地壳的基本元素分布特征及其在地球演化中的意义

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1、地壳的基本元素分布特征及其在地球演化中的意义大洋地壳和大陆地壳是地壳的两大组成部分,也是全球大地构造的两个基本单元。按照地球物理学的概念，地壳是介于地球固态表面和莫氏界面(Moho)之间的层壳,由岩石组成,地壳的总面积为510x106平方公里,整个地壳的平均厚度为17公里(1982,Mason),总体积为8×109立方公里,地壳内岩石的平均密度为2.8克/厘米3,因此,整个地壳的质量为24x1018吨,也就是24万地克(1地克=1020克=1014吨)。无论在洋壳或陆壳内,重量丰度值在千分之一以上(≥0.1%)的元素有12种,这些组成洋壳和陆壳的主要元素,分别占洋壳和陆壳质量

2、的99.63%和99.69%(见表)表中同时列出以全地壳的元素丰度为背景所求得的丰度系数(f)。从这些丰度系数中可以看出:1.凡是富集(f>1)在洋壳中的元素,绝大多数都是在陆壳中贫化(f<1)的元素(只有少数f=1),反之亦然。2.富集在洋壳中的主要元素有Fe、Ca、Mg、Ti、Mn和P,富集系数介于1.17一1.54之间,其中以Mg和Mn的f值最大。3.富集在陆壳中的主要元素有Si、Na和K,富集系数介下1.04以~1.12之间,其中以K的f值最大。4.在洋壳和陆壳中丰度相似,f值都接近于1,无明显的富集或贫化趋势的主要元素有O和Al。上述的丰度特征,同样也适用于其余的元

3、素,例如:1.富集在洋壳中的元素还有:Se、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Pd、Ag、Cd、In、Sb、Re、Pt、Au、Hg、Bi等。富集系数介于1.06~2.07之间,其中以Hg的f值最小，Pt的f值最大。富集在洋壳中的元素,几乎全属亲铁(或亲金属相)和亲铜(或亲硫化物相)的元素。2.富集在陆壳中的元素还有:Li、Be、Rb、Y、Zr、Sn、Ba、TR、Hf、Ta、W、TI、Pb、Th、U等。富集系数介于1.03~1.49之间,其中以Ba的f值最小,TR的f值最大,富集在陆壳中的元素主要是亲石(或硅酸盐相)的元素。3.在洋壳和陆壳内丰度相似,f值都接近于1,无明

4、显的富集或贫化趋势的元素还有:Ga、Ge、Sr、Nb等元素。稀土丰度模式是镧系元索的丰度系数曲线,它以原子序数为横座标,按57到71的顺序排列;以样品/标准的镧系元索各个对应比值为纵座标,常用的座标(或背景)是球粒陨石。为了显示洋壳和陆壳的化学演化特征,分别采用上地慢(黎彤,1976)和洋壳为标准,即以洋壳/上地慢和陆壳/洋壳的铜系元素丰度系数作图。洋壳和陆壳的稀土丰度模式从图中的稀土丰度模式可以看出,洋壳的模式显然与陆壳的模式不同,前者以La的丰度系数最大为特征,后者则以Ce的丰度系数最大为特征,·并呈现明显的Ce正异常。这反映出两者不同的成因方式。从上地慢演化为洋壳,主要

5、是岩浆分异作用。而从洋壳演化为陆壳,则除岩浆分异作用之外,还有沉积分异作用和变质混合作用的综合叠加。轻镧系元素(La一Gd)和重镧系元素(Tb一Lu)的丰度比值(L/H),从上地慢、洋壳到陆壳也呈递增变化(表)。轻镧系元素丰度增长较重镧系元素丰度快约1倍的特征,在一定程度上反映了地壳的形成和演化，曾遭受过重力作用的影响。这种元素分布特征显示了地球在演化过程中核、幔、壳在漫长的地质历史中一个渐渐分异的过程，使较轻的元素分布在地球上部，较重的元素分布在核部，以后将会继续朝这个方向演化。参考文献黎彤、饶纪龙,论化学元素在地壳及其基本构造单元中的丰度.地质学报45卷,l期,82一91

6、页;1966,seientiasiniea,vol.Xv,No.2,P.258--272;1970,IntemateonalGeologyReview,v.12,No.7,P.778一786.黎彤化学元素的地球丰度,地球化学,3期,167一174页。黎彤元索丰度的应用,地质与勘探,6期1一6页及18页。黎彤、郭范元素丰度表(1,2),地质与勘探编辑部出版。