1.變質火山巖地層的古構造環境分析
自Pearce和Cann (1971，1973)提出用地球化學方法區分不同構造背景的玄武巖並建立所謂“構造-巖漿判別圖”以來，大量關於火山巖和侵入巖地球化學特征及其構造環境的論文支持了化學成分可以限制巖漿起源的構造背景的認識。此外，還形成了許多利用常量元素、微量元素和稀土元素判別巖漿巖成因類型、巖漿成因和構造背景的相關圖解，這些圖解先後被收錄在《變質巖原巖圖解判別》(王仁民等，1987)、《利用地球化學數據:評價、表示、解釋》(休·R·羅裏森，1993)及相關教材、著作和論文中，此處未列出。 但需要強調的是，大部分圖解都是經驗總結出來的，很多都有其基本原理和適用範圍，而對於經過強烈變質作用改造的高級變質火山巖地層，有些由活動元素形成的圖解並不適用。 因此，在利用相關圖解判斷變質火山巖的構造環境時，應在了解圖解的基本原理和適用範圍的基礎上謹慎使用。
當然，簡單地或機械地套用各種構造-巖漿判別圖，可能會導致錯誤的判斷甚至錯誤的結論，因為構造環境對巖石地球化學特征的控制是非常復雜的。只有在正確認識和把握構造環境與巖石地球化學內在聯系的基礎上，通過對壹個巖石組合的常量元素、微量元素和稀土元素特征的系統分析，通過與已知構造環境下的巖石地球化學數據對比，才能得出合理的結論。其中微量元素和稀土元素的判別標誌可能更有效，各種蛛網的判別效果優於少數元素的二元或三元判別圖(張本仁，2001)。
利用地球化學特征判別古構造環境遇到的壹個重要問題是，用於判別構造環境的地球化學標誌和圖解主要是基於對中、新生代各種板塊構造環境中巖石的研究，能否直接應用於早前寒武紀構造環境的研究，即板塊構造機制在早前寒武紀是否也發揮了作用，至今仍有爭議。均壹化觀點認為這種構造機制可以追溯到太古代，非均壹化觀點則持相反觀點。然而，近年來大量的太古宙構造研究傾向於認為太古宙特別是新太古代存在板塊構造機制，但板塊構造的特征可能與現今的板塊構造不同。這些論點提醒我們，利用地球化學標誌判斷早前寒武紀構造環境要更加謹慎，但不能因噎廢食。
2.碎屑沈積巖的古構造環境分析。
(1)碎屑沈積巖地球化學特征與構造環境的關系:對於碎屑沈積巖來說，構造環境與巖石地球化學特征也有著密切的關系。構造環境制約著沈積物質的物源，控制著物源的風化、水動力輸運、分選和沈積，從而控制著碎屑沈積巖的地球化學特征。例如，島弧環境下的物源主要是島弧區新生的未成熟地殼。由於地形差異大、水動力輸運強、分選弱，形成的碎屑沈積巖具有相對較低的K2O/Na2O值、低∑REE和輕稀土元素含量、低輕稀土元素。而被動大陸邊緣環境的沈積盆地起源於成熟地殼，水動力弱，搬運過程中分選作用強，形成的細碎屑物質表現為高K2O/Na2O值、高∑REE和LREE含量、高LREE/HREE和高Eu/Eu*(高和韋德波爾，1995)。由於碎屑沈積巖的地球化學特征主要受物源的化學成分、風化剝蝕、搬運和沈積作用的控制，因此對其沈積環境的分析也應從這些方面入手。當然，對於高級變質地層，需要排除變質作用的影響。
(2)碎屑沈積巖的化學成熟度和古風化程度:碎屑沈積巖的成熟度是沈積能量平衡的重要標誌之壹，反映了碎屑沈積建造的構造穩定性或不穩定性。在變質碎屑沈積巖中，決定沈積物成熟度的化學標誌是SiO _ 2含量和al2o 3/SiO _ 2比值，它們反映了碎屑沈積巖中應時、粘土和長石的含量。通常，石英巖和泥巖/頁巖代表程度最高的兩個端元，而由石英巖-泥巖組成的沈積建造代表穩定環境或克拉通沈積盆地中的沈積物。因此，對於變質砂巖，SiO2含量越高，Al2O3/SiO2比值越低，成熟度越高。另壹個有用的化學成熟度是(Na2O+K2O)含量和Na2O/K2O比。前者也是長石含量的度量，後者反映斜長石和鉀長石的相對比例。根據現代風化理論，斜長石先分解，Na、Ca、Sr在風化過程中迅速流失，因此Na2O含量較高意味著碎屑沈積物成熟度較低。
