中国矿大地球化学考点.doc

地球化学绪论：具有相同或相似迁移历史和分配规律的各种元素在地质体中有规律的组合，称为元素的共生 组合第一章：地球化学体系的的特点：（1）有一定的空间范围（2） —定物理化学条件下，处于特定的物 理化学状态（3有一定的时间连续性）丰度:一般指一种化学元素在某个自然体中的重量占这个自然体的全部化学元素总重量的相 对份额（如百分数）一般指元素在这个体系中的相对含量（平均含量），即元素的“丰度”, 克拉克值：地壳中元素重量百分数的丰度值浓度克拉克值：某元素在某-•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 ； VI意味该元素在地质体中分散了区域浓度克拉克值=某元素在区域 内某一地质体中平均含量与某区域元素的丰度值之比地球元素丰度研究方法：陨石类比法；地球模型与陨石类比法；地球物理类比法.第二章地球化学体系的特征:（1）温度、压力等条件的变化幅度与实验条件相比相对有限（2）是多组分的复杂体系3 （3）体系是开放的4 （4）自发进行的不可逆过程类质同象置换法则：1、 戈尔德施密特类质同象法则1）优先法则：两种离子电价相同，半径有别，半径小的离 子集中于较早的矿物中，而半径较大的离子（化学键弱）将在晚阶段矿物中富集。

2） 捕获允许法则：如果两个离子半径相近，而屯荷不同，较高价离子优先进入较早结晶的矿 物晶体中,称“捕获"，低价离子“允许”（admit）进入晚期矿物3） 隐蔽法则：两个离子具有相近的半径和相同的电荷，则它们因丰度比例来决定自身的行 为，丰度高的主量元素形成独立矿物，丰度低微量元素进入矿物晶格，为主量元素所“隐蔽”2、 林伍德法则：对于二个价数和离了半径相似的阳离了（离了键成分不同时）具有较低电 负性者将优先被结合，因为它们形成一种较强的离子键成分较多的化学键Ringwood类质 同象法则更适用非离了键化合物意义：1.确定了元素的共生组合；2.决定了元素在共生矿物间的分配；3.支配微量元素在交 代过程中的行为；4.类质同像的元素比值nJ.作为地质作用过程和地质成因的标志；5.标型元 素组合；6.影响微量元素的集中和分散；7.对自然界环境有影响；元素在固相中的存在形式:①独立矿物②类质同象③超显微包裹体④吸附⑤与有机质结合 研究方法：①元素含量测定②显微镜法③-萃取法④品格常数测定：X光衍射法⑤电子显微镜 扫描与有机质结合第三章：元素地球化学迁移：当环境发生物理化学条件变化，使元素原来的存在形式变得不稳定时, 为了与环境达到新的平衡，元素原来的存在形式自动解体，而结合成一种新的相对稳定的方 式存在。

当元素发生结合状态变化并伴随有元素的空间位移时，称元素发生了地球化学迁移 三个进程：首先，是元素从原来的固定（稳定的结合）状态转化为活动（非稳定结合）状态, 并进入迁移介质；随之，元素发生空间位移，在这一阶段元素有一定的迁移形式，但并没有 形成稳定固相化合物；最后，元素在迁移到一个新的空间后，由于物理化学条件的明显改变, 在新的环境、新的条件下元素形成新的稳定结合关系，即沉淀或结晶出新的矿物元素迁移的标志：（1）通过矿物组合的变化来判断；（2）通过宕石中元素含量的系统测定和定 量计算来判定（等体积计算法、等阴离子计算）：（3）物理化学界面水.岩作用的影响因素：1溶度积：当温度一定时，难溶强电解质溶液中离子浓度的乘积为一常数，这一常数称为溶 度积常数，简称溶度积2、共同离子效应：在难溶化合物的饱和溶液中，加入与该化合物有相同离子的易溶化合物, 此时，原难溶化合物的溶解度将会降低，称为共同离子效应3盐效应：当溶液中存在易溶盐类（强电解质）时，溶液的含盐度对化合物的溶解度会产生影 响，表现为随溶液中易溶电解质浓度增大将导致其他难溶化合物的溶解度增大，称为盐效应 4胶体的作用；5 pH值对元素迁移的影响:（l）pH值影响氢轼化物是否自溶液中沉淀，导致不同元索的氢氧 化物在水介质中的迁移能力不同。

