4微量元素地球化学2
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地球化学讲义微量元素地球化学(中国地质大学)
可见，微量元素在某相中的化学位越低，它的含量就会越高，就 像是水往低处流一样的道理
5.微量元素在岩石与熔体之间的分配系数：常用岩石中所有矿物 的分配系数与岩石中各矿物含量的乘 积之和一表达。
n
Di KDi Wj ji
即 n：含量微量元素i的矿物数 Wj：第j种矿物的质量百分数 KDi： 第j种矿物对微量元素的简单分配系数
方法是：测定待研究地质体中共生矿物对中某微量元 素的含量，算出该元素在矿物对的分 配系数，利用以上 关系式即可计算出矿物结晶温度。
中国地质大学地球科学学院地球化学系制作，2019年7月30日更新
地 球 化 学
第14页/共39页
样品号 1
温度(℃) 1160
橄榄石Ni 1555
单斜辉石Ni 255
2
实验测定法：用化学试剂合成与天然岩浆成分相似的玻璃物质， 实验使一种矿物与 之达到微量元素的分配平衡，然后测定元素在两 相中的浓度，计算得 到分配系数。
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地 球 化 学
7.分配系数的影响因素： 体系组分的影响—岩浆岩化学成分的变化在很大程度上取决于 硅酸盐熔体的结构，不同硅酸盐熔体共存时微量元素分配情况明 显不同；
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地 球 化 学
第5页/共39页
二、微量元素在共存相中的分配
在一定的环境（物理化学条件）中，一切自然作用体系均趋向于平衡。 当达到平衡时，
常量元素
微量元素
体系中 的浓度
很高
极低
独立 矿物
能形成独立矿物
不能形成独立矿物，但在平衡共存的矿物之间（或液相－ 固相之间）进行分配
5.微量元素在岩石与熔体之间的分配系数：常用岩石中所有矿物 的分配系数与岩石中各矿物含量的乘 积之和一表达。
n
Di KDi Wj ji
即 n：含量微量元素i的矿物数 Wj：第j种矿物的质量百分数 KDi： 第j种矿物对微量元素的简单分配系数
方法是：测定待研究地质体中共生矿物对中某微量元 素的含量，算出该元素在矿物对的分 配系数，利用以上 关系式即可计算出矿物结晶温度。
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地 球 化 学
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样品号 1
温度(℃) 1160
橄榄石Ni 1555
单斜辉石Ni 255
2
实验测定法：用化学试剂合成与天然岩浆成分相似的玻璃物质， 实验使一种矿物与 之达到微量元素的分配平衡，然后测定元素在两 相中的浓度，计算得 到分配系数。
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地 球 化 学
7.分配系数的影响因素： 体系组分的影响—岩浆岩化学成分的变化在很大程度上取决于 硅酸盐熔体的结构，不同硅酸盐熔体共存时微量元素分配情况明 显不同；
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地 球 化 学
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二、微量元素在共存相中的分配
在一定的环境（物理化学条件）中，一切自然作用体系均趋向于平衡。 当达到平衡时，
常量元素
微量元素
体系中 的浓度
很高
极低
独立 矿物
能形成独立矿物
不能形成独立矿物，但在平衡共存的矿物之间（或液相－ 固相之间）进行分配
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
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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。
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（
微量元素地球化学原理(第二版)(赵振华)PPT模板
第二节稀溶液与亨利定律
01
一、亨利定 律
02
二、亨利定 律的适用范
围
第二章微量元素 地球化学基本概 念及有关理论问 题
第三节能斯特定律和分配系 数
二、分配系 数的测定
一、分配系 数
三、影响分 配系数的因 素
第二章微量元素地球化 学基本概念及有关理论 问题
第四节岩浆形成和演化过程的微 量元素地球化学模型
一、部分熔融 模型
三、结晶作用 模型
五、围岩混染 和分离结晶联 合作用（afc） 的模型
01
03
05
02
二、分离熔融 模型
04 四、混合模型
06
六、能量限制 分离结晶混染 （ec afc）模 型
第二章微量元素 地球化学基本概 念及有关理论问 题
第四节岩浆形成和演化过程 的微量元素地球化学模型
七、与时间相关 的分离结晶混染
ow）
08
第五章地球形成演化过程中的微量 元素
第五章地球形成演化过程中的微量元素
第一节太阳系星云、 陨石与地球成分
