微量元素地球化学课程作业
地球化学作业习题(含标准答案)
地球化学作业习题1、为什么硅酸盐矿物中 K 的配位数经常比 Na的配位数大？答： K 和 Na都属于碱性元素，其离子半径分别为： 1.38A 和 1.02A(Krauskopf etal,1995) 或1.59 和 1.24A(Gill,1996) 。
以与阴离子 O2-结合为例， O2-离子半径 1.40A(Krauskopf etal,1995)+ 2- + 2-或 1.32(Gill,1996), 根据阳离子与氧离子半径比值与配位数关系，K+/O2-＝ 0.9857, Na+/O2-=0.7286 ，由于等大球周围有 12 个球，而在离子晶体中，随阳离子半径的较小，为达到紧密接触，因此配位数也要减少，因此，在硅酸盐矿物中 K 的配位数经常比 Na的配位数大，前者与氧的配位数为8， 12，而后者为 6,8 。
2、Zn2+和 Mg2+的离子半径相近，但在天然矿物中，前者经常呈四面体配位，后者则常呈八面体配位，为什么？答：这是由于二者地球化学亲和性差异造成的， Mg2+离子半径 0.72A ，Zn2+离子半径≈0.70A ，二者离子半径相近，但是前者的电负性为 1.2, 后者电负性为 1.7 ，在与氧形成的化学键中，前者 71% 为离子键成分，后者离子键成分仅为 63%。
前者易于亲氧，后者则是典型的亲硫元素。
根据确定配位数的原则， Zn2+/S2-＝0.41(Krauskopf et al,1995) ，因此闪锌矿形成典型的四面体配位，而后者2+ 2-Mg2+/O2-=0.51 ，因此呈八面体配位。
林伍德电负性法则 - 具有较低电负性的离子优先进入晶格当阳离子的离子键成分不同时，电负性较低的离子形成较高离子键成分 ( 键强较高 ) 的键，它们优先被结合进入矿物晶格，而电负性较高的离子则晚进入矿物晶格。
例如，Zn2+的电负性为2+ 2+857.7kJ/mol ，Fe2+的电负性为 774 kJ/mol ，而 Mg2+的电负性为 732 kJ/mol ，用林伍德法则判断，三个元素中 Mg2+和 Fe2+优先进入晶格组成镁铁硅酸盐， Zn2+则很难进入早期结晶的硅酸盐晶格，这与地质事实十分吻合。
14-微量元素地球化学
5.微量元素的岩石成因
硅质岩成因
5.微量元素的岩石成因
太原组硅质岩的热液成因解释
5.微量元素的岩石成因
变质岩原岩恢复
地壳不同变 质原岩的 REE与 La/Yb比值判 别图，可用 于区分不同 类型的玄武 岩、花岗岩 和碳酸盐岩
5.微量元素的岩石成因
重要元素对岩石成因的指示意义
元素 特征解释
高度相容元素，N i 和C o 赋存在Ol 中，C r在Sp和C px中，这些元素的高度富集（例如N i ＝250-300 ppm, C r=500Ni, Co, Cr 600 ppm）暗示着岩石母岩为地幔橄榄岩，如果岩石系列显示N i 的逐渐降低 （C o 也可以显示同样规律） 则预示着 Ol 的分离结晶作用。C r的逐渐降低代表尖晶石或者C px的分离结晶作用。 它们在部分熔融和分离结晶过程中显示相似的特征。都倾向于进入Fe-T i 氧化物（钛铁矿和钛磁铁矿)， 是钛铁矿和 钛磁铁矿结晶分异的示踪剂。如果V和T i 显示差异性质， 则T i 可以类质同象进入一些副矿 物相，例如榍石和金红石。 极不相容元素，基本不进入主要的地幔矿物相，有时可以与T i 类质同象进入副矿物相，例如榍石和金红石。 不相容元素，在钾长石。云母或者角闪石中可以替换K。Rb在角闪石中类质同象替换能力弱于在钾长石和云母中，因 此K/Ba比值可以用来鉴别这些矿物相。 在Pl 中容易类质同象替换C a（但是在Py中不取代C a），在钾长石中替换K，在浅部低压条件下当Pl 作为早期结晶相 的时候，显示相容元素特征，因此Sr或者C a/Sr比值是鉴别Pl 参与的有力指示剂。但是Sr在高压的地幔条件下，当Pl 不 稳定的时候，显示不相容元素特征。 石榴石(Opx和角闪石稍弱)容纳重稀土元素，因此会导致轻稀土的分异。榍石和Pl 倾向于吸纳轻稀土元素。C px仅导 致REE轻度分异。Eu强烈倾向进入Pl 中，因此Eu异常可以鉴别是否有Pl 的参与。 常类似于HREE，显示不相容元素特征。强烈倾向进入石榴石和角闪石中，辉石次之。榍石和磷灰石也富集Y，因此如 果岩石中存在这些副矿物，将明显影响Y的分异。
4-微量元素地球化学-2
V, Ti
Zr, Hf
Ba, Rb
Sr
REE
Y
5.微量元素的示踪意义
岩浆岩形成机制判别 Treuil和Joron(1973,1975)利用REE和其它微量元素在部 分熔融和分异结晶过程中分配行为的差别，创制了岩浆 岩形成机制判别图解法: 划分“超亲岩浆元素”(H)和“亲岩浆元素”(M) H—总分配系数小到相对于0.2-0.5可忽略不计. M—总分配系数小到相对于1可忽略不计.
