微量元素地球化学课件(中国地质大学) 2微量元素的地球化学分类

格式：ppt
大小：3.30 MB
文档页数：77

下载文档原格式

地球化学讲义微量元素地球化学(中国地质大学)

可见，微量元素在某相中的化学位越低，它的含量就会越高，就像是水往低处流一样的道理
5.微量元素在岩石与熔体之间的分配系数：常用岩石中所有矿物的分配系数与岩石中各矿物含量的乘积之和一表达。
n
Di KDi Wj ji
即 n：含量微量元素i的矿物数 Wj：第j种矿物的质量百分数 KDi：第j种矿物对微量元素的简单分配系数
方法是：测定待研究地质体中共生矿物对中某微量元素的含量，算出该元素在矿物对的分配系数，利用以上关系式即可计算出矿物结晶温度。
中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，2019年7月30日更新
地球化学
第14页/共39页
样品号 1
温度(℃) 1160
橄榄石Ni 1555
单斜辉石Ni 255
2
实验测定法：用化学试剂合成与天然岩浆成分相似的玻璃物质，实验使一种矿物与之达到微量元素的分配平衡，然后测定元素在两相中的浓度，计算得到分配系数。
中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，2019年7月30日更新
第9页/共39页
地球化学
7.分配系数的影响因素：体系组分的影响—岩浆岩化学成分的变化在很大程度上取决于硅酸盐熔体的结构，不同硅酸盐熔体共存时微量元素分配情况明显不同；
中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，2019年7月30日更新
地球化学
第5页/共39页
二、微量元素在共存相中的分配
在一定的环境（物理化学条件）中，一切自然作用体系均趋向于平衡。当达到平衡时，
常量元素
微量元素
体系中的浓度
很高
极低
独立矿物
能形成独立矿物
不能形成独立矿物，但在平衡共存的矿物之间（或液相－固相之间）进行分配

4-微量元素地球化学-2

V, Ti
Zr, Hf
Ba, Rb
Sr
REE
Y
5.微量元素的示踪意义
岩浆岩形成机制判别 Treuil和Joron(1973,1975)利用REE和其它微量元素在部分熔融和分异结晶过程中分配行为的差别，创制了岩浆岩形成机制判别图解法: 划分“超亲岩浆元素”(H)和“亲岩浆元素”(M) H—总分配系数小到相对于0.2-0.5可忽略不计. M—总分配系数小到相对于1可忽略不计.
5.微量元素的示踪意义
各构造环境玄武岩微量元素特征
洋中脊玄武岩板内玄武岩
火山弧玄武岩
过渡型玄武岩
河南理工大学-机械与动力学院
31 31
5.微量元素的示踪意义
河南理工大学-机械与动力学院
32 32
5.微量元素的示踪意义
河南理工大学-机械与动力学院
33 33
？？
20 20
5.微量元素的示踪意义
花岗岩类成因花岗岩类可划分为I、S、M、A型等成因类型，不同成因类型的花岗岩具有相应的REE配分模式。
河南理工大学-机械与动力学院
21 21
5.微量元素的示踪意义
Pither，1983，花岗岩的类型与构造环境
河南理工大学-机械与动力学院
22 22
5.微量元素的示踪意义
K=K2O×10000×0.83013/250
Ti=TiO2×10000×0.5995/1300
P=P2O5×10000×0.43646/95
这里K2O、TiO2、P2O5单位均为重量百分数
6 6
河南理工大学-机械与动力学院
5.微量元素的示踪意义
(3)应用时须注意的事项 1. 注明所引用的文献，这是对地球化学研究工作的基本要求； 2. 在作图解时，可根据自己所拥有的元素数据，减少部分元素进行作图，但各元素的相对顺序应相持不变； 3. 涉及到主量元素，是氧化物形式or是单元素形式，确认是否需要进行换算，如将主量元素的氧化物含量换算成单元素的 ppm 形式。