變質碎屑沈積巖的化學成分可以決定其源區的古風化程度，可用化學變化指數(CIA)或化學風化指數(CIW)來衡量。CIA = Al2O3/(Al2O3+Cao *+Na2O+K2O)(摩爾比)(奈斯比特和揚，1982)；Ciw = Al2O3/(Al2O3+CaO*+Na2O)(摩爾比)(Harnois，1988)，其中CaO*為磷灰石中扣除CaO後的量(假設P2O5全部在磷灰石中)。對於遭受高級變質作用的碎屑沈積巖，由於K2O在變質作用期間可能是活躍的，用化學風化指數(CIW)評價其風化作用更為合適。壹般新鮮鎂鐵質長英質巖漿巖的CIW值在40-65之間(高和韋德波爾，1995)，頁巖的在80-90之間。風化指數高，源區巖石風化程度高，剝蝕率低，表明構造環境相對穩定。
化學變化指數(CIA)或化學風化指數(CIW)最初用於解釋巖石的風化程度，但實際上，它也受源巖成分的影響。長英質烴源巖的化學變化指數或化學風化指數大於鎂鐵質烴源巖。同樣受運輸過程中顆粒分選的影響，雜砂巖和砂巖的CIW/CIA值通常低於泥巖或頁巖(高和韋德波爾，1995)。此外，成巖過程和隨後的變質作用也可能對此產生影響。
(Cao *+Na2O)-Al2O3-K2O(圖5-4-4a)和(Cao *+Na2O+K2O)-Al2O3-(FeO *+MgO)(圖5-4-4b)的三角圖可以說明風化的趨勢。在這兩張圖上，顯示了平均花崗巖和平均輝長巖的風化趨勢，碎屑巖尤其是泥巖的化學成分可以投影到圖上來推斷過去的風化情況，而與風化趨勢的偏離可能是成巖作用和變質作用造成的。
圖5-4-4 (Cao *+Na2O)-Al2O3-K2O三角圖(a)(根據Nesbitt和Young，1982，1989)和(Cao *+Na2O+K2O)-Al2O3-(FeO *+MgO)三角圖。
在圖A中，還顯示了花崗巖的進壹步風化趨勢。在圖B中，A和B分別代表花崗巖和輝長巖的平均風化趨勢，C是高K+/H+比值流體參與下高嶺土轉化為伊利石的成巖和/或交代趨勢，D是高Mg2+/H+比值流體參與下高嶺土轉化為綠泥石的成巖和/或交代趨勢。化學成分以摩爾比表示。CaO*代表與樣品矽酸鹽部分相關的CaO，FeO * = FeO*=FeO+0.8998×Fe2O3。
(3)構造環境判別圖:利用常量元素判別構造環境的圖很少。砂泥巖的K2O/Na2O-SiO _ 2判別圖(圖5-4-5)是許多文獻中常用的，它可以判別三種構造背景:被動大陸邊緣(PM)、活動大陸邊緣環境(ACM)和洋島弧。使用此圖時，如果碎屑沈積巖中富含碳酸鹽組分，則需要將分析數據轉換為不含CaCO3的數據。
圖5-4-5砂泥巖K2O/Na2O-SiO2判別圖
(根據Roser和Korsch，1986，引自羅裏森，1998)
巴蒂亞(1983)分析總結了近現代不同構造部位砂巖的大量地球化學資料，區分了海洋島弧、大陸島弧、活動大陸邊緣和被動大陸邊緣四種構造環境下的砂巖。使用的主要化學參數為:1.113× Fe。
至於微量元素，Bhatia和Crook(1986)設計的La-Th-SC和Th-SC-Zr/10的圖解(圖5-4-7)也可以區分大洋島弧、大陸島弧、活動大陸邊緣和被動大陸邊緣的雜砂巖。
圖5-4-6砂和砂巖構造環境判別的主要化學成分分布圖
(根據巴蒂亞，1983)
a-海洋島弧(黑色方塊)；b-大陸島弧(黑三角)；c-活動大陸邊(黑色星號)；d-被動大陸邊(黑點)
對於頁巖或泥質巖，也可以用後太古代克拉通頁巖(PAAS)或北美頁巖(NASC)標準化的蛛網圖分析微量元素(圖5-4-2)。與PAAS相比，大洋島弧形成的頁巖具有多種元素虧損的特征，而大陸島弧和活動大陸邊緣的頁巖具有更高的親石元素濃度和寬曲線剖面，被動大陸邊緣的樣品與PAAS相似，具有平緩的趨勢。
圖5-4-7 (a) La-Th-SC判別圖和Th-SC-Zr/10復雜砂巖判別圖。
(根據巴蒂亞等人，1986)
大洋島弧；b-大陸島弧；c-活動大陸邊緣；被動大陸邊緣
總之，目前對碎屑沈積巖的構造環境研究不如巖漿巖深入。在討論時，需要對常量元素、微量元素、稀土元素進行系統的分析、整理和驗證，才能得出正確的結論。對於經高級變質作用改造的碎屑沈積巖，還應考慮變質作用的影響。