地球化学课件第七讲2

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1、Collegeofgeologicalscience&engineering,Shandonguniversityofscience&technologyGeochemistry第七部分地壳与地幔地球化学第一节地球的圈层构造及化学组成一、地球的圈层结构地壳、地幔、地核?二.地球元素丰度研究方法：1、陨石类比法：认为与陨石同源，现今为分异结果，但总成分仍与陨石化学成分相同。假设：a.陨石在太阳系形成；b.陨石与小行星成分相同；c.陨石是破坏了的星体碎片；d.产生陨石的星体，其内部结构和成分与地球相似。但各类陨

2、石比例如何确定？2、地球模型和陨石类比法:按地球的各主要圈层的比例计算：a.地核(32.4%)—23.1%球粒陨石的镍铁金属相+5.3%陨硫铁(硫化物相)代表；b.地幔+地壳(67.6%)--球粒陨石的平均硅酸盐成分。3、地球物理类比法(黎丹):A+B+C+D+E+F+G(层)结合地球物理资料。A：地壳；BCD分别为上地幔、中地幔和下地幔；EFG为外核、过渡层和内核。第二节地壳平均化学成分几个概念：克拉克值：地壳的平均化学成分。重量克拉克值：地壳中元素的重量平均含量。原子克拉克值：地壳中元素的原子平均含量。

3、2、细粒碎屑岩法碎屑岩是多种岩石混合，代有物源区地壳成分。2）TaylorandMclennan(1985)发现泥质岩（如黄土、深海沉积物）稀土分配模式与现代大陆上地壳几乎一致，用之估算。3、地壳模型法TaylorandMclennan(1985)认为：地壳由75%太古宙+25%后太古宙。后太古宙发生在岛孤地区（岛孤安山岩）。局限：大陆地壳生长过程中不同时期原始物质认识不相同，结果不一致。二、地壳元素丰度特征2、原子序数增加，丰度降低，但Li、Be、B丰度仍亏损，但规律不如太阳系元素特征规律强，表明两者相似

4、但有区别。3、除少数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、质量数为4倍数的元素占主导地位。4A（87%），4A+3（13%），4A+1和4A+2（0.1n%)5、地壳亏亲铁元素，富集亲气不相容元素。三、元素克拉克值在地球化学研究中的意义2、作为元素集中分散的标尺浓度克拉克值=观测值/克拉克值大于1，元素富集或集中，小于1，元素贫化或分散。3、标示地壳元素富集和成矿能力浓集系数=矿石边界品位/克拉克值，表明元素富集成矿能力，即元素成为可开采利用矿石需富集倍数4、地壳丰度对地球能源限制地壳能

5、源来源：太阳能和放射性衰变。地球形成45亿年来，235U已衰变95%，238U已衰变50%，232Th已衰变20%。地壳元素衰变影响地壳物质流。如18亿前，衰变强，地球内部活动强，物质垂直分流分异明显。而18亿年后（古元古-中元古），随235U衰变量减小，地球能量低，导致上地幔顶部和地壳合成统一的岩石圈，刚性增强，导致板块水平运动。第三节地幔地球化学一、地幔结构及低速带由Ringwood提出的橄榄岩地幔模型和Anderson提出的橄榄岩-榴辉岩互层地幔模型。1.橄榄岩地幔岩模型Pyrolitemodel:R

6、ingwood(1962)提出可以用模式橄榄岩代表整个地幔的成分，并根据高温高压实验成果提出一个完整的橄榄岩相转变系列可以解释地幔中主要地震波（剪切波Shear、压缩波Pressure）不连续面性质，即将地幔划分为三个带，各带之间均为等化学的相转变关系：理由：橄榄石平均零压密度与上地幔密度相等。辉长岩-榴辉岩相变线与莫霍面不吻合，即在该深度不可能发生辉长岩-榴辉岩相变。地幔包裹体中橄榄石数量远大于榴辉岩。①上地幔（从Mohorovic面到350km深度）由橄榄石olivine→斜方辉石enstenite→单

7、斜辉石clinopyroxene→石榴子石garnet组成。②过渡带transitionzone(350～900km)：地幔岩Pyrolite发生相转变，伴随密度改变，引起地震波的不连续，350～400km的地震波不连续面与橄榄石→β相（类尖晶石结构）、辉石→石榴子石复杂固熔体的相变带对应。670km深处地震波不连续则与辉石、橄榄石转变为钛铁矿ilmenite结构和钙钛矿perovskite结构的相变相吻合。③下地幔(900～2700km)是结构极为紧密的Mg、Fe硅酸盐矿物组合（如钙钛矿结构等）。钙钛矿结

8、构四面体四面体和八面体八面体2.榴辉岩橄榄岩互层地幔模型Anderson(1979,1982)根据计算发现：a、在220-270Km（压缩波速）Vp、（剪切波速）Vs值比纯橄榄岩高4-5%和3-7%，该速度与橄榄-榴辉岩相近。b、400km和670km地震波波速变化与Ringwood提出的相变不吻合。将地幔自上而下划分为三层：①“富集”的橄榄岩上地幔（从Moho面到220km深度）enrichedupperman