微量元素地球化学课件(中国地质大学)5微量元素数据的利用和地球化学解释.ppt
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1、微量地球化学 Trace Element Geochemistry,“Geochemistry really is for everyone!” By Fersman (1958),5. 微量元素数据的利用和地球化学解释,有用的参考书,H. Rollinson “Using geochemical data” (Longman, London, 1993) F. Albarde “Introduction to geochemical modelling” & “Geochemistry” M. Wilson “Igneous petrology, a global tectonic appr
2、oach”,5.2. 微量元素数据分析,? ? ? ? ? ?,5.2. 微量元素数据分析,数据质量评价 数据分析原理 数据分析的常规方法 数据分析实例 有用的软件,数据的获得,与已知样品进行对比,y = 0.8627x + 0.3289,R,2,= 0.9998,0,10,20,30,40,50,60,0,20,40,60,80,元素i 测定值),元素i理论值,标准样品,未知样品,数据质量评价,? ? ? ?,实际样品监控,国际标准物质,如BHVO-2、BCR-2、G-2、GSR-1、GSR-3、AGV-1、1640等等。 实验室内部标准 重复样品 空白样品 对实际数据的了解(如REE),数
3、据质量评价指标,相对误差(RE) 标准偏差(SD) 相对标准偏差(RSD) 内部精度 外部精度 检出限 (方法检出限和仪器检出限),国际标准物质 实验室内部标准,重复样品 (分析样品或标准物质),空白样品 (全流程空白和仪器噪音),中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室LA-ICP-MS室,Agilent7500a,GeoLas 2005,问题,某厂家给定其产品玻璃棒中Cu含量为5ppm,Pb含量为5ppm,他们所用的仪器为ICP-AES。请问该数据是否可靠? 某厂家给定产品玻璃光纤中Cu含量为0.5ppm,Pb含量0.1ppm,他们所用的仪器为ICP-MS。请问该数据是否可靠?
4、,REE配分曲线对数据可靠性的评价,数据分析原理,部分元素具有相同或相似的地球化学行为(如REE); 不同元素在不同地质作用过程的地球化学行为存在差别(相容性/活动性变化); 地质作用过程中的物理、化学条件对元素的地球化学行为具有影响(如P-T-X-fO2等).,部分元素具有相同或相似的地球化学行为(如REE),下图所示趋势的原因是什么?,平衡部分熔融作用,LaL/LaO = 1/(DLa(1-F)+F) SmL/SmO = 1/(DSm(1-F)+F) LaL=LaO/DLa+F(1-DLa) F=(LaO-LaLD)/LaL(1-D) SmL=SmO/DSm+F(1-DSm) F=(SmO
5、-SmLD)/SmL(1-D) LaL/SmL=LaL (DSmb-DLa)/bSmO + LaO/bSmO b=(1-DLa)/(1-DSm),DSm DLa b 1 DSmb -DLa0,K0,DLa DSm 0,应用实例,汉诺坝玄武岩中的麻粒岩包体,汉诺坝玄武岩中的麻粒岩包体,汉诺坝玄武岩 中的麻粒岩包体,石榴石边部明显富集MREE,高Rb,Sr,Cs, Ba,U,Pb,CCSD榴辉岩,绿辉石边部明显富集所有REE,角闪岩相退变质作用与Rb, Sr, Cs, Ba, U, Pb密切相关,磷灰石的成分分带,10000,Q,Q,磷灰石,绿辉石,石榴石,利用石榴石、单斜辉石、磷灰石中REE的分
6、配系数 随温度变化的实验资料对该过程进行了模型计算,模型计算,假设温度从800 升温到830, 磷 灰石, 绿辉石和石 榴石分别占全岩 1.5%, 48.5%和50%,温度升高,磷灰石释放LREE-MREE、石榴石释放HREE,REE在榴辉岩各矿物相间重新分配,石榴石、绿辉石、磷灰石的REE成分环带,受增温作用影响, 直径(d)为0.4mm和1mm的石榴石和磷灰石晶体核部REE组成发生变化所需要的时间与温度之间的关系. 计算方法为Dt/r2=0.03 (Crank,1965), 其中t是半径为r的矿物(设为球体)核部REE组成发生变化所需要的最小时间, D为REE在矿物中的扩散系数. 因为石榴
7、石中Sm和磷灰石中Yb的环带特征明显, 并且具有相应的实验扩散系数资料, 所以选择石榴石中Sm和磷灰石中Yb进行计算. 石榴石Sm的扩散系数取自Tirone et al.(2005)磷灰石Yb的扩散系数取自Cherniak(2000).,模型计算,金红石Zr温度计 存在巨大应用潜力,榴辉岩中金红石,包裹体金红石:处于石榴石中,大小50150m 粒间金红石:处于石榴石和绿辉石之间,大小80250m,CCSD榴辉岩,包裹体金红石温度(平均614)低于粒间金红石温度(平均660),ZMK,粒间金红石温度是否代表超高压峰期变质温度?,该温度计的结果是否有地质意义?,粒间金红石核部温度较边部高,且核部温
