地球化学中的计算问题微量元素中 K P Ti计算

岩石化学的表达形式-1
1. 过去，氧化物重量百分数（wt%） 2. 现在，氧化物质量百分数（wB%）
岩石化学以氧化物形式表达是人为的，实际
上组成岩石的矿物成分并非以氧化物形式结合 中。硅酸盐熔体的近代物理和测试研究表明， 不存在氧化物，但已形成习惯，且易于组合在 造岩矿物，故仍以氧化物形式表达。
化学成分是岩石的主要成分的一种表现形式。岩石化 学成分研究的范围日益广泛，其重要性也与日俱增。
岩石化学基本概念-2
1946年，扎瓦里茨基定义：“从广义来解释， 岩石化学应该包括当研究岩石的化学性质时， 我们所碰到的一切化学问题”
1956年，契特维里科夫认为：“查明各个岩石 及天然组合（岩系）中的全部化学联系属于岩 石化学的研究领域，岩石化学的任务不仅在于 研究岩石及其共生组合的化学亲合性，而且还 要发现岩石组分和矿物成分中的规律性，并且 查明它们在矿物成分上的发生的变化规律”
19世纪以来，随着硅酸盐物理化学和结晶化学 的发展，把氧化物进行合理的归并，换算成少 数几个参数或换算成标准矿物成分，因而出现 了不同类型的计算方法。 CIPW法（ 1900 ）、尼格里法（1919）、扎瓦 里茨基法（1933）巴尔特法（1948）…
岩石化学发展简史-2
20世纪50年代到21世纪初，发展迅速。 1. 矿床的火山成因说受到极大重视，岩石化学走
关于烧失量
当样品加热到灼烧温度（一般为1000℃ ）时， CO2 、 H2O+ 、 F、Cl、S、有机质等这些组分 分解放出，样品重量的变化 。是灼烧过程中 各种化学反应所引起的重量增加或减少的代数 和。大多是变轻（只有FeO很高时灼烧变重）。
重量增加或减少是很复杂的，很难明确确定， 测烧失量就没有意义，因此在计算时应剔出。

地球化学总结地壳与地幔地球化学地球的元素丰度的估算方法：1 陨石类比法，该估算方法是建立在以下假设根底之上的：1）陨石是太阳系内的产物2）陨石与小行星带物质成分相同3）陨石是星体的碎片4）陨石母体的内部结构和成分与地球相似2 地球模型法和陨石类比法在地球模型的根底上求出各圈层的质量和比值，利用陨石类型或陨石相的成分计算各圈层的元素丰度，最后用质量加权平均法求出全球的元素的丰度。

例如：华盛顿球粒陨硫铁可以代表地核的成分；球粒陨石中硅酸盐的平均成分代表地幔和地壳的成分可以按比例各取一定质量的陨石，然后分别计算出各元素的全球丰度克拉克值：地壳的平均化学成分，可以有多种表示方法重量克拉克值：指地壳中元素的重量平均含量原子克拉克值：指地壳中元素的原子平均含量地壳的平均化学成分确实定方法：1）岩石平均化学组成法克拉克将岩石圈的全部岩石分为两类：火成岩，质量占95%，水成岩占5%。

然后取样按质量加权平均值法计算地壳的成分2）细粒碎屑岩法戈尔德施密特认为，细碎屑岩是沉积物源区出露岩石经过剥蚀，搬运，并均匀混合的产物，其成分可以代表物源区地壳的平均化学组成Taylor和McLennan 那么用细粒碎屑沉积岩，特别是泥质岩作为上地壳的混合样品进行了研究。