2）pH值影响元素的共生或分离；（3）影响两性元素的迁移 形式；（4）盐类的水解作用过程受pH值的控制6. E及Eh值对化学作用的影响E（标准电极电位）和Eh值确定了变价元素的价态，当Eh> E6）时，变价元素主要以高 价态形式存在，当EhV E时，变价元素主要以低价态形式存在7温度、压力的影响水.岩化学作用的基本类型：1.氧化还原反应2脱水和水解反应3水合作用4碳酸盐化或脱 碳酸盐化5阳离子的交换反应地壳中水流体相的形成（1）沉积物“去流体”作用（2）变质作用放出流体（3）岩浆作用产生热液地表水溶液元素搬运形式四种基本类型：⑴易溶盐类——氯化物利硫酸盐.主要包括有NaCl、KC1、MgC12、MgS04、CaS04等它 们在河水中只呈离子真溶液形式被搬运，任何时候都不形成胶体溶液和机械悬俘物状态2）碱土金属的碳酸盐（CaCO3> MgCO3等）和SiO2等；碳酸盐主要呈溶解的重碳酸捻形式 被搬运SiO2既可呈真溶液形式、又可呈悬浮物形式被搬运有资料显示，硅酸盐主要是 呈真溶液形式被搬运的，并且明显处于未饱和状态3） Fe、Mn、P的化合物以及V、Cr、Ni、Co、Cu等元素这些元素的化合物一般溶 解度较小，因而它们部分以真溶液，还有以胶体溶液搬运。

4） 石英、硅酸盐和铝硅酸盐类矿物溶解度极小，以悬浮物和沿底部拖曳粗粒物形式搬运 体系组成对水一岩作用的影响：（1） 溶度积：温度一定，难溶强电解质溶液中离子浓度乘积为一常数，称为溶度积常数（2） 活度积原理：离子积大于活度积时，发生沉淀；离子积小于活度积肘，发生溶解（3） 共同离子效应：在难溶化合物的饱和溶液中，加入与该化合物有相同离子的易溶化合 物,此时，原难溶化合物的溶解度将会降低，称为共同离子效应（4） 盐效应：当溶液中存在易溶盐类（强电解质）时，溶液的含盐度对化合物的溶解度会产 生影响，表现为随溶液中易溶电解质浓度的增大将导致其他难溶化合物的溶解度增大，称为 盐效应5） 同离子效应和盐效应的关系 （6）胶体的作用地球化学障：在元素迁移途中，如果环境的物理化学条件发生了急剧变化，导致介质中原来 稳定迁移的元索其迁移能力下降，元素因形成大量化合物而沉淀，则这些引起元素沉淀的条 件或因素就称为地球化学障如易迁移的低价铁被氧化成高价铁就沉淀下来）大部分元素 在以氢氧化物形式存在时，低价易迁移，当环境突然转变为氧化环境时，元素迁移能力急剧 降低，环境突然转变处就构成氧化障；当元素呈酸根当元素呈酸根或络合物形式存在时，高 价易迁移，当环境突然转变为还原环境时，元素迁移能力急剧降低，环境突然转变处就构成 还原障。

第四章：微量元素地球化学微量元素：是一个相对概念，在自然体系中含量低于0.1%的元素；有3个条件(1)在自然体 系中含量低于0.1%； (2)在自然体系中不作为任何相的主要化学组分存在的元素；(3)近 似服从稀溶液定律(亨利定律)存在形式：(1)快速结晶过程被陷入吸流带内(2)在主要 品格的间隙缺陷中(3)大多数情况下，微量元素以类质同象形式进入固溶体能斯特分配定律：表明在温度、压力一定的条件下，微量元素i在两相平衡分配时其浓度比 为一常数KD,称为分配系数在一定浓度范围内，KD与i无关，只与温度压力有关简单 分配系数：即能斯特分配系数总分配系数：指元素在固相整体和熔体中的分配系数，往往 用岩石中所有矿物简单分配系数与宕石中各种矿物的含量乘积之和计算总体分配系数： 已知花岗质岩浆中与岩浆平衡的结品岩石矿物组成为：石英(Q)20%,钾长石(Or)10%,斜 长石(Pl)50%,角闪石(Ho)20%各矿物的Rb, Sr, Ba分配系数分别如下表求结晶岩石的总影响分配系数的因素A体系化学成分的影响岩浆化学成分的变化在很大程度上取决于硅酸盐熔体的结构不少研究表明，酸性岩浆岩与基性岩浆岩焰体结构的Si:O分子比率不同，它决定了熔体中 桥氧(Si.O.Si)、非桥氧(Si.O.Me),自由氧(Me-0-Me )的比例及Si.O四面体结构团 聚合的程度，因此在两种硅酸盐熔体共存时微量元素的分配情况明显不同。