5.微量元素的示踪意义
各构造环境玄武岩微量元素特征
洋中脊玄武岩 板内玄武岩
火山弧玄武岩
过渡型玄武岩
河南理工大学-机械与动力学院
31 31
5.微量元素的示踪意义
河南理工大学-机械与动力学院
32 32
5.微量元素的示踪意义
河南理工大学-机械与动力学院
33 33
？？
20 20
5.微量元素的示踪意义
花岗岩类成因 花岗岩类可划分为I、S、M、A型等成因类型，不同成 因类型的花岗岩具有相应的REE配分模式。
河南理工大学-机械与动力学院
21 21
5.微量元素的示踪意义
Pither，1983，花岗岩的类型与构造环境
河南理工大学-机械与动力学院
22 22
5.微量元素的示踪意义
K=K2O×10000×0.83013/250
Ti=TiO2×10000×0.5995/1300
P=P2O5×10000×0.43646/95
这里K2O、TiO2、P2O5单位均为重量百分数
6 6
河南理工大学-机械与动力学院
5.微量元素的示踪意义
(3)应用时须注意的事项 1. 注明所引用的文献，这是对地球化学研究工作的基本 要求； 2. 在作图解时，可根据自己所拥有的元素数据，减少部 分元素进行作图，但各元素的相对顺序应相持不变； 3. 涉及到主量元素，是氧化物形式or是单元素形式，确 认是否需要进行换算，如将主量元素的氧化物含量换 算成单元素的 ppm 形式。
地球化学作业习题(含标准标准答案)
地球化学作业习题1、为什么硅酸盐矿物中K地配位数经常比Na地配位数大？答： K和Na都属于碱性元素，其离子半径分别为：1.38A和1.02A(Krauskopf et al,1995)或1.59和1.24A(Gill,1996).以与阴离子O2-结合为例，O2-离子半径1.40A(Krauskopf et al,1995)或1.32(Gill,1996),根据阳离子与氧离子半径比值与配位数关系，K+/O2-＝0.9857, Na+/O2-=0.7286，由于等大球周围有12个球，而在离子晶体中，随阳离子半径地较小，为达到紧密接触，因此配位数也要减少，因此，在硅酸盐矿物中K地配位数经常比Na地配位数大，前者与氧地配位数为8，12，而后者为6,8.b5E2R。
2、Zn2+和Mg2+地离子半径相近，但在天然矿物中，前者经常呈四面体配位，后者则常呈八面体配位，为什么？答：这是由于二者地球化学亲和性差异造成地，Mg2+离子半径0.72A，Zn2+离子半径≈0.70A，二者离子半径相近，但是前者地电负性为1.2,后者电负性为1.7，在与氧形成地化学键中，前者71%为离子键成分，后者离子键成分仅为63%.前者易于亲氧，后者则是典型地亲硫元素.根据确定配位数地原则，Zn2+/S2-＝0.41(Krauskopf et al,1995)，因此闪锌矿形成典型地四面体配位，而后者Mg2+/O2-=0.51，因此呈八面体配位.p1Ean。
林伍德电负性法则-具有较低电负性地离子优先进入晶格当阳离子地离子键成分不同时，电负性较低地离子形成较高离子键成分(键强较高)地键，它们优先被结合进入矿物晶格，而电负性较高地离子则晚进入矿物晶格.例如，Zn2+地电负性为857.7kJ/mol，Fe2+地电负性为774 kJ/mol，而Mg2+地电负性为732 kJ/mol，用林伍德法则判断，三个元素中Mg2+和Fe2+优先进入晶格组成镁铁硅酸盐，Zn2+则很难进入早期结晶地硅酸盐晶格，这与地质事实十分吻合.电负性决定了元素之间相互化合时地化学键性，因此可以用电负性大小来衡量离子键地强弱，由此判断元素进入矿物晶格地先后顺序.Zn2+(0.083nm)与Mg2+(0.078nm)、Fe2+(0.083nm)地离子性质很相似，若按戈氏法则从相互置换质点间地电价和半经地角度进行判断，Zn2+应于早期进入铁镁硅酸盐晶格.由于Zn2+地电负性较大，化合时共价键性较强，难于以类质同象方式进入Fe2+和Mg2+结晶矿物中，Zn2+往往在硅酸盐熔体晚期结晶形成ZnSiO4(硅锌矿)和Zn4[Si2O7][OH]2.2H2O）(异极矿)等矿物.林伍德电负性法则更适合于非离子键性地化合物.DXDiT。
微量元素地球化学参考文档
方法存在的问题： ❖ 难以证明是否达到平衡以及难以选纯矿物； ❖ 为了精确测定微量元素，实验过程中元素
的浓度远远高于自然体系。 ❖ 这些都是目前应用于解决实际问题的难题。
迄今以实验方法测得的分配系数数据尚不多 见。
26
2． 实测法：
斑晶-基质法 直接测定天然岩浆岩（火山岩）微 量元素含量。
火山岩中斑晶矿物代表熔体结晶过程中的固相， 基质或淬火熔体代表熔体相—岩浆，两相中微量元素 比值即为该元素的分配系数。
16
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。
17
3．亨利定律：稀溶液定律
23
kDT kD,1 x1 kD,2 x2 kD,n xn
用岩石中所有矿物简单分配系数与岩石中各矿 物含量乘积之和表达：
式中：KjDi 为元素i在j矿物中的简单分配系数， Xj为i在j矿物中的重量百分数;n为与熔浆达到平衡 的矿物总数。
24
分配系数测定