3）地壳模型法Taylor和McLennan提出，现今大陆壳质量的75%在太古宙时期形成的，25%是在后太古宙时期形成的。

后太古宙的大陆壳生长主要发生在岛弧地区，代表性物质是岛弧安山岩，由此他们计算出了现代大陆壳的元素丰度地壳元素丰度特征：1）地壳中各种元素的丰度是极不均匀的，其中，前三种元素O,Si,Al就占了82%，前8种元素占了98%2）随原子序数的递增其丰度趋于降低，但Li,Be,B的丰度仍表现为亏损3）除了惰性气体和少数元素外，质量数为偶数的元素丰度大于奇数4）元素的丰度仍表现为质量数位4的倍数占主导地位5）相对地球整体，地壳最亏损亲铁元素，次亏损亲铜元素和少量亲氧相容元素；富集亲氧不相容元素地壳中某些元素丰度的偶数原那么被破坏的原因：1）惰性气体元素丰度异常低的原因：不易参于其他元素相结合，在漫长的地质演化历史过程中，它们易于从固体地球内部不断地通过排气作用进入大气圈，在通过脱离地球的引力作用而释放到宇宙中2）在地壳与地幔分异的过程中，局部相容元素停留在地幔中元素克拉克值在研究地球化学中的意义1〕元素的克拉克值决定了元素的地球化学行为克拉克值高的元素可以形成独立矿物，而克拉克值低的元素只能以类质同像的形式存在于主要矿物的晶格中2〕作为元素集中分散的标尺浓度克拉克值=观测值/克拉克值>1说明富集<1说明贫化3）标志地壳中元素的富集和成矿的能力浓集系数=矿石的边界品位/克拉克值浓集系数越大越不容易成矿主要类型岩石中元素的丰度特征1)超基性岩富集亲铁元素和亲氧中的相容元素2)基性岩富集亲铜元素和分配系数接近于1的亲氧元素3)酸性岩富集不相容的亲氧元素和挥发元素载体矿物：岩石中某元素主要赋存的矿物富集矿物：某元素的含量远远高于岩石平均含量的矿物地幔地球化学地幔成分的研究方法：1）上地幔成分确实定：幔源的玄武岩及其所携带的地幔岩包体，或通过构造推覆上来的地幔岩块2）下地幔成分确实定：一是根据实测的地球内部地震波速资料和高温高压下矿物的或岩石的原位声速测量资料进行综合研究获得，二是根据宇宙化学资料研究获得地幔不均一性的研究方法：1）地幔化学研究不均一性的样品地幔橄榄玄武岩玄武岩类岩石方法：元素比值和同位素比值，同位素和强的不相容元素之间的比值可以代表地幔源区岩石的比值元素丰度模式法：一种图解法，类似于用球粒陨石标准化的稀土元素模式图地幔不均一性的原因：1）在地球形成的行星吸积过程中就存在组成的化学不均一性。

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)。

Drake和Holloway1981的实验结果表明：
在他们所采用的橄榄石的Ni浓度范围（10-
60000ppm）内亨利定律均被遵守。
101
a. Sm在斜长石和熔体间分配系数随Sm浓度降低而增加，偏离亨利定律； b. Sm分配系数与浓度无关，Sm的浓度在３×１０－６～５００００ ×１０－６之 间分配系数保持恒定-服从亨利定律。
微量元素的另一定义为：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用稀溶液定律 （Henry,s law）来描述其行为，即可称为微量元素。 一般定义：对体系的化学性质和物理性质没有明显 影响的元素。
一般认同的定义：
将微量元素定义为：在研究对象（地球化学体 系—地质体、岩石、矿物）中含量可以近似的用 稀溶液定律（亨利定律）描述其行为的元素。
认为“离子半径相近，电价平衡、在矿物内呈隐 蔽或捕虏状态，以类质同象”形式存在于矿物内 的一些元素。
• 一般地讲，微量元素是相对主量元素（主要元素、 常量元素、宏量元素）而言。
• 根据泰勒资料（Tylor 1964），地壳中常量元素， 99.99% ：
O、Si、Al、Fe、Ca、 Na 、Mg、K、Ti、Mn
这种定义对微量元素在自然界的分布规律的研究是 一种推动。 有学者也力图在实验方面加以验证，例如，对微量 元素在硅酸盐体系中服从亨利定律的状况的实验研究。 不同学者的实验结果不完全一致。 Ni在橄榄石和硅酸盐熔体间的分配实验。
Myson1979的实验结果认为：
在橄榄石中，只有Ni的浓度低于 1000ppm （106 ）时，亨利定律才被遵守。
Ac
亲 石 元 素
亲 铁 元 素
亲 铜 元 素
亲 气 元 素