微量元素在地质中的应用

THANK YOU
在环境条件方面，不同环境下的生物对微量元素的吸收和富集能力不同，同时环境条件也会影响生物的生长和分布，从而影响微量元素的分布特征。
在生物活动方面，一些生物（如藻类、珊瑚等）在生长过程中会吸收或富集微量元素，这些元素在生物死亡后会被埋藏下来形成生物沉积物。
微量元素在生物沉积物中的活动行为
06
微量元素在构造运动中的活动行为
分类
根据其在地壳中的丰度，微量元素可分为大量元素、中等丰度元素和痕量元素。
微量元素在地壳中的分布具有不均匀性，它们在各类岩石中的含量和分布受地质作用、成岩成矿过程等多种因素影响。
分布特征
例如，火成岩中微量元素受岩浆演化、分异和结晶分异等过程的影响，沉积岩中微量元素则受沉积环境和成岩作用的影响。
不同岩石类型中微量元素含量
变质作用
沉积作用是指地表岩石经过风化、剥蚀、搬运等过程，在新的地方沉积下来的过程。在此过程中，岩石中的微量元素会随着搬运和沉积而重新分布。
在沉积过程中，一些元素会以溶解、悬浮等形式搬运到沉积物中，如铜、锌、铅等。这些元素的活动行为取决于其物理化学性质和搬运过程中的环境条件。
沉积物中的微量元素分布和活动行为也会受到沉积环境的影响。例如，在海相沉积环境中，铁、锰等元素会在沉积物中富集；而在湖泊沉积环境中，钙、镁等元素则会在沉积物中富集。
沉积作用
01
构造运动是指地壳中的应力、应变等地质构造现象所引起的地表和地下岩层的变形和位移现象。在此过程中，岩石中的微量元素也会发生重新分布和活动行为的变化。
02
在构造运动过程中，一些元素会因为岩石的变形和位移而发生重新分布。例如，在断层带附近，铁、锰等元素可能会富集；而在褶皱带附近，铜、锌等元素可能会富集。

有很低成分比例的溶质的溶液称为稀溶液。微量元素在岩石矿物中的分布
正是这种状态。如玄武岩中的镍橄榄石，其中的(Mg,Fe)2SiO4为溶剂，而
Ni2SiO4就是溶质。对于Ni2SiO4而言，这种橄榄石就是一种稀溶液。在稀溶
液中，溶质和溶质间的作用是微不足道的，而溶质和溶剂的相互作用制约
着溶质和溶剂的性质，亨利定律和拉乌尔定律就是用来描述这种性质的。

拉乌尔定律：

拉乌尔定律是稀溶液所遵循的另一规律，它是基于在溶剂中加入非挥
发性溶质后溶剂活度降低而得出的。其表述为“稀溶液中溶剂的活度等于
纯溶剂的活度乘以溶液中溶剂的摩尔分数”，即为
其中，aoj为纯溶剂的活度，Xj为溶剂的摩尔数， aj为溶液中溶剂的活度。


溶剂在全部浓度范围内都符合
拉乌尔定律的溶液称为理想溶液。
ratio)，优先进入晶体。 如在碱性长石中Ba2+ (1.44 Å) 或Sr2+ (1.21 Å) 替代K+
(1.46 Å)时，需要有一个Al3+ 替代 Si4+来维持电价平衡。
主要的微量元素代替




橄榄石中Ni替代Fe2+和Mg2+ 。
尖晶石和磁铁矿中Cr和V 替代Fe3+ 。
斜长石中 Sr 替代 Ca 。
Nb，Ta，Zr，Hf等），稀土元素（La，Ce，Nd等），过渡族元素（Fe
，Co，Ni，Cu，Zn等）。
c.按地球化学作用过程分类：当固相（结晶相）和液相（熔体相，流体
相）共存时，若微量元素易进入固相，称为相容元素（Compatible
element）。反之，若微量元素易进入液相，称为不相容元素（

微量元素在地质上的应用微量元素在地质上的应用主要有以下几个方面：一、分配系数的应用1. 计算平衡时的温度由热力学可知：In k= — BRTK:平衡常数，在稀溶液条件下，K=D△日=热熔变化，可以测定，R=气体常数，B为常数，据此可求得温度: AIn D BT这就是微量元素的分配系数温度计。

很多温度计已经测定，特别是稀土元素和硫化物对。

2. 计算平衡时的压力根据热力学，在恒温条件下，分配系数D与压力P的关系式为：lln D、、= -W°< 5P j " RT3. 判断岩浆成岩过程⑴模型A部分熔融模型a. 平衡部分熔融C, = 1C O _ D(1 _F) F其中：C L :兀素在熔体中的浓度；Co：初始固相母体物质中的浓度F:部分熔融特度D :总分配体系b:分离熔融模型（在发生熔融时，从固相中连续移出所形成的熔体c.结晶作用模型分离结晶作用过程中，微量元素的行为可用下式来描述:其中：C L: i元素在熔体中的浓度;C O,L: i元素在原始熔体中浓度;c L 二C0,L FD I 4「丄（1卫）PC OD D P：压力F:原始岩浆分离结晶作用后剩余的份额（固结度，结晶度），还有其它模型。

（2）过程鉴别（3）地球化学参数的确定①源区的物质成分根据地质观察，综合考虑岩石学、微量元素、残留体和同位素组成等资料。

e.g.基性岩和超基性岩取上地幔为源区物质，以2倍左右球粒陨石的丰度为C o值;花岗岩：S型花岗岩以杂砂岩的平均成分为G, I型花岗岩源岩为下地壳和上地幔物质的混合，有人以岩体边缘相为G。

二微量元素指示剂1. 对岩浆演化过程的指示（1）大离子半径亲石兀素大离子亲石兀素一般有：Ba、Rb Sr、Ca、K等。

丿元糸价态半径⑺Sr+2 1.12Ca+2 1.00Rb+ 1 1.47K+ 1 1.33Ba+2 1.34①Sr 2+和Sr在钙长石一熔体中的分配系数较大（即Sr2+易进入含矿物中），在中酸性岩浆演化过程中，Sr随Ca的减少而贫化，但Sr2+的半径比Ca2+大，C*比Sr2+B先进入晶格，随岩浆作用的进行，Sr/Ca比值变大，若以同源不同阶段岩石中的Sr和Ca作图，可得到演化线。