微量元素地球化学介绍课件

岩石矿物分析：通过分析岩石和矿物的组成和性质，了解微量元素的分布和富集情况。
地球化学模拟实验：通过模拟地球内部的物理和化学过程，研究微量元素的迁移和富集机制。
同位素地球化学研究：通过分析微量元素的同位素组成，了解微量元素的来源和演化过程。
遥感地球化学研究：通过遥感技术，研究地球表面的微量元素分布和变化规律。
01
元素，了解地球的演化历史和地质过程。
土壤地球化学分析：通过分析土壤样品中的微量
02
元素，了解土壤的肥力、污染状况和生态状况。
水地球化学分析：通过分析水样品中的微量元素，
03
了解水体的污染状况、水质状况和生态状况。
生物地球化学分析：通过分析生物样品中的微量 04 元素，了解生物的生理状况、营养状况和生态状
气候条件等因素的影响。
02
岩石中微量元素的分布：岩石中微
量元素的含量和分布受到岩石类型、
形成条件等因素的影响。
03
土壤中微量元素的分布：土壤中微
量元素的含量和分布受到土壤类型、
气候条件等因素的影响。
04
水体中微量元素
05
生物体中微量元素的分布：生物体
中微量元素的含量和分布受到生物
微量元素地球化学的研究意义
揭示地球的演化历史：通过研究微量元素的分布和变化，揭示地球的演化过程和规律。
矿产资源勘探：微量元素地球化学研究有助于发现和勘探矿产资源，为经济发展提供资源保障。
环境污染监测：微量元素地球化学研究可以监测环境污染，为环境保护提供科学依据。
生命起源与演化：微量元素地球化学研究有助于揭示生命起源和演化的奥秘，为研究生命起源提供新的视角。
微量元素是指在地球化学中含量较低的元素，如铁、铜、锌、锰等。

微量元素地球化学

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（

微量元素地球化学模板.ppt

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

微量元素地球化学教学课件PPT

微量元素可作为地质-地球化学过程示踪剂，在解决当代地球科学面临的基本理论问题—天体、地球、生命、人类和元素的起源及演化，为人类提供充足的资源和良好的生存环境等方面发挥重要的作用。
第五章微量元素地球化学
微量元素地球化学的
研究思路及研究方法：
1） “见微而知著”: 通过观察自然界中之 “微” — 微量元素，来认识天体、地球中各种地质-地球化学作用之“著” 。
§1 微量元素地球化学基本理论
一、微量元素和常量元素
1.微量元素
a. 地球化学体系中丰度低于0.1%的元素.统称为微(痕)量元素。 b. Gast(1968): 不作为体系中任何相的主要组分(化学计量)存在的元素。 c. 元素在所研究的地球化学体系中的浓度低到可以近似服从稀溶液定律（亨利定律）的范围. d. 1998年中国科学院地球化学研究所出版的教材中提出微量元素地球化学概念的严格定义应是：只要元素在所研究客体(地质体、岩石、矿物等)中的含量低到可以近似地用稀溶液定律描述其行为，该元素可称为微量元素。
三、能斯特定律及分配系数
1.能斯特定律
能斯特(Nernst)定律是描述微量组分在两共存相中分配达平衡时的行为特征。
地球化学过程元素演化的实质是元素在相互共存相（液固，固-固）间的分配。元素在共存相间的分配决定于元素及矿物的晶体化学性质和热力学条件。常量元素能形成自己的独立矿物，其在各相间分配受相律（f=K-φ+2）控制，遵循化学计量法则。微量元素在固熔体、熔体和溶液中的分配不受相律和化学计量的限制，而服从稀溶液定律（亨利定律），即当分配达到平衡时元素在各相间的化学势相等，即( = ) 。
微量元素的特点:
在体系中含量低（ 0.1%），通常不形成自己的独立矿物，其行为服从稀溶液定律和分配定律。在不同条件下演化规律基本一致，可以指示物质的来源和地质体的成因。

