微量元素的地球化学分类 1.ppt

微量元素地球化学Trace Element Geochemistry “Geochemistry really is for everyone!”By Fersman (1958) 2. 微量元素的基本地球化学理论及其分类 复习: 微量元素 在体系的矿物相中不计入化学计量式的组分; 不影响所在体系的物理/化学特性; 近似服从稀溶液定律（Henry定律） (ai=Kbi) 2. 微量元素的基本地球化学理论及其分类 2.1 微量元素地球化学的基本理论 2.2 微量元素的地球化学分类 2.3 稀土元素 2.4 大离子亲石元素vs高场强元素 2.1 微量元素地球化学的基本理论 Geochemical reservoir/地球化学储库 Partition coefficient/分配系数 Incompatible element/不相容元素 Compatible element/相容元素 Geochemical reservoir地球化学储库 For example: Core Bulk silicate earth/硅酸岩地球 Depleted mantle/亏损地幔 Bulk continental crust (CC)/大陆总地壳 Oceanic crust/大洋壳 Middle ocean ridge basalt (MORB)/洋中脊玄武岩 Island arc basalt (IAB)/岛弧玄武岩 Hotspot basalt/热点玄武岩 …… 地球化学储库的形成 地球化学演化过程的实质是元素在不同地球化学储库形成过程中的各共存相（液相-固相、固相-固相）（或者）之间的分配过程. 一切自然过程均趋向于局部平衡，元素在平衡条件下，在各共存相之间的分配取决于元素及矿物的晶体化学性质和物理化学条件。 元素在不同地球化学储库形成过程中具有什么样的地球化学行为？ 控制不同元素地球化学行为差异的因素是什么？ 微量元素地球化学的基本理论 地球化学亲和性 Geochemical Affinity Geochemical Affinity and Electronic Chemistry 第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子，转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫第一电离能 。 电负性：各元素的原子吸引电子的能力的一种相对标度。元素的原子吸引电子的能力愈大，其电负性愈大，非金属性则愈强。电负性的计算方法有多种，不同的方法电负性数值不同。代表性的有3种： L.C.鲍林：根据热化学数据和分子的键能，设定氟的电负性为3.98，据此计算其他元素的相对电负性； R.S.密立根：由电离势和电子亲合能计算绝对电负性； A.L.阿莱：建立在核和成键原子的电子静电作用基础上的电负性。 利用电负性值时，必须是同一套数值进行比较。 Systematics of the Periodic Table: IP and electronegativity 微量元素分配规律的定性描述 Goldschmist 类质同像法则(从离子电价、半径角度考虑，适用于 离子键化合物) 若两种离子半径不同、电价相同，则半径较小的离子优先进入矿物晶格，即较小离子半径元素集中于较早期的矿物中，而较大离子半径的元素集中于较晚期矿物中。 若两种离子半径相似、电价不同，则较高价离子优先进入较早结晶的矿物晶体，集中于 较早期的矿物中，称“捕获”；较低价离子集中于较晚期的矿物中，称为被“容许”。 隐蔽法则：两个离子半径相近、电价相同，则它们将按丰度的比例，决定它们 的行为，丰度高的主量元素形成独立矿物，丰度低的微量元素进入矿物晶格，为主量元素所 “隐蔽”； Ringwood 法则： 对于电价和离子半径相似的二个阳离子，电负性较低者将优先被结合， 因为它们形成一种较强的离子键成分较多的化学键，该电负性法则更适用于非离子键性化合 物。 元素的分配特点 常量元素能形成独立矿物相，其分配受相律的控制，遵循化学计量法则。 微量元素在自然体系中浓度极低，其分配不受相律和化学计量限制; 微量元素的分配近似服从稀溶液定律（Henry定律)。 元素的分配特点 常量元素能形成独立矿物相，其分配受相律的控制，遵循化学计量法则。 微量元素在自然体系中浓度极低，其分配不受相律和化学计量限制; 微量元素的分配近似服从稀溶液定律（Henry定律)。 微量元素分馏(离)作用 一种元素的离子在共存的（平衡或不平衡）两相之间的不平等分布。 能斯特定律(描述微量元素在平衡共存两相之间的分配关系) 当一种矿物（α相）与一种溶液（β相）处于化学交换平衡时（P,T），微量元素i 在两相之间的化学势相等，即 Partition coefficient分配系数 Beattie et al. (1993)将分配系数定义