• 超基性→基性→中性→中酸性→碱性岩， ∑REE逐渐增加。
• 用途：判断某种岩石的母岩特征和区分岩 石类型。
• ② LREE/HREE—轻重稀土元素比值
• 用途：能较好地反映REE的分异程度以及 指示部分熔融残留体和岩浆早期结晶矿物 的特征。是判断残留相或结晶相矿物组合 的重要依据。
③单元素轻重稀土元素比值
T型，过渡型；LaN/SmN≈1
• GdN/YbN：反映了重稀土之间的分馏程度。该值越小， 重稀土富集程度越高。有人用GdN/YbN比值将马提岩划 分成三个组。
④Eu/Eu*(Eu)，Ce/Ce*(Ce)
Eu
Eu N
SmN GdN
2
Ce CeN
La N PrN 2
第三节 稀土元素地球化学
一 稀土元素的地球化学性质
• 原子序数：57-71 • 价态：主要为三价，
• Eu2+
• Ce4+ • 由于镧系收缩，La系元素的离子半径随原
子序数的增加而稳定缩小。 使其晶体化学 性质相似,在自然界中常常共同迁移、沉淀。
二.稀土的划分：
(1)两分： 轻稀土（LREE）La-Eu 重稀土（HREE）Gd-Lu (2) 三分： 轻稀土（LREE）La-Nd 中稀土（MREE）Sm-Ho 重稀土（HREE）Er-Lu
三.表征REE组成的参数 (1)稀土元素总量（REE） (2)比值
• LREE/HREE
• (La/Yb)N, (La/Lu)N , (Ce/Yb)N, • (La/Sm)N, (Gd/Lu)N (3)异常值 Eu/Eu*(Eu)，Ce/Ce*(Ce)
• ① ∑REE—稀土元素总量
• 单位一般用10-6（ppm）
3 648.3871 996.2871 299.1803 258.3333 164.6154 109.8649 155.9846 121.9149
113.354 108.75
110 102.8125 99.52153 98.18182
119.898
球 粒陨 石
0.31 0.808 0.122
0.6 0.195 0.074 0.259 0.047 0.322 0.072 0.21 0.032 0.209 0.033 1.96
青藏高原新生代火山岩 岩浆源区性质判别图解
样号 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y
1 735.4839 730.198 326.2295 288.3333
180 123.5135 169.8842 137.6596 129.5031 123.6111 125.2381
张广才岭A型花岗岩REE球粒陨石 标准化配分模式
( S m / Y b )N
( S m / Y b )N
30
30
Cr ＞300×10-6
Mean Cr
20 20
10
10
华南华钾镁南煌钾斑镁岩煌 斑岩 西藏西白榴藏石白玄榴武石岩-响玄岩武岩-响岩 甘肃甘钾质肃超钾基质性超次火基山性岩次火山 岩 滇西滇新生西代新拉生斑代玄武拉岩斑玄武岩
北美页岩 (L.A.Haskin,1984)
32 73 7.9 33 5.7 1.24 5.2 0.85 5.8 1.04 3.4 0.5 3.1 0.48 27
118.125 115.311 113.0303 93.36735
2 638.7097 962.8713 313.1148
265 167.6923 174.3243 128.8136 116.5957 103.7267 95.27778 103.3333
90.625 89.47368 85.75758 65.81633
岩浆分离 结晶-REE 分配模式
样 品/球 粒 陨 石
10 0 50
玄武岩 10
冰岛
流纹岩 冰岛岩
拉斑玄武 岩
3
La C e Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy H o Er Y b
冰岛火成岩球粒陨石标准化REE分配曲线
0 0
0
1 3 S
汉诺坝 玄武岩
板 大内 陆 玄 武 岩
a r u b u o d e d y r b
l/itareSophndCm
汉诺坝玄武岩REE球粒陨石标准化配分模式图
分离结晶作用-
岛
REE变化规律
弧
火
山
岩
REE patterns for liquids by Rayleigh fractional crystallization modeling: a. from basalt to andesite, b. from andesite to dacite, and c. from dacite to type 1 rhyolite. Patterns with stars represent calculated liquid compositions.
源区性质判别必需建立判别标志
微量元素蛛网图-判别岩浆源区性质
1-OIB型玄武岩 2-洋岛玄武岩 3-青藏高原新生
代钾玄岩系列 4-岛弧钙碱性玄武岩
不同类型火山岩原生地幔标准化蛛网图
• 不相容元素比值-比值源区判别图解
青藏高原新生代
•高Mg#火山岩源 区近似活动陆缘 性质; •钾玄质火山岩具 有OIB与活动陆 缘源区混合特征.