微量元素地球化学中国地质大学微量元素的测定技术及数据分析PPT学习教案

第29页/共48页
ICP-AES
第30页/共48页
全谱直读等离子体光谱仪
采用CID阵列检测器，可同时检测 165～800nm波长范围内出现的全部谱线；
中阶梯光栅分光系统，仪器结构紧凑，体积大大缩小；
兼具多道型和扫描型特点；CID：电荷注入式检测器(charge injection detector), 28×28mm半导体芯片上，26 万个感光点点阵( 每个相当于一个光电倍增管).
100
Eu
10
1
Ce Nd Sm Gd Dy Er Yb
La Pr
Eu Tb Ho Tm Lu
微量元素比常量元素变化更灵敏
1. 矿物相中常量元素变化受矿物化学计量式的制约；微量元素不受化学计量式制约。
2. 常量元素通常会受到所在体系的缓冲作用，当体系成分改变时常量元素含量变化较小，但微量元素会发生成倍变化（WHY？）。
1.1. 微量元素定义
1. 在体系的矿物相中不计入化学计量式的组分，在岩石中含量通常是ppm(10-6)及 ppb(10-9)级;
2. 不影响所在体系的物理/化学
特性;
第6页/共48页
Henry定律
ai=Kbi
分配达平衡时微量元素i在各相间的化学势相等，其活度（ai
）正比于其摩尔浓度 (bi)
La Pr
Eu Tb Ho Tm Lu
New crustal Intracrustal additions Differen-
tiation
Upper crust Lower crust
Rock/Chondrite
1
Ce Nd Sm Gd Dy Er Yb
La Pr
Eu Tb Ho Tm Lu

微量元素地球化学中国地质大学4微量元素在不同地质体中的分布与分配幻灯片

Bougault & Hekinian 1974 Villemant et al. 1981 Nikogosian & Sobolev 1997 Villemant et al. 1981 Villemant et al. 1981 McKenzie & O'Nions 1991 Paster et al. 1974 McKenzie & O'Nions 1991 McKenzie & O'Nions 1991 McKenzie & O'Nions 1991 McKenzie & O'Nions 1991 Nikogosian & Sobolev 1997 McKenzie & O'Nions 1991 Frey 1969 Nikogosian & Sobolev 1997 Frey 1969 Villemant et al. 1981 Villemant et al. 1981 Kloeck & Palme 1988
Experimental
6.6
Experimental
0.007
Experimental
0.73
Experimental
1.85
Experimental
3.1
Experimental
12.2
Phenocrysts-Matrix
0.86 0.04 0.009 0.06 0.03 0.0004 0.01 0.0008 0.0013 0.0016 0.0015 0.007 0.0016 0.009 0.021 0.018 0.04 0.03 0.7
Mineral Olivine Olivine Olivine Olivine Olivine Olivine

微量元素地球化学(中国地质大学) 2微量元素的地球化学分类ppt课件

Ce
0.006 0.02 0.092 0.007 0.082 0.843 2
Nd
0.006 0.03 0.230 0.026 0.055 1.340 2
Sm
0.007 0.05 0.445 0.102 0.039 1.804 1
Eu
0.007 0.05 0.474 0.243 0.1/1.5* 1.557 1
2. 一切自然过程均趋向于局部平衡，元素在平衡条件下，在各共存相之间的分配取决于元素及矿物的晶体化学性质及物理化学条件。
8
问题
元素在不同地球化学储库形成过程中具有什么样的地球化学行为？
控制不同元素地球化学行为差异的因素是什么？
微量元素地球化学的基本理论
9
Geochemical Affinity
摩尔浓度活度系数
i xi i xi
Ki(P,T )
21
i
xi
i
xi
Ki(P,T )
？？？
xi xi
Ki(P,T )
Molar partition (Nernst) coefficient
D *i
xi xi
and
xi xi 1
p
p
22
ni
wi Mi
wi
xi
ni M i ni
18
IB IIB Al Si P S Cl Ar
19
20
21
22 23
24
25
26
27
28
29
30
31
32 33
34 35
36
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr

