09地球化学第二章127.ppt

第二章 元素的结合规律及 赋存状态 地质和成矿作用的在地球复杂多变的物理化学条件下，具有不同性质的元素表现出各自的行为规律，元素原子之间相互化合、共生、组合的规律，称为元素的结合规律。 §2－1 元素的地球化学亲和性 由原子的内部构造性质所决定，原子以阴阳离子的形式互相化合形成最稳定结构。 矿物学证明，在自然界各种化学元素混杂存在的体系中，阴阳离子之间的化合有明显的选择性，即通常选择能形成最稳定的矿物形式而与之化合，元素的这种习性称为地球化学亲和（合）性。 Cr-氧化物 铬铁矿 Cu-硫化物 黄铜矿 K,Na--硅酸盐 长石，粘土矿物 元素的克拉克值特征 低克拉克值Hg, Sb,聚集成矿-汞，锑矿床， Hg, Sb 浓集系数高（0.009，0.2 ppm） 浓集系数Hg=0.1/7×10-6=14000； Sb=25000 低克拉克值Li、Rb（0.0011%,0.0008%，很少形成独立矿床，元素聚集能力差。 d . 元素在陨石中分异为三个相组合的规律： 陨石或地球，物质都主要由金属相、硅酸盐相和硫化物相三相组成。 石陨石分为硅酸盐相；陨硫铁－硫化物相；铁陨石－金属相。 观察证明无论在自然界还是在矿石加工流程中，元素都表现出选择性化合共生的结合习性，即亲和性规律。在自然多种元素混杂存在的体系中，元素的选择性化合更具有意义。 ② 自然体系，多组分共存，90种元素 有限组分， 纯化学试剂 354种核素（C=90）； 浓度（丰度）悬殊 地壳、地球中阴/阳离子的总数不相等， 阴离子总数??阳离子总数。 元素按丰度量比参加反应 理论量比参加反应 ③ 开放体系（物质能量交换） 多变度（多控制条件） 单向演化，分阶段演化 ? 例如，岩浆期后热液 侧分泌热液 ④ 自发，不可逆过程 反应进行的方向、速率、 实验室人工可改变进程 限度受地球化学体系控制， A+B=C+D+Q（放热反应） 能量来自地球本身 冷却，反应→进行 d．自然稳定相矿物，都不是纯化合物，混入物元素与主成分性质相近，矿物晶格中占有构造位置——固溶体。固溶体现象，平衡自然体系多组分少相数的矛盾，元素按丰度量比参加反应。 K-Rb-Cs KAlSi3O8 碱性长石 Ca-Sr-Ba CaAl2SiO8 钙长石 Cu-Ag CuFeS2 黄铜矿 As-Sb-Bi As2S3 雌黄 黄铁矿 S / Se： 沉积FeS2 ： S / Se=200000；热液FeS2 ： S / Se=15000 e. 在地壳的物理化学条件下、相似的物质组成会使自然作用产物的类型重复出现。如不同的岩石大类和不同的矿床类型分别由各具特征的矿物组合构成，表现为矿物之间规律共生组合。 自然体系，元素结合方式阳离子和阴离子结合。按化学计量比计算，地球和地壳中阴-阳离子总数不相等， ?阴离子???阳离子。 体系中元素丰度特征导致地球化学作用过程阳离子对阴离子的争夺。 　 在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出有选择地与某种阴离子结合的特性，控制元素在自然界相互组合的最基本规律。 在地球系统中，元素丰度值最高的阴离子是氧，其次是硫。 地球中能以自然金属形式存在的丰度最高的元素是铁。 自然体系中元素的地球化学亲和性分类： 亲氧性元素（oxyphile element lithophile element） 亲硫性元素（sulfophile element） 亲铁性元素（Siderophile element） 亲氧（石）性元素：亲氧元素和氧结合以后形成的氧化物、含氧盐等矿物是构成岩石圈的主体形式，因此亲氧元素又被称为亲石元素。 与氧结合的自由能大于铁，元素集中在地球岩石圈中，石陨石中，呈氧化物或硅酸盐等含氧盐存在，典型亲石元素：Mg、Al、Na、Si等。 亲硫（铜）性元素： 亲