两种方法求得分配系数，为进行实际问题研究的基本理 论参数。 根据能斯特定律，分配系数测定由两部分组成：平衡体 系中固相（结晶相）和液相（基质）的微量元素浓度。 计算分配系数。 1 ．实验法：针对自然地质作用，设计各种给定条件，如 岩浆的酸度进行实验。 初始物质选择： ❖ 化学试剂法-试剂合成玻璃物质； ❖ 天然岩石；使一种矿物和熔体，或者两种矿物达到平 衡，并使微量元素在两相中达到溶解平衡，淬火后产物 分离测定含量，测定该元素在两相中浓度，得出分配系 数。
微量元素在生物地球化学中的作用
微量元素在生物地球化学中的作用人们常说，健康的饮食应该保证营养的平衡，其中包括大量的碳水化合物、蛋白质、脂肪、矿物质和维生素等。
而在矿物质中，有一类叫微量元素，它们虽然在人体内所需的量很少，但却非常重要。
微量元素不仅在人体内发挥着关键的生理作用，而且在生态系统中也扮演着不可替代的角色。
本文将从微量元素在生态系统中的作用出发，介绍微量元素在生物地球化学过程中所起的作用。
一、微量元素在生态系统中的作用微量元素在生态系统中是必不可少的营养物质，它们可以促进植物生长、影响动物的免疫力和繁殖能力，还能调控生态系统的生物地球化学循环过程。
以下我们将分别介绍它们的作用。
1.促进植物生长微量元素对植物生长发育有着极其重要的影响，特别是在缺乏某种元素的情况下，这种影响更加显著。
如硼（B）是植物在生长期间不可或缺的微量元素之一，它参与植物对钙离子的吸收，维持细胞壁的完整性，促进分裂和伸长，从而提高植物的耐受性和抗性。
又如镁（Mg）虽然是植物体内所需数量较大的元素之一，但是缺乏镁会引起植物的生长停滞和发黄等生理障碍。
2.影响动物的免疫力和繁殖能力微量元素在动物的生理功能中也扮演着重要的角色。
例如，锌（Zn）是动物免疫系统中的重要组成部分，它参与免疫细胞的分化与增殖，调节免疫功能，并且对于蛋白质和核酸的合成十分关键。
而铜（Cu）也是细胞内重要的氧化剂，它有助于合成胶原蛋白，提高抗氧化能力，同时也可以促进动物繁殖系统的正常发育。
3.调控生态系统的生物地球化学循环过程微量元素的存在也对生态系统中的生物地球化学过程有着不可替代的作用。
以氮素生物地球化学循环为例，微量元素钼（Mo）和钴（Co）都是催化酶中的重要成分。
它们在固氮细菌中发挥作用，参与到固氮酶的合成过程中，从而促进了氮素固定的效率。
又如，碳地球化学过程中，铁（Fe）参与到水中的氧气溶解和呼吸作用中，促进海洋中浮游植物的生长和物种多样性的提高。
二、微量元素在生物地球化学过程中的作用微量元素在生态系统中起着非常重要的作用，而它们更是整个生物地球化学循环过程中所必不可少的元素，因为它们不仅是生物体内的重要组分，而且在环境中的循环和转化也起着重要的作用。
微量元素矿床地球化学
a K D i ai
一个体系中所有矿物的简单分配系数加权和称为总分配系数： i i D =∑K DX j 影响分配系数的因素有: 1） 体系的总成分 2） 温度 2） 压力 第二节 稀土元素 稀土地球化学是 20 世纪 60 年代逐渐发展起来的一个地球化学分支。 稀土元素在地球各类岩石中， 在陨石、月岩及其它星际物质中普遍存在。由于稀土元素的不活动性，化学性质相似，离子半径有规 则的变化，不同来源、不同形成方式的岩石具有不同类型的稀土模式。近年来，还发展了稀土定量模 拟计算，用以推测源区的物质组成和可能的形成历史。 一、稀土元素的性质 在元素周期表中原子序数为 57~71 的十五个元素 ， 加上化学性质相近的钇统称为稀土元素 REE(Rare Earth Elements)。它们是，镧(La，Lanthanun)、铈(Ce，Cerium)、镨(Pr，Praseodynium)、 钕(Nd， Neodynium)， 钷(Pm， Promithium)、 钐(Sm， Samarium)、 铕(Eu， Europium)， 钆(Gd， Gadolinium)、 铽(Tb，Terbium) 、镝(Dy，Dysprosium)、钬(Ho，Holmium)、铒(Er，Erbium)、铥(Tm，Thulium)、镱 (Yb，Ytterbium)、镥(Lu，Lutetium)和钇(Y，Yttrium)。在稀土地球化学讨论中，一般只考虑前十五 个元素。按照原子序数的大小进一步把稀土元素分为轻稀土元素 LREE(Light rare earth elements)、 重稀土元素 HREE(Heavy rare earth elements)和中稀土元素 MREE(Middle rare earth elements)。 具有低原子序数的稀土元素划为轻稀土元素(简称轻稀土，下同)，具有高原子序数的稀土元素划为重 稀土，具有中等原子序数的稀土元素划为中稀土。 稀土元素的电子结构如表 1 所示。所有稀土元素在 6s 能级具有两个电子，随着原子序数的增加， 电子依次充入 4f 能级。 La 在 4f 能级没有电子， Ce 在 4f 能级有二个电子， Lu 在 4f 能级有 14 个电子， 所有 4f 轨道全部被充满。 稀土元素处在 5d 和 6s 能级上的电子容易失去，形成三价阳离子。在地质作用中，除 Eu、Ce 有变 价外，所有稀土元素都表现为正三价。Eu 除正三价外，还经常表现为正二价。三价离子和二价离子的 比例决定于氧的逸度。在强烈氧化条件下，如在地表条件或者热液中，Ce 有时表现为正四价。在强烈 还原条件下，有时 Yb 能以 Yb2+出现。 稀土元素的原子半径和离子半径随着原子序数的增加而依次减小，离子半径由 La 的 l.032Å 到 Lu 的 0.861Å (表 1)。这是由于随着原子序数的增加，电子依次充入 4f 能级而保持最外层电子不变的 结果。这个现象叫做镧系收缩。 二、稀土元素的丰度 地壳火成岩和陨石的丰度如图 1 所示。由图 1 可以看出，由 La 到 Lu，稀土的丰度曲线是一条十 分有规则的曲线。除了自然界不存在的元素钜(Pm)外，凡是原予序数为偶数的元素都比相邻的原子序 数为奇数的元素的丰度大，位于丰度曲线的峰部位置，而原子序数为偶数的元素的丰度小，处于曲线 2
