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微量元素地球化学课件中国地质大学4微量元素在不同地质体中的分布与分配
微量元素的应用
微量元素在环境科学、农业科学、医学科学中的应用 微量元素在工业生要性和前景 未来微量元素地球化学研究的方向和挑战
微量元素地球化学课件中 国地质大学4微量元素在 不同地质体中的分布与分 配
微量元素地球化学课件中国地质大学4
简介
微量元素的定义和分类 微量元素在地球化学中的作用与意义
微量元素的分布
地球表层的微量元素分布 深部地球中微量元素分布 微量元素的生物地球化学循环
微量元素的分配
微量元素在不同岩石类型和矿物中的分布和富集 微量元素在不同地质体中的分布特征 微量元素作为矿床勘查指标的应用
高等微量元素地球化学课件：绪论 微量元素的分类
• 因此這九種元素通常被稱為主要元素（常 量元素），其他元素被統稱為次要元素、 微量元素、痕量元素、雜質元素或稀有元 素等
微量元素的分類
• 常量元素（>0.1%）——能形成獨立礦物相，
其分配受相律的控制，遵循相率和化學計量 法則。
• 微量元素（<0.1%）——在自然體系中濃度
極低，往往不能形成以本身為主要成分的獨 立礦物或者只能形成岩石中的副礦物，因此， 微量元素的分配不受相律和化學計量的限制。
微量元素地球化學
Trace Element Geochemistry
緒論
• 微量元素地球化學是地球化學的重要分支 學科之一，是研究微量元素在地球 ( 包括 部分天體)形成、演化中分布、賦存狀態 、 行為方式、分析技術和各類應用的分支學 科
• 人們常常相對於地殼中的主量元素而言， 人為地把地球化學體系中，其元素豐度 （克拉克值）低於0.1%的元素，通常稱為 微量元素
• 低場強元素或離子（Low field strength element） ： 形成大半徑小電荷的離子的元素 ，離子勢<2，它們 又稱為大離子親石元素—LILEs（large ion lithophile elements），包括 Cs、Rb、K、Ba、Sr、Eu和Pb（1-2 價）。
• 相容元素(compatible elements)：趨於在固相中富集的 微量元素。儘管其濃度低,不能形成獨立礦物相，但因 離子半徑、電荷、晶體場等晶體化學性質與構成結晶 礦物的主要元素相近,而易於呈類質同像置換形式進入 有關礦物相。相容元素的固相/液相分配係數顯著大於 1。
微量元素的分類
親氣元素 atmophile
組成地球大氣圈的主要元素,惰性氣體元 素,以及主要呈易揮發化合物存在的元素，如 氫、氮、碳、氧等
微量元素的分類
• 常量元素（>0.1%）——能形成獨立礦物相，
其分配受相律的控制，遵循相率和化學計量 法則。
• 微量元素（<0.1%）——在自然體系中濃度
極低，往往不能形成以本身為主要成分的獨 立礦物或者只能形成岩石中的副礦物，因此， 微量元素的分配不受相律和化學計量的限制。
微量元素地球化學
Trace Element Geochemistry
緒論
• 微量元素地球化學是地球化學的重要分支 學科之一，是研究微量元素在地球 ( 包括 部分天體)形成、演化中分布、賦存狀態 、 行為方式、分析技術和各類應用的分支學 科
• 人們常常相對於地殼中的主量元素而言， 人為地把地球化學體系中，其元素豐度 （克拉克值）低於0.1%的元素，通常稱為 微量元素