8、度随粒径增加而升高。 在660条件下金红石中Zr扩散1m需要12万年,因此粒间金红石边部Zr含量的降低不太可能由正常扩散作用引起。 粒间金红石Zr含量受到了后期流体活动的改造?!,金红石中Zr扩散速率方程(据Watson),粒间金红石边部明显富集Pb、Sr,但Zr逐渐降低。,低温的机理是什么?,Fig. 2,Petrologic and geochemical profile of the CCSD-MH (following Zhang et al. (2004). Circles on the petrologic profile mark the sampling depths. Lay
9、er* = layers classified by Zhang et al. (2004) based on petrology.,Fig. 3,Plots of TiO2 vs. Nb and Zr for eclogites from CCSD-MH and ultramafic rocks from ZK703 (a, b) and oceanic gabbros from the Indian Ridge (c, d). Eclogites (literatures) from (Zhang et al., 2004; Zhang et al., 2000b). Modern con
10、tinental flood basalts (http:/georoc.mpch-mainz.gwdg.de/georoc/) are shown for comparison. Oceanic gabbros from (Coogan et al., 2001; Hart et al., 1999).,Fig. 7,Fig. 7 Plots of Eu anomalies vs. Fe2O3total and TiO2 for eclogites and ultramafic rocks. Dark pentacle is the average of modern continental
11、 flood basalts (CFB) with MgO 8 wt% (n = 562, http:/georoc.mpch-mainz.gwdg.de/georoc/). Gray line shows Fe2O3total range of cumulates of olivine + pyroxene, which is calculated assuming DFeol = 0.51 - 1.55 (Beattie, 1994), DFecpx = 0.57 - 1.04 (Dale and Henderson, 1972).,Fig. 8,Fig. 8 Plots of MgO-T
12、iO2 and -V and Fe2O3total -MgO and -V. Solid cycles are data of this work, rectangles are data from Zhang et al. (2004; 2000b). 1 = trend of pyroxene olivine crystallization, 2 = trend of magnetite crystallization, 3 = trend of melt evolution. Pentacle is the average of continental flood basalts wit
13、h MgO8 wt% (http:/georoc.mpch-mainz.gwdg.de/georoc/).,Fig. 9,Fig. 9 Plot of Ni vs. MgO. Gray diamond represents mantle composite xenoliths formed by melt-peridotite interaction (Liu et al., 2005). DM: depleted mantle (Salters and Stracke, 2004). Solid line shows fractional crystallization (F=4%) of
14、080%ol + 8010%cpx + 1020%opx with 2% trapped melt from basaltic magma (Table 6). Crosses on the line indicate variations of olivine proportions (0-80%). KD(Fe/Mg) (=(Fe/Mg)crystal/(Fe/Mg)melt) were assumed to be 0.29, 0.26 and 0.25 for ol, cpx and opx, respectively (Baker and Eggler, 1987). Partitio
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