火成岩微量元素(提要)介绍.doc

火成岩微量元素提要（“岩石学与岩石成因”课使用，周新民，2002） 原理 微量元素地球化学理论建立在晶体化学和热力学基础之上，集中体现为弋尔德斯密特定律和能使特定律。前者是制约微量元素类质同像置换的经验规律，后来扩展研究键型、配位数、置换能量效应、组份浓度、温度、压力等，并提出负电性、晶体场理论（主要解释过渡族元素性状）等概念。后者能使特定律是解决微量元素在不同体系（固-液、液-液和液-气等）地质相之间平衡分配的规律，即确定微量元素分配系数（D），它是建立定量模型的基础。 计量与分类 主量元素＞0.1%，即＞1000ppm（g/g，10-6，1/百万）；微量（痕量）元素＜1000ppm，0.1ppm，即＜100ppb（10-9，1/10亿）。 常用代号：LILE大离子亲石元素；ICE，不相容元素；CE，相容元素；HFSE，高场强元素；LFSE，低场强元素；REE，稀土元素；RHE，放射性生热元素。 不相容元素： 不相容元素，Dis/l＜1 相容元素，Dis/l＞1 强不相容元素，Dis/l＜0.1 弱不相容元素，Dis/l＝0.1～1 Cs Rb Ba Th U K Na Ta Nb La Ce Sr Nd P Hf Zr Sm Ti Tb Dy Er Yb Lu V Sc Ca Al 低场强元素或活动性元素：易溶于流体，周期表ⅠA、ⅡA、ⅢA中离子半径（r）较大，正电价数（Z）较小的元素，如K Rb Sr Cs Ba Tl和LREE（轻稀土元素）。 高场强元素或稳定元素：Z/r大于3的不相容元素——亲石元素，如Nb Ta Hf Zr P Ti等。 稀土元素： 57La Ce Pr Nd (61Pm) Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb 71Lu 轻稀土元素LREE 重稀土元素HREE 原子序数57至71为La系稀土；Y族稀土元素原子序数39，r=0.88，类似Er，如参与作图，则内插于Ho和Er之间。 放射性生热元素：U、Th。 元素的“相容性”随矿物而易。对铁镁矿物而言，Sr、Cr、Ni、Co是相容元素；对斜长石，Sr是相容元素；对金云母、韭闪石，Rb、K是相容元素。 过度元素有三类，它们是亲石、亲铁和亲铜：Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn。 矿物—元素分配系数： 1参考 Wilson，1998，《Igneous Petrogenesis》中Appendix 中的各个矿物中各微量元素的分配系数图，用必威体育精装版的数据，作图。 2观察矿物的元素分配系数总结： 橄榄石：Ni Cr 1.0 0.1 Zr Rb U Hf Ba Th……列出最不相容的元素 单斜辉石： 样品与测试 样品的采集和选取，以及选用恰当的测试仪器和方法，是岩石地球化学研究的首要问题。野外采样是在野外观察基础上推行某种思考和设想的过程，至关全局；返回室内后，对其中代表性样品切片作岩相学反复研究；然后从中选取为数不多的样品作主量和微量元素分析。常用分析方法有三种： XRF，X-射线荧光分析（X-ray fluorescence），理论上可测含量＞1ppm（灵敏度，即检出下限）原子序数10～92号元素，相对标准差，即精度，RSD%，为±10～20%，对Ga Ba Rb Sr Nd P Ti Y 灵敏。LOI（loss on ignition）烧失量近似代表挥发份总量。 ICP，电感耦合等离子体方法（inductively coupled plasma spectrometry），分两种： ICP-AES，即原子发射光谱法，检测下限一般为1ppm ICP-MS，即质谱测定法，检测下限1～100ppb 相对标准差一般为±5%，对Rb U Th Ce Td Tm较不灵敏，总计可测60余种元素。 INAA，仪器中子活化分析（instrumental neutron activation analysis），检测下限随元素而异，一般不大于0.1ppm，相对标准差一般为±5%，对超镁铁岩要先作放射化学处理（RNAA）。可测元素：La Ce Nd Sm Eu Gd Tb Yb Lu Hf Ta Th U Zr Sr Ba Rb Cs Sc Cr Co Ni Fe Zn Ag As Au Br Sb W Mo， 稀土元素 稀土元素（rare earth elements，REE）一般指原子序数57到71的15个La系元素和39号的Y稀土元素。稀土元素总量∑REE以∑La～Lu，+.8、196和2.3、290和3.5，以及241和3.1。因此，∑REE一般随岩石SiO2增加而增大，且年青岩石的∑REE比之年老的更多一些。就花岗岩而言，∑REE主要赋存在副矿物如磷灰石等，以及黑云母中（磷灰石中∑REE达0.1