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微量元地球化学 课件
中国科学院地质与地球物理研究所
中国科学院研究生院
《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 Quartz SiO2
Kf 钾长石 Orthoclase KAlSi3O8
Ab 钠长石 Albite NaAlSi3O8
An 钙长石 Anorthite CaAl2Si2O8
Ne 霞 石 Nepheline NaAlSiO4
Bi 黑云母 Biotite K2Fe6Si6Al2O20(OH)2
Hb/Amp 角闪石 Hornblende (Ca,Na)2~3(Mg,Fe2+,Fe3+,Al)5[(Al,Si)4O11]2(OH)2
Cpx 透辉石 Diorite CaMgSi2O6
Opx 紫苏辉石Orthopyroxene (Mg,Fe)2Si2O6
Ol 橄榄石 Olivine (Mg,Fe)2SiO4
Mt 磁铁矿 Magnetite Fe3O4
Ilm 钛铁矿 Ilmanite FeTiO3
Ap 磷灰石 Apatite Ca5[PO4]3(F,Cl,OH)
Sph/Ti 榍 石 Titanite CaTi[SiO4](O,OH,Cl,F)
Sp 尖晶石 Spinel MgAl2O4
Grt 石榴石 Garnet (Fe,Mg,Ca)3Al2Si3O12
Zr 锆 石 Zircon ZrSiO4;提纲
1 微量元素地球化学的一些基本理论问题
2 岩浆过程的微量元素定量模型
3 稀土元素地球化学
4 微量元素地球化学研究的主要思路和方法综述
5 微量元素地球化学方法在现代地球科学研究中的应用实例
6 微量元素的测试方法 ;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,Na,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
(3)Mg, Fe, Mn,
(4)Al,
(5)Ca;独立矿物
U → ZrSiO4
类质同像替代 !!!!!
Sr、Eu → Ca
Pb、Ba → K;晶格缺陷
吸附
;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;Goldschmidt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 → Ca
Rb、Pb、Ba → K
Ni → Mg;;Goldschmidt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,Cr3+、Ti4+总是倾向于进入固体相;1.4b 化学势、逸度、活度;1.4c 固熔体、稀溶液与亨利定律;1.4d Nernst分配定律与分配系数;显然,在P、T恒定的条件下, xj?/ xj?是一个常数
能斯特(Nernst)分配定律:在给定的P、T条件下,微量元素j在2相间达到平衡时,其在2相的浓度比不随组分含量改变,为一个常数KD(P,T)。;当?为固相(矿物和岩石),?为熔体相时,上述常数就是分配系数,一般表达为:
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