第二节月球的形成与 演化
第三节玻璃陨石的成 因
第四节地壳与大气圈 地球化学与演化
第五节地幔化学组成 及地球化学演化的微
统计分析法
04
四、元素丰度 与矿产储量和
资源潜力
07
第四章微量元素与构造背景判别
第四章微量元素与构 造背景判别
第一节微量元素识别板块 构造背景的地球化学依据
第二节不同类型岩石的构 造背景判别
第三节一些特殊类型构造 背景的识别
第四节微量元素用于构造 背景判别的限制
第四章微量元素 与构造背景判别
第一节微量元素识别板块构造 背景的地球化学依据
01
一、亨利定 律
02
二、亨利定 律的适用范
围
第二章微量元素 地球化学基本概 念及有关理论问 题
第三节能斯特定律和分配系 数
二、分配系 数的测定
一、分配系 数
三、影响分 配系数的因 素
第二章微量元素地球化 学基本概念及有关理论 问题
第四节岩浆形成和演化过程的微 量元素地球化学模型
一、部分熔融 模型
三、结晶作用 模型
五、围岩混染 和分离结晶联 合作用（afc） 的模型
01
03
05
02
二、分离熔融 模型
04 四、混合模型
06
六、能量限制 分离结晶混染 （ec afc）模 型
第二章微量元素 地球化学基本概 念及有关理论问 题
第四节岩浆形成和演化过程 的微量元素地球化学模型
七、与时间相关 的分离结晶混染
ow）
08
第五章地球形成演化过程中的微量 元素
第五章地球形成演化过程中的微量元素
第一节太阳系星云、 陨石与地球成分
第二节月球的形成与 演化
第三节玻璃陨石的成 因
第四节地壳与大气圈 地球化学与演化
第五节地幔化学组成 及地球化学演化的微
统计分析法
04
四、元素丰度 与矿产储量和
资源潜力
07
第四章微量元素与构造背景判别
第四章微量元素与构 造背景判别
第一节微量元素识别板块 构造背景的地球化学依据
第二节不同类型岩石的构 造背景判别
第三节一些特殊类型构造 背景的识别
第四节微量元素用于构造 背景判别的限制
第四章微量元素 与构造背景判别
第一节微量元素识别板块构造 背景的地球化学依据
微量元素地球化学
0.582 1.940 0.023 2.024 1
0.583 4.700 0.020 1.740 1.5
0.542 6.167 0.023 1.642 1.4
0.506 6.950 0.019 1.563
* Eu3+/Eu2+ Italics are estimated
石榴石地幔橄榄岩 = 60% Ol＋25% Opx＋10% Cpx＋5% Gar (wt%)
Er
0.026 0.23
Yb
0.049 0.34
Lu
0.045 0.42
Data from Rollinson (1993).
Cpx Garnet Plag Amph Magnetite
0.031 0.042 0.071 0.29
0.060 0.012 1.830 0.46
0.026 0.023
0.23 0.42
元素分配系数
KD 或者 D＝
—C固—相— C液相
按照元素在岩浆作用中行为分类
相容元素：——D>>1, 优先进入矿物相，或残留相 例如：Ni, Co, V, Cr
不相容元素：——D<<1，优先进入熔体相， D<0.1为强不相容元素,
例如：大离子亲石元素——K,Rb,Cs,Sr,Ba 高场强元素——Nb,Ta,Zr,Hf
其中：μⅠ、μⅡ分别是该元素在Ⅰ、Ⅱ相中的化学位， μⅠ、μⅡ分别是该元素在Ⅰ、Ⅱ相中标准状态
下的化学位, R是气体常数，T是绝对温度,
αⅠ、αⅡ是该元素分别在Ⅰ、Ⅱ相中的活度，
根据热力学原理，当各相处于平衡时，任一组分在 各相中的化学位应该相等:
μⅠ=μⅡ
µⅠ 0 + R T ln (Ⅰ )=µⅡ 0 + R T ln ( Ⅱ )
微量元素的概念与性质
1.0 1.0
μ0 i
μ0 i
拉乌尔定律
（理想的） 拉乌尔定律
ai
（理想的）
ai
非理想
R T ln k Ji
R T ln k Ji
非理想
亨利定律
μ *i(= μ 0i+ R T ln k Ji )
亨利定律
μ *i(= μ 0i+ R T ln k Ji )
0
0
0 xi
1.0
理想溶液和遵0守亨利定律的x组i 分与活度关系图 1 . 0
(
ln K T
D
D
H RT
B
在温度变化范围不大，△H视为常数时，分配 系数与温度的倒数呈线性关系。
（二）影响分配系数的因素
3. 压力对分配系数的影响
(lnK) P T
Vo RT
压力对分配系数的影响相较小。
编辑ppt
16
（三）微量元素在岩浆作用中的指纹效应
在岩浆体系中，不同性质的微量元素优先选择在 某种矿物或熔体中富集。 如斜长石对Sr和Eu，云母对Rb和Ba, 钾长石对 Ba、橄榄石对Ni、单斜辉石对Cr、石榴石对Yb 金红石对Nb、Ta等均具有极大的分配系数. 当上述矿物从岩浆中分离时就会产生对应元素在 熔体中的贫化，反之则会在熔体中不断富集。岩 浆部分熔融过程与结晶过程的元素富集贫化效应 相反。
第四章 微量元素地球化学
1. 能斯特分配定律和分配系数 2. 岩浆作用地球化学 3. 稀土元素地球化学 4. 微量元素示踪原理
第一节 能斯特分配定律和 分配系数
一、微量元素的概念和性质 1、微量元素的定义
元素在地质体中的含量低到可以近似 用稀溶液定律描述其行为的元素称微 量元素。 它们在岩石中的含量一般小于0.1％， 多在10-6或10-9范围内.
