Интерпретация вещественного состава магматических горных пород

1. Интерпретация вещественного состава магматических горных пород

Рекомендованная литература
Интерпретация геохимических данных (под ред. Е.В.Склярова). М.: 2001.

2.

Лекция 1
• основы геохимии элементов
геохимические классификации
поведение элементов в магматическом процессе
процессы дифференциации магм
интерпретация состава магматических серий
основы изотопной геохронологии

3.

Геохимия элементов

4.

Геохимия элементов
строение
электронных
оболочек
стремление к полному
комплекту электронов
минералы –
«хозяева»
Химические свойства
электроотрицательность
(металлы/неметаллы)
поведение элементов в
ходе геологических
процессов

5.

Геохимия элементов
«неметалличность»
«металличность»

6.

Геохимия элементов
особые группы
(со сходным строением электронных оболочек)
d-элементы
f-элементы

7.

Геохимия элементов
ряды сходства кристаллохимических свойств: вертикальные

8.

Геохимия элементов
ряды сходства кристаллохимических свойств: диагональные

9.

Распространенность хим. элементов
Bulk
Silicate
Earth
(BSE)

10.

Element
O
Si
Al
Fe
Ca
Mg
Na
Wt % Oxide Atom %
60.8
59.3
21.2
15.3
6.4
7.5
2.2
6.9
2.6
4.5
2.4
2.8
1.9
Распространенность
элементов в земной коре
Главные (петрогенные) : > 1%
SiO2 Al2O3 FeO* MgO CaO Na2O K2O H2O
Второстепенные: 0.1 - 1%
TiO2 MnO P2O5 CO2
Элементы-примеси: < 0.1%
все прочие

11.

12.

Группировка литофильных элементов
по кристаллохимическим свойствам

13.

Поведение хим. элементов
в магматическом процессе
элемент i
расплав
CLi
Коэффициент
распределения
(partition coefficient)
KD = CSi/CLi
(Kd,D)
кристалл
CSi

14.

Валовый KD:
Di =
i
x1KD 1
+
i
x2KD 2
+
i
x 3 KD 3
+ .....

15.

несовместимые (incompatible)
совместимые (compatible)

16.

Факторы, определяющие
состав магматических пород:
- состав источника (протолита)
- вариации степени плавления источника (PM)
- фракционирование кристаллов (CF)
- контаминация
- смешение магм
- несмесимость расплавов(ликвация)

17.

Поведение элементов при плавлении источника
концентрация элемента в расплаве
Ств
несовместимый
совместимый
0.5
1
степень плавления

18.

Поведение элементов при кристаллизации
расплава
концентрация элемента в расплаве
несовместимый
С0
совместимый
0.5
1
степень кристаллизации
Осложнение - зависимость от состава кристаллизующихся фаз

19.

Факторы, определяющие
состав магматических пород:
- состав источника (протолита)
- вариации степени плавления источника (PM)
- фракционирование кристаллов (CF)
- контаминация
- смешение магм
- несмесимость расплавов(ликвация)

20.

Фракционирование кристаллов:
изменение состава остаточного расплава
T
T
L
L
B+L
A+L
L+AB
AB
A+B
A
A и B не смешиваются
(напр, pl и px)
B
A
B
A и B – непрерывный
твердый р-р (напр, olFe и olMg)

21.

Тренды
кристаллизационного
фракционирования

22.

Ведущая роль в формировании
трендов качественный состав фаз, уходящих
из системы
Минералы – хозяева !

23. Источники информации:

Состав пород:
- петрогенные элементы
- элементы-примеси
- изотопы
Состав минералов

24. Петрогенные элементы

Wt. % Oxides to Atom % Conversion
Oxide
Wt. %
Mol Wt. Atom prop Atom %
SiO2
49.20
60.09
0.82
12.25
TiO2
1.84
95.90
0.02
0.29
Al2O3
15.74
101.96
0.31
4.62
Fe2O3
FeO
MnO
MgO
CaO
Na2O
3.79
7.13
0.20
6.73
9.47
2.91
159.70
71.85
70.94
40.31
56.08
61.98
0.05
0.10
0.00
0.17
0.17
0.09
0.71
1.48
0.04
2.50
2.53
1.40
K2O
1.10
94.20
0.02
0.35
H2O+
(O)
Total
0.95
18.02
0.11
4.83
6.69
1.58
72.26
100.00
99.06

25.