微量元素、常量元素、稀土在研究沉积环境和沉积相中的作用和意义常量元素, 微量元素▲常量元素：一般地球化学书中将O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti 等9种元素列入常量元素，但是因为不同地区各元素含量相对富集程度可能不同，所以在对常量元素归类的时候也应考虑实际区域资料和研究目的。

在沉积相的应用中是要根据上述元素的化合物含量和分布规律来作推测的，主要包括两个方面：1、物源分析例如：Al2O3、K2O、Fe2O3、MgO、TiO2、Na2O等主要为与陆源碎屑有关的元素化合物，这些元素的高含量大多出现在细粒沉积物和碎屑矿物中，可以指示物源性质的差异；CaO、CaCO3也用来判断物源，但是要具体情况具体分析。

2、沉积环境例如：CaO、CaCO3等氧化物除部分来自陆源方解石外,还受自生作用和生物作用影响。

这些元素的高含量一般出现在氧化条件下，水动力活跃，生物活动频繁的环境。

Ti等元素含量的变化反映的是陆源物加入的程度，该值愈高则表明陆源物含量愈丰富，表明了一种温暖潮湿的气候背景。

与微量元素Sr类似,沉积岩中P的高含量指示干旱炎热高盐度环境的气候背景,低含量则指示潮湿的气候背景。

－－－－－－－－－－－－－－▲微量元素（痕量元素）主要测试的微量元素有V、Ni、Fe、Mn、Cu、Zn、Cr、Ba、B、Ga、Pb、Sr、Li等1、物源分析微量元素对物源有示踪作用，因为微量元素多源自母岩，根据不同微量元素组合及分布规律，配合重矿物资料及区域背景资料做综合分析，可以良好进行沉积物源分析；2、沉积环境（PH、EH、盐度）对沉积环境反应敏感的微量元素有硼(、锶(Sr)、钡(Ba)、钛(Ti)、铁(Fe)、磷(P)、锰(Mn)等等，不同微量元素反映沉积环境的侧重点和敏感度各具特点，简单举几个例子：氯(Cl)等微量元素组成可以指示水介质的古盐度，咸水(海水)中Cl、B的含量明显高于淡水；陆相湖泊、盐湖卤水及其沉积物中B丰度及B同位素组成变化极大；对于陆相盐湖的不同层位或不同区域位置的泥页岩地层,若B含量偏高，说明其沉积环境为干旱—半干旱的盐湖沉积环境；若B含量偏低或正常，表明泥页岩沉积时处于较潮湿的盐湖沉积环境，但当沉积区远离盐湖中心时，也可代表干旱—半干旱盐湖沉积环境。

全岩的常微量元素
全岩的常微量元素指的是岩石中含有的微量元素，这些元素虽然在岩石中的含量很少，但却对岩石的形成和演化起着重要的作用。

常见的全岩常微量元素有铁、锰、铜、锌、铅、镍、钒、钛、钨、锡、银、金等。

在地质学中，全岩常微量元素的研究是非常重要的。

通过对不同类型的岩石中的常微量元素进行分析，可以了解到这些岩石的成因、演化历史和地球化学特征等信息。

在岩石中，铁是一种非常常见的元素。

它在地球内部的分布非常广泛，同时也是地球上最重要的金属之一。

铁在岩石中的含量通常都比较高，其含量的变化可以反映出岩石的成因和演化历史。

锰也是一种常见的全岩常微量元素。

它通常与铁共存，对于一些特定类型的岩石来说，锰含量的变化可以反映出地球内部物质循环和岩浆作用等信息。

除了铁和锰之外，铜、锌、铅等金属元素在岩石中也占据着重要的地位。

这些元素对于一些特定类型的岩石来说，其含量的变化可以反映出地球内部物质循环和岩浆作用等信息。

此外，钒、钛、钨等元素在全岩常微量元素中也占据着重要的地位。

这些元素在不同类型的岩石中含量不同，其含量的变化可以反映出不同类型岩石的成因和演化历史。

总之，全岩常微量元素在地质学中具有非常重要的意义。

通过对这些元素进行分析，可以了解到不同类型岩石的成因和演化历史，为我们更好地理解地球内部物质循环和岩浆作用等提供了重要依据。

沉积物中微量元素的地球化学特征地球上的沉积物扮演着记录地质历史和探索地球化学特征的重要角色。

其中，微量元素作为其组成部分之一，在地球化学过程中扮演着重要的角色。

本文将探讨沉积物中微量元素的地球化学特征，包括其分布、来源和影响。

一、微量元素的分布微量元素广泛存在于各种类型的沉积物中，包括海洋沉积物、湖泊沉积物以及河流沉积物。

这些微量元素的存在形式可以是溶解态、胶体态和颗粒态。

其中，溶解态的微量元素更容易被生物吸收和转运，胶体态的微量元素则容易随着水流迁移和沉积，而颗粒态的微量元素则随着颗粒的沉积而固定在沉积物矩阵中。

二、微量元素的来源微量元素可以来自多种源头，包括地壳、大气、河流和生物活动。

地壳是微量元素最主要的来源之一，其中含有丰富的微量元素矿物。

大气中的微量元素则来自于大气沉降和火山喷发等过程。

河流水体中的微量元素主要来自于母岩的风化和溶解过程，随着河流的流动被携带到海洋中。

此外，生物活动也是微量元素的重要来源，生物体能够吸收和富集微量元素，并通过死亡和沉降进入沉积物中。

三、微量元素的地球化学过程沉积物中微量元素的存在不仅受到来源的影响，还受到地球化学过程的影响。

其中，主要的地球化学过程包括沉积作用、迁移和转化。

沉积作用是指微量元素从水体中转移到沉积物中的过程，其中包括颗粒沉降、随水流迁移和生物富集等过程。

迁移是指沉积物中微量元素的再循环过程，受到水体和岩石的影响。

转化是指微量元素在沉积物中的物质转化过程，包括溶解和复合物形成等。

四、微量元素的环境影响微量元素的存在对环境具有重要影响。

一方面，微量元素可以作为环境污染物导致生态系统的破坏。

例如，重金属微量元素污染会引起水生生物的毒性作用，破坏生态平衡。

另一方面，微量元素也可以作为环境指示物用于环境变化的研究。

例如，微量元素在沉积物中的分布可以用于解释古环境变化和气候演化的过程。

综上所述，沉积物中微量元素的地球化学特征表现出其分布、来源和地球化学过程的特点。

地球化学第一次课后作业班级： 021131班姓名：刚果河边草泥马指导老师：张利微量元素的地质应用微量元素是研究自然物质和自然体系中微量元素的分布规律、存在形式、活动特点、控制因素及其地球化学意义的地球化学分支学科，是地球化学学科的一个重要分支，它的研究内容为不同地球化学体系中微量元素的分布、分配、共生组合及演化的规律。