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。
微量元素地球化学
微量元素可以作为地质—地球化学作用的示踪剂，其特色之 处就是能近似定量地解决问题，使实际资料与模型设计结合起 来。
为此，他们在解决当代地球化学的基础理论问题—如天体、 地球、生命和元素的起源，为人类提供充足资源和良好生存环 境等方面正发挥着重要作用。
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。
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，
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 微量元素的概念及类型
一、 什么是 微量（minor）或 痕量（trace）元素
1 1H
氢
34 2 Li Be
锂铍
2 He 氦
56
7
8 9 10
BC
N
O F Ne
硼碳 氮 氧 氟氖
11 12 3N M
ag 钠镁
13 14 15 16 17 18
为此，他们在解决当代地球化学的基础理论问题—如天体、 地球、生命和元素的起源，为人类提供充足资源和良好生存环 境等方面正发挥着重要作用。
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。
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，
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 微量元素的概念及类型
一、 什么是 微量（minor）或 痕量（trace）元素
1 1H
氢
34 2 Li Be
锂铍
2 He 氦
56
7
8 9 10
BC
N
O F Ne
硼碳 氮 氧 氟氖
11 12 3N M
ag 钠镁
13 14 15 16 17 18
微量元素地球化学
离子半径的影响
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
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
地球化学思维导图5.第四章 微量元素地球化学
3.
第四章 微量元素地球化学
5.
、 、 、 、 、 、 、 、Tb、
、 、 、 、 、 。 同位素半
衰期太短，已经不存在。限制研究的为镧系14
个钇
轻稀土LREE：La-Eu
两分法
重稀土HREE：Gd-Lu+Y
三分法：前四为轻，后四+Y为重，中间所有为中
Eu2+与Ca2+晶体化学性质相似，导致Eu以类质
HFSE）：Nb、Ta、Zr、Hf
Nb、Ta、Zr、Hf、Ti、P等，这类元素在变质和
高场强元素（HFSE）
蚀变过程中相对稳定
1.定量了解共生矿物相中微量元素的分配行为
2.为研究岩、热液和古水体中元素浓度提供了途
径：已知B在NaCl和海水间分配系数，通过对盐
湖沉积盆地NaCl中B含量分析，可以反演沉积水
原环境，Ce3+难以氧化层Ce4+
沉积物中稀土元素
稀土元素分配及其应用
岩石成因
变质岩原岩恢复
研究地壳生长的化学演化
主要标准化数据来源
多元素蜘蛛图：目前岩浆岩中，普遍采用
提出的元素不相容性降低的顺序（即总
分配系数增加的顺序）进行排序
.
