4-2第一章太阳系和地球系统的元素分布和分配3讲解.ppt

2007年4月5日 第一章 太阳系和地球系统的元素丰度PartⅢ 第一章 太阳系和地球系统的元素丰度 （PartⅢ） 1 太阳系和地球系统的元素丰度 1.1 太阳系的组成及其元素丰度 1.2 地球的结构和化学成分 1.3 地壳的化学组成 1.3.1 基本概念 1.3.2 地壳化学元素丰度研究方法 1.3.3 地壳的结构和岩石组成 1.3.4 地壳元素的丰度规律☆ 1.3.5 元素地壳丰度研究的地球化学意义 ★ 1.3.6 地壳元素分布的不均一性 1.3.5 元素地壳丰度研究的地球化学意义 ★ 元素地壳丰度(克拉克值)是地球化学中一个很重要的基础数据。它确定了地壳中各种地球化学作用过程的总背景，它是衡量元素集中、分散及其程度的标尺，本身也是影响元素地球化学行为的重要因素。 1. 控制元素的地球化学行为 ①元素的克拉克值在某种程度上影响元素参加许多化学过程的浓度，从而支配元素的地球化学行为。 例如 地壳元素丰度高的K、Na，在天然水中高浓度，在某些特殊环境中，发生过饱和作用而形成各种独立矿物（盐类矿床）；而地壳元素丰度低的Rb、 Cs，在天然水中极低浓度，达不到饱和浓度，为此不能形成各种独立矿物而呈分散状态。 ②限定自然界的矿物种类及种属 实验室条件下，化合成数十万种化合物。 自然界中却只有3000多种矿物。矿物种属有限（硅酸盐25.5%； 氧化物、氢氧化物12.7%；其他氧酸23.4%； 硫化物、硫酸盐24.7%；卤化物5.8%；自然元素4.3%；其它3.3% ）下图 酸性岩浆岩的造岩矿物主要有哪些？ 为什么酸性岩浆岩的造岩矿物总是长石、石英、云母、角闪石为主？ 为什么酸性岩浆岩的造岩矿物总是长石、石英、云母、角闪石为主？ ③限制了自然体系的状态 实验室条件下可以对体系赋予不同物理化学状态，而自然界体系的状态受到限制，其中的一个重要的因素就是元素丰度的影响。 例如，酸碱度—pH值在自然界的变化范围比在实验室要窄很多，氧化还原电位也是如此。 ④对元素亲氧性和亲硫性的限定 在实验室条件下，化合物组成的剂量可以任意调配。 在自然条件下，情况就不同了：在地壳O丰度高，S丰度低环境下，Ca元素显然是亲氧的；在地幔，陨石缺O富S环境，能形成CaS(褐硫钙石) 2. 可作为微量元素集中、分散的标尺 ①可以为阐明地球化学省(场)特征提供标准 例如在东秦岭地区进行区域地球化学研究表明：东秦岭是一个富Mo贫Cu的地球化学省，Mo元素区域丰度比地壳克拉克值高2.3倍；而Cu元素则低于地壳克拉克值，这样的区域地球化学背景，有利于形成Mo成矿带。 资源：Mo地壳丰度1×10－6，东秦岭Mo区域丰度2.3×10－6 Mo的地球化学省。 ② 指示特征的地球化学过程 某些元素克拉克比值是相对稳定的，当发现这些元素比值发生了变化，示踪着某种地球化学过程的发生。 例如元素比值Th/U=3.3~3.5， Th/U2则可认为本区存在铀矿化，Th/U8~10则可认为本区发生了钍矿化 K/Rb、Zr/Hf、Nb/Ta、Th/Yb、Nb/Yb在地壳环境下，性质相似，难以彼此分离，有相对稳定的比值。一旦某地区、某地质体中的某元素组比值偏离了地壳正常比值，示踪着某种过程的发生。 ③浓度克拉克值和浓集系数 浓度克拉克值 定义为：某元素在某一地质体中平均含量/某元素的克拉克值??????????????? ＞1 意味该元素在地质体中集中了??????????????? ＜1 意味该元素在地质体中分散了 浓集系数 定义为：某元素最低可采品位/某元素的克拉克值,反映了元素在地壳中倾向于集中的能力。 Sb和Hg浓集系数分别为25000和14000，Fe的浓集系数为6，这说明Fe成矿时只要克拉克值富集6倍即可 ④ 地壳丰度对地壳能源的限制 1.3.6 地壳元素分布的不均一性 1. 空间上分布的不均一性 2. 时间上地壳元素分布的不均一性 掌握内容 元素地壳丰度研究的地球化学意义 地球化学经历了从宏观→微观→宏观的发展历程 初期：宏观—元素丰度（各种岩石、地壳、地球） 中期：微观—元素地球化学行为：类质同象、 分配系数、成岩定量模型 （部分熔融、分离结晶、混合作用） 现代：宏观—化学地球动力学 （地幔不均一性、壳幔相互作用、 壳幔地球化学演化） 以微量元素在固相－液相（气相）间的分配特征分类 分为： 不相容元素（Incompatible elements） 相容元素（ Compatible elements ） 以总分配系数（ D0）度量： 不相容元素， D01 D00.1，强不相