微量元素地球化学2

目前在环太平洋（南、北美洲、俄罗斯的堪察加、日本、菲律宾等）均发现了埃达克岩、富铌玄武岩、富镁安山岩及它们的岩石组合它们的时代主要为显生宙，特别是新生代的，但也有晚太古代的我们也相继在新疆北部及秦岭发现了埃达克岩、富铌玄武岩及富镁安山岩组合
板片熔体与地幔楔的交代（相互）作用
三-2. 助熔剂熔融的两种类型
a. 流体助熔熔融(fluid-fluxed melting) ：富水流体加入到固态的、热的地幔楔橄榄岩中而发生部分熔融（流体交代），这又可称作为饱和流体熔融 fluid-saturated melting，简称 flush (Abe等，1998；Eiler 等， 2000；Grove 等,2001,2003)，这在俯冲带最为常见。常见的岛弧钙碱性岩浆岩玄武岩-安山岩-英安岩-流纹岩（BADR)由此过程形成
. 1 R bB aTh K N bTa LaC eS rN dH fZrS mE uTiG dD yY E rY bLu
埃达克家族是板片熔体交代上覆地幔楔作用或熔体助熔作用（melt-fluxed melting）的结果。
板片熔体交代
埃达克家族是板片熔体交代上覆地幔楔作用或熔体助熔作用（melt-fluxed melting）的结果。
这种熔融作用产生的混合熔体中大部分（90%以上）的相容元素如Mg、Fe、Ni是来自地幔楔岩石，而大量的碱金属和不相容微量元素来自于俯冲板片形成的熔体
Si O 2 (w t % ) 7 6
K 2O (w t % )
K、Na、Si比较
5 4
富Nb岛弧玄武岩质岩高镁安山岩 A daki t es 正常岛弧火山岩
S hoshoni t i c

地球化学课件第3章_微量元素地球化学

第三章微量元素地球化学近20年来微量元素地球化学，尤其是稀土元素地球化学得到了迅猛发展和广泛应用。

上世纪60年代之前，微量元素的研究主要是了解和查明微量元素在陨石、地球各圈层以及不同地质体中的分布、演化和迁移规律，研究对象为上部地壳。

60－80年代，开始利用微量元素作为示踪剂或指示剂研究成岩、成矿作用，例如进行岩石类型划分、原岩恢复、成岩成矿物质来源及其物理化学条件分析等。

20世纪90年代以来，微量元素地球化学进入定量模型和理论发展阶段，主要利用微量元素的特有的地球化学性质、结合热力学有关理论，建立微量元素地球化学模型，对成岩、成矿的熔融与结晶作用过程进行定量理论计算，使微量元素地球化学形成了独特的理论体系和研究方法。

实际上，微量元素地球化学是和现代分析技术的发展相伴生的，早期的分析仪器主要是光谱和X-衍射，随着电感耦合等离子发射光谱、中子活化、电子探针、离子探针以及同位素质谱稀释法的发展和应用，使得大量快速的精确的微区微粒的微量元素测定成为可能。

目前，微量元素研究涉及地球化学和地质学的一切领域，大至地球和天体的形成和演化、小至矿物晶格中的元素分配。

同时，微量元素与同位素的结合，可以更加准确全面地理解地质、地球化学过程，所以说，微量元素地球化学的应用和发展有助于各项地质研究，包括油气地质研究。

第一节微量元素的概念和类型一、微量元素的概念微量元素(trace element)，又称痕量元素，目前未有统一认可的严格定义。

习惯上把研究体系(矿物岩石等)中元素含1%的量大于称为主要元素或常量元素(major，common element)，把含量在1%-0.1%称为次要元素(minor，subordinate element)，而把含量小于0.1%称之为微量元素。

