地球化学原理2剖析.ppt

元素的丰度及地球化学性质 （元素的分布与分配原理） 主要内容 元素的丰度 元素地球化学性质（行为） 元素的地球化学分类 元素丰度的概念 1．元素丰度（abundance of elements） ——化学元素在一定自然体系中的相对平均含量。 2．元素丰度的广义概念: 元素丰度是该自然体系中i个元素含量的幂函数的连乘，用符号A表示 　　　　由上式，元素的含量常用符号C表示。除元素的含量外，常见的广义的元素丰度（用符号A表示）还包括： 该自然体系中某两种元素含量的比值（如：Th/u），称元素含量比。 该自然体系中某种元素含量的倒数（如：1/La），称元素含量倒数。 该自然体系中某两种或两种以上元素含量的乘积（如：Sm·Tb）；称元素含 量积。 该自然体系中某种元素含量的平方值（如：Ce2），称元素含量平方。 该自然体系中某种元素含量的开方值，称元素含量方根。 该自然体系中两种以上积、商、平方和开方值的多种组合。 一、元素的丰度 微量元素 　　１.相对概念：含量小于０.１％的元素 　　２.地球化学中的概念：在矿物、岩石、岩浆等地质体中含量很低并遵守亨利定律（稀溶液定律）的元素。（元素的分配系数与体系中该元素的浓度无关，只与其地球化学性质有关。即在地质作用过程中，当某元素的地球化学行为不受该元素含量影响时，这个元素称为微量元素） 一、元素的丰度 分配系数——当体系处于平衡状态时，元素 （i）在两个相A和B之间的分配。 两个相可以是固相/液相、固相/固相、液相/液相或熔体相/液相、熔体相/固相等。 分配系数（D）在遵守享利定律的浓度范围内与元素的浓度无关。 二、元素的分配系数 在地质体或地质作用过程中，元素的地球化学行为用分配系数表示。 在生物体或生物作用过程中，元素的化学行为用富集系数或吸收系数表示。 在水体中元素的地球化学行为用分配系数或滞留系数表示。 二、元素的分配系数 元素的分配系数 地质体中元素的分配系数： 两个相可以是矿物/流体、矿物/岩浆、流体/岩浆、气体/流体等 或流体（1）/流体（2）、矿物（1）/矿物（2）、熔浆（1）/熔浆（2）等 生物中元素的分配系数 植物/土壤，鱼/水等 植物中元素的（富集）吸收系数： 元素的分配系数 水体中元素的滞留系数（Rd ） 滞留系数（Rd ）和分配系数（Kd ）的关系 元素的分配系数 元素的地球化学分类涉及到无机环境中的地球化学分类和生物地球化学分类。 三、元素的地球化学分类 ◆元素的地球化学分类主要体现了元素的地球化学性质或地球化学行为，原子的外电子层结构和离子大小对元素的地球化学性质起决定性作用。 ◆离子电位л是离子大小和离子电荷的综合作用效果，决定了离子吸引价电子的能力。 I—形成自由离子； II—形成复杂络离子； III—形成多元酸阴离子； IV—形成CO32-、SO42-型阴离子 按元素是否遵守亨利定律，将元素分为两大类： （1）非亨利元素，如Si、O、Al等造岩元素。 （2）亨利元素，遵守亨利定律的元素。这类元素按分配系数大小可以进一步分为： （a）相容元素（D1），在固、液相分配中，该类元素趋向于在固相富集（相容），在液相亏损。如Cr、Ni、Co等。在岩浆体系中，相容元素又称憎岩浆元素。 （b）不相容元素（D1），在固、液相分配中，该类元素趋向于在固相亏损（不相容），在液相富集。在岩浆体系中不相容元素又称亲岩浆元素。 不相容元素中D1的（一般D0.1）称强不相容元素或强亲岩浆元素。如Th、U、K、Rb、Cs、Nb、Ta和La、Ce等。 （c）中性元素(D=1)。自然界不存在真正的中性元素，一般将D→1的相容元素和不相容元素称为中性元素，如Ga、Zn等。 三、元素的地球化学分类 高场强元素 　　 Nb、Ta、Zr 、 Hf 、 P 三、元素的地球化学分类 碱金属 碱土金属 贵金属 黑色金属 有色金属 稀有元素 稀土元素 分散元素 三、元素的地球化学分类 粗实线为亲铁元素；细实线为亲石元素；虚线为亲铜元素； 点线为亲气元素 三、元素的地球化学分类 戈尔德施密特的元素地球化学分类 亲石元素：亲氧性，形