微量元素地球化学.ppt

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1、《现代地球化学》微量元素地球化学岩浆岩中主要造岩矿物和副矿物的分子式Q/Qtz石英QuartzSiO2Kf钾长石OrthoclaseK[AlSi3O8]Ab钠长石AlbiteNa[AlSi3O8]An钙长石AnorthiteCa[Al2Si2O8]Ne霞石NephelineNa[AlSiO4]Bi黑云母BiotiteK(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2Hb/Amp角闪石Hornblende(Ca,Na)2~3(Mg,Fe2+,Fe3+,Al)5[(Al,Si)4O11]2(OH)2Cpx透辉石DioriteCaMg[Si2O6]Opx紫苏辉石Ort

2、hopyroxene(Mg,Fe)2[Si2O6]Ol橄榄石Olivine(Mg,Fe)2SiO4Mt磁铁矿MagnetiteFe3O4Ilm钛铁矿IlmaniteFeTiO3Ap磷灰石ApatiteCa5[PO4]3(F,Cl,OH)Sph/Ti榍石TitaniteCaTi[SiO4](O,OH,Cl,F)Sp尖晶石SpinelMgAl2O4Grt石榴石Garnet(Fe,Mg,Ca)3Al2[SiO4]3Zr锆石ZirconZrSiO4第一部分微量元素地球化学的一些基本理论问题1.1微量元素的定义1.2微量元素在地质体中的赋存型式1.3微量元素分类1.4支配微

3、量元素地球化学行为的主要物理化学定律a.Goldschmidt三定律b.化学势、逸度、活度c.固熔体、稀溶液与亨利定律d.Nernst分配定律与分配系数（ki=cis/cil）e.分配系数的含义f.影响分配系数的主要因素g.分配系数的测定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：伟晶岩中常量元素对于地壳，O，Si，Al，Fe，Mg，Ca，N

4、a，K，Ti常量元素，其他是微量元素（1）Si，酸度，基性－中性－酸性，岩石分类（2）K,Na，碱度，岩浆系列:拉斑、钙碱、高钾钙碱、橄榄安粗/钾玄（3）Mg,Fe,Mn，镁铁/超镁铁（4）Al，花岗岩类铝饱和度（5）Ca1.1微量元素的定义独立矿物U、Hf→ZrSiO4类质同像替代!!!!!Sr、Eu→CaPb、Ba→K1.2.微量元素在地质体中的赋存型式晶格缺陷吸附（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主要考虑元素在岩浆过程中的特点各种分类之间不一定有对应关系基本的化学分类Goldschm

5、idt分类亲石亲铁亲铜亲气地球的组分分异，由元素的性质决定。元素在周期表中的位置：亲铁元素:地核亲石元素:地幔与地壳亲气元素:大气圈和水圈一般的地球化学分类常用分类主元素（majorelements）过渡(族)元素（transitionelements）稀土元素(REE)铂族元素(PGE)惰性气体元素(Noblegas)高场强元素(HFS)离子半径小，电价高Zr、Hf、Nb、Ta、Ti大离子亲石元素(LIL)离子半径大，电价低K、Rb、Sr、Ba、Pb不相容元素(uncompatible)：K或D1，倾向于富集在熔体相相容元素(compatible)：K或D

6、1，倾向于富集在结晶相Ni、Cr、Co123456离子电价离子半径10-10m1.00.21.80.61.4Goldschmidt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→CaRb、Pb、Ba→KNi→Mg1.4支配微量元素地球化学行为的主要物理化学定律1.4aGoldschmidt三定律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

7、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,TaZr,HfGoldschmidt定律三两个离子，如果他们具有相似的离子半径，但是电价不同，那么，电价高的离子倾向于进入固体相如，相对于Fe2+、Mg2+，Cr3+、Ti4+总是倾向于进入固体相1.4b化学势、逸度、活度化学势：物质的各分子Gibbs自由能对于实际气体溶液体系，组分i的化学势为：i=i0+RT•Lnfifi为逸度对于溶液和固熔体体系，组分i的化学势为：i=i0+RT•Lnaiai为活度ai=i•xii为活度系数，代

8、表实际溶液