微量元素地球化学
La系收缩造成稀土元素（REE）离子半径递减，相应的 单斜辉石/玄武质岩浆之间的分配系数递增
KREE单斜辉石/玄武质岩浆
体系组分的影响
体系组分对分配系 数的影响主要反映 在熔体(岩浆)的组 分变化上
随着岩浆组成从基 性向中酸性演化， 稀土元素在角闪石 和岩浆之间的分配 系数渐次升高，变 化幅度极大。
锆 石 Zircon
ZrSiO4
第一部分
微量元素地球化学的一些基本理论问题
1.1 微量元素的定义 1.2 微量元素在地质体中的赋存型式 1.3 微量元素分类 1.4 支配微量元素地球化学行为的主要物理化学定律
a. Goldschmidt三定律 b. 化学势、逸度、活度 c. 固熔体、稀溶液与亨利定律 d. Nernst分配定律与分配系数（ki= cis/cil） e. 分配系数的含义 f. 影响分配系数的主要因素 g. 分配系数的测定
基本的化学分类
Goldschmidt分类
亲石
亲铁
亲铜
亲气
地球的组分分异，由元素的 性质决定。 元素在周期表中的位置： 亲铁元素: 地核 亲石元素: 地幔与地壳 亲气元素: 大气圈和水圈
一般的地球化学分类
常用分类
主元素（major elements） 过渡(族)元素（transition elements）
如果源岩的矿物组分不是等比例地进入熔体，严格说 来，部分熔融的微量元素方程应该是：
cil cio
=
1 Di+(1-Pi)F
这里， Di是微量元素i在源岩与熔体间的分配系数 Pi是微量元素i在残留相与熔体间的分配系数
2.1c 平衡部分熔融过程微量元素的变化规律
地球化学作业——微量元素的地质应用
地球化学第一次课后作业班级： 021131班姓名：刚果河边草泥马指导老师：张利微量元素的地质应用微量元素是研究自然物质和自然体系中微量元素的分布规律、存在形式、活动特点、控制因素及其地球化学意义的地球化学分支学科，是地球化学学科的一个重要分支，它的研究内容为不同地球化学体系中微量元素的分布、分配、共生组合及演化的规律。
而微量元素具有很多其他主量元素无法表现的特点，如含量更低，含量变化更大，比主量元素更灵敏，数量以及分类更多，来源更复杂等特点，所以微量元素可以提供大量主量元素所表达不出的地质信息。
基于以上的特点，微量元素作为一种主要的工具，运用于地质中的方方面面，将实际资料和模型计算相结合，能够近似定量地解决元素在共存相中的分配问题，并反映相关的地质意义。
而且随着科技的发展，不止在地质领域，在物证鉴定、古文化传播研究等方面都有了广泛的应用。
以下是为本人阅读的相关文献，总结了微量元素的相关地质应用。
一、微量元素可以推断岩浆演化和成岩过程这种应用通常要根据大离子亲石元素来判断，依据其含量的变化来判断岩浆的演化过程和成岩的过程，如Sr/Ca的比值可反映其岩浆的演化分异程度。
以《广西三叉冲钨矿有关岩体岩石成因：锆石U-Pb年代学、元素地球化学及Nd同位素制约》这篇文献为例。
在文章中，作者要分析中粒黑云母花岗岩和细粒二云母花岗岩的区别。
首先取样分析其相关大离子亲石元素的含量变化，中粒黑云母花岗岩具有较高的大离子亲石元素含量(Rb = 120—260 μg/g, Ba =5 44—823 μg/g, Sr = 399—677 μg/g)。
对比之下，细粒二云母花岗岩具有相对较高的 Sr 含量(444—661 μg/g, 表 2)和相对较低的 Rb (62—189 μg/ g)、Ba(101—806 μg/g)含量。
在稀土元素分布模式图(图 7)中, 中粒黑云母花岗岩和细粒二云母花岗岩都为轻重稀土分异明显右倾式。
微量元素地球化学课程作业
微量元素地球化学课程作业蛇绿岩中地幔橄榄岩成因及构造意义研究研究目的和意义：地幔橄榄岩是蛇绿岩超镁铁岩的主要岩石类型。
在蛇绿岩的形成过程和构造侵位的过程中，地幔橄榄岩还会遭受部分熔融作用，熔体萃取作用，以及地幔交代等多种地质作用的影响和改造。
不同的地质作用会产生相应的矿物组合，通过对蛇绿岩中的地幔橄榄岩不同时代矿物组合特征的研究，可以进一步对蛇绿岩形成构造背景的认识，对于恢复蛇绿岩的形成和演化至关重要。
拟解决的问题：1.地幔橄榄岩的形成过程中所经历的地质作用，如部分熔融作用，熔体抽取作用，流体-岩石反应，熔体-岩石反应等。
2.蛇绿岩的形成环境，如SSZ环境和MOR环境[1]。
拟研究的手段和方法：1. 岩石学对岩石的结构，构造，风化程度以及变质程度以及组成矿物进行研究，对岩石进行定名，如地幔橄榄岩包含纯橄岩，方辉橄榄岩以及二辉橄榄岩。