1
Sun1989
应用：岛弧火山岩Nb/Ta亏损
系数为常数，分析后可以判断是否平衡
6.微量元素分配系数温度计：Ni的橄榄石-单斜辉
石温度计
微量元素：不能形成独立矿物相，分配不受相律
和化学计量限制，而是服从亨利定律，分配平衡
时，微量元素在平衡相之间的化学位相等
10第4章微量元素地球化学-岩浆作用模型2
2013/10/11
5
岩浆作用
火山岩 快 速 上 升 喷 出 地 表
结晶分异 同化混染
上升的地幔柱头 源区部分熔融 原始岩浆
软流圈
岩石圈地幔 中下地壳
2014-4-21 2013/10/11
6
☞研究微量元素在岩浆过程中的分配演化规律，仅
仅依靠简单的分配定律显然不够， 还必须研制出
适用于表征地质体系各类作用过程微量元素行为的
例如橄榄石自玄武岩浆中结晶(Ni在橄榄石与熔体
间的分配系数≈14)， 随着晶体内部结晶Ni将在晶体
当晶体外层依次结晶时， 尽管Ni的分配系数不变，
但是在熔体中Ni浓度愈来愈低的情况下进行分配的，
核心富集， 同时使与之平衡的熔体中Ni浓度降低
结果不仅橄榄石晶体核心到边缘Ni浓度逐渐变低，
而且熔体中的Ni也随橄榄石晶出而愈益贫化。
2013/10/11
25
分离结晶作用元素扩散类型
第一种情形：微量元素在晶体中扩散的速
度比在熔体中慢得多，来不及取得完全平衡， 或者是矿物快速从熔体中晶出，矿物与熔体 仅具表面平衡，从而造成矿物的核、边成分 不均匀，形成矿物的环带结构，即不平衡分 离结晶； 第二种情形：微量元素在熔体中扩散的速 度比在晶体（矿物）中慢得多。此中情况自 然界极少。
第4章
微量元素地球化学
-岩浆过程之定量模型
4.2 岩浆作用过程中微量元素分配
演化的定量模型
4.2.1 岩浆形成过程中部分熔融的定量模型 4.2.2 岩浆结晶过程中结晶作用模型
2014-4-21 2013/10/11
2
自然体系如岩浆作用中， 元素在不同相间的分配
并非是静态的分配， 而是动态演进式的分配。
微量元素地球化学2
目前在环太平洋（南、北美洲、俄 罗斯的堪察加、日本、菲律宾等）均 发现了埃达克岩、富铌玄武岩、富镁 安山岩及它们的岩石组合 它们的时代主要为显生宙，特别是 新生代的，但也有晚太古代的 我们也相继在新疆北部及秦岭发现 了埃达克岩、富铌玄武岩及富镁安山 岩组合
板片熔体与地幔楔的交 代（相互）作用
三-2. 助熔剂 熔融的 两种类 型
a. 流体助熔熔融(fluid-fluxed melting) ： 富水流体加入到固态的、热的地幔 楔橄榄岩中而发生部分熔融（流体 交代），这又可称作为饱和流体熔 融 fluid-saturated melting，简称 flush (Abe等，1998；Eiler 等， 2000；Grove 等,2001,2003)，这在 俯冲带最为常见。常见的岛弧钙碱 性岩浆岩玄武岩-安山岩-英安岩-流 纹岩（BADR)由此过程形成
. 1 R bB aTh K N bTa LaC eS rN dH fZrS mE uTiG dD yY E rY bLu
埃达克家族是板片熔体交代上覆 地幔楔作用或熔体助熔作用 （melt-fluxed melting）的结果。
板 片 熔 体 交 代
埃达克家族是板片熔体交代上 覆地幔楔作用或熔体助熔作用 （melt-fluxed melting）的结果。
这种熔融作用产生的混合熔体 中大部分（90%以上）的相容元素 如Mg、Fe、Ni是来自地幔楔岩石， 而大量的碱金属和不相容微量元 素来自于俯冲板片形成的熔体
Si O 2 (w t % ) 7 6
K 2O (w t % )
K、Na、Si比较
5 4
富Nb岛弧玄武岩质岩 高镁安山岩 A daki t es 正常岛弧火山岩
S hoshoni t i c
微量元素地球化学原理
微量元素地球化学原理微量元素地球化学原理是一种新兴的学科，旨在探索地球上微量元素的形成和分布机理。
它融合了来自地质学、化学、物理等学科的理论和方法，建立一个新的以地球化学气候系统为基础的概念框架，为微量元素地球化学研究奠定了基础。
一、微量元素的理论特性1、元素组成微量元素包括金属元素、有机微量元素、无机非金属元素以及其他的元素。
它们的分布受多种因素的影响，因此，微量元素可以用来揭示地球化学气候系统内部结构和过程。
2、组成分异常微量元素在一定化学体系中的分布特征可能异常。
这种特殊的特征常常表明存在着特定的外部影响，因此微量元素的地球化学研究非常重要。
3、源头复杂微量元素的来源和运移都相当复杂，其来源可能包括大气、水体、岩石、现今的生物和地球的将来发展，在自然过程中其运移过程繁琐复杂，其分布对地球进行综合分析是必要的。
