[化学课件]微量元素地球化学课件(中国地质大学)1微量元素的测定技术及数据分析

1.2 地球化学的发展现代地球科学有三门基本学科：地质学、地球物理学和地球化学。

大致在本世纪40年代末期和50年代初期，地球化学才成为一门独立成型的学科。

这里，作为独立学科的重要标志是以学科命名的课程在一些大专院校开设，以学科命名的科研和教学单位开始出现，以及以学科命名的学术刊物问世等。

当前许多重大的地学理论问题的解决，如地球的起源、全球板块构造理论、区域成矿问题分析等，都有赖于这三门基本学科的紧密配合。

地球化学的发展大致经历两个主要阶段；一是经典地球化学阶段，着重研究元素的丰度、分布和迁移，研究的手段主要是无机化学、晶体化学和分析化学的方法；二是近代地球化学阶段。

随着各项技术的发展（宇航技术、高温高压实验技术、核物理探测技术等），地球化学的研究领域不断扩展，朝着地球内部和宇宙空间发展，形成了以研究地幔为对象的深部地球化学和研究陨石、月球、宇宙尘的宇宙化学。

除研究元素外，还发展了同位素研究，建立了同位素地球化学。

在研究手段上更加注意了物理化学、热力学和动力学的理论和方法，发展了各种地球化学的模式研究，形成了地球化学全面发展的新时期。

1.2.1经典地球化学的三个代表人物1.克拉克（，1847—1931）美国化学家克拉克是地球化学的奠基者。

他着重研究化学元素在地壳中的分布和丰度。

他和他的同事华盛顿（ of TerrestrialMagnetis，DTM）开辟了实验地球化学的新方向。

2.维尔纳茨基（В.И.Верналскиǔ，1863—1945）俄罗斯矿物学家维尔纳茨基开创了生物地球化学和同位素地球化学研究。

发表了《地球化学概论》一书。

他首先提出了地球化学旋迴的概念，并用它来阐述化学元素在前后相继的地球化学作用中的演变历史。

他的学生费尔斯曼开创了区域地球化学和地球化学找矿方法。

费尔斯曼发表的《俄罗斯地球化学》是一本经典的区域地球化学著作。

费尔斯曼为了说明元素在迁移过程中的地球化学行为，提出了共生序数和晶格能等概念，并对控制元素迁移的各种因素和元素迁移的规律进行了研究。

第四章微量元素地球化学第一节微量元素地球化学基本原理一、微量元素概念（是相对的概念）主量元素(主要元素、常量元素)：岩石的主要组成部分，含量>0.1wt%，通常用氧化物的重量百分数来表示（wt%）；微量元素（痕量元素、痕迹元素）：难以形成独立矿物，浓度<0.1%,通常用ppm或ppt表示。

Gast(1968)对微量元素的定义是：不作为体系中任何相的主要化学计量组分存在的元素。

微量元素的另一定义为，在所研究的地球化学体系中，其地球化学行为服从稀溶液定律(亨利定律，Henry’s Law)的元素。

常(主)量和微量元素在自然界中是相对的概念，常因所处的体系不同而相互转化。

如Cr在大多数地壳岩石中为微量元素，但在超基性岩中可呈常量元素；Fe在岩石中是常量元素，但在有机物中多为微量元素；Zr在岩石中是微量元素，但在锆石中为常量元素；K在地壳整体中是主量元素，但它在陨石中却被视为微量元素。

在自然界中，主要的常量元素的含量变化范围有限(多小于1个数量级)，而微量元素的变化范围较大(常达2个数量级)，明显超过常量元素。

例如：SiO2在基性、中基性、中酸性和酸性岩浆的平均含量分别约为45、52、65和75 (wt%)，其相对变化量为1.7；Rb在基性、中基性、中酸性和酸性岩浆的平均含量分别约为0.2、4.5、100和200 ppm，相对变化量为1000。

二、微量元素的特点1、微量元素的概念难以用严格的定义进行描述；2、自然界“微量”元素的概念是相对的，应基于所研究的体系；3、低浓度(活度)是微量元素的核心特征，在宏观上表现常为不能形成自己的独立矿物(相)，近似服从稀溶液定律（亨利定律）。

三、微量元素在共存相中的分配规律地球化学过程中元素的地球化学行为在实质上表现为，当所在的介质条件发生变化时，其在相关共存的各相(液—固、固—固等)之间发生重新分配过程。

自然过程总量趋向于达到不同尺度的平衡，元素在平衡条件下，相互共存各相之间的分配取决于元素及矿物的晶体化学性质(内因)及物理化学条件(外因)。

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。