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第 二 章 自 然 体 系 中  元 素 共 生 结 合 规 律 自然界的矿物一般都不是按某种化学式所组成的纯净的化合物，而往往混有杂质，这种杂质按其聚集和赋存状态可分为五种状态： 1. 机械分散物：（固相、流体相），是成分不同于主矿物的细小独立矿物或固熔体分离结构； 2. 吸附相杂质：不参加主矿物晶格，在矿物表面、裂隙面等呈吸附状态； 3. 超显微非结构混入物：（0.001mm），它不占主矿物晶格位置，但又不能形成可以进行矿物学研究的颗粒（其成分和性质不清）； 4.与有机质结合的形式：金属有机化合物、金属有机络合物、有机胶体吸附； 5. 类质同像：以原子、离子、络离子或分子为单位取代矿物晶格构造位置中的相应质点。 类质同像的结果：只引起晶格常数的微小改变，晶格构造类型、化学键类型、离子正负电荷的平衡保持不变或相近。 “电价补偿”：对于离子化合物来说，类质同像代换前后，正负离子电荷保持平衡，否则将引起晶格的破坏。这对于异价类质同像代换有重要意义。 1） 数目不等的代换：3Mg2+?→2Al3+ (云母) 2） 高+低 →中等离子：? Ce3++Na+ → 2Ca2+ (磷灰石) 3）成对离子代换：Pb2+ + Al3+ → K+ +Si4+ (钾长石) 4）正负离子同时代换: ?Ce3+ +O2- → Ca2+ +F- (磷灰石) 被代换的矿物晶体构造愈复杂、松弛（偏离最紧密堆积愈远），类质同像的可能性愈大。因为这样的晶格，一种离子代换引起的电荷或体积的差异，容易由另外一种离子来进行补偿，甚至在某些铝硅酸盐中由于有较大的空间（10 ? -1000?层间空腔），一些元素可以完全不顾体积补偿，而进行代换。 例：沸石类矿物海绵状晶格中： 2K+ → Ba2+, 2K+ → Ca2+ , 2Na+ → Ca2+ . 1 组份浓度 ---“补偿类质同像” 一种熔体或溶液中如果缺乏某种组份，当从中晶出包含此种组份的矿物时，熔体或溶液中性质与之相似的其他元素就可以类质同像代换的方式加以补充。例如： Ca5[F(PO4)3] 磷灰岩 → 熔浆中结晶 (Ca与P浓度成比例) 如果熔体中Ca和P比例失调, P浓度较大而Ca含量不足时,与Ca2+相似的其它离子将以类质同像代换形式进入磷灰石晶格。 2 氧化还原电位 还原内生条件: Fe2+(0.83?), Mn2+ (0.91?) 亲密共生 氧化表生条件: Fe3+( 0.87?), Mn4+ (0.52?) 彼此分离 二. 类质同像规律 1. 隐蔽法则：两个离子具有相近的半径和相同的电荷，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”。 K+(1.33?)主量元素在形成钾长石、石榴石等矿物中，Rb+(1.49?)以类质同像形式为 K所“隐蔽”。 三. 研究元素类质同像代换的地球化学意义 类质同像是支配地壳中元素共生组合的一个重要因素，特别是对一些微量元素，是决定它们在自然界活动状况的主要因素。 微量元素地球化学行为？ 一种倾向是选择与自身晶体化学性质相似的造岩元素以类质同像代换方式进入它们的晶格，呈分散状态--称“晶体化学分散”。 另一种倾向是那些与造岩元素差别大的微量元素不利于类质同像代换，而在残余熔体中聚积。在某一阶段形成独立矿物（付矿物）或转入到岩浆期后热水溶液中富集成矿--称“残余富集”。 本节要求掌握的内容 1. 类质同像置换的基本规律 2. 类质同像的制约因素 3. 类质同像的研究意义 4. 学会分析问题：Sr-Ca、Ba-K、Ge-Si、Ca-Na、Al-Si间是否能进行类质同像置换（如能，试举例；如不能，试说明原因） §2 类质同像代换及 微量元素共生结合规律 第二讲 星光红（蓝）宝石 条纹长石 电性质 岩浆岩中Au,Ag,Pb,Bi 血Fe、骨Ca、脑P 准确概念 为什么要研究元素的类质同像？ 类质同像代换是自然界化合物中一种十分普遍的现象，地球化学性质相似的一些元素之间常常出现这种代换关系。它对于元素的共生组合有着重要的影响，特别是对微量元素的地球化学行为起着重要的支配作用。 形成环境 选冶技术及综合利用 一. 决定元素类质同像代换的基本条件 （一）内因→晶体化学 （二）外因→物理化学 1、原子或离子半径相近（离子电价和离子类型相同的离子键化合物） （一）晶体化学条件