.微量元素地球化学

微量元素地球化学原理
3.表征REE组成的参数 (1)稀土元素总量（REE） (2)比值 • LREE/HREE • (La/Yb)N, (La/Lu)N , (Ce/Yb)N, • (La/Sm)N, (Gd/Lu)N (3)异常值 Eu/Eu*(Eu)，Ce/Ce*(Ce)
微量元素地球化学原理
1.5 1 0.5 0 Ce Nd Sm Eu Gd ª Ë Ô Ø Dy Er Yb Lu
• 氧逸度影响 仅对变价元素产生影响
稀土元素在斜长石与玄武岩浆之间的分配系数与 氧逸度的关系
微量元素地球化学原理
（三）岩浆过程微量元素的定量模型
1.岩浆结晶作用模型 Cl/C0=F(D-1) ClH = C0H /F, ClM = C0M /F ClH/ ClM = CoH/ CoM =常数 2.岩石部分熔融模型(批次部分熔融模型) Cl/C0 = 1/[D(1-F)+F ] ClH = C0H /F, ClM = C0M /(F +DoM) ClH/ ClM ：不等于常数
因此,只有符合亨利定律时,元素的含量才与热力学量有确定的关系
微量元素地球化学原理
二、微量元素的分配系数 (一)能斯特分配系数
（二）分配系数的测定 1.天然样品： 利用地质体中两种平衡相中元素.如火山岩中斑晶和玻璃. 缺点:温度未知 2.人工实验： 岩石或矿物在高温高压进行熔融后,测量不同相中元素的 含量以得到分配系数 缺点:是否平衡?
微量元素地球化学原理
概述 1. 地球化学的手段(宏观性质) 2. 研究意义: • 示踪 • 物理化学条件 • 地球化学过程(结合年龄数据)
微量元素地球化学原理
元素含量与热力学量之间的关系问题 （ΔG,ΔH, ΔS等）: • μ= μo +RT lnƒ • μ= μo +RT lnα 即 ƒ、α与组分(摩尔分数)之间的关系可否描 述？
微量元素地球化学原理
(四)微量元素分配系数的应用 1.地质温度计
ln K D ( ) T ln
P
H 2 RT
H B K D RT
微量元素地球化学原理
2.研究地球化学过程的平衡程度 • 根据两种相，如矿物与矿物、矿物与熔 体（玻璃）等之间微量元素的分配特征 进行研究
微量元素地球化学原理
3.研究地质作用过程 • 沉积盆地演化历史的研究 例：德国司塔斯福特的策克斯泰因岩系中 盐层的成因。实测25C时获得：
K
NaCl / 海水 Br
[ Br ]NaCl /[ Br ]海水 0.15


微量元素地球化学原理
• 4.岩浆结晶作用研究 例:岩浆组成变化的原因研究（向量图） 根据结晶分异作用模型: Cl/Co=F(D-1)
2.5 2
ý µ Ê ä Ï ·Å Ö
1.5 1 0.5 0 Ce Nd Sm Eu Gd ª Ë Ô Ø Dy Er Yb Lu
Á Æ ÷ Î Ò Ñ ½ ¬ þ Î Ð ä Ñ Ò ¬ ½
±¤ Ð ³ ¯ Ê
2.5 2
ý µ Ê ä Ï ·Å Ö
Á Æ ÷ Î Ò Ñ ½ ¬ þ Î Ð ä Ñ Ò ¬ ½
微量元素地球化学原理
(二)分配系数的影响因素 1.温度
ln K D ( ) T ln
P
H 2 RT
H K D RT B
微量元素地球化学原理
2.压力的影响：
ln K ( ) P
T
V RT
o
微量元素地球化学原理
3.熔体的总成分（溶剂）影响
¥ ± µ Ð Ô » Ê ¯
洋壳-俯冲带（岛弧）-大陆地壳的地球化学作用及其成分 极性。
微量元素地球化学原理
三、稀土元素的地球化学及其应用 (一)稀土元素的地球化学性质 • 原子序数：57-71 • 电子构型：4f0-14 • 价态：主要为三价， Eu2+ (Yb2+) Ce4+ (Tb4+)
其中Ce和Tb可以有+4价,它们的电子层构型分别为:[Xe]4f0和[Xe]4f7
微量元素地球化学原理
1.稀土:REE(rare earth element)的划分：
(1)两分： 轻稀土（LREE）La-Eu 重稀土（HREE）Gd-Lu (2) 三分： 轻稀土（LREE）La-Nd 中稀土（MREE）Sm-Ho 重稀土（HREE）Er-Lu
微量元素地球化学原理
(二)REE组成数据的表示方法 1.数据的标准化 2.REE组成模式的图示
微量元素地球化学原理
一、微量元素地球化学应用的理论基础 (一)基本概念和定律 1.微量元素的概念：<0.1% 2.溶质和溶剂的概念 溶质：物质中含量较少的部分 溶剂：物质中较多的部分
微量元素地球化学原理
(二)稀溶液的性质 例：混合物或固溶体的性质，如盐水溶液 的冰点降低，沸点升高；混合气体的蒸 气压降低以及热力学性质等 稀溶液的性质(=>理想溶液) ：溶质与溶质 之间的相互作用可以忽略
分配系数
Ba Opx Cpx Hbl Bi Plag Ksp 0.003 0.131 0.044 6.360 0.360 6.120 Sr 0.009 0.516 0.022 0.120 2.840 3.870
5.构造环境的地球化学识别
来自百度文库
不同构造环境沉积盆地杂砂岩的微量元素判别图 A.大洋岛弧；B.大陆岛弧；C.活动大陆边缘；D.被动大陆 边缘
微量元素地球化学原理
1.溶剂性质遵守拉乌尔定律(理想溶液)： 溶剂的活度(逸度)等于纯溶剂的活度与其摩 尔分数的乘积： • aj = aoj • Xj (fj = foj • Xj); (Pj = Poj • Xj) 2.稀溶液溶质的性质遵守亨利定律(实际溶 液)： 即溶质的活度与溶质的摩尔分数成正比： • ai = i • Xi (fi = i • Xi); (Pi= i • Xi)
Sm Gd Eu Eu EuN / ( ) Eu * 2 La Pr Ce Ce CeN / ( ) Ce * 2
N
N
稀土元素中Eu异常值的计算原理
微量元素地球化学原理
(三)稀土元素地球化学的应用 1.岩浆岩成因模拟
利用稀土元素研究岩浆的部分熔融程度