四 REE组成数据的表示方法
曾田彰正—科里尔（Masuda 1962 , Coryell 1963 ） 图解（球粒陨石标准化-原子序数图解法）
1.数据的标准化
• 样品中REE浓度/参照物REE浓度=标准化值，最常用
的参照物是球粒陨石（沉积岩常以北美页岩为标准）
然后以标准化值的对数值为纵坐标，以稀土元素按原 子序数排列为横坐标作图。
• LaN/SmN：反映了轻稀土之间的分馏程度。该值越大， 轻稀土越富集。
根据LaN/SmN可以对岩石进行分类。如根据LaN/SmN比 值，Schilling（1975a）将洋中脊玄武岩划分成三种类型：
N型（正常型），LaN/SmN＜1；稀土元素组成模式为亏 损型。
P（E）型，地幔柱型或异常型，LaN/SmN＞1；富集型。
正异常δEu＞1，在标准化图解中，Eu处出现”峰”
负异常δEu＜1，在标准化图解中，Eu处出现”谷”
无异常δEu=1，
用途：是划分岩石类型和讨论成岩成矿条件的重要参数 例如：花岗岩可划分成 壳型：δEu平均值为0.46，为中等亏损； 壳幔型：δEu平均值为0.84，为弱亏损； 富碱侵入体型：δEu平均值小于0.30，强烈亏损。
稀土元素地球化学的应用
金伯利岩 钾镁煌斑岩
高度富集LREE -极低程度熔融 HREE强烈分馏 -源区存在石榴 石残留
样 品/球 粒陨 石
200 0 100 0
2
100
1
1-华北金伯利岩 2-华南钾镁煌斑岩
2
10
1
1 La Pr
Eu Tb Ho Tm Lu
Ce Nd Sm Gd Dy Er Yb
金伯利岩-钾镁煌斑岩REE球粒陨石 标准化配分模式图
• LaN/YbN、LaN/LuN、CeN/ YbN： • 是稀土元素球粒陨石标准化图解中分布曲线的斜率，它
反映了曲线的倾斜程度， • LaN/YbN＞1，曲线向右倾，富集轻稀土—酸性岩类；
LaN/YbN≈1，曲线水平，属球粒陨石型—大洋拉斑玄武 岩；科马提岩； LaN/YbN＜1，曲线向左倾斜，为亏损型—橄榄质科马 提岩。 • （LaN/YbN，LaN/LuN、CeN/ YbN是样品中La、Yb、 Lu、Ce球粒陨石标准化值的比值。它们分别代表了轻稀 土元素和重稀土元素；而且其含量易于准确确定。
这种方法的优点
• 一般公认球粒陨石的轻-重稀土元素之间不存在 分异。 采用球粒陨石标准化模式图可使样品中各REE 间的任何程度的分异更清楚地显示出来。
• 克服奇偶原子序数的元素丰度不同所造成的 REE曲线锯齿状变化。
• 可以反映所研究样品相对于原始地球稀土组成 的地球化学分异作用。
• 直线斜率、形态和偏离直线的稀土元素的异常 地球化学行为，为成岩成矿机理研究，提供了 重要信息。
δEu负异常: •斜长石分离结晶
或 • 源区存在大量
斜长石残留
吉黑东部P2-T1碱长花岗岩REE 标准化模式图
Sample/C1 Chondrite
300 100
10
1
0.1 La Pr
Eu Tb Ho Tm Lu
Ce Nd Sm Gd Dy Er Yb
δEu负异常:
•斜长石分离结晶 或 • 源区存在大量 斜长石残留
五 稀土元素地球化学的应用
洋
中
LREE亏损
脊
HREEN一般
玄
为10-25
武
最高达80
岩
部分熔融作用REE变化规律
石榴子石橄榄岩批式熔融的 玄武岩浆的稀土组成
源岩矿物组成- Ol : Opx : Cpx : Ga = 0.55:0.25: 0.11: 0.09
稀土元素地球化学的应用
20 0
• 大洋岛
图解中稀土元素分布模式分类（三类）： • 轻稀土富集型：分布曲线向右倾斜，轻稀土富集。 • 轻稀土亏损型：分布曲线向左倾斜，轻稀土亏损。 • 平坦型（球粒陨石型）：轻重稀土富集不明显。 • 根据图解中Eu和Ce处曲线的形态，再划分出： • Eu /Ce亏损型、富集型、正常型。
• 在成矿研究中，常用未矿化或蚀变的岩石 为标准，了解成矿或蚀变过程中，稀土元 素的变化。
Ce 氧化环境和海水作用标志
2 微量元素岩浆成因判别标志:
(1) 岩浆作用判别(分离结晶 部分熔融) • 强不相容元素-强相容元素判别标志 • 强不相容元素-不相容元素比值判别标志 (2) 岩浆源区性质判别 • 微量元素蛛网图-判别岩浆源区性质 • 强不相容元素-不相容元素比值 • 强不相容元素比值-比值判别