• 低場強元素或離子（Low field strength element） ： 形成大半徑小電荷的離子的元素 ，離子勢<2，它們 又稱為大離子親石元素—LILEs（large ion lithophile elements），包括 Cs、Rb、K、Ba、Sr、Eu和Pb（1-2 價）。
• 相容元素(compatible elements)：趨於在固相中富集的 微量元素。儘管其濃度低,不能形成獨立礦物相，但因 離子半徑、電荷、晶體場等晶體化學性質與構成結晶 礦物的主要元素相近,而易於呈類質同像置換形式進入 有關礦物相。相容元素的固相/液相分配係數顯著大於 1。
微量元素的分類
親氣元素 atmophile
組成地球大氣圈的主要元素,惰性氣體元 素,以及主要呈易揮發化合物存在的元素，如 氫、氮、碳、氧等
微量元素地球化学
有很低成分比例的溶质的溶液称为稀溶液。微量元素在岩石矿物中的分布
正是这种状态。如玄武岩中的镍橄榄石，其中的(Mg,Fe)2SiO4为溶剂，而
Ni2SiO4就是溶质。对于Ni2SiO4而言，这种橄榄石就是一种稀溶液。在稀溶
液中，溶质和溶质间的作用是微不足道的，而溶质和溶剂的相互作用制约
着溶质和溶剂的性质，亨利定律和拉乌尔定律就是用来描述这种性质的。
拉乌尔定律：
拉乌尔定律是稀溶液所遵循的另一规律，它是基于在溶剂中加入非挥
发性溶质后溶剂活度降低而得出的。其表述为“稀溶液中溶剂的活度等于
纯溶剂的活度乘以溶液中溶剂的摩尔分数”，即为
其中，aoj为纯溶剂的活度，Xj为溶剂的摩尔数， aj为溶液中溶剂的活度。
溶剂在全部浓度范围内都符合
拉乌尔定律的溶液称为理想溶液。
ratio)，优先进入晶体。 如在碱性长石中Ba2+ (1.44 Å) 或Sr2+ (1.21 Å) 替代K+
(1.46 Å)时，需要有一个Al3+ 替代 Si4+来维持电价平衡。
主要的微量元素代替
橄榄石中Ni替代Fe2+和Mg2+ 。
尖晶石和磁铁矿中Cr和V 替代Fe3+ 。
斜长石中 Sr 替代 Ca 。
Nb，Ta，Zr，Hf等），稀土元素（La，Ce，Nd等），过渡族元素（Fe
，Co，Ni，Cu，Zn等）。
c.按地球化学作用过程分类：当固相（结晶相）和液相（熔体相，流体
相）共存时，若微量元素易进入固相，称为相容元素（Compatible
element）。反之，若微量元素易进入液相，称为不相容元素（
正是这种状态。如玄武岩中的镍橄榄石，其中的(Mg,Fe)2SiO4为溶剂，而
Ni2SiO4就是溶质。对于Ni2SiO4而言，这种橄榄石就是一种稀溶液。在稀溶
液中，溶质和溶质间的作用是微不足道的，而溶质和溶剂的相互作用制约
着溶质和溶剂的性质，亨利定律和拉乌尔定律就是用来描述这种性质的。
拉乌尔定律：
拉乌尔定律是稀溶液所遵循的另一规律，它是基于在溶剂中加入非挥
发性溶质后溶剂活度降低而得出的。其表述为“稀溶液中溶剂的活度等于
纯溶剂的活度乘以溶液中溶剂的摩尔分数”，即为
其中，aoj为纯溶剂的活度，Xj为溶剂的摩尔数， aj为溶液中溶剂的活度。
溶剂在全部浓度范围内都符合
拉乌尔定律的溶液称为理想溶液。
ratio)，优先进入晶体。 如在碱性长石中Ba2+ (1.44 Å) 或Sr2+ (1.21 Å) 替代K+
(1.46 Å)时，需要有一个Al3+ 替代 Si4+来维持电价平衡。
主要的微量元素代替
橄榄石中Ni替代Fe2+和Mg2+ 。
尖晶石和磁铁矿中Cr和V 替代Fe3+ 。
斜长石中 Sr 替代 Ca 。
Nb，Ta，Zr，Hf等），稀土元素（La，Ce，Nd等），过渡族元素（Fe
，Co，Ni，Cu，Zn等）。
c.按地球化学作用过程分类：当固相（结晶相）和液相（熔体相，流体
