微量元素地球化学原理(第二版)(赵振华)PPT模板

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第五章微量元素地球化学

第五章微量元素地球化学发展大致经历了三个阶段:①60年代之前，主要是了解和查明微量元素在陨石、地球及其及层圈以及各类地质体中的分布、丰度及其规律，工作主要涉及上部地壳。

②60~70年代，主要是利用微量元素作为一种示踪剂或指示剂，研究成岩成矿作用，如岩石类型划分，原岩恢复、成岩成矿的物质来源和物理化学条件等。

③70年代以后进入定量模式和理论发展阶段，主要利用微量元素的特殊的地球化学性质，利用热力学的有关理论，建立微量元素地球化学模型，对成岩和成矿的熔融和结晶作用过程进行定量理论计算，使微量元素地球化学有自己的特殊的研究方法和理论体研究思路：（P181）（1）见微知著；（2）以高精度分析数据为基础，应用先进理论（如分配理论、耗散结构理论、协同论等）来认识地学的宏观过程第一节微量元素的定义与分配系数一、微量元素定义1、定义目前对微量元素比较一致的认识是:1）通常将自然体系中含量低于0.1％的元素称为微量元素，一般不形成自己独立的矿物。

2) 体系中浓度低到可以近似地服从稀溶液定律（亨利定律）的元素称为微量元素亨利定律：元素分配达到平衡时，各项间的化学势相等，微量元素的活度（αi）与其浓度（X i）成正比：αi＝Kx i K－亨利常数，表示高度稀释时溶质的活度系数与组分浓度x i无关，而受P、T及体系的性质制约。

〔了解〕：拉乌尔定律：在稀溶液中，溶剂的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶液中溶剂的摩尔分数——p A＝p A*.x A, (p A*代表纯溶液剂的蒸汽压，.x A－溶液中A的摩尔分数)，若溶液总仅有两种组分A和B, x A＋x B＝1，p A＝p A*.x A，p B＝p B*.x B,, 则p A＝p A*.（1-x B）, (p A*-p A)/ p A*= x B，表明溶解蒸汽压的降低值与纯溶剂蒸气压之比等于溶质的摩尔分数。

2、微量元素存在状态1）表面吸附：由于矿物表面电价不饱和，而吸附其他微量元素离子。

微量元素PPT参考幻灯片

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➢
目前，直观对比
被认为是识别这些环
境重元素模式(平均
浓度以原始地慢成分
标准化图解)相似性
和差异性的最好方法，
包括估价重元素绝对
值、重元素模式趋势、
模式图的正、负斜率、
偏离总趋势值的大小、
数目和方向。图4.和
图5分别是洋岛和大
陆环境拉斑玄武岩和
玄武安山岩的重元素
丰度图。由图可以看
出: 大陆拉斑玄武岩、玄武质安山岩重
➢ 与火山活动有关的矿床或岩浆矿床，Co、Se 含量增加(Se含量一般>20×1O-6)，Co/Ni值增大，一般情况下大于1, S/Se值明显降低 (<15000)。
➢ 在变质矿床中也有类似的情况，随变质程度增大 , Co 、 Ni 、 Se 含量增加， Co/Ni>1 ， S/Se值降低。(图)
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2)火山弧环境
➢ 富集Sr、Rb、K、Ba、Th，有时Ce、P、Sm也富集，Ti、Y、Yb亏损，有时Zr、Hf、Nb、Ta、Ce、 P、Sm也亏损。
➢ 因此，最有效的判别标准应是M1/M2值高(M1=Sr、 Rb、K、Ba、Th; M2=Ta、Nb)。
➢ 由于Sr、K、Rb、Ba活动性高，M1中以Th最有效。 Wood等（1979a，b，C)、Wood(l980)以Th/Ta为基础建立了 Hf/3-Th-Ta 图解 ; Pearce 建立了 Th/Yb-Ta/Yb图解; Noire建立了Hf/Ta-Hf/Th图解(图)，由图可见，VAB明显靠近三角形的HfTh边和Th角。
➢ 不同构造环境形成的各种岩石的微量元素含量与组合、同位素组成均有较明显差异。
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➢ 富集在洋壳中的元素为U、Mn、P、Co、 Ni、Cr、V、Cu、Zn、Au、Ag、Mo等;

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1.1 微量元素的定义
❖ Gast（1968）不作为体系中任何相的组分存在的元素
❖ 伯恩斯（晶体场理论的矿物学应用）只要某元素在体系中的含量低到可以用稀溶液定律来描述其行为，即可称微量元素
❖ 微量元素的概念是相对的
K：花岗岩中常量元素，超基性岩中微量元素 Ni：地壳岩石中微量元素，陨石中常量元素 Li，B：伟晶岩中常量元素
K或D1，倾向于富集在熔体相 0.2
▪ 相容元素(compatible) ：
K或D 1，倾向于富集在结晶相 Ni、Cr、Co
12 34 56 离子电价
1.4 支配微量元素地球化学行为的主要物理化学定律
1.4a Goldschmidt三定律
Goldschmidt定律一
两个离子，如果他们具有相同的电价和离子半径，则易于交换，并以与他们在整个体系中相同的比例进入固熔体
正因为如此，许多微量元素，会以类质同像替代的方式，和与各自电价
和离子半径相近的常量元素（主元素）一起进入固体相。例如：
Sr、Eu
→ Ca
Rb、Pb、Ba → K
Ni
→ Mg
Goldschmidt定律二
两个离子，如果他们具有相同的电价，和相似的离子半径，则较小的离子倾向于进入固体相
Mg2+ 比Fe2+ 的离子半径小，因此，在橄榄石与熔体的平衡体系中，橄榄石中Mg的含量高于熔体 Nb, Ta Zr, Hf
▪ 独立矿物
U、Hf → ZrSiO4
▪ 类质同像替代 !!!!!
Sr、Eu → Ca Pb、Ba → K
▪ 晶格缺陷
▪ 吸附（如胶体）
1.3 微量元素分类
❖ 基本的化学分类 ❖ Goldschmidt分类 ❖ 一般的地球化学分类 ❖ 常用分类 ❖ 对元素分类的说明