二、微量元素的调查研究1、实验调查实验调查可以探测表层土壤中痕量元素的污染浓度，以及表层工业污染，包括重金属污染等，可以利用检测设备进行测试，并结合实例利用，为研究贡献新的数据和见解。
2、地球化学调查地球化学调查主要是研究元素分布和微量元素的变化及其机制，主要方法是对表层地壳的岩石、沉积物、火山熔岩、泉水、热液等进行化学分析、X射线衍射分析、热重分析和元素分析等.3、计算模拟计算模拟也是微量元素的调查研究的重要手段，采用模型可以更好地对富集和淋漓机制进行模拟，，从而揭示分布变化机制，为后续微量元素研究奠定基础。
三、微量元素的发展前景1、应用前景随着社会经济的发展，应用微量元素的需求也日益增加，如新能源的发展、新型材料的研发、环境污染防治等，对微量元素的研究也提出了更高的要求，因此，地球化学作为一个新兴的学科，有望在未来催生出更多突破性成果。
2、可持续性发展在可持续发展的背景下，微量元素的研究非常重要，它不仅仅是一个探索、分析和解释大自然规律的学科，更是一个探索、促进社会经济发展的重要技术基础，应用前景十分广阔。
微量元素地球化学
（二）理解微量元素的概念，了解微量元素的分类及其主要存在 形式。
（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。
（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。
第四章-微量元素地球化学
不相容元素具有过大或过小的离子半径或 离子电荷
① 大离子亲石元素（Large ion lithophil elements）LILE
K、Rb、Cs、Sr、Ba等，离子半径大、离
子电荷低、离子电位π＜3，这些元素的特点是
易溶于水、地球化学性质活泼，活动性强。
② 高场强元素（High field strength elements）HFSE。如Nb、Ta、Zr、Hf、P、
分配系数在不同程度上受到体系的化学成分、 温度、压力等诸多因素影响，选用分配系数时，选 择与所研究的体系条件相近（化学成分，温度，压 力）的分配系数值。
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
（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：岩浆形成最常见也是最可能的熔融模 式。在整个部分熔融过程中，熔体与残留固体始终保持平衡， 直到熔体离去，这种熔融又称批次熔融、平衡熔融或一次熔 融。
挥发性元素（Volatile elements）
在宇宙化学及地球的形成和演化研究中， Ringwood（1966）根据在熔融过程中融熔和挥发 的难易程度，将元素分为难熔元素和挥发性元素。 一般，挥发性元素通常是指在1300℃—1500℃和 适度还原的条件下，能从硅酸熔体中挥发出来的元 素，而难熔元素则是在这种条件下不能挥发的元素。
在固相为多种矿物时，地球化学中常用总分配 系数Di，体系中所有矿物简单分配系数与矿物含量 的加权和称为总分配系数，又称岩石的分配系数 （Di），用于研究微量元素在矿物集合体—岩石及 与之平衡的熔体之间的分配关系。
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：
微量元素地球化学2汇总
源区以N-MORB为主
对比
埃达克岩 正常岛弧
• B/Be低
• B/Be较高，
平均6.761.01 平均11.3 6.1
Pb/Nd低 0.329-0.390
中美洲36.5 30.2 Pb/Nd较高， 0.499 0.280（汤加）
0.494 0.161(新不列颠)
玄武质岩石 埃达克质岩石
埃达岩区
正正常常的岛弧岛安弧山安岩山-英岩 -安英岩安-流岩纹-流岩纹 岩 区
Y ( g/g)
埃达克岩浆的Sr/Y—Y图解
富铌玄武岩（NEB） Sajona等（1993）Reagan等（1989）在研 究哥斯达黎加的 Turrialba和墨西哥的 Baja California，及 Southern Washington Cascade，巴拿马的 La Yeguda的镁铁质 熔岩时，曾根据其高 TiO2(1%-2%)和 低 LILE/HFSE，低LREE/HFSE， Nb 含量 高(>20μg/g)等特征元素及微量元素组合， 将其称为高Nb玄武岩（HNB-High Nb basalts）。
富镁安山岩（MA）
或称高镁安山岩（HMA）