相）共存时，若微量元素易进入固相，称为相容元素（Compatible
element）。反之，若微量元素易进入液相，称为不相容元素（
微量元素PPT参考幻灯片
55
➢
目前，直观对比
被认为是识别这些环
境重元素模式(平均
浓度以原始地慢成分
标准化图解)相似性
和差异性的最好方法，
包括估价重元素绝对
值、重元素模式趋势、
模式图的正、负斜率、
偏离总趋势值的大小、
数目和方向。图4.和
图5分别是洋岛和大
陆环境拉斑玄武岩和
玄武安山岩的重元素
丰度图。由图可以看
出: 大陆拉斑玄武岩、玄武质安山岩重
➢ 与火山活动有关的矿床或岩浆矿床，Co、Se 含量增加(Se含量一般>20×1O-6)，Co/Ni值 增大，一般情况下大于1, S/Se值明显降低 (<15000)。
➢ 在变质矿床中也有类似的情况，随变质程度 增 大 , Co 、 Ni 、 Se 含 量 增 加 ， Co/Ni>1 ， S/Se值降低。(图)
45
46
2)火山弧环境
➢ 富集Sr、Rb、K、Ba、Th，有时Ce、P、Sm也富 集，Ti、Y、Yb亏损，有时Zr、Hf、Nb、Ta、Ce、 P、Sm也亏损。
➢ 因此，最有效的判别标准应是M1/M2值高(M1=Sr、 Rb、K、Ba、Th; M2=Ta、Nb)。
➢ 由于Sr、K、Rb、Ba活动性高，M1中以Th最有效。 Wood等（1979a，b，C)、Wood(l980)以Th/Ta为 基 础 建 立 了 Hf/3-Th-Ta 图 解 ; Pearce 建 立 了 Th/Yb-Ta/Yb图解; Noire建立了Hf/Ta-Hf/Th图 解(图)，由图可见，VAB明显靠近三角形的HfTh边和Th角。
➢ 不同构造环境形成的各种岩石的微量元 素含量与组合、同位素组成均有较明显 差异。
21
➢ 富集在洋壳中的元素为U、Mn、P、Co、 Ni、Cr、V、Cu、Zn、Au、Ag、Mo等;
➢
目前，直观对比
被认为是识别这些环
境重元素模式(平均
浓度以原始地慢成分
标准化图解)相似性
和差异性的最好方法，
包括估价重元素绝对
值、重元素模式趋势、
模式图的正、负斜率、
偏离总趋势值的大小、
数目和方向。图4.和
图5分别是洋岛和大
陆环境拉斑玄武岩和
玄武安山岩的重元素
丰度图。由图可以看
出: 大陆拉斑玄武岩、玄武质安山岩重
➢ 与火山活动有关的矿床或岩浆矿床，Co、Se 含量增加(Se含量一般>20×1O-6)，Co/Ni值 增大，一般情况下大于1, S/Se值明显降低 (<15000)。
➢ 在变质矿床中也有类似的情况，随变质程度 增 大 , Co 、 Ni 、 Se 含 量 增 加 ， Co/Ni>1 ， S/Se值降低。(图)
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2)火山弧环境
➢ 富集Sr、Rb、K、Ba、Th，有时Ce、P、Sm也富 集，Ti、Y、Yb亏损，有时Zr、Hf、Nb、Ta、Ce、 P、Sm也亏损。
➢ 因此，最有效的判别标准应是M1/M2值高(M1=Sr、 Rb、K、Ba、Th; M2=Ta、Nb)。
➢ 由于Sr、K、Rb、Ba活动性高，M1中以Th最有效。 Wood等（1979a，b，C)、Wood(l980)以Th/Ta为 基 础 建 立 了 Hf/3-Th-Ta 图 解 ; Pearce 建 立 了 Th/Yb-Ta/Yb图解; Noire建立了Hf/Ta-Hf/Th图 解(图)，由图可见，VAB明显靠近三角形的HfTh边和Th角。
