2011微迹元素地球化学

《2011微迹元素地球化学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、微迹元素地球化学绪论微迹元素地球化学是地球化学的分支学科之一，研究微量元素在地球（部分天体）中的分布、化学作用及化学演化的科学。基本任务是根据微量元素自身的特性来阐明它们在地球系统中的分布、分配，在地质-地球化学过程中的性状，与其它元素结合，集/散和迁移的规律，在自然界活动、演化的历史。一．微迹元素的概念在地质体中含量低微迹元素（traceelement），文献上的用词不完全统一，也称为微量元素，痕量元素、次要元素（一些学科称为杂质元素、副元素），英文中也称minor-,micro-，oligo-等，不完全统一。微量元素戈尔德史密特和哈兰特（

2、1933）首先提出traceelement或minorelement命名含义。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（Tylor1964），地壳中常量元素，99.99%：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、Mg、K、Ti、Mn其他约80种元素不超过0.01%，可称为微量元素。周期表110种元素，地壳存在90种。将含量等于或小于10-3（0.1%）元素定义为微(痕）量元素。这是一般定义。具体到不同的地质体中元

3、素的含量也是有变化的。例如：伟晶岩中，许多地壳丰度很低的元素，如：Li、Be、Nb、Ta等可达到相当的富集。具体矿物更是如此，Zr一般是微量元素，锆石中是主要元素。超基性岩中，通常的常量元素K、Na以微量元素存在。常量元素与微量元素的概念是相对的。仅根据自然界丰度的高低定义常量元素与微量元素，是概括性的或者是定性的。对微量元素的研究深入，认为需要对微量元素给出一个比较严格的定义，加斯特（Gast，1968）提出：微量元素是在一个体系中不作为任何相的主要（化学计算）组分存在的元素。因此，这些元素在这种多相体系中的分配不受相律的直接控制，不一定遵

4、守化学计量法则约束。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,slaw）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。根据亨利定律，在稀溶液（溶剂＞＞溶质的理想溶液）中，溶质的活度与溶质的摩尔浓度成正比。即αi=kixi在稀溶液中，溶质（微量组分）之间作用微不足道，溶质与溶剂作用制约溶质性质。无限稀

5、释条件，一切微量组分呈相同行为。图中直线关系，（Xi→0）。组分浓度增加，行为偏离亨利定律。元素在一定浓度范围服从亨利定律。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（10-6）时，亨利定律才被遵守。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（10-60

6、000ppm）内亨利定律均被遵守。101a.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。目前，还缺乏确定地质体中微量元素行为服从亨利定律浓度范围的精确方法。所以，虽可从理论角度给微迹元素下一个严格的定义，但在实际工作中，由于缺乏实验数据，难以做到实际上的界定。这也是目前微迹元素无法严格定义的原因。讲课中，一般采用概括定义。二．微迹元素的地球化学分类微迹元素定义还无统一意见。微量元素分类也没有一个统一标准。（没有对微

7、量元素的系统分类）。戈尔德施密特（1954）亲铜、亲铁、亲石弗拉索夫（1957，1960）谢尔赛纳（1949，1959）兰克玛、萨哈玛（1960）埃伦斯（1961，1979）周期表是对元素化学性质最好的一种表述形式，因此，文献微量地球化学分类，以元素周期表为基础（电子的规律充填，元素形成自然界分布）。常见的元素地球化学分类Goldschmidt戈尔德施密特查瓦里斯基分类都是以化学周期表为基础戈氏分类包括：亲石元素亲氧元素，形成惰性气体型离子，8电子，离子键，岩石圈。亲铜元素铜型结构离子，外层18电子，共价键，与硫结合力强，亲硫元素。亲铁元素外

8、层8-18电子，过渡离子，与氧、硫结合不及前两者，元素单质状态。亲气元素8电子外层，原子容积大，易挥发。集中在气圈。亲生物元素氢与惰性气体族造岩元素族岩浆射气族铁族