而微量元素具有很多其他主量元素无法表现的特点，如含量更低，含量变化更大，比主量元素更灵敏，数量以及分类更多，来源更复杂等特点，所以微量元素可以提供大量主量元素所表达不出的地质信息。

基于以上的特点，微量元素作为一种主要的工具，运用于地质中的方方面面，将实际资料和模型计算相结合，能够近似定量地解决元素在共存相中的分配问题，并反映相关的地质意义。

而且随着科技的发展，不止在地质领域，在物证鉴定、古文化传播研究等方面都有了广泛的应用。

以下是为本人阅读的相关文献，总结了微量元素的相关地质应用。

一、微量元素可以推断岩浆演化和成岩过程这种应用通常要根据大离子亲石元素来判断，依据其含量的变化来判断岩浆的演化过程和成岩的过程，如Sr/Ca的比值可反映其岩浆的演化分异程度。

以《广西三叉冲钨矿有关岩体岩石成因：锆石U-Pb年代学、元素地球化学及Nd同位素制约》这篇文献为例。

在文章中，作者要分析中粒黑云母花岗岩和细粒二云母花岗岩的区别。

首先取样分析其相关大离子亲石元素的含量变化，中粒黑云母花岗岩具有较高的大离子亲石元素含量(Rb = 120—260 μg/g, Ba =5 44—823 μg/g, Sr = 399—677 μg/g)。

对比之下，细粒二云母花岗岩具有相对较高的 Sr 含量(444—661 μg/g, 表 2)和相对较低的 Rb (62—189 μg/ g)、Ba(101—806 μg/g)含量。

在稀土元素分布模式图(图 7)中, 中粒黑云母花岗岩和细粒二云母花岗岩都为轻重稀土分异明显右倾式。

微量元素在不同地质体中的分布与分配微量元素（Trace elements）是指在地壳中含量较少的元素，一般以百万分之一甚至千万分之一的含量存在。

它们对地球化学环境的形成、岩石圈、水圈和大气圈中物质循环的过程具有重要影响。

微量元素的分布与分配主要取决于地质作用、矿物结构、化学性质等因素。

下面将对微量元素在不同地质体中的分布和分配进行探讨。

微量元素在地壳中的分布基本上可以遵循一定的地球化学规律。

根据地球化学元素的分布特征，可以将微量元素分为亲壳元素（Lithophile elements）、亲铁元素（Siderophile elements）、亲硫元素（Chalcophile elements）和亲气元素（Atmophile elements）。

亲壳元素主要富集在地壳中，而亲铁元素主要富集在地核和地幔中。

亲硫元素主要富集在硫化物中，而亲气元素主要以气体形式存在于大气中。

微量元素在不同地质体中的分布主要受到岩浆作用、水热作用和变质作用等地质作用的影响。

岩浆作用是地壳中微量元素分布的重要过程，通过岩浆的喷发和结晶分离作用，微量元素可以从岩浆中富集到地壳中的岩石中。

水热作用是通过热液的流动和溶解作用，使微量元素从岩石中溶解出来，然后沉积在热液沉积物中。

变质作用是指岩石在高温、高压或其他化学条件下发生的物质改造作用，微量元素的分布与变质作用过程密切相关。

在地质体中，微量元素的分配主要受到矿物结构和化学性质的影响。

不同类型的矿物对微量元素具有不同的亲和性，会选择性地吸附、富集或排泄微量元素。

例如，磁铁矿中富含铁、钴和镍等元素，硫化物矿物中富含铜、锌和铅等元素。

此外，微量元素还会在岩石的矿物晶格中形成固溶体，与主要成分形成固溶体或凝聚态矿物。

总之，微量元素在不同地质体中的分布与分配受到地质作用、矿物结构和化学性质等多个因素的综合影响。

通过研究微量元素的分布规律和富集特征，可以揭示地壳演化和资源分布的规律，对地质研究和资源勘探具有重要意义。

Partition coefficients and Earth differentiation
分配系数可以通过实验测定, 也可以利用天然样品进行估算相对大小. 如利 用大陆地壳总成分推断原始地幔通过部分熔融形成大陆地壳过程（假设为 批次熔融作用）中元素的分配系数大小。
Continental crust
70
流纹岩
60
SiO2 (wt%)
安山岩
50
玄武岩
40 30
Bulk earth
橄榄岩 (地幔)
Fe-Ni核
20


岩浆产生的实质就是固态物质向液态转 变的过程，当地壳或地幔岩石所处环境 的温度升高或压力降低时，岩石就可能 发生熔融，所产生的熔体与原岩分离后 就形成原生岩浆； 部分熔融过程中，较早被熔融的组分称 为易熔组分，较难熔融的组分称为难熔 （或耐熔）组分。
4. 绘制CL/CO 对 F 图
From Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
（对Sr同位素演化的指示）
分离熔融作用（Fractional Melting） 逐渐增加的批次熔融
F 0.05 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Rb/Sr 8.19 5.73 4.43 3.61 2.66 2.11 1.76 1.52 1.34 1.20 1.09
From Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

From Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
–熔体中元 素i的浓度非 常低
–尤其在低 度部分熔融 时 (即低F值 )更低
From Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
From Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
4. 绘制CL/CO 对 F 图
From Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
元素)
如果F 1，熔体中每个元素的 浓度= 源岩中的浓度 (CL/CO 1)
F 1
C /C From Winter (2001) An Introduction to Igneous and
Metamorphic Petrology. Prentice HallL. O
1
F 0 CL/CO 1/Di
ol
15
3.6
54 0.18
cpx
33
3.4 112.2 0.37
plag
51
2.7 137.7 0.45
Sum
303.9 1.00
3. 利用批次熔融模型计算不同F 值时的CL/CO
Batch Fractionation Model for Rb and Sr

微量元素在地质沉积环境中的应用地质沉积环境是指自然界中各种地质物质在水、陆或海洋中沉积与沉积的过程与环境。

微量元素是指地壳中以千万分之一或千亿分之一计的配分被广泛存在的各种元素，它们对地质沉积环境中有着重要的影响与应用。

本文将探讨微量元素在地质沉积环境中的应用。

首先，微量元素在古环境重建中的应用是地质沉积领域中的一个重要方面。

通过研究地质沉积环境中微量元素的分布特征，可以对古环境进行重建。

例如，海洋沉积物中的铁、锰等元素可以用来推断氧化还原环境的变化，钴、钼等元素则可以用来判断水深的变化。

此外，微量元素的分布也可以反映出古气候的变化，如锰元素可以用来判断古沉积环境中的氧气含量变化。

因此，在地质沉积研究中，微量元素分析成为了重建古环境的重要手段之一再次，微量元素在矿床形成与勘查中的应用也不容忽视。

微量元素在地质沉积环境中的相互作用与分配规律，对矿床的形成和分布具有重要影响。

例如，铁、锰等元素在沉积环境中表现出不同的分布规律，可以用来判断矿床的富集与分布特征。

此外，微量元素的演化规律也可以用来指示矿床的成因类型。

因此，通过对微量元素的研究，可以提供有关地质矿产资源分布、富集机制和勘查指示的重要信息。

最后，微量元素在环境地球化学研究中的应用也逐渐增加。

地质沉积环境中的微量元素对环境污染的监测和评价具有重要意义。

例如，沉积物中的重金属元素含量可以用来评估环境质量，微量元素的光谱分析则可以用来判断水体中有机物的分布特征。

此外，微量元素也可以用来鉴定地质灾害的发生和过程。

因此，微量元素在环境地球化学研究中的应用成为了解决当代环境问题的重要途径之一总之，微量元素在地质沉积环境中的应用涉及古环境重建、沉积岩地球化学研究、矿床形成与勘查以及环境地球化学研究等多个方面。