➢ 不同构造环境形成的各种岩石的微量元 素含量与组合、同位素组成均有较明显 差异。
21
➢ 富集在洋壳中的元素为U、Mn、P、Co、 Ni、Cr、V、Cu、Zn、Au、Ag、Mo等;
微量元素地球化学
第一章 微量元素的分类
亲气元素 atmophile
组成地球大气圈的主要元素,惰性气体元 素,以及主要呈易挥发化合物存在的元素，如 氢、氮、碳、氧等
亲铁元素
亲铜பைடு நூலகம்素
在陨石中
在地球中
亲石元素 (在硅酸盐中)
Fe、Cr、 Ni、Co、 Ru、Rh、 Pd、Os、 Ir、Pt、
Au
S、Se、 S、Se、Te、 O、S、P、Si、Ti、 P、As、 As、Sb、Bi、 Zr、Hf、Th、F、Cl、 Cu、Ag、 Ga、In、Tl、 Br、I、Sn、B、Al、 Zn、Cd、 (Ge)、 (Sn)、 Ga、Sc、Y、REE、 (Ti)、V、 Pb、Zn、Cd Li、Na、K、Rb、 Cr、 Mn、 Hg、Cu、Ag、 Cs、Be、Mg、Ca、 Fe、(Ca) (Au)、Ni、Pd、 Sr、Ba、(Fe)、V、
第一章 微量元素的分类
• 地壳主要由O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、 K、Ti等九种元素组成，这九种元素占地壳 总重量的99％左右
• 因此这九种元素通常被称为主要元素（常 量元素），其它元素被统称为次要元素、 微量元素、痕量元素、杂质元素或稀有元 素等
第一章 微量元素的分类
• 常量元素（>0.1%）——能形成独立矿物相，
• Schmidt A, Weyer F.John J, Brey GP, 2009. HFSE systematics of rutile-bearing eclogites: New insights into subduction zone processes and implications for the earth’s HFSE budget, Geochimica et Cosmochimica Acta, 73( 2): 455-468
《微量元素》课件
碘缺乏症
总结词
碘是人体必需的微量元素之一，碘缺 乏症会对人体健康产生不良影响。
详细描述
碘缺乏症会导致甲状腺功能减退、甲 状腺肿大、智力低下、生长发育受限 等症状，对孕妇和胎儿的影响尤为严 重，可导致胎儿智力发育受损。
铜缺乏症
总结词
铜是人体必需的微量元素之一，铜缺乏症会对人体健康产生不良影响。
详细描述
市面上有多种不同种类的 营养补充剂，如复合维生 素、单一维生素、矿物质 等。
使用注意事项
在选择和使用营养补充剂 时，应遵循医生或专业人 士的建议，避免过量摄入 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
补充剂与健康
适量补充某些营养素可能 对健康有益，但并非所有 人都需补充，过量摄入可 能带来不良影响。
其他补充方式
阳光照射
适量阳光照射有助于身体合成维 生素D，这是一种重要的微量元
《微量元素》ppt课件
• 微量元素简介 • 微量元素的主要种类 • 微量元素缺乏症 • 微量元素补充途径 • 微量元素与疾病预防
01
微量元素简介
定义与分类
定义
微量元素是指在生物体内含量极少， 但对生物体正常生长、发育和维持正 常生理功能必不可少的元素。
分类
根据其在生物体内的含量，微量元素 可分为大量元素和微量元素两类，其 中微量元素通常指铁、锌、铜、锰、 铬、硒、钼、钴等。
损伤。