分配在酸性岩体中的Cs是基性熔体的3倍；Ba、Sr为1.5倍，等B温度对分配系数的影响由能斯特定律可导出：lnKD= - (AH/RT) + B△H表示微量元素在两相中的热恰变化；B是积分常数；R是气体常数——分配系数的自然对数与体系温度的倒数呈线性关系！C压力对分配系数的影响分配系数随压力的增大而迅速增加相容元素：当自然过程中液相和结品相共存时，微量元素在体系两相中的分配往往是不均一 的在岩浆结晶过程中，那些容易以类质同象的形式进入固体(造岩矿物)的微量元素； 不相容元素离了电位的大小可分为：(1)大离子亲石元素：如K、Rb、Cs、Ba等，离了半 径大，离子电荷低、离子电位＜3,易溶于水，化学性质活泼，地球化学活动性强2)高 场强元素：如Nb、Ta、Zr、Hf、P、Th＞ HREE,它们的离子半径小、离子电荷高、离子电 位＞3,难溶于水，化学性质稳定，为非活动性元素不相容元素在溶体中富集，分配系数越小，富集程度越高；部分熔融程度越低，富集程度越 不相容元素在残留体中亏损：分配系数越小，亏损程度越高;相容元素在溶体中的含量低于源岩：分配系数越大，亏损程度越高.稀土元素（REE）：是原子序数从57 （La）到71 （Lu）的锢系15个元素。

有时也将性质相 似的39号元素Y与REE列入同一元素组两分法：SCe族稀土:La—Eu 轻稀土（LREE） SY族稀土:Gd—Y 重稀土（HREE三分法：轻稀土: La—Nd 中稀土: Sm—Ho 重稀土: Er—Lu+Y稀土元素地化性质:（1）它们是性质极为相似的地球化学元素组，在地质■地球化学作用过 程中整体活动（2）它们的分儒情况能灵敏地反应地质■地球化学作用的性质，有良好的示踪 作用（3）除经受岩浆熔融外，稀土元素基本上不破坏它们的整体组成特征（4）在地壳各岩 石中分布广泛REE组成模式图1） 曾田彰正一科里尔图解2） 以研究体系的一部分作为参照物质的标准化图解异常系数（指数） （计算）主要是用销异常值5 Eu[Eu/Eu*]及铺异常值6 Ce[Ce/Ce* ]来反应体系的地球化学特征1） 8 Eu[Eu/Eu*],反应铜分离程度Eu3++o -* Eu2+, Eu3+还原条件下形成Eu2+,由 于Eu2+碱性度与REE3+整体差别较大而单独活动，造成在REE标准化图解上的“峰”（正 异常，过剩）或“谷”（负异常，Eu亏损）5 Eu计算是以科里尔图为基础的，它表示在图中Eu的理论值Eu* （应为Sm和Gd连线的 中点）和实测值之比（见图），其公式为：SEu>1.05,通常称正异常，"uVO.95,称负异 常，两者之间为无异常。

三、岩浆成岩过程的鉴别从前述的平衡部分熔融和分离结品作用中微量元素定量模型的讨论中可知，可以 根据微量元素分配系数的研究来对成岩过程进行鉴别Allegre等人（1978）提出了判别部 分熔融和分离结晶的方法他们认为：（1） 1*1—液相分配系数高的相容元素，如Ni,Cr等，在分离结晶作用过程中它们的浓 度变化很大，但在部分炳融过程中则变化缓慢2） 固一液相分配系数低的微情元素，如Ta、Th、La、Ce等（称为超岩浆元素）， 它们总分配系数很低，近于零，与0.2〜0.5比较可忽略不计布部分熔融过和中这些元素浓 度变化大，但在分离结晶作用过程中则变化缓慢，（3） 固一液相分配系数中等的微机元素，如HREE、Zr、Hf等（称亲岩浆元素），它 们的总分配系数与1比较可忽略不计为此对于平衡部分熔融。