通过研究微量元素的分布与变化，可以为地质研究和环境保护提供重要的数据支持。

然而，值得注意的是，微量元素在地质沉积环境中的研究还存在一些挑战，如微量元素的分析技术和方法研究仍有待提高，样品的准确采集和保存也是一个重要问题。

岩石微量元素分析与地质过程解析引言：岩石微量元素分析是地质研究中一项重要的技术手段，通过对岩石中微量元素的分析，可以揭示地质过程的发生和演化。

本文将从岩石微量元素的背景知识、分析方法及其应用三个方面进行阐述。

一、岩石微量元素的背景知识岩石是地壳中最基本的构成成分之一，而微量元素是指岩石中相对浓度较低的元素。

微量元素对于岩石的形成和演化有着重要的影响。

常见的岩石微量元素包括锶、铍、铅、镉等。

这些微量元素的含量和分布可以揭示岩石的成因类型、地质年代和地球化学特征。

二、岩石微量元素的分析方法1. 光谱分析法：光谱分析法是一种常用的岩石微量元素分析方法。

这种方法基于元素的原子在特定波长下的特征吸收光谱，通过测量元素吸收光谱的强度来计算元素的含量。

常用的光谱分析方法包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等。

2. 质谱分析法：质谱分析法是另一种常用的岩石微量元素分析方法。

这种方法通过将岩石样品进样到质谱仪中，利用质谱仪测量离子的质量和相对丰度，从而确定元素的含量和同位素组成。

质谱分析法具有高灵敏度和高精确度的特点。

三、岩石微量元素分析的应用1. 地质成因分析：通过对岩石中微量元素含量和分布的研究，可以判断岩石的成因类型。

例如，锶同位素比值可以用于区分火山岩和岩浆岩的成因；铅同位素比值则可以用于判断岩石的形成时代。

2. 地球演化研究：岩石微量元素分析可作为地球演化研究的重要手段。

通过对不同地质年代岩石中微量元素含量和同位素组成的分析，可以揭示地球演化过程中的地壳运动、大陆漂移和俯冲作用等地质过程。

3. 矿藏勘探与资源评价：岩石微量元素分析方法在矿床勘探和资源评价中有着广泛的应用。

通过对岩石样品中微量元素含量的测定，可以评价矿石的品位和资源潜力，为矿业开发提供科学依据。

结论：岩石微量元素分析在地质研究中起着重要的作用，通过对岩石样品中微量元素的分析，可以揭示地质过程的发生和演化。

光谱分析法和质谱分析法是常用的岩石微量元素分析方法，它们具有高灵敏度和高精确度，能够满足不同研究需求。

【doc】微量元素比值在地质学中应用简介微量元素比值在地质学中应用简介 129南瑶工科技2011年第11期石油地质微量元素比值在地质学中应用简介王梁.贾丽琼(,}l地质大学&lt;北京&gt;ed球科学与资源学院?武警黄金地质研究所) 摘要微量元素尽管含量较低,但为地质一地球化学过程中的指示弃《,随着近些年来基础理论的创新发展,分析测试技术的提高以及应用领域的拓宽,日益受到地质学家的重视利用两种微量元紊丰度的比值特征,尽管简单,却能清晰表现出研究对象的特性和池质作用过程中变化的规律性,具有极强的可操作性本文对于微量元素比值在沉积环境指示,矿物戍固区分,岩浆分异演化程度确定,岩体舍矿性评价,岩体及矿床剥蚀程度判断,大地构造环境判I】这六个在地质学中应用最广的方面进行了简要的举例个绍关键词微量元紊比值地质学应用微量元素是指在所研究客体(地质体,岩,矿物等)q,v,J含量低到可以近似地川稀溶液定律描述其行为的元素..由于其在体系小含低(&lt;lJj%),通常不形成自己的独立矿物.而魁以次要组分存在于它组分所形成的矿物固溶体,熔体或溶液t{JlI目此它们的分布分配不服从相律,而是服从能斯特分配定律…随着微量元素定量理论模型的建立,品体场化学位等论的引入和分系数概念的提出及其火量数据的积累,微量元素与同位素地球化学研究的密切结合以及微量元素地球化学示踪技术的发胜,使微量元素研究在地球的形成与演化,岩浆作用,沉秋作,变质作用及各种成矿作用的研究和资源勘杳利Hj等方面发挥了不可替代的重要作片j特别是近些年来,环境地球化学,生物地球化学的发展更是为微量元素地球化学带来了新的生机和广阎新领域陶此,微量元素地球化学的研究日益受到国内外地球化学家,岩石学家和矿床学家的重视.'在微量元素地球化学研究中,人们常常选择研究对象中两种微量元素丰度的比值特征来描述研究对象的特性和在地质作用过程中发生变化的规律性一般情况下,选择的两比值元素往往具有村1似的晶体化学性质,~',tllZr/ltf,Nb/Ta,St/Ca 等;或者两元素在蚓位素上为子体与母体的关系,如Rb/sf,Th/U等这种使用两种元素丰度比值来描述研究对象特征的方法尽管操作简单,fH却非常实用,它能够觅H 艮研究对象L}|无素的丰度变化范幽太大I看似尤规律叮循的缺点,把研究对象},音ll的本质规律性的东西清晰表现出来,特别是将比值转化为 L刳解,比值幽解的使用则可使规律更为直观,凶此,运用微量元素比值在讨论地质地球化学fuJ题方面得到了非常广泛的应川本文结合近年来干u芙的研究资料,对于微培元素比值在地质学q应用最广泛的以下六个方面进行了简要的举例介绍1沉积环境指示扛烈住肘过程t{J'水与其所搬运的物质之J存在着广泛的元素交授釉城跗作用,这种交换和吸附作Hj除与元素本身性质有关外,还要受到沉秋介质的物化学条件的影响..而不l川沉秋条件下的的水介皖羁有不的物化学条件,这便为利川沉秘物的微避元素含量及其比值指示沉积环境分析提供了正确的.^基础SdJ3z及St/CutE值对气候环境有良好的指示意义:存一般情况 ,岔鼓低指示潮温的气候背景,反之指示=1:早的气候背景, s;'懵a比值大于l为成(海相)水介质,SdBa比值小1:l为淡水介质, 淡水披化湖水(海水)干lj混时,淡水中fl{JBa与碱化湖水(海水) ,Pugso,结台生成BaSO.沉淀.而srSO.溶解度较大它可以继续迂杉刊盐湖中央(远海),通过生物作刖沉淀F来,为SdBa值是随旨远离湖(海)岸而逐渐增大的,所以Sr/Ba攸能定他的反映介质占盐黟";Sr/Ctff~,值可判别温湿还是干热气候环境,通常,Sr/Cu!:~值介寸r-.-1tO之『dj指示温气候环境,而火于l(艏示千热气候环境… Ni/Co及Th凡J比值则能较好地反映沉静l环境的氧化还原特征:山j"Ct;+HNi等丸素在氧化环境,-l,+Hg.t富求,常造成Ni/CofltJ低值,在还琢境}lNi/Cofl~+J高触.Ni/Co小f2为氧化环境.2.5一s之为缺氯(还豫j环境,大予5为贫氧环境:表生环境下,Th只行+4fi? 