缺硒会增加患心血管疾病、克山 病、大骨节病等疾病的风险。
富含硒的食物来源包括海产品、 肉类、蛋类等。
碘
碘是合成甲状腺激素的必需元素 ，参与甲状腺激素的合成和分泌 ，维持人体正常的代谢和生长发
育。
缺碘会导致甲状腺肿大、甲状腺 功能减退等症状，影响儿童的智
第四章-微量元素地球化学
亨利定律，只有在体系中溶质浓度非常 稀的条件下，亨利定律才适用，浓度提高将 偏离直线关系。也称为理想溶液定律。
有实验证明，在描述微量元素地球化学行 为中，浓度小于1％的体系都适用亨利定律， 有些元素达2％时仍能保持直线关系。
稀溶液的 a – X 关系
理想溶液-符合拉乌 尔定律。
亨利系数为实际溶 液对理想溶液的偏 离程度的修正。
2．Nernst 分配定律 溶质在不相溶两相之间分配
设 微量元素i 同时溶解在α和β两个共存相中，达到 平衡时有：μiα=μiβ，按化学位定义： μioα+RT lnXiα =μiοβ+ RT lnXiβ 整理后得： Xiα/Xiβ= exp[(μiοβ-μiοα)/RT] = KD 按亨利定律有： KD = aiα/ aiβ， KD为分配系数-能斯特分配系数 上式表明，在给定的温度、压力条件下溶质在两平
报导的资料很少但通但通稀土稀土单斜辉石斜方辉石200分配系数随压力分配系数随压力斜方辉石选用分配系数时选化学成分温度选压温度压二岩浆作用过程中微量元素的定量分配模型?岩石形成岩浆的部分熔融模型岩浆熔体结晶分异作用模型?岩浆熔体结晶分异作用模型一形成岩浆的部分熔融作用模型平衡部分熔融1平衡部分熔融
第四章 微量元素地球化学
分类对于探讨元素的聚集和分散趋势有一定意义。
放射性产热元素（Radiogenic productheat elements）
U、Th、40K(40K占K总量的极小部分)三种 元素，在研究地壳热结构、热状态方面有特 殊意义。
U、Th、40K是放射性元素，在自然蜕变过 程中产生热量，从而限制了岩石圈（地幔、 地壳）的热状态。
2. 定量模型假设：为了推导微量元素在产生的熔体中
的浓度与部分熔融程度的关系，需假定：在整个部分熔融过
微量元素地球化学模板.ppt
1.1 微量元素的定义
❖ Gast（1968）不作为体系中任何相的组分存在的元素
❖ 伯恩斯（晶体场理论的矿物学应用）只要某元素在体系中的 含量低到可以用稀溶液定律来描述其行为，即可称微量元素
❖ 微量元素的概念是相对的
K：花岗岩中常量元素，超基性岩中微量元素 Ni：地壳岩石中微量元素，陨石中常量元素 Li，B：伟晶岩中常量元素
K或D1，倾向于富集在熔体相 0.2
▪ 相容元素(compatible) ：
K或D 1，倾向于富集在结晶相 Ni、Cr、Co
12 34 56 离子电价
1.4 支配微量元素地球化学行为的主要物理化学定律
1.4a Goldschmidt三定律
Goldschmidt定律一
两个离子，如果他们具有相同的电价和离子半径，则易于交 换，并以与他们在整个体系中相同的比例进入固熔体
正因为如此，许多微量元素，会以类质同像替代的方式，和与各自电价
和离子半径相近的常量元素（主元素）一起进入固体相。例如：
Sr、Eu
→ Ca
Rb、Pb、Ba → K
Ni
→ Mg
Goldschmidt定律二
两个离子，如果他们具有相同的电价，和相似的离子半径， 则较小的离子倾向于进入固体相
Mg2+ 比Fe2+ 的离子半径小，因此，在橄榄石与熔体的平衡体系 中，橄榄石中Mg的含量高于熔体 Nb, Ta Zr, Hf
▪ 独立矿物
U、Hf → ZrSiO4
▪ 类质同像替代 !!!!!