有人也把次要元素当作微量元素的。

这取决于研究者的兴趣和研究目的。

有人认为，在地壳中除O、Si、Al、Fe等几个丰度最大的元素外，其余均可称为微量元素。

4微量元素地球化学(第四章.11)——微量元素地球化学课件PPT

Olivine Opx
Rb
0.010 0.022
Sr
0.014 0.040
Ba
0.010 0.013
Ni
14
5
Cr
0.70
10
La
0.007 0.03
Rare Earth Elements
Ce
0.006 0.02
Nd
0.006 0.03
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Sm
0.007 0.05
Eu
0.007 0.05
Dy
0.013 0.15
残余岩浆分数
第四章岩浆作用中微量元素行为
瑞利结晶分异
第四章岩浆作用中微量元素行为
平衡结晶分异
结晶的晶体与残余液体保持平衡状态
残留液体中某些微量元素的浓度 CL 可用下列方程进行模拟:
eq. 9-
其中
CL = CO / [D + F(1-D)] CO: 初始液相浓度 F: 残余液体的量分数
D: 总分配系数
eq. 9-8 CL/CO = F (D -1)
Rayleigh Fractionation
第四章岩浆作用中微量元素行为
瑞利结晶分异已知 k = Cs / Cl ,令m为相的质量，x为摩
尔数(n)，则有：
K=
第四章岩浆作用中微量元素行为
瑞利结晶分异
第四章岩浆作用中微量元素行为
瑞利结晶分异
第四章岩浆作用中微量元素行为
岩浆演化模型
Crystallization （结晶作用）
瑞利结晶分异和平衡结晶分异
Partial Melting （部分熔融）
平衡部分熔融和分离部分熔融

微量元素地球化学 (2)

溶液中。
推荐定义
只要元素在所研究的客体（地质体、岩石和矿物等）中的含量低到可以近似地用稀溶液定律描述其行为时，称之为微量元素。
2 微量元素存在形式：
①以类质同象形式占据矿物晶格 ②矿物包裹体中 ③吸附于矿物表面或以杂质形式存
在于矿物晶体缺陷的间隙内。
其中类质同像是主要形式。
strength elements）：它们的离子半径小、离子电荷高、离子电位π>3，难溶于水，化学性质稳定，为非活动性元素，如Nb、Ta、Zr 、Hf、P、Th、 HREE等。
广泛应用到地质作用中
微量元素可以作为地质-地球化学过程
的示踪剂
微量元素可以作为地质—地球化学作用的
示踪剂，其特色之处就是能近似定量地解决问题，使实际资料与模型设计结合起来。
Continental crustal rocks are enriched in highly incompatible elements, such as Th, relative to moderately incompatible elements, such as Yb. Although the incompatibility of Nb during mantle melting is similar to that of Th, the enrichment of Nb in the continental crust is much less than that of Th, which is reflected in the negative Nbanomalies of crustal rocks on mantle-normalised spidergrams. Thus, crustal rocks generally have highly elevated (Th/Yb)PM ratios (i.e., 20-100) but only moderately elevated (Nb/Yb)PM ratios (i.e., 2-15).