2. 矿物学对岩石的组成矿物进行观察研究，地幔橄榄岩中不同时代的矿物的矿物组合具有不同的结构特征，反映了岩石成因的复杂性和多阶段演化的特征。
地幔橄榄岩中的矿物会保存地幔橄榄岩形成和演化历史的印记，尤其是地幔橄榄岩的矿物组合及化学特征对认识地幔橄榄岩的成因和恢复蛇绿岩的形成背景至关重要。
对地幔橄榄岩中的橄榄石，斜方辉石，单斜辉石，尖晶石等矿物的化学成分进行研究和分析。
室内试验工作显示，尖晶石二辉橄榄岩在10—20 kbar的压力范围内，随着岩石熔融程度的增加，岩石中单斜辉石的含量迅速减少，斜方辉石的含量将逐渐降低。
橄榄石的Fo和NiO含量，辉石的Mg#和Cr2O3含量，铬尖晶石的Cr#值将逐渐增加，而辉石和全岩的Al2O3和TiO2将逐渐减少[2]。
尖晶石的Cr#值是地幔岩熔融程度、源区亏损程度以及结晶压力的灵敏指示剂，Cr#反映了地幔部分熔融程度的增加[3]，经历较高程度部分熔融和萃取的橄榄岩具有较高的Cr#值。
Dick 和Bullen（1984）根据铬尖晶石的成分将阿尔卑斯型地幔橄榄岩分为三中类型：Ⅰ型：铬尖晶石的Cr#<60;Ⅲ型：铬尖晶石的Cr#>60；Ⅱ型：为一种过渡类型，铬尖晶石的Cr#包含Ⅰ型和Ⅲ型地幔橄榄岩中的铬尖晶石。
地球化学作业
地球化学课程作业课程作业一元素的丰度及分布分配一、对比元素在太阳系、地球及地壳中丰度特征的异同，并讨论之。
二、你认为在地壳中惰性气体元素丰度的明显降低是什么因素所致？（请参看教材第46页，表1.14）三、根据下列元素地球相对丰度数据，求出各元素地球重量丰度值，并将Mg、Al用Wt%表示，Cu、Zr用ppm表示，Hg、U用ppb表示（Si地球重量丰度=13%）（要求：最后结果Wt%保留两位有效数字，其它取整数）。
四、概述研究地壳中元素丰度的意义五、区域元素丰度的研究意义及主要研究方法六、元素丰度研究在地球化学研究中的地位课程作业二元素的结合规律一、在岩石圈内，下列元素主要表现出哪些亲合性质，并举矿物为例。
Fe、Cu、Ni、Au、Ba、Ca、Zn、Nb、Hg二、钒（V）的克拉值高于硼（B），而硼的矿物种类却比钒多（包括内生和表生），为什么？三、在硅酸盐矿物中检出下列微量元素，试分析可能被下列微量元素类质同象置换的造岩元素，并加以说明。
Rb、Sr、Ga、Ti、Li、Ba、Ge、REE、Pb、Ni、Mn、Sc四、说明在矿物中不存在下列类质同象置换关系的原因：C4+→Si4+Cu1+→Na1+ Sc3+→Li1+五、为什么在碱性长石中常见钾长石与钠长石的条纹结构，而在斜长石中则不见这种结构？六、利用晶体场理论研究过渡金属离子进入矿物晶格的基本思路是什么？课程作业三含褐钇铌矿花岗岩中铌分配的平衡计算及类质同象分析（专题作业）一、地质资料某地含褐钇铌矿花岗岩呈穹隆状产出，出露面积500多平方公里。
侵入时代为石炭——二叠纪末。
岩体分异良好，可见三个相（见图），各相特征见表1。
该岩体边缘相有铌的独立矿物——褐钇铌矿的工业富集，褐钇铌矿为岩浆期产物。
对中央相，边缘相的物质成分作进一步研究，得表2资料。
根据加权平均计算该岩体的铌的平均含量为44ppm。
12354岩体分相示意图1．中央相；2.过渡相，3.边缘相；4.花岗岩；5.花岗岩—花岗闪长岩表1 花岗岩各相矿物特征二、参考资料：1．矿物成分（通式）黑云母K(Mg、Fe)3[AlSi3O10][OH、F]2褐钇铌矿YNbO4独居石（Ce、La）PO4锆石ZrSiO4榍石CaTiSi2O5钛铁矿FeTiO32．某些单矿物分析结果：黑云母Li2O 0.39% TiO20.1%褐钇铌矿ΣY2O337.03% ΣCe2O3 2.91% UO2 3.96% ThO2 1.03%Ta2O5 2.50% TiO2 1.51%独居石TiO2 3.14% ZrO20.70% ThO2 3.61% SiO2 3.64%ΣY2O3 3.53%锆石TiO2 0.98% ThO20.49% ΣTR2O3 0.50%3．岩体三个相Ti/Nb比值分别为：中央相25 过渡相24 边缘相174．铌在地壳中的丰度20ppm（维诺格拉多夫1962年）三、计算步骤：（表2空栏计算方法）①求按一克岩石计，矿物中铌的含量：如中央相长石和石英中铌含量为7.3ppm，它们在岩石中占87.12%，则按一克岩石中长石和石英中铌含量应为：0.8712×7.3=6.36（μg）②那么长石和石英中铌含量占岩石中总铌含量之百分数为：6.36÷36×100%=17.97%四、作业要求1．计算表2所空各栏2．通过分配平衡计算：①指出中央相中铌含量不足部分的可能去向②分析铌的存在形式3．结合所给的参考资料，计算该岩体中铌的浓度克拉克值，并说明之。
13-微量元素地球化学
1000
碳酸盐岩
La/Yb
100
沉积岩 钙质泥岩
N
EuN，SmN和GdN均为相应元素实测值的球粒陨石标
准化值。δEu(或Eu/Eu*)>1为正异常，δEu<1为负
异常，δEu＝1无异常。
4.稀土元素地球化学
A negative Eu anomaly is typical of many
continental rocks, as well as most sediments and seawater.