Sr、Eu → Ca Pb、Ba → K
▪ 晶格缺陷
▪ 吸附（如胶体）
1.3 微量元素分类
❖ 基本的化学分类 ❖ Goldschmidt分类 ❖ 一般的地球化学分类 ❖ 常用分类 ❖ 对元素分类的说明
微量元素地球化学教学课件PPT
微量元素可作为地质-地球化学过程示踪剂，在 解决当代地球科学面临的基本理论问题—天体、地 球、生命、人类和元素的起源及演化，为人类提供 充足的资源和良好的生存环境等方面发挥重要的作 用。
第五章 微量元素地球化学
微量元素地球化学的
研究思路及研究方法：
1） “见微而知著”: 通过观察自然界中之 “微” — 微量元素，来认识天体、地球中各种 地质-地球化学作用之“著” 。
§1 微量元素地球化学基本理论
一、微量元素和常量元素
1.微量元素
a. 地球化学体系中丰度低于0.1%的元素.统称为微(痕)量元素。 b. Gast(1968): 不作为体系中任何相的主要组分(化学计量)存在的元 素。 c. 元素在所研究的地球化学体系中的浓度低到可以近似服从稀溶液 定律（亨利定律）的范围. d. 1998年中国科学院地球化学研究所出版的教材中提出微量元素地 球化学概念的严格定义应是：只要元素在所研究客体(地质体、岩 石、矿物等)中的含量低到可以近似地用稀溶液定律描述其行为， 该元素可称为微量元素。
三、能斯特定律及分配系数
1.能斯特定律
能斯特(Nernst)定律是描述微量组分在两共存相中分配达平衡 时的行为特征。
地球化学过程元素演化的实质是元素在相互共存相（液固，固-固）间的分配。元素在共存相间的分配决定于元素及 矿物的晶体化学性质和热力学条件。 常量元素 能形成自己的独立矿物，其在各相间分配受相律 （f=K-φ+2）控制，遵循化学计量法则。 微量元素 在固熔体、熔体和溶液中的分配不受相律和化学计 量的限制，而服从稀溶液定律（亨利定律），即当分配达到平 衡时元素在各相间的化学势相等，即( = ) 。
微量元素的特点:
在体系中含量低（ 0.1%），通常不形成自己的独立矿物， 其行为服从稀溶液定律和分配定律。在不同条件下演化规律基 本一致，可以指示物质的来源和地质体的成因。
9第四章微量元素地球化学1课件
微量元素地球化学的发展历史
微量元素地球化学经历了2个主要发展时期：
①20世纪60年代以前 从微观的角度来认识微量元素的分布及其
在自然界的结合规律，主要通过元素的原子、离
子半径，电荷、极化性质和电负性等特性，研究微量元素 在地球各系统及不同矿物、岩石中的分配和分布。
② 20世纪70年代起
微量元素地球化学的研究从定性向定
量，从微观向宏观发展，进入了建立 定量理论模型的阶段。
微量元素地球化学的研究几乎涉及地学的
所有领域，如地幔不均一性、古构造环境 的判别恢复、成岩成矿物质来源的示踪、 全球及局部环境变化/演化的研究等。
第4章 微量元素地球化学
4.1 基本概念和理论 4.2 岩浆作用过程中微量元素分配演化
溶液中。
推荐定义
只要元素在所研究的客体（地质体、 岩石和矿物等）中的含量低到可以近似地 用稀溶液定律描述其行为时，称之为微量 元素。
2 微量元素存在形式：
①以类质同象形式占据矿物晶格 ②矿物包裹体中 ③吸附于矿物表面或以杂质形式存
在于矿物晶体缺陷的间隙内。
其中类质同像是主要形式。
通常将自然体系中含量低于0.1%的元素称 为微量元素，也叫痕迹元素。
以分散性和低含量为特点。
②Gast（1968）定义
体系中不作为任何相的主要化学组分存
在的元素，即该元素既不能形成独立矿 物相，也不是某矿物相的主要组成部分。 只能以次要组分容纳于其它主要组分形 成的矿物固溶体中。
③物理化学液体理论/热力学定义
根据元素在所研究的地球化学体
系中的浓度低到可以近似服从稀溶 液定律（亨利定律）的范围，则称 该元素为微量元素。
④目前一致认识：
微量元素地球化学中国地质大学4微量元素在不同地质体中的分布与分配幻灯片
Bougault & Hekinian 1974 Villemant et al. 1981 Nikogosian & Sobolev 1997 Villemant et al. 1981 Villemant et al. 1981 McKenzie & O'Nions 1991 Paster et al. 1974 McKenzie & O'Nions 1991 McKenzie & O'Nions 1991 McKenzie & O'Nions 1991 McKenzie & O'Nions 1991 Nikogosian & Sobolev 1997 McKenzie & O'Nions 1991 Frey 1969 Nikogosian & Sobolev 1997 Frey 1969 Villemant et al. 1981 Villemant et al. 1981 Kloeck & Palme 1988
