2微量元素的地球化学分类.ppt

Accuracy vs. Precision 微量元素地球化学Trace Element Geochemistry “Geochemistry really is for everyone!”By Fersman (1958) 2. 微量元素的基本地球化学理论及其分类 复习: 微量元素 在体系的矿物相中不计入化学计量式的组分; 不影响所在体系的物理/化学特性; 近似服从稀溶液定律（Henry定律） (ai=Kbi) 2. 微量元素的基本地球化学理论及其分类 2.1 微量元素地球化学的基本理论 2.2 微量元素的地球化学分类 2.3 稀土元素 2.4 大离子亲石元素vs高场强元素 2.1 微量元素地球化学的基本理论 Geochemical reservoir/地球化学储库 Partition coefficient/分配系数 Incompatible element/不相容元素 Compatible element/相容元素 Geochemical reservoir地球化学储库 For example: Core Bulk silicate earth/硅酸岩地球 Depleted mantle/亏损地幔 Bulk continental crust (CC)/大陆总地壳 Oceanic crust/大洋壳 Middle ocean ridge basalt (MORB)/洋中脊玄武岩 Island arc basalt (IAB)/岛弧玄武岩 Hotspot basalt/热点玄武岩 …… 地球化学储库的形成 地球化学演化过程的实质是元素在不同地球化学储库形成过程中的各共存相（液相-固相、固相-固相）（或者）之间的分配过程. 一切自然过程均趋向于局部平衡，元素在平衡条件下，在各共存相之间的分配取决于元素及矿物的晶体化学性质及物理化学条件。 问题 元素在不同地球化学储库形成过程中具有什么样的地球化学行为？ 控制不同元素地球化学行为差异的因素是什么？ 微量元素地球化学的基本理论 Geochemical Affinity Geochemical Affinity and Electronic Chemistry 第一电离能 气态电中性基态原子失去一个电子，转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫第一电离能 。 电负性 周期表中各元素的原子吸引电子能力的一种相对标度，又称负电性。元素的电负性愈大，吸引电子的倾向愈大，非金属性也愈强。电负性的定义和计算方法有多种，每一种方法的电负性数值都不同，比较有代表性的有3种：① L.C.鲍林提出的标度。根据热化学数据和分子的键能，指定氟的电负性为3.98，计算其他元素的相对电负性。②R.S.密立根从电离势和电子亲合能计算的绝对电负性。③A.L.阿莱提出的建立在核和成键原子的电子静电作用基础上的电负性。利用电负性值时，必须是同一套数值进行比较。 Systematics of the Periodic Table: IP and electronegativity 元素的分配特点 常量元素能形成独立矿物相，其分配受相律的控制，遵循化学计量法则。 微量元素在自然体系中浓度极低，其分配不受相律和化学计量限制; 微量元素的分配近似服从稀溶液定律（Henry定律)。 元素的分配特点 常量元素能形成独立矿物相，其分配受相律的控制，遵循化学计量法则。 微量元素在自然体系中浓度极低，其分配不受相律和化学计量限制; 微量元素的分配近似服从稀溶液定律（Henry定律)。 微量元素分馏(离)作用 一种元素的离子在共存的（平衡或不平衡）两相之间的不平等分布。 Partition coefficient分配系数 For dilute solutions can substitute D for KD: KD = D = CS/CL CS和CL分别是某元素在固相和液相中的浓度。 能斯特定律(描述微量元素在平衡共存两相之间的分配关系) 当一种矿物（α相）与一种溶液（β相）处于化学交换平衡时（P,T），微量元素i 在两相之间的化学势相等，即 分配系数的影响因素? ？ ？ ？ ？ ？ …… 分配系数的影响因素——内因、外因 不同元素 同一元素 成分/含量 温度 压力 氧逸度 在1400oC、1个大气压下，Nb在金红石和熔体之间的分配系数对K*的依赖性以及与Nb含量之间的关系。 温度因素 压力因素 微量元素地质温度计和地质压力计 (Trace Element Geothermometers and Geobarometers) 石榴石（YAG）- 磷钇矿中的Y温度计(Pyle and Spear，2000 ) 独居石 - 磷钇矿温度计 (Andrehs and Heinrich，1998