上次课回顾
3.岩浆过程中微量元素定量模型
两花岗岩体，经采样，测得La、Sm含量（ppm）分别为：
样 品
花岗岩A
花岗岩B
La 7.5 11.0 33.1 38.2 20.5 42.3 50.2 30.8 38.4 68.5
Sm 6.0 4.5 5.8 6.2 6.1 8.4 10.1 7.9 5.97 13.9
REE球粒陨石标准化图 解，表示Eu异常的计算
4.稀土元素地球化学
δEu(或Eu/Eu*)计算以曾田彰正-科里尔图解为根据，
无Eu异常时，Eu的应有含量值为标准化曲线上旁侧
两个元素Sm和Gd的丰度值以内差法求得。δEu(或
Eu/Eu*)按下式得出:
δEu ＝ Eu/Eu*＝
EuN
(
Sm
2
Gd
)
4.稀土元素地球化学
微量元素地球化学
（三）掌握能斯特分配定律的实质、内容表述、数学表达式。
（四）掌握分配系数的概念、影响因素，了解分配系数的测定方 法及其研究意义（应用）。
（五）掌握稀土元素的概念，了解稀土元素的特性、主要性质、 了解稀土元素数据表述方法、图解及其应用。
第五章 微量元素地球化学
微量元素地球化学是地球化学的重要分支学科 之一，它研究在各种地球化学体系中微量元素的分 布、分配、共生组合及演化的规律，其特色之处就 是能够近似定量地解决问题，使实际资料和模型计 算结合起来。
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。
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( = ) 。
能斯特分配定律内容表述：
在一定的温度压力下，微量组分在两共存相中的分配达平衡
时，其在两相中的化学位相等 ( = ) 。
微量元素在两相中(α和β)的化学位为：
①大离子亲石元素 (LIL) 指离子半径大、电荷低，易溶于水，地球化学活动性强的元素，
如K、Rb、Cs、Sr、Ba等，它们可作为地壳中地质作用的示踪剂。
②高场强元素 (HFS) 指离子半径小、电荷高，难溶于水，地球化学性质稳定的元素，
如Nb、Ta、Zr、Hf、P、Th、HREE等，它们可作为“原始”物质 组成特征的指示。
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。
《地球化学》练习题2
恩《地球化学》练习题第一章太阳系和地球系统的元素丰度（答案）1.概说太阳成份的研究思路和研究方法。
2.简述太阳系元素丰度的基本特征。
3.说说陨石的分类及相成分的研究意义.4.月球的结构和化学成分与地球相比有何异同？5.讨论陨石的研究意义。
6.地球的结构对于研究和了解地球的总体成分有什么作用？7.阐述地球化学组成的研究方法论。
8.地球的化学组成的基本特征有哪些？9.讨论地壳元素丰度的研究方法。
10.简介地壳元素丰度特征。
11.地壳元素丰度特征与太阳系、地球对比说明什么问题？12.地壳元素丰度值（克拉克值）有何研究意义？13.概述区域地壳元素丰度的研究意义。
14.简要说明区域地壳元素丰度的研究方法。
15.岩浆岩中各岩类元素含量变化规律如何？16.简述沉积岩中不同岩类中元素含量变化规律。
第二章元素结合规律与赋存形式（答案）1.亲氧元素和亲硫元素地球化学性质的主要差异是什么？2.简述类质同像的基本规律。
3.阐述类质同像的地球化学意义。
4.简述地壳中元素的赋存形式及其研究方法。
5.举例说明元素存在形式研究对环境、找矿或农业问题的意义。
6.英国某村由于受开采ZnCO3矿的影响，造成土壤、房尘及饮食摄入Cd明显高于其国标，但与未受污染的邻村相比，在人体健康方面两村没有明显差异，为什么？第三章自然界体系中元素的地球化学迁移（答案）1.举例说明元素地球化学迁移的定义。
2.举例说明影响元素地球化学迁移过程的因素。
3.列举自然界元素迁移的标志。
4.元素地球化学迁移的研究方法。
5.水溶液中元素的迁移形式有那些？其中成矿元素的主要迁移形式又是什么？6.解释络离子的稳定性及其在地球化学迁移中的意义。
7.简述元素迁移形式的研究方法。
8.什么是共同离子效应？什么是盐效应？9.天然水的pH值范围是多少？对于研究元素在水介质中的迁移、沉淀有何意义？10.举例说明Eh、pH值对元素迁移的影响。
11.非标准电极电位E及环境的氧化还原电位Eh，在研究元素地球化学行为方面有什么作用？12.试述影响元素溶解与迁移的内部因素。
煤的微量元素地球化学
煤的微量元素地球化学
煤是一种含碳高、含水、含硫量较高的岩石燃料。
除了主要成分的碳、氢和氧之外，煤还含有一些微量元素。
这些微量元素通常以自然存在的形式存在于煤中，但有时也会从煤的周围环境中吸收。
微量元素在煤的地球化学中起着重要的作用。
它们可以通过化学反应参与煤的生成和转化过程，并对煤的性质和品质产生影响。
以下是一些常见的微量元素及其地球化学特性：
1. 硫（S）：硫是煤中含量较高的元素之一，通常以硫化物的形式存在。
硫的存在对煤的燃烧性能有很大影响，高硫煤容易产生大气污染物如二氧化硫等。
此外，硫还会与其他元素发生复杂的化学反应，形成硫酸盐等物质。
2. 氮（N）：氮是煤中另一个重要的微量元素，通常以有机氮的形式存在。
氮也会在煤的燃烧过程中形成氮气等氮氧化物。