Experimental
6.6
Experimental
0.007
Experimental
0.73
Experimental
1.85
Experimental
3.1
Experimental
12.2
Phenocrysts-Matrix
0.86 0.04 0.009 0.06 0.03 0.0004 0.01 0.0008 0.0013 0.0016 0.0015 0.007 0.0016 0.009 0.021 0.018 0.04 0.03 0.7
Mineral Olivine Olivine Olivine Olivine Olivine Olivine
Experimental
6.6
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Experimental
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Phenocrysts-Matrix
0.86 0.04 0.009 0.06 0.03 0.0004 0.01 0.0008 0.0013 0.0016 0.0015 0.007 0.0016 0.009 0.021 0.018 0.04 0.03 0.7
Mineral Olivine Olivine Olivine Olivine Olivine Olivine
地球化学课件第3章_微量元素地球化学
第三章微量元素地球化学近20年来微量元素地球化学，尤其是稀土元素地球化学得到了迅猛发展和广泛应用。
上世纪60年代之前，微量元素的研究主要是了解和查明微量元素在陨石、地球各圈层以及不同地质体中的分布、演化和迁移规律，研究对象为上部地壳。
60－80年代，开始利用微量元素作为示踪剂或指示剂研究成岩、成矿作用，例如进行岩石类型划分、原岩恢复、成岩成矿物质来源及其物理化学条件分析等。
20世纪90年代以来，微量元素地球化学进入定量模型和理论发展阶段，主要利用微量元素的特有的地球化学性质、结合热力学有关理论，建立微量元素地球化学模型，对成岩、成矿的熔融与结晶作用过程进行定量理论计算，使微量元素地球化学形成了独特的理论体系和研究方法。
实际上，微量元素地球化学是和现代分析技术的发展相伴生的，早期的分析仪器主要是光谱和X-衍射，随着电感耦合等离子发射光谱、中子活化、电子探针、离子探针以及同位素质谱稀释法的发展和应用，使得大量快速的精确的微区微粒的微量元素测定成为可能。
目前，微量元素研究涉及地球化学和地质学的一切领域，大至地球和天体的形成和演化、小至矿物晶格中的元素分配。
同时，微量元素与同位素的结合，可以更加准确全面地理解地质、地球化学过程，所以说，微量元素地球化学的应用和发展有助于各项地质研究，包括油气地质研究。
第一节微量元素的概念和类型一、微量元素的概念微量元素(trace element)，又称痕量元素，目前未有统一认可的严格定义。
习惯上把研究体系(矿物岩石等)中元素含1%的量大于称为主要元素或常量元素(major，common element)，把含量在1%-0.1%称为次要元素(minor，subordinate element)，而把含量小于0.1%称之为微量元素。
有人也把次要元素当作微量元素的。
这取决于研究者的兴趣和研究目的。
有人认为，在地壳中除O、Si、Al、Fe等几个丰度最大的元素外，其余均可称为微量元素。
4微量元素地球化学(第四章.11)——微量元素地球化学课件PPT
Olivine Opx
Rb
0.010 0.022
Sr
0.014 0.040
Ba
0.010 0.013
Ni
14
5
Cr
0.70
10
La
0.007 0.03
Rare Earth Elements
Ce
0.006 0.02
Nd
0.006 0.03
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Sm
0.007 0.05
Eu
0.007 0.05
Dy
0.013 0.15
残余岩浆分数
第四章 岩浆作用中微量元素行为
瑞利结晶分异
第四章 岩浆作用中微量元素行为
平衡结晶分异
