REE组成数据的表示

2024-02-28 03:40

1. REE组成数据的表示

为了更清楚地示踪地球化学分异作用和指示各类岩石的成因,往往在地质体REE含量分析数据基础上,通过计算得出一些参数或图示。目前在地球化学中常用的REE组成参数和图示有以下几种:
5.3.4.1 REE组成模式图
REE组成模式的图示方法有两类,它们均以选定一种参照物质,用其中REE含量对样品中相应的REE含量进行标准化,即将样品中REE的含量除以参照物质中各REE的含量,得到标准化数据;然后以标准化数据的对数为纵坐标,以原子序数为横坐标编图。
(1)增田-科里尔(Masuda-Coryell)图解(图5.7)。
此图由A.增田(1962)和 C.D.科里尔(1963)提出,它是最常用的一种表示REE组成模式的图解,REE 含量标准化参照物质为球粒陨石(表 5.5)。这种图示的优点是:它消除了元素丰度偶—奇规律造成的 REE 丰度随原子序数增长的锯齿状变化,因为一般公认球粒陨石中轻和重稀土元素间不存在分馏,这种图示能使样品中 REE 间的任何分离都能清楚地显示出来。从这类图解的应用可见,不同成因、不同类型或不同部位的地质体各具不同的稀土球粒陨石标准化分布型式(pattern)。如:处于不同构造部位的大洋拉斑玄武岩→高铝玄武岩→大陆碱性玄武岩具有不同的稀土型式,在图解上大洋拉斑玄武岩是一条较为平坦的线,大陆碱性玄武岩是富集轻稀土的右倾斜线,而高铝玄武岩则处于中间过渡状态(图5.8)。

图5.7 增田-科里尔图解

(2)以研究体系的一部分作为参照物质的标准化图解。选择的参照物可以是一种特殊岩石或矿物。例如矿物中的REE含量可以用这些矿物所组成岩石的相应REE含量进行标准化。这种方法或图解能够清楚地显示不同矿物间REE的分异程度。
5.3.4.2 表征REE组成的参数
(1)稀土元素总含量∑REE:各稀土元素含量的总和,常以10-6为单位。多数情况下为镧系和Y16个元素的含量,但有些学者仅指镧系15个元素的含量。∑REE能明显反映出各类岩石的特征,如:一般在超基性岩、基性岩中∑REE较低,在酸性岩和碱性岩中∑REE较高;沉积岩中砂岩和页岩的∑REE较高,碳酸盐岩的ΣREE较低。因此∑REE对于判断岩石的源岩特征和区分岩石类型有意义。
(2)w(LREE)/w(HREE)[或∑w(Ce)/∑w(Y)]为轻、重稀土元素的比值,这一参数能较好地反映REE的分异程度和指示部分熔融残留体或岩浆早期结晶矿物的特征。∑Ce碱性较∑Y强,随岩浆作用的演化,∑w(Ce)/∑w(Y)比值逐渐增大,即∑Ce在岩浆作用晚期富集(图5.9)。
表5.5 作为标准的球粒陨石和“北美页岩组合样”的REE丰度



图5.8 三类玄武岩的稀土球粒陨石标准化分布形式


图5.9 原始岩浆成分演化过程中REE的分馏特征

(3)[w(La)/w(Yb)]N、[w(La)/w(Lu)]N和[w(Ce)/w(Yb)]N(下标N为标准化)。这些是轻、重稀土元素分别对球粒陨石标准化后比值。它们均能反映REE球粒陨石标准化图解中曲线(在接近直线的情况下)的总体斜率,从而能表征LREE和HREE的分异程度。另外,[w(La)/w(Sm)]N和[w(Gd)/w(Lu)]N等比值分别能对LREE和HREE内部分馏程度提供信息。例如[w(La)/w(Sm)]N比值越大,反映LREE越富集。孙贤术等据此将洋中脊玄武岩划分为三种类型:[w(La)/w(Sm)]N>1为P型,即富集型,即地幔热柱或异常型;[w(La)/w(Sm)]N≈1为T型,即过渡型;[w(La)/w(Sm)]N<1为N型,即正常型,对应的REE分布型式为亏损型。
上述和类似的比值对表征REE球粒陨石标准化丰度曲线的性质有意义。5.3.4.3 异常系数(指数)
某些特殊元素比值,如δEu[w(Eu)/w(Eu*)]、δCe[w(Ce)/w(Ce*)]等,它们能灵敏地反映体系的某些地球化学特征。
(1)δEu,反映 Eu 异常的程度。Eu 属变价元素,在一般情况下呈 Eu3+,在还原条件下部分 Eu3+还原为 Eu2+,因 Eu2+碱性度与REE3+整体差别较大将发生分离,造成在REE球粒陨石标准化图解中铕的位置上出现“峰”(Eu 过剩,正异常)或“谷”(Eu的亏损,负异常)(图5.10)。“峰”或“谷”偏离曲线的程度反映了异常的强度。Eu 异常的程度常以δEu[或 w(Eu)/w(Eu*)]来度量。其计算以增田-科里尔图解为根据,无 Eu 异常时,Eu 的含量应为Eu*,Eu*由标准化曲线上 Sm 和 Gd 丰度值以内插法求得。δEu[w(Eu)/w(Eu*)]可按下式计算得出:

图5.10 REE的球粒陨石标准化丰度图解,表示Eu异常的计算


地球化学

式中:w(Eu)N、w(Sm)N和w(Gd)N均为球粒陨石标准化值,δEu[w(Eu)/w(Eu*)]>1为正异常,δEu[w(Eu)/w(Eu*)]<1为负异常,δEu=1为无异常。通过分配系数的研究得知:不同矿物具有不同的REE分配系数,斜长石对Eu的分配系数远远大于其他REE,在各类岩浆岩中Eu异常的产生常与斜长石的结晶有关,如在岩浆分离结晶过程中,斜长石的大量晶出将导致残余熔体中形成明显负异常,碱性花岗岩(A型花岗岩)起源于深源,经部分熔融、分离结晶等复杂成岩过程后,最终将形成具明显负铕异常的“V”字型模式曲线(图5.11)。

图5.11 福建魁岐晶洞碱性花岗岩(A型花岗岩)的球粒陨石标准化REE型式

(2)δCe[w(Ce)/w(Ce*)]是表征样品中Ce相对其他REE分离程度的参数,在氧化条件下Ce可呈Ce4+,其离子电位与REE3+差别较大而彼此分离。在风化过程中,Ce4+在弱酸性条件下极易发生水解而滞留原地,使淋滤出的溶液中贫Ce,形成Ce负异常;在海水中Ce的停留时间最短,仅为50年,而其他REE为200~400年;因此海洋沉积物中强烈亏损Ce,显示负铈异常。δCe的计算原理与δEu相似,可按下式求解:

地球化学

5.3.4.4 稀土参数图解
这类图解很多,可用于探讨岩石的形成机理或成因分类等,现仅举两个常见的图解:
(1)w(La)/w(Sm)-w(La)图解,其原理和应用见5.4.1。
(2)w(La)/w(Yb)-w(REE)图解,此类图解以w(La)/w(Yb)为纵坐标,以稀土总量为横坐标,可用于区分不同类型玄武岩、花岗岩和碳酸盐岩(图5.12)。

图5.12 地球岩石的w(La)/w(Yb)-w(REE)图解

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