Классификационная диаграмма TAS
SiO2 - K2O+Na2O

26.

Вариационные
диаграммы
(Харкеровские)

27. CIPW нормы

Q
Quartzolite
90
CIPW нормы
90
Quartz-rich
Granitoid
60
60
Granodiorite
Granite
Alkali Fs.
Quartz Syenite
Alkali Fs.
Syenite
20
20
Quartz
Monzonite
Quartz
Syenite
5
10
A
Syenite
(Foid)-bearing
Syenite
35
Monzonite
(Foid)-bearing
Monzonite
Quartz
Monzodiorite
65
Monzodiorite
(Foid)-bearing
Monzodiorite
10
(Foid)-bearing
Alkali Fs. Syenite
(Foid)
Monzosyenite
(Foid)
Monzodiorite
60
60
(Foid)olites
F
Qtz. Diorite/
Qtz. Gabbro
5 Diorite/Gabbro/
90
Anorthosite
P
10 (Foid)-bearing
Diorite/Gabbro

28.

диаграмма AFM

29.

30.

Элементы-примеси

31.

построение спайдеграмм
Log (Abundance in CI Chondritic Meteorite)
11
H
He
10
9
8
C
7
6
5
4
3
2
1
Li
O
Ne MgSi
Fe
N
S Ar
Ca Ni
Na
Ti
AlP
K
Cl
F
V
B
Sc
Sn
Ba
Pt Pb
0
Be
-1
Th
-2
U
-3
0
10
20
30
40
50
60
Atomic Number (Z)
70
80
90
100

32.

построение спайдеграмм

33.

построение спайдеграмм

34.

Аномалия европия

35.

10.00
67% Ol
sample/chondrite
8.00
17% Opx
17% Cpx
Эффект
фракционирования
фаз
6.00
4.00
2.00
0.00
56
58 Ce 60 Nd 62Sm Eu
64
La
Tb66
68
Er
70 Lu 72
Yb
10.00
10.00
60% Ol 15% Opx 15% Cpx 10%Plag
57% Ol
8.00
14% Opx
14% Cpx 14% Grt
sample/chondrite
sample/chondrite
8.00
6.00
4.00
6.00
4.00
2.00
2.00
0.00
0.00
La Ce Nd Sm Eu
Tb
Er
Yb Lu
56
58
La
64
Ce60 Nd 62Sm Eu
Tb66
68
Er
70 Lu
Yb
72

36.

Дискриминационные диаграммы

37.

Изотопная геохронология
(кратко)
Рекомендованная литература
Г. Фор . Основы изотопной геологии. М.: Мир, 1986 + более поздние издания.

38.

Радиоактивные / радиогенные
изотопы
40Ar
87Rb 87Sr
147Sm 143Nd
238U ........ 206Pb
235U ........ 207Pb
232Th ........ 208Pb
40K

39.

метод
cтупенчатый нагрев (step heating)
40Ar/39Ar

40.

Формирование изохроны: 1
87Sr
86Sr
( )
87Sr
86Sr
o
a
b
87Rb
86Sr
c
to

41.

Формирование изохроны: 2
87Sr
86Sr
t1
c1
( )
b1
a1
87Sr
86Sr
o
a
b
87Rb
86Sr
c
to

42.

Формирование изохроны: 3
t2
87Sr
c2
86Sr
b2
a2
( )
t1
c1
b1
a1
87Sr
86Sr
o
a
b
87Rb
86Sr
c
to

43.

44.

Эволюция изотопного состава Земли

45.

Эволюция изотопного состава Земли

46.

U-Pb-Th система

47.

U-Pb-Th система
Цирконовая геохронология

48.

U-Pb-Th система
Конкордия

49.

Дискордия
U-Pb-Th система

50.

Дискордия
U-Pb-Th система