一什价怠H刁易溶解u川i一杼,U在还状态r为+4价,不溶解于水,导数它在沉静{物?{】错集.轼化状态一F,lj以易溶的+f,价存.造成沉积物?}|u的丢失,于这岍种元素的地球化学性质差肄,沉移J物或沉彩{岩c}rh,u比值可以作为环境的氧化还原状态指示. 1'h/U值在O一2之J指示缺氧环境,在氧化环境下这个比值可达: 常华进等对采自湖南安化的埃迪卡拉纪末期深水盆地中化学沉l移J的留茶坡组硅质岩进行了微量元素分析后发现,留茶坡组硅质岩具有非常低((,JTh/Utl~值(II.【I2—2.1,大多数低于II.2),指示埃迪卡拉纪末期深部海洋是缺氧的2矿物成因区分矿物在微量元素方面,尽管存在着种类及含量等多种的变化,但具体到各种不的成凶条件下,由于介质元素种类及浓度,温压等条件的变化,便往往大量富集或减少与其生成条件密切相关的某些微量元素,进而表现在某些成对微量元素含量的比值变化,凶而可以利相关微量元素的比值来推断其成凶类型.大量研究表明,不同成锆石有不的Th,u,zr,Hf含量及TIdU,Zr/H北匕值:在多数情况下,岩浆锆石的Th,U含量较高. Th/U~P_,值较大(一般&gt;lJ.4);山于u在流体中的活动性1;t',Th强, 此,变质流体一般富u贫Th,从这种流体中结晶的锆石Th/U比值低. 另,方面,山于rI1"离子半径比U"大,rI1比U在锫石晶格中更不稳定,在变质过程中rht~U更容易披"逐出"锆石品格,也导致重结晶的锆石Th,U比值低,总之,变质成凶或热液成凶的锆石Th,U比值一般低于l1.1';岩浆锆石一般具有非常低的Hf含量,变质重结品作不会对锆石H晗量产生明显的影响,此岩浆锆石和变质重结晶锆石 Zr/Hflk值柏近且高,而在变质流体qJzr比H埂容易形成稳定的络合物而使更多的Hf进入锆石品格,从而使其具有高的Hf含量,故变质增生锆石其有较低的zr,}{f}b值特征,明显不于岩浆锆石和变质重结晶锆石具有高Zr/H|'比值的特征"….值得注意的是,有时'一些铅石其有异常ff,/'Pa/U及Zt/H砖E值,所以在埘锆石成凶的判别过程}|1除了微量元素比值之外,还应结合CL像等其他有效手段,这样才能使结沦更JJll准确可靠Co/Ni,S/se比值对黄铁矿的成也有很好的指示作J{1:Co, Nj与属于族元素(?族),它们具有相似的化学行为.J_l=4此, Co,Ni常常以炎瞬I川象的形式代替Fc而进入到黄铁矿中,.一般认为沉积成I的黄铁矿c0含量&lt;1{lOppm,Co/Ni&lt;l,热液成凶的黄铁矿 c【?含量乎J~JSll{Ippm,Co/Ni&gt;JfJJ我国与海柑火"I作I}j有关矿床tf| (于家堡,拉拉厂,i9I尔塔拉,山银厂,大红山,英阳关,刘山岩)荧铁矿CoINi值部人于l,在l93—1.55之黄铁矿中se以类质I川象替换s而进入黄铁矿品俗的,一般岩浆热液矿床L}I黄铁矿中S/Serf+ 值&lt;J.5×Io.,沉积成的黄铁矿S/Set~值&gt;3×lo"" 3岩浆分异演化程度确定岩浆在其分锌滴化的过程中会造成岩浆系统的成分变化,不l—j馓麓元素在岩浆演化过程中『f{J行为备具特征,故可以通过对微量元素的研究米判断岩浆的分异演化程度在应微量元素来研究岩浆的分并演化崔度时,通常选择品体化学性质相似的两种微量元素的比值th f它们其有机似的地球化学性质,在岩浆作H{过程中整体活动,但川时,随着岩浆分异演化的进行,它似地球化学性s~q-,的那些绀j 馓差异将会表观得越来越明显,进而量变引起质变造成叫显分馏,其-;J的一种元素丰度值可能表现变大,另一种元素的丰度值可能相较前一种元素增长缓慢或者丰度值变小,在两种元素的比值上表现为变大或变小石油地质一般常用的微量元素比值有Rb/SI',Ba/Rb,Ni/Co,Nb/Ta,zr/H阵,其比值在演化过程中具有如下趋势:sr主要在岩浆早期阶段富集,而Rb恰恰相反,故火成岩中Rb/Sr值随分异程度增强而增』Ju;Ba趋于富集在晶出的高温矿物中,与挥发分F关系微弱;但Rb与 F关系密切,随F一起迁移,凶此,在分异程度商的岩浆中Ba减少而 Rb增JJu;在岩浆分异过程中,Ni/Co,Nil;~Co能较怏地从流体中析出进入崮相,Co1)!ll相对富集于残余相中,随岩浆分异作用JJIJ强, Ni/Co值降低;在岩浆演化过程中,Nb与Ta丰度皆增,但Tald~Nb丰度增』Ju更大,而且Ta与Rb,Li,F正相关,故研究演化从早期到晚期, Nb/TaI:L值逐渐减小;Hf更趋向在岩浆演化过程晚期富集,Zr/H北B值将随岩浆演化的进行而变小.程顺波等""'对雪花顶花岗岩及其包体中的微量元素对比研究发现,从包体至寄主花岗岩,Nb/Ta,Zr/Hf~B值略有下降,而Rb/Sr~L值稍有上升,说明两者之『廿J存在分异演化关系,包体则不可能是壳幔两种岩浆混合作片j的产物.4岩体含矿性的评价许多内生矿床的形成都与岩浆活动密切相关,而通过岩体含矿性的分析,可以对岩体成矿的可能性,矿化类型和有利成矿地段作出大致判断特别是运用微量元素比值特征在含矿性评价方面,只需要相对较少的野外工作即可在大面积的岩浆岩体l缩小靶区,提供找矿方 ruJ,省时省力,大大提高了工作效率目前,应用微量元素比值在对花岗岩类及基性一超基性类岩体的含矿性评价方面都取得了不错的效果赵振华等"对我国南方大面秘花岗岩的微量元素地球化学研究中发现,与Be,w,Sb,Nb,Ta等稀有金属有关的花岗岩,其KIRbI:I~ 值较低,一般在I(HJ以下,明显低于花岗岩类的平均值167,而且 K爪b比值与稀有金属含量呈明显反消长关系另外,在大多数情况下,与钨锡矿铅矿有关的花岗岩中的Pb/Zn及PbtK~L值在含矿岩体中的含量都比无矿岩体明显增高"..国外某岩带中含镍矿基性岩体与非含矿岩体的cr,,,值相差较大, 含矿岩体CrN&gt;16,非含矿岩体CrN&lt;l"李应桂等"对我国西北某铜镍成矿带进行了系统的地球化学勘查研究发现,从无矿岩体矿化岩体含矿岩体,(Cu+Ni+Co)/S比值依次由1.1t(I.53,o.44.如Y.岩体的(Cu+Ni+Co1,s比值为IL(ItlII/7,Y岩体为(I.(i(i144,Y.