火成岩微量元素(提要)

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1、火成岩微量元素提要（“岩石学与岩石成因”课使用，周新民，2002）原理微量元素地球化学理论建立在晶体化学和热力学基础之上，集中体现为弋尔德斯密特定律和能使特定律。前者是制约微量元素类质同像置换的经验规律，后来扩展研究键型、配位数、置换能量效应、组份浓度、温度、压力等，并提出负电性、晶体场理论（主要解释过渡族元素性状）等概念。后者能使特定律是解决微量元素在不同体系（固-液、液-液和液-气等）地质相之间平衡分配的规律，即确定微量元素分配系数（D），它是建立定量模型的基础。计量与分类主量元素，指岩石中该元素氧化物的重量丰度＞0.1%，即＞1000ppm（mg/g，10-6

2、，1/百万）；微量（痕量）元素的重量丰度＜1000ppm，＞0.1ppm；超微量元素＜0.1ppm，即＜100ppb（10-9，1/10亿）。常用代号：LILE大离子亲石元素；ICE，不相容元素；CE，相容元素；HFSE，高场强元素；LFSE，低场强元素；REE，稀土元素；RHE，放射性生热元素。不相容元素：不相容元素，Dis/l＜1相容元素，Dis/l＞1强不相容元素，Dis/l＜0.1弱不相容元素，Dis/l＝0.1～1CsRbBaThUKNaTaNbLaCeSrNdPHfZrSmTiTbDyErYbLuVScCaAl低场强元素或活动性元素：易溶于流体，周期表Ⅰ

3、A、ⅡA、ⅢA中离子半径（r）较大，正电价数（Z）较小的元素，如KRbSrCsBaTl和LREE（轻稀土元素）。高场强元素或稳定元素：Z/r大于3的不相容元素——亲石元素，如NbTaHfZrPTi等。稀土元素：57LaCePrNd(61Pm)SmEuGdTbDyHoErTmYb71Lu轻稀土元素LREE重稀土元素HREE原子序数57至71为La系稀土；Y族稀土元素原子序数39，r0.88，类似Er，如参与作图，则内插于Ho和Er之间。放射性生热元素：U、Th。元素的“相容性”随矿物而易。对铁镁矿物而言，Sr、Cr、Ni、Co是相容元素；对斜长石，Sr是相容元素；对金

4、云母、韭闪石，Rb、K是相容元素。过度元素有三类，它们是亲石、亲铁和亲铜：Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn。样品与测试9样品的采集和选取，以及选用恰当的测试仪器和方法，是岩石地球化学研究的首要问题。野外采样是在野外观察基础上推行某种思考和设想的过程，至关全局；返回室内后，对其中代表性样品切片作岩相学反复研究；然后从中选取为数不多的样品作主量和微量元素分析。常用分析方法有三种：XRF，X-射线荧光分析（X-rayfluorescence），理论上可测含量＞1ppm（灵敏度，即检出下限）原子序数10～92号元素，相对标准差，即精度，RSD%，为±

5、10～20%，对GaBaRbSrNdPTiY灵敏。LOI（lossonignition）烧失量近似代表挥发份总量。ICP，电感耦合等离子体方法（inductivelycoupledplasmaspectrometry），分两种：ICP-AES，即原子发射光谱法，检测下限一般为1ppmICP-MS，即质谱测定法，检测下限1～100ppb相对标准差一般为±5%，对RbUThCeTdTm较不灵敏，总计可测60余种元素。INAA，仪器中子活化分析（instrumentalneutronactivationanalysis），检测下限随元素而异，一般不大于0.1ppm，相对标

6、准差一般为±5%，对超镁铁岩要先作放射化学处理（RNAA）。可测元素：LaCeNdSmEuGdTbYbLuHfTaThUZrSrBaRbCsScCrCoNiFeZnAgAsAuBrSbWMo，特别适合分析TaHfThREE。对ScCoCrCsHfTaThU的检测极限为ppm～ppb，对稀土LaCeNdSmEuTbYbLu特别有效。上述仪器分析的准确度（指测定值与真实值的差异），可用地球化学标样（即标准参考物质）进行检查，也可以根据地质学、岩石学资料和一些特征的元素对元素的比值，如Nb/Ta、Zr/Hf、Y/Ho、K/Rb、TE1,3及其变化规律（参见下述）对测定值的

7、合理性作出大致的判断。稀土元素稀土元素（rareearthelements，REE）一般指原子序数57到71的15个La系元素和39号的Y稀土元素。稀土元素总量∑REE以∑La～Lu，+Y表示。轻稀土元素LREE指La至Eu，其总量以∑LREE或∑Ce表示，其中Pm（钜）基本上是人造的（除了高品位U矿）；重稀土元素HREE指Gd至Lu，不包括Y，其总量用∑HREE表示，如用∑Y表示则包括Y在内的Gd至Lu元素。玄武岩、中性岩、花岗岩和大陆火成岩中的∑REE和∑LREE/（∑HREE+Y）的平均值，分别为99ppm和0.8、196和2.3、290和3.5，以及24