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张展适教授应用地球化学讲稿 Applied Geochemistry应用地球化学 区调专业2006级 张展适 一、地球化学旋回与元素的分布 什么是元素的分布？ 常量组分的分布特征 常量组分的分布特征 元素的化学组成受地球形成时、地球形成后演化所控制 地壳中常见的元素是： 从地幔到地壳： 易熔组分增加 难熔组分减少 微量组分的分布特征 地壳中元素的分布形式： 微量元素的分类： 微量元素的分布不受化学计量原则控制 在晶格中微量元素的分布主要受类质同象规律的控制 或者以超显微非结构混入物形式进入矿物的晶格 微量元素的分类 以微量元素在固相-液相（气相）间分配特征的分类 相容元素和不相容元素 以微量元素在熔融过程中挥发与难熔程度的分类 挥发和难熔元素 以微量元素在地球（地球）形成和演化过程中分散和富集特点来分类以微量元素在地球（地球）形成和演化过程中分散和富集特点来分类（P15） 向心元素 、最小离心元素 、弱离心元素 、离心元素 微量元素的分类 相容元素( Compatible Element )：总分配系数D 1时的元素称相容元素，在部分熔融的熔体中发生贫化，贫化的程度随F的增大呈现出变缓的特征。 不相容元素( Incompatible Element )：总分配系数D 1的元素称不相容元素，在熔体中富集，但其最大富集浓度不能超出D= 0的曲线。 二、 元素的共生组合 元素的地球化学亲合性：元素的地球化学亲合性是指阳离子在自然体系中有选择地与某阴离子化合的倾向性。 Goldschmit 的元素地球化学分类 Goldschmit 分类 分类依据 原子和离子的结构 化学元素在原子容积曲线上的位置 元素的磁性 对不同元素的化学亲和力不同 分类 亲气元素 、亲岩元素(亲石元素) 、亲硫元素 、亲铁元素 、亲生物元素 成岩成矿作用的典型元素组合 三、元素的空间分布 正常分布与异常分布（19-20） 元素区域分布-地球化学省 元素的时空分布-地球化学场 3.1 正常分布与异常分布元素含量的背景分布图 地球化学异常 是相对于地球化学背景区而言的，是指与地球化学背景区相比有显著差异的元素含量富集区或贫化区 地球化学异常与背景 3.2 地球化学省 在地壳的某一大范围内，某些成分富集特征特别明显，不止是一两类岩石中元素丰度特别高，而且该种元素的矿床常成群出现，矿产出现率也特别高。通常将地壳的这一区段称为地球化学省。 地球化学省实质上是一种地球化学异常，它是以全球地壳为背景的规模巨大的一级地球化学异常。 3.3 地球化学场 如果把地球化学背景和发育在其中的地球化学异常当作一个整体看待，元素在该体系中的分布构成了地球化学场。 除元素外，一切地球化学指标都具有自己的地球化学场 地球化学指标是指一切能提供找矿信息或者其他地质信息的、能够直接或间接测量的地球化学变量。 3.3 地球化学场（2） 将地壳或者地球表层系统中某一点放在直角坐标系（x,y,z）中，该点任一时刻t，存在着j个相，每个相有I个地球化学指标，该点指标可可以表示为： 则我们把地球化学指标I在三度空间和时间上的分布与演化称为地球化学场。即某一时刻位于三度空间上的地球化学指标值。 常见地球化学指标 化学元素的含量：造矿元素，造岩元素，伴生元素含量的各种分布的统计特征数 特征存在形式：水溶性形式，可交换形式，次生矿物形式，硫化物形式，硅酸盐形式 各种组合关系：简单的比值，各种相关系数，各种多元统计特征数，累加与累乘指数等 同位素特征：δ18O,δ34S，87Sr/86Sr，208Pb/206Pb等 物理化学参数： pH，Eh，T，P，?o2等 地球化学场的特征 主要与地球物理场相比： 是具体点上的地球化学环境（化学、热力学、动力学）综合制约的结果，可以定性推测而不能准确结算。 是一个连续的非均匀场 是一个不可逆动态演化的非稳定场 地球化学指标具有不可传递性 4 元素含量的概率分布 地壳中元素的分布同时具有结构性和随即性，因此地质体中元素含量是一种随随机变量，研究随机变量的科学方法是概率统计方法 岩石中元素含量的频率统计 岩石中元素含量的概率分布正态分布 元素含量分布直方图 元素含量分布型式规律 单一地球化学作用所形成的单一地质体，化学元素含量服从正态分布 由两个以上地球化学作用叠加所形成的复合地质体中，化学元素的含量偏离正态分布 一般情况下，常量元素服从正态分布，微量元素服从对数正态分布 结合在多种矿物中的元素服从正态分布，而结合在一两种矿物中的元素服从对数正态分布 通过扩散作用形成的元素含量服从对数正态分布，而通过对流混匀作用形成的元素含量服从正态分布 地球化学过程的基本定律 1962年，维斯特里斯得出：由单一地球化学过程所形成的单一地质体中，化学