高氮煤燃烧产生的氮氧化物是大气污染的重要来源之一。
3. 磷（P）：磷是煤中的微量元素之一，通常以磷酸盐和有机磷化合物的形式存在。
磷的存在对煤的燃烧性能和环境影响有一定影响。
4. 钒（V）：钒是煤中常见的微量元素之一，通常以金属氧化物的形式存在。
钒可能会催化煤的燃烧反应，影响煤的燃烧速率和温度。
5. 镍（Ni）和铜（Cu）：镍和铜也是常见的煤中微量元素，通常以金属硫化物的形式存在。
它们的存在可能会对煤的含硫量和燃烧过程产生影响。
除了上述元素外，还有一些其他微量元素如钼（Mo）、锑（Sb）、铅（Pb）等也可能存在于煤中。
这些微量元素的地球化学特性和作用仍在研究中，对于了解煤的形成和转化过程以及煤的环境影响具有重要意义。
第五章 微量元素地球化学基本概念及有关理论问题
第五章微量元素地球化学基本概念及有关理论问题第一节微量元素的概念及分类在常见的地球化学文献中，人们常将O、Si、A1、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti等九种元素(它们的地壳丰度共占99％左右)以外的其它元素统称为微量元素或痕量元素、杂质元素、副元素、稀有元素、次要元素等(Trace，Minor，Micro，Rare，Oligo elements)。
它们在岩石中的含量一般在1％或o．1％以下(即低到W．诺达克和I．诺达克提出的所谓无所不存在的含量)，含量单位常以10—‘或10—。
表示。
O’Ni皿s等将含量等于或小于10—’的任何一种元素称为痕量元素。
考虑到目前多数地球化学论文的习惯用法，本书采用微量元素一词，它包括痕量元素和微量元素。
然而，主要元素与微量元素的区分是相对的，常因具体的研究对象而异。
Gast(1968)t1“认为，微量元素是指不作为体系中任何相的主要组分(化学计量)存在的元素。
在化学作用过程中实际起作用的是摩尔浓度，因此，在地球化学中对微量元素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。
在矿物中，微量元素主要以下列形式存在：1．在快速结晶过程中陷入囚禁带内；2．在主晶格的间隙缺陷中；3．在固溶体中替代主要相的原子。
Goni和Gu山emin(1968)认为，可以把矿物中的微量元素按分布分成两组：1．可以取代某一矿物晶格中其它元素(类质同象置换)的微量元素；2．晶格以外的元素(晶间位置，如晶粒边界；晶内位置，如解理、裂隙等)。
目前，还没有建立对微量元素进行地球化学分类的统一标准，分类方案常因研究对象和研究目的不同而异。
60年代以前，一般沿用戈尔德施密特的元素地球化学分类系统，如亲石元素、亲铁元素、亲铜元素、亲气元素等。
有时则按它们在元素周期表中的位置以化学性质进行分类，如稀碱金属Li、Rb、Cs等；稀有元素Be、Nb、Ta、Zr、Hf等；稀土元素(La 系、Y)；过渡族元素TME(Fe、Co、Ni、V、Ti、Cr、Cu)等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
蛇绿岩中地幔橄榄岩成因及构造意义研究
研究目的和意义：
地幔橄榄岩是蛇绿岩超镁铁岩的主要岩石类型。
在蛇绿岩的形成过程和构造侵位的过程中，地幔橄榄岩还会遭受部分熔融作用，熔体萃取作用，以及地幔交代等多种地质作用的影响和改造。
不同的地质作用会产生相应的矿物组合，通过对蛇绿岩中的地幔橄榄岩不同时代矿物组合特征的研究，可以进一步对蛇绿岩形成构造背景的认识，对于恢复蛇绿岩的形成和演化至关重要。
拟解决的问题：
1.地幔橄榄岩的形成过程中所经历的地质作用，如部分熔融作用，熔体抽取作用，流体-岩石反应，熔体-岩石反应等。
2.蛇绿岩的形成环境，如SSZ环境和MOR环境[1]。
拟研究的手段和方法：
1. 岩石学
对岩石的结构，构造，风化程度以及变质程度以及组成矿物进行研究，对岩石进行定名，如地幔橄榄岩包含纯橄岩，方辉橄榄岩以及二辉橄榄岩。
2. 矿物学
对岩石的组成矿物进行观察研究，地幔橄榄岩中不同时代的矿物的矿物组合具有不同的结构特征，反映了岩石成因的复杂性和多阶段演化的特征。
地幔橄榄岩中的矿物会保存地幔橄榄岩形成和演化历史的印记，尤其是地幔橄榄岩的矿物组合及化学特征对认识地幔橄榄岩的成因和恢复蛇绿岩的形成背景至关重要。
对地幔橄榄岩中的橄榄石，斜方辉石，单斜辉石，尖晶石等矿物的化学成分进行研究和分析。
室内试验工作显示，尖晶石二辉橄榄岩在10—20 kbar的压力范围内，随着岩石熔融程度的增加，岩石中单斜辉石的含量迅速减少，斜方辉石的含量将逐渐降低。
橄榄石的Fo和NiO含量，辉石的Mg#和Cr2O3含量，铬尖晶石的Cr#值将逐渐增加，而辉石和全岩的Al2O3和TiO2将逐渐减少[2]。
尖晶石的Cr#值是地幔岩熔融程度、源区亏损程度以及结晶压力的灵敏指示剂，Cr#反映了地幔部分熔融程度的增加[3]，经历较高程度部分熔融和萃取的橄榄岩具有较高的Cr#值。
Dick 和Bullen（1984）根据铬尖晶石的成分将阿尔卑斯型地幔橄榄岩分为三中类型：Ⅰ型：铬尖晶石的Cr#<60;Ⅲ型：铬尖晶石的Cr#>60；Ⅱ型：为一种过渡类型，铬尖晶石的Cr#包含Ⅰ型和Ⅲ型地幔橄榄岩中的铬尖晶石。