第四章-微量元素地球化学

不相容元素具有过大或过小的离子半径或离子电荷
① 大离子亲石元素（Large ion lithophil elements）LILE
K、Rb、Cs、Sr、Ba等，离子半径大、离
子电荷低、离子电位π＜3，这些元素的特点是
易溶于水、地球化学性质活泼，活动性强。
② 高场强元素（High field strength elements）HFSE。如Nb、Ta、Zr、Hf、P、
分配系数在不同程度上受到体系的化学成分、温度、压力等诸多因素影响，选用分配系数时，选择与所研究的体系条件相近（化学成分，温度，压力）的分配系数值。
二、岩浆作用过程中微量元素的定量分配模型
岩石形成岩浆的部分熔融模型岩浆熔体结晶分异作用模型
（一）形成岩浆的部分熔融作用模型—平衡部分熔融
1 平衡部分熔融：岩浆形成最常见也是最可能的熔融模式。在整个部分熔融过程中，熔体与残留固体始终保持平衡，直到熔体离去，这种熔融又称批次熔融、平衡熔融或一次熔融。
挥发性元素（Volatile elements）
在宇宙化学及地球的形成和演化研究中， Ringwood（1966）根据在熔融过程中融熔和挥发的难易程度，将元素分为难熔元素和挥发性元素。一般，挥发性元素通常是指在1300℃—1500℃和适度还原的条件下，能从硅酸熔体中挥发出来的元素，而难熔元素则是在这种条件下不能挥发的元素。
在固相为多种矿物时，地球化学中常用总分配系数Di，体系中所有矿物简单分配系数与矿物含量的加权和称为总分配系数，又称岩石的分配系数（Di），用于研究微量元素在矿物集合体—岩石及与之平衡的熔体之间的分配关系。
kDT kD,1 x1 kD,2 x2 kD,n xn
用岩石中所有矿物简单分配系数与岩石中各矿物含量乘积之和表达：

10第四章微量元素地球化学2

很低，近于0，与0.2～0.5比较可忽略不计。
大，但在分离结晶作用过程中则变化缓慢。
在部分熔融过程中这些元素浓度变化
亲岩浆元素M
总分配系数与1比较可忽略不计。
典型亲岩浆元素：HREE、Zr、Hf等
超岩浆元素和亲岩浆元素（不相容元素）
部分熔融模型分离结晶作用模型
平衡部分熔融：

固—液相分配系数高的相容元素 D＞＞1 如Ni、Cr等，在分离结晶作用过程中它们的浓度变化很大（液相），但在部分熔融过程中则变化缓慢（液相）。
固—液相分配系数低的微量元素
超岩浆元素H 亲岩浆元素M

D<<1
超岩浆元素H
典型超岩浆元素：
Ta、Th、La、Ce等，它们总分配系数

②
稀土元素分组 1）两分法 La-Eu： ΣCe铈族稀土，亦称轻稀土 LREE（7个元素）； Gd-Lu+Y ： ΣY镱族稀土，亦称重稀土HREE（9个元素）
2）三分法轻稀土（LREE)，La-Nd；中稀土（MREE)：Sm-Ho；重稀土（HREE)：Er-Lu +Y
如不同构造环境的玄武岩：大洋拉斑玄武岩→高铝玄武岩→大陆拉斑玄武岩 ∑REE： 100ppm 150ppm 360ppm ∑Ce/∑Y 增加了3~4倍

3、
稀土元素在地壳中
地壳中∑Ce含量远高于∑Y含量，
∑Ce/∑Y=2.65~2.93，大大高于地幔（1.13-1.14）、地球（1.15）以及陨石中的比值
1 表征REE组成的特征参数
①
稀土元素总含量 ∑REE ∑LREE ∑HREE
②
轻重稀土元素比值 (LREE) / (HREE) 或∑ (Ce) / ∑ (Y)

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

Pt Au Hg
Tl
Pb Bi Po At
Rn
87
Rf Db Sg Bh Hs Mt
58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
Lanthanides Actinides
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103
Geochemical reservoir 地球化学储库
For example: Core Bulk silicate earth/硅酸岩地球
– Depleted mantle/亏损地幔 – Bulk continental crust (CC)/大陆总地壳 – Oceanic crust/大洋壳
19 20
IVB
22
VB
23
VIB VIIB
24 25 26
VIIIB
27 28
IB
29
IIB
30
Al
31 49
Si
32 33 50 51
P
34 52
S
Cl Ar Kr
54 53
K
Ca Sc
38 39
Ti
40
V
41
Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br
42 43 44 45 46 47 48
2.
3.
2. 微量元素的基本地球化学理论及其分类
2.1 微量元素地球化学的基本理论 2.2 微量元素的地球化学分类
2.3 稀土元素
2.4 大离子亲石元素vs高场强元素
2.1 微量元素地球化学的基本理论