岩体为 LI.104,而这三个岩体的含矿性依次是Y&gt;YY所以(Cu+Ni+Co) /s比值越小岩体赋矿的工业价值越大5岩体及矿床剥蚀程度的判断矿床的剥蚀深度是矿床勘查潜力评价的重要依据.一个矿床在形成之后,由于遭受不l司形式和不忙d程度的剥蚀,矿床的形成环境并不一定就是其最终的定位环境在剥蚀过程中,矿床的有些部分被破坏消失,而有些部分则玻较好地保存了下来.特别是对于那些与岩体有关的矿床,其矿床的剥蚀程度与岩体的剥蚀程度密切相关I此,查明矿床及跟其密切相关的岩体的剥蚀深度,对于评价找矿潜力及确定找矿方都是至关重要的Ni,Co,vI存元素蒯期表中的第一过渡族,在岩浆岩中含量与 SiO含量呈反消长关系;而Rb,Nb,zr为典型的亲石元素具有随 SiO,含量增高而增高的趋势,熊继传"据此提出了运片j(Nb+Zl'+Rb)/(V+Co+Ni)判断侵入体剥蚀程度的方法,若(Nb+Zr+Rb)/(V+Co+Ni)越大,表明剥蚀程度越浅,而(Nb+zr+Rb),(V+c0+NjJ越小,则反映剥蚀程度越深,并在判断鄂东南中酸性侵入岩区剥蚀程度研究中取得了与客观事实相符的理想效果.Au与Ag均属铜族元素,故Au与Ag常在一定的地质体中共生,而又凶为AuOgf~件l:gAgd~,Ag倾向于在更低温,更浅部集中,凶此, 矿物或岩石的A,/Au比值在指示的剥蚀程度方面具有独特的标志意义Ag/Au~l'.值越大,表明剥蚀程度越浅,Ag/AuH5值越小,反映剥蚀程度越深李胜荣等运用底斯带矿石和岩石的Ag/Au比值作参数进行区域性填发现,底斯带措勤一日喀则一带Ag/Aul:k值大于 lO0者为67%,羊八井一带为slJ%,而拉萨一墨竹工卡一带为27%,这表明了措勤一H喀则一带的金银矿仅遭受轻度剥蚀,而拉萨,墨竹工卡一带的金银矿0可能遭受了中度剥蚀.肛科技2011年第116大地构造环境判别即使是蝌一类岩石,如果产出的构造环境不矧,其相关的成岩过程的物理,化学条件也有明显的差异,造成了岩石中元素,特圳是微量元素组合及比值等不l川,反过来游,!}!lI各种岩石中元素组合,比值的变化是该岩石形成时所处大地构造环境的反映:,耐熔大离子亲石元素和高场慢元素的比值(~llLa/Nb,La厂ra, Th/Nb,ThFZr等)及高场强元素Nb,Ta元素对和zr,Hf元素对的比值在判断玄武岩产出的大地构造环境方面常常作为示踪参数..孙书勤等的研究发现N—MORB,T—MORB,E-MORB,OIB 及地幔热柱成凶玄武岩的Th/Nb&lt;().儿,N—MORB的NblZr&lt;(1.(14,地幔热柱成凶玄武岩fl(1Nb/Zr&gt;0.15,T—MORB,E—MORB和OIB介于二者之IhJ,岛弧和大陆板内裂谷区玄武岩的Th,Nb比值均大于(1.1l,但前者的 Nb/Zr&lt;0.(14,而后者flqNb/Zr&gt;O,04,Rb,Y,Yb,Nb,Ta等元素是判别花岗岩产出的大地构造环境的最有效元素,英国地质学家Pearce~ 掂Nb/Y,Ta/Y,Rb/(Y+Nb),Rb/(Y+Ta)的比值相对变化情况提出了判别火山弧花岗岩,洋脊花岗岩,板内花岗岩,酬碰撞花岗岩的解,投点后便可直观的判别所研究花岗岩产H{的大地构造环境. 参考文献…1韩吟文,马振东.地球化学LMJ.北京:地质出版社,2oo3:181—211 I2J刘英傻,曹励名.元素地球化学导论fMI.北京:地质出版社,1987:1-9 刘刚,周东升.微量元素分析在判别沉积环境中的应用…以汉江盆地潜江组为例?石油实验地质.2007,29(3):31)7—3】4 【4】谭红兵,于升松,我国湖泊沉积环境演变研究中元素地球化学的应用现状及发展方向UJ.盐湖研究,1999,(3):58—65 I5】曾春林,姜波,尹成明,等.柴达木盆地北缘微量元素舍量及油气地质意~-tl1.新疆石油地质,2I)09,3n(5):5一56g【flJ常华进,储雪蕾,冯连君,等.氯化还原敏感微量元素对古海洋沉积环境的指示意义?地质论评,2f1n9,55:91【-96【7l常华进,储雪蕾,冯连君,等.湖南安化留茶坡硅质岩的REE地球化学特征及其意义UJ_中国地质,2flI19,35(5):879-887 【8】关元保,郑永飞.锆石成因矿物学研究及其对u—lJh年龄解释的制约 U】.科学通报,2O04,49(16):1589—1I2 I',l赵振华.副矿物微量元素地球化学特征在成岩成矿作用研究中的应用U】.地学前绿,201(1,17(I):2~7—284【1fI】李长民.锆石成因矿物学与锆石微区定卑综述UJ.地质调查与研究,2I}fl9,33(3):i61-17cl,岱生,殷辉安.成因矿物学与找矿矿物学IM1.重庆:重庆出【111陈光远.剥版社.1985:233-235f121王亚芬.海相火山岩型铜矿床中黄铁矿Co/Ni值特征及地质意义 01.地质与勘探,】981(8):33—35'I1李红兵,曾凡治.金矿申的黄铁矿标型特征卟地质找矿论丛,2oo5,2{1(3):199—2(12n41李昌年.火成岩微量元素岩石学1M】.武汉:中国地质大学出版社,1992:94-7123『15I赵振华.微量元素地球化学原理[M】.北京:科学出版社,1997,56—112f1n】程顺波,付建明,徐德明,等.湖南雪花顶花岗岩及其包体的地质地球化学特征和成因分析叫.犬地构造与成矿学;20o9,33(4):588-597l1_J赵振华,增田彰正,夏巴尼稀有金属花岗岩的稀土元素四分组效应【lJ.地球化学,1992,3:221—223【18】张志强,曹书武,宋雷鹰,等两类岩体含矿性的地球化学评价方法【Il_地质与勘探,2({(18,44(3):47—51【1李应桂成杭新-铜镍矿床勘查中岩体含矿性的地球化学评价U】物探与化探.1995,19(4):241—25I【2fIJ熊继传,雷如亮(Nh+Zr+Rh)/(v+0+Ni)值判断侵入体剥蚀程度的尝试?1l 湖北地质,1995,90):199-2(')2 f2"李胜荣,邓军,侯增谦,等.西藏冈底斯带区域性断裂与金矿床剥蚀程度:Ag/Au比值的启~I_11.地中国科学(D辑),2001,31:…4一108f221孙书勤.汪云亮,张成江.玄武岩类岩石大地构造环境的Th,Nb, zr判别?】_地质论评,2(103,49(1):23—27作者简介王梁(1997-),硕士在读,助理工程师,主要从事矿床学研究(收稿日期:2O11-08一n3)。