结晶的晶体与残余液体保持平衡状态
残留液体中某些微量元素的浓度 CL 可用下列 方程进行模拟:
eq. 9-
其中
CL = CO / [D + F(1-D)] CO: 初始液相浓度 F: 残余液体的量分数
D: 总分配系数
eq. 9-8 CL/CO = F (D -1)
Rayleigh Fractionation
第四章 岩浆作用中微量元素行为
瑞利结晶分异 已知 k = Cs / Cl ,令m为相的质量，x为摩
尔数(n)，则有：
K=
第四章 岩浆作用中微量元素行为
瑞利结晶分异
第四章 岩浆作用中微量元素行为
瑞利结晶分异
第四章 岩浆作用中微量元素行为
岩浆演化模型
Crystallization （结晶作用）
瑞利结晶分异和平衡结晶分异
Partial Melting （部分熔融）
平衡部分熔融和分离部分熔融
微量元素地球化学讲解学习
离子最外层一般为8( S2P6 )~18( S2P6d10 )个电子的过渡型结构。 主要集中于地壳内部铁镍核心中，是金属元素中电负性最大
的一族元素； 电离势均很高，易形成自然金属状态。
亲铁元素在元素周期表中的位置：
周1 2 期
3
4 567
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 1H
6 Cs Ba 70 Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt 铯钡镧 镥 铪 钽 钨 铼 锇 铱 铂
Au Hg Tl Pb Bi 金汞 铊铅 铋
Po At Rn 钋 砹氡
系
87 88 89- 10 104 10 10 10 108 10 110 11 112 11 114 115 11 11 11
2.上世纪60年代以前，基于微量元素原子的电子层构造、离 子半径、价态、配位数及其化合物的种类、键型和元素的地化 特征划分为4类：
亲铁元素、亲铜元素、亲石元素、亲气元素。
➢亲铁元素
钴(Co) 镍(Ni) 钛(Ti) 锡(Sn) 铱(Ir) 铬(Cr) 铂(Pt) 铼(Re) 锇(Os) 铑(Rh) 金(Au) 锗(Ge) 钼(Mo) 钌(Ru) 铁(Fe) 钒(V) 碳(C) 磷(P) 钛(Ti)
二、微量元素存在的状态
通常以次要组分容纳于矿物和岩石主要组分所形成的矿物中，可以呈现 三种存在形式：
(1)表面吸附，由于矿物表面电价不饱和，而吸附其它微量元 素离子；
(2)吸留作用，矿物生长过程中机械地包裹了一些外来物质， 形成显微包裹体；
(3)固溶体，在一般情况下，微量元素占据晶格中的规则位置， 构成置换固溶体。但有时微量元素占据晶格之间的位置，构成间隙固溶体，
7 Fr R 10 3 Rf 钫 a 2 Lr
的一族元素； 电离势均很高，易形成自然金属状态。
亲铁元素在元素周期表中的位置：
周1 2 期
3
4 567
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 1H
6 Cs Ba 70 Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt 铯钡镧 镥 铪 钽 钨 铼 锇 铱 铂
Au Hg Tl Pb Bi 金汞 铊铅 铋
Po At Rn 钋 砹氡
系
87 88 89- 10 104 10 10 10 108 10 110 11 112 11 114 115 11 11 11
2.上世纪60年代以前，基于微量元素原子的电子层构造、离 子半径、价态、配位数及其化合物的种类、键型和元素的地化 特征划分为4类：
亲铁元素、亲铜元素、亲石元素、亲气元素。
➢亲铁元素
钴(Co) 镍(Ni) 钛(Ti) 锡(Sn) 铱(Ir) 铬(Cr) 铂(Pt) 铼(Re) 锇(Os) 铑(Rh) 金(Au) 锗(Ge) 钼(Mo) 钌(Ru) 铁(Fe) 钒(V) 碳(C) 磷(P) 钛(Ti)
二、微量元素存在的状态
通常以次要组分容纳于矿物和岩石主要组分所形成的矿物中，可以呈现 三种存在形式：
(1)表面吸附，由于矿物表面电价不饱和，而吸附其它微量元 素离子；
(2)吸留作用，矿物生长过程中机械地包裹了一些外来物质， 形成显微包裹体；
(3)固溶体，在一般情况下，微量元素占据晶格中的规则位置， 构成置换固溶体。但有时微量元素占据晶格之间的位置，构成间隙固溶体，
7 Fr R 10 3 Rf 钫 a 2 Lr
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