其中Ⅰ型地幔橄榄岩可能反映了洋中脊大洋岩石圈的环境，相当于深海橄榄岩，其部分熔融程度较低；Ⅲ型地幔橄榄岩，形成于岛弧环境，经历了较高程度的部分熔融；Ⅱ型地幔橄榄岩，则反映了复合来源的特征[3]。
利用铬尖晶石的Cr#—Mg#图解，可以判断地幔橄榄岩的形成环境，即为SSZ型还是MOR
型地幔橄榄岩。
地球化学：
1. 主量元素
地幔橄榄岩全岩的化学组成是岩石学家研究岩石成因的重要工具。
将不同元素的含量与MgO作相关图解，来反映岩石的成分变化，指示地幔橄榄岩的熔融的过程。
MgO含量可以作为岩石亏损程度的标志，随着岩石橄榄石含量的增高，岩石的MgO相应的增高，岩石因此也更加的亏损。
地幔橄榄岩中MgO含量高低是地幔亏损程度或部分熔融程度的标志，MgO 含量越高，CaO、Al2O3、SiO2等易熔组分含量越低，说明其局部熔融程度越高从岩石学意义上讲，在上地幔熔出玄武岩浆过程中，CaO、Al2O3、SiO2等易熔组分容易进入熔体，熔出玄武岩浆越多，残留的地幔橄榄岩越富镁，地幔亏损程度越高。
2. 微量元素
蛇纹石化作用通常会影响微量元素Rb、Sr、Ba和U含量,的变化，而Nb、Ta、Th、Hf的低含量会影响分析的精度,，因此，选择含量相对较高的微量元素Cr、Ni、V、Co、Zr和Y进行讨论。
作出MgO与Cr、Ni、V、Co、Zr和Y的相关性图解，分析这些元素之间的相关性。
利用地幔橄榄岩微量元素原始地幔标准化图解，分析其中的高场强元素，大离子亲石元素的分布特征，来分析是否有流体作用和地幔源区的特征。
3. 稀土元素
作出地幔橄榄岩原始地幔标准化的稀土元素图解，并对LREE，MREE以及HREE三种稀土元素进行分析，描述他们的富集程度，同时观察Eu是否存在异常。
同时利用稀土元素的总量来只是部分熔融的程度，利用稀土元素的配分模式，LREE是否富集来分析岩石是否经历了流体交代作用。
利用LREE和HFSE的的相关性图解，可以判别导致LREE和HFSE富集的原因。
由于HFSE在流体中的活动性相对较差，而在熔体中的活动性较强，而LREE在流体中和熔体中均具有较强的活动性，通过判别LREE和HFSE之间时否具有相关性，可以判断地幔橄榄岩LREE的富集是由于流体-岩石反应导致的还是由于熔体-岩石反应导致的。
由于HREE在后期改造中具有一定的稳定性，可以通过HREE的含量来判断地幔橄榄岩部分熔融程度的大小。
利用微量元素的分配公式，分别计算不同熔融程度下的HREE的含量，做出不同熔融条件下地幔橄榄岩部分的稀土元素的图解，来研究岩石的部分熔融程度。
预期结果
蛇绿岩根据其形成环境可以分为洋中脊型（MOR）和俯冲带之上型（SSZ）。
SSZ型蛇绿岩中的地幔橄榄岩以方辉橄榄岩为主，二辉橄榄岩较MOR型蛇绿岩少见。
地幔橄榄岩中的橄榄石，辉石通常可见有波状消光，扭折带等地幔橄榄岩在分离板块边界或者其他地质动力活动区域（例如大学洋中脊，或者弧后盆地）经历高温高压变形作用的记录。
SSZ型地幔橄榄岩和MOR型地幔橄岩形成的构环境不同，因此SSZ型蛇绿岩中的地幔橄榄岩的MgO、SiO2、Ni、Cr、Co等相容元素含量较MOR型橄榄岩富集，而Al2O3、CaO、Sc、V等不相容元素则较MOR型蛇绿岩中的地幔橄榄岩。
在作微量元素与MgO相关性图解时，相容元素与MgO呈现正相关，而不相同元素与MgO将呈现负相关。
SSZ型蛇绿岩中的地幔橄榄岩由于在形成的过程中会遭受流体的作用，通常情况下SSZ型蛇绿岩中的地幔橄榄岩会富集LREE，其稀土分配模式通常呈U型或V型。
由于HREE不受后期流体作用的影响，因此HREE的总量可以反映部分熔融程度的大小。
SSZ型地幔橄榄岩与MOR 型地幔橄榄岩相比，通常遭受了较高程度的部分熔融作用，因此SSZ型地幔橄榄岩的HREE的含量相对于MOR型地幔橄榄岩来说较低。
因此根据以上特征，可以判别地幔橄榄的类型。
References:
[1]. Pearce, J.A., S.J. Lippard and S. Roberts, Characteristics and tectonic significance of supra-subduction zone ophiolites. Geological Society, London, Special Publications, 1984. 16(1): p. 77-94.
[2]. Dupuis, C., et al., The Yarlung Zangbo Suture Zone ophiolitic mélange (southern Tibet): new insights from geochemistry of ultramafic rocks. Journal of Asian Earth Sciences, 2005. 25(6): p. 937-960.
[3]. Dick, H.J.B. and T. Bullen, Chromian spinel as a petrogenetic indicator in abyssal and alpine-type peridotites and spatially associated lavas. Contributions to Mineralogy and Petrology, 1984. 86(1): p. 54-76.。