微量元素地球化学在识别沉积环境中的应用沉积环境(Sedimentary environment)通常在沉积学上是指沉积作用进行的地理环境，它是地貌、气候、动植物、水深、水温、水动力和水化学的因素的总体结果。

由于地球表面所发生的自然作用是不同的，所以又可具体分为河流环境、湖泊环境、三角洲环境，滨海环境等地理单元。

在沉积环境进行的过程中，以各种沉积物为载体的微量元素也相应地随沉积过程的物理化学变化，而发生相应的迁移、转化、组合和分散等现象。

考虑到不同沉积环境如具有不同的水动力条件、介质性质、温度、压力和生物作用及古地貌特征等多种因素的影响, 因此在不同的沉积环境中, 元素的分散和聚集规律也就不同。

从而利用微量元素的地球化学特征来识别和恢复古沉积环境成为有力的武器。

1.微量元素地球化学简介微量元素（trace element），又称痕量元素，目前未有统一认可的严格定义。

Gast（1966）认为，微量元素是指“不作为体系中任何相的主要化学组份存在的元素”。

习惯上把研究体系（矿物、岩石等）中元素含量大于1％的称为主要元素或常量元素（major element），把含量在1％～0.1％称为次要元素（minor element），而把含量小于0.1％称之为微量元素，还有学者把含量小于1%的元素统称为微量元素，这主要取决于研究者对研究对象的兴趣和帮助。

微量元素可作为地质地球化学过程的示踪剂，在研究沉积岩，沉积环境和沉积相，矿床等基本地质问题中，提出的新的观点和方法。

至今，微量元素地球化学的研究几乎涉及地学的所有领域，包括对地幔的不均一性、古构造环境的恢复、成岩成矿物源的示踪、全球及局域环境的监测等问题的研究，成为解决许多重大地质问题的强大武器。

作为识别沉积环境的有力工具，元素地球化学也越来越起到重要的作用。

B含量、Sr/Ba、B/Ga等来分析陆相、海相、海陆过渡相等环境；利用REE含量识别古水深；P，Sr分析古气候条件；以及利用对氧化还原敏感的元素(如Mo、U、V、Ni、Ce、Eu等）能较好的恢复沉积水体的氧化还原状态。

地质统计学在微量元素化学分析中的应用研究摘要:本文介绍了地质统计学在微量元素化学分析中的基本应用方法,结合具体的矿山岩石数据,用R型聚类方法对样品进行分类,对几种矿物的成矿规律进行了讨论和解释。

通过研究,认为地质统计学方法在地球化学领域的数据分析结果对矿产勘探、矿山设计和开采都具有实际的参考价值。

关键词:地质统计学微量元素化学分析应用研究微量元素地球化学是半个世纪以来迅速发展和广泛应用的地球化学分支。

由于同位素稀释质谱法、中子活化分析、Ber thelot-Nernst 分配定律等方法的成功应用,在多种地质过程中微量元素分配演化的定量模型得以实现,也使得微量元素化学分析被系统地应用于解决各类地质问题,成为指示岩石成因的典型标志。

20世纪70年代以后,微量元素地球化学的讨论从定性认识上升成为定量分析,发展方向也变成微观、宏观同时发展,经常需要对地球化学中的主量元素、稀土配分、微量元素等进行定量化学研究和数据分析,此时,一些相关的地质统计方法就变得非常重要和实用。

在微量元素化学分析中,地质统计学的各类统计方法作为对地质客观现象相关数据进行定量分析的重要工具,提供了诸多有效的数据分析途径。

应用地质统计学对微量元素化学分析进行处理,能为研究工作取得客观成果提供科学的定量依据。

1 地质统计学与微量元素化学分析相关理论知识简述1.1 地质统计学地质统计学是20世纪60年代兴起的一门数学地质学科分支,它的出现始于解决矿产普查勘探、矿山开发设计以及矿山开采整个过程中各种储量计算和生产误差估计问题。

后来,地质统计学逐渐在油气勘探开发、采矿、水文以及环境科学领域中得到广泛应用。

近年来,地质统计学作为一门新兴的科学,在地质领域的发展非常迅速,其应用前景的广泛性和模型计算的实用性受到地质学家的高度重视。

1.2 微量元素化学分析微量元素化学分析是地球化学的分支学科,主要研究自然物质和自然体系中微量元素的分布规律、存在形式、活动特点、控制因素及其地球化学意义。

微量元素在地质中的应用一、基本概念微量元素(minor elements)依不同学者给出了不同的定义。

盖斯特(Gast, 1968)定义微量元素“不作作系内任何相主要组份存的非化学计量的分散元素”。

按此定义，微量元素是相对的，在一个体系中为微量元素，而在另一个体系中可能为常量元素。

比如，K、Na在超基性岩中可做微量元素。

在长石类岩石中不能做微量元素。

Zr 在锆英石中不是微量元素，但在长石中都是微量元素。

Fe一般情况下不是微量元素，但闪锌矿中Fe都是微量元素。

所以根据含量来划分微量元素是不准确的。

所以有人从热力学角度来定义微量元素：在研究的对象中元素的其含量低到可可近似地用稀溶液定律来描述其行为，则该元素可称为微量元素。

一般的，将地壳中除O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti 等9种元素（它们的总重量丰度占99％左右）以外的其它元素统称为微量元素，它们在岩石或矿物中的含量一般在1％或0.1％以下，含量单位常以10-6或10-9表示。

二、微量元素地球化学指示剂1.大离子亲石元素的指示意义1.1 指示岩浆演化过程大离子半径亲石元素主要指的是Ba、Rb、Sr、Ca和K。

由于Sr的性质与此同时Ca相似，当它的为+2价阳离子时，其离子半径分别为1.17Å和1.0Å。

在岩浆演化过程中，Sr长石—熔体间的分配系数大，也就是说Sr2+易进入含Ca2+矿物中，因此在中酸性岩浆演化过程中，Sr一般也随Ca的减少而贫化。

但是，Sr2+的半径比Ca2+略大，按类质同象规律，Ca2+、Sr2+优先进入晶格中，所以Sr2+贫化较慢，随着岩浆分异作用的进行，Sr/Ca值逐渐增加。

这就决定了残余岩浆最后结晶的斜长石。

具有最高的Sr/Ca值和最低的Ca含量。

因此，利用Sr/Ca比值可判断岩浆的演化分异程度。

综合Rb、Sr地球化学行为一般认为Rb/Sr比值是岩浆演化过最明显的指示剂，岩浆分异程度愈好，Rb/Sr比值愈大。