合物。结合形成配合物。n n在富在富S S的环境中的环境中,原子束和相关的配合物存原子束和相关的配合物存在于硫化物熔体中在于硫化物熔体中;n n在贫硫环境中在贫硫环境中,原子束保留在熔体中原

47、子束保留在熔体中,直至直至形成形成PGEPGE合金。合金。2.2.铂族元素在硫化物熔体结晶过程铂族元素在硫化物熔体结晶过程中的地球化学行为中的地球化学行为 n n在硫饱和条件下在硫饱和条件下在硫饱和条件下在硫饱和条件下,铂族元素在单硫化物固溶体与残铂族元素在单硫化物固溶体与残铂族元素在单硫化物固溶体与残铂族元素在单硫化物固溶体与残留硫化物熔体中的分配系数留硫化物熔体中的分配系数留硫化物熔体中的分配系数留硫化物熔体中的分配系数:n nD(Ir)=3.411D(Ir)=3.411D(Ir)=3.411D(Ir)=3.411；D(Os)=4.3D(Os)=4.3D(Os)=4.3D(Os)=4.3；

48、D(Ru)=4.2D(Ru)=4.2D(Ru)=4.2D(Ru)=4.2；D(Rh)=1.173.03D(Rh)=1.173.03D(Rh)=1.173.03D(Rh)=1.173.03；n n D(Pt)=0.050.2D(Pt)=0.050.2D(Pt)=0.050.2D(Pt)=0.050.2；D(Pd)=0.090.2D(Pd)=0.090.2D(Pd)=0.090.2D(Pd)=0.090.2。n n各铂族元素分配系数大小的顺序为各铂族元素分配系数大小的顺序为各铂族元素分配系数大小的顺序为各铂族元素分配系数大小的顺序为:IrOsRuRhPdPtIrOsRuRhPdPtIrOsRuRh

49、PdPtIrOsRuRhPdPt。n n因此因此因此因此,在硫饱和条件下在硫饱和条件下在硫饱和条件下在硫饱和条件下OsOsOsOs、IrIrIrIr、RuRuRuRu、RhRhRhRh优先进入单优先进入单优先进入单优先进入单硫化物固溶体硫化物固溶体硫化物固溶体硫化物固溶体,Pt,Pt,Pt,Pt、PdPdPdPd优先保留于残留硫化物熔优先保留于残留硫化物熔优先保留于残留硫化物熔优先保留于残留硫化物熔体中。体中。体中。体中。3.3.铂族元素在流体作用下的地球化铂族元素在流体作用下的地球化学行为学行为 n n无论是氧化性的热卤水还是还原性的富硫及有机无论是氧化性的热卤水还是还原性的富硫及有机无论是

50、氧化性的热卤水还是还原性的富硫及有机无论是氧化性的热卤水还是还原性的富硫及有机质热液质热液质热液质热液,当它们流经含贵金属的原岩时当它们流经含贵金属的原岩时当它们流经含贵金属的原岩时当它们流经含贵金属的原岩时,PGE,PGE,PGE,PGE可以可以可以可以溶解进入溶液溶解进入溶液溶解进入溶液溶解进入溶液,并以配合物的形式迁移。并以配合物的形式迁移。并以配合物的形式迁移。并以配合物的形式迁移。n n铂族元素的配合物主要有铂族元素的配合物主要有铂族元素的配合物主要有铂族元素的配合物主要有:氯络合物、硫氢络合物、氯络合物、硫氢络合物、氯络合物、硫氢络合物、氯络合物、硫氢络合物、氨络合物、氰络合物、氢