Geochemical reservoir/地球化学储库 Partition coefficient/分配系数 Incompatible element/不相容元素 Compatible element/相容元素
微量元素地球化学
Trace Element Geochemistry “Geochemistry really is for everyone!” By Fersman (1958)
2. 微量元素的基本地球化学理论及其分类
复习: 微量元素
1.
在体系的矿物相中不计入化学计量式的组分; 不影响所在体系的物理/化学特性; 近似服从稀溶液定律（Henry定律） (ai=Kbi)
37
5 6 7
Rb Sr
55
Y
Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In
72 73 74 75 76 77 78 79 80 81
Sn Sb Te
82 83 84 85
I
Xe
86
Cs Ba Fr Ra
57 88
56
Hf
104
Ta W Re Os Ir
105 106 107 108 109
IA
1
IIA
Atmophile Lithophile
Siderophile Artificial
IIIA
IVA
VA
VIA VIIA VIIIA
2
ห้องสมุดไป่ตู้
1
3
H Li
4
He
5 6 7 8 9 10
2 3 4
Be
12
Chalcophile
IIIB
21
B
13
C
14
N
15
O
16 17
F
35
Ne
18 36
11
Na Mg
Ac Th Pa
U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No
Lr
Systematics of the Periodic Table: IP and electronegativity
Pauling Electronegativity
First Ionization Potential (eV)
硅酸盐流体
亲石元素
亲铜/硫元素亲铁元素
硫化物流体金属流体
Geochemical Affinity and Electronic Chemistry
What makes an element siderophile or lithophile? Notably, the Goldschmidt categories are well-grouped in the periodic table of the elements:
问题

元素在不同地球化学储库形成过程中具有什么样的地球化学行为？控制不同元素地球化学行为差异的因素是什么？
微量元素地球化学的基本理论
Geochemical Affinity
• In the classification scheme of Goldschmidt, elements are divided according to how they partition between coexisting silicate liquid, sulfide liquid, metallic liquid, and gas phase…defined by examining ore smelting slags and meteorites
第一电离能气态电中性基态原子失去一个电子，转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫第一电离能。电负性周期表中各元素的原子吸引电子能力的一种相对标度，又称负电性。元素的电负性愈大，吸引电子的倾向愈大，非金属性也愈强。电负性的定义和计算方法有多种，每一种方法的电负性数值都不同，比较有代表性的有3种：① L.C.鲍林提出的标度。根据热化学数据和分子的键能，指定氟的电负性为3.98，计算其他元素的相对电负性。②R.S.密立根从电离势和电子亲合能计算的绝对电负性。③A.L.阿莱提出的建立在核和成键原子的电子静电作用基础上的电负性。利用电负性值时，必须是同一套数值进行比较。
• Melting a chondrite gives 3 immiscible liquids plus vapor:
气相
亲气元素
H, He, N, Noble gases Alkalis, Alkaline Earths, Halogens, B, O, Al, Si, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Y, Zr, Nb, Lanthanides, Hf, Ta, Th, U Cu, Zn, Ga, Ag, Cd, In, Hg, Tl, As, S, Sb, Se, Pb, Bi, Te Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Mo, Re, Au, C, P, Ge, Sn

Middle ocean ridge basalt (MORB)/洋中脊玄武岩 Island arc basalt (IAB)/岛弧玄武岩 Hotspot basalt/热点玄武岩

……
地球化学储库的形成
i i
1.
2.
地球化学演化过程的实质是元素在不同地球化学储库形成过程中的各共存相（液相-固相、固相-固相）（或者）之间的分配过程. 一切自然过程均趋向于局部平衡，元素在平衡条件下，在各共存相之间的分配取决于元素及矿物的晶体化学性质及物理化学条件。