SiO2为56%-54% 镁含量较高，Mg#
0.64-0.50
MgO 3.5%-7.0%
Cr含量
531-106μg/g
Ni含量
230-21μg/g
与正常安山岩相比，Th、LREE含量 高，在一定的 Mg含量范围内，Yb含量 稳定，HREE分异明显 (Nb/Th)PM和(Nb/La)PM比值低
富铌玄武岩（NEB） Nb含量低于HNB并有一定的变化，但其 Nb含量明显高于正常洋内弧玄武岩，Nb 含量7-16μg/g，具有与HNB相似的微量
对比
埃达克岩 正常岛弧
• B/Be低
• B/Be较高，
平均6.761.01 平均11.3 6.1
Pb/Nd低 0.329-0.390
中美洲36.5 30.2 Pb/Nd较高， 0.499 0.280（汤加）
0.494 0.161(新不列颠)
玄武质岩石 埃达克质岩石
埃达岩区
正正常常的岛弧岛安弧山安岩山-英岩 -安英岩安-流岩纹-流岩纹 岩 区
Y ( g/g)
埃达克岩浆的Sr/Y—Y图解
富铌玄武岩（NEB） Sajona等（1993）Reagan等（1989）在研 究哥斯达黎加的 Turrialba和墨西哥的 Baja California，及 Southern Washington Cascade，巴拿马的 La Yeguda的镁铁质 熔岩时，曾根据其高 TiO2(1%-2%)和 低 LILE/HFSE，低LREE/HFSE， Nb 含量 高(>20μg/g)等特征元素及微量元素组合， 将其称为高Nb玄武岩（HNB-High Nb basalts）。
富镁安山岩（MA）
或称高镁安山岩（HMA）
SiO2为56%-54% 镁含量较高，Mg#
0.64-0.50
MgO 3.5%-7.0%
Cr含量
531-106μg/g
Ni含量
230-21μg/g
与正常安山岩相比，Th、LREE含量 高，在一定的 Mg含量范围内，Yb含量 稳定，HREE分异明显 (Nb/Th)PM和(Nb/La)PM比值低
富铌玄武岩（NEB） Nb含量低于HNB并有一定的变化，但其 Nb含量明显高于正常洋内弧玄武岩，Nb 含量7-16μg/g，具有与HNB相似的微量
微量元素地球化学
1 1H
氢
34 2 Li Be
锂铍
2 He 氦
56
7
8 9 氟氖
11 12 3N M
ag 钠镁
13 14 15 16 17 18
Al Si
P
S Cl Ar
铝硅 磷 硫 氯氩
19 20 4 K Ca
钾钙
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 钪 钛 钒铬 锰 铁 钴 镍 铜 锌 镓 锗 砷 硒 溴 氪
钫 a 2 Lr
Db Sg Bh
9 Uun 1 Uub 3 Uuq Uup 6 7 8
Mt
Uu
Uut
Uu Uu Uu
镭锕 铹
u
hso
➢亲石元素
锂(Li) 铍(Be) 硼(B) 氧(O) 铪(Hf) 氟(F) 钠(Na)镁(Mg) 铝(Al) 硅(Si) 氯(Cl)铷(Rb)钾(K) 钙(Ca)钪(Sc)钛(Ti) 钒(V) 铱(Ir) 铬(Cr)锰(Mn)钇(Y) 铌(Nb)铯(Cs)钡(Ba) 碘(I) 镧(La) 钽(Ta)氙(Xe)钍(Th) 锶 (Sr) 铀(U) REE
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
氦(He) 氮(N) 氖(Ne) 氩(Ar) 氪(Kr) 氙(Xe)碘（I） 氢(H) 碳(C) 氯(Cl) 溴 (Br) 氮(N) 氧(O)
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1100
5.微量元素的示踪意义
Post-Archean Australian
shales normalize. The
average values of four
middle Proterozoic
shales from the Mt. Isa
Group, seven Silurian
2288
5.微量元素的示踪意义
按照Wilson旋回，将构造环境分为： 1、大陆裂谷 2、大洋扩张中脊 3、板块消减带（岛弧和弧后盆地） 4、板块内部（大陆板块内部和大洋板块内部洋岛）
按板块碰撞作用分类： 1、碰撞前；2、同碰撞；3、晚碰撞；4、碰撞后
按大陆边缘性质分类：
1、活动大陆边缘
2、被动大陆边缘
？？
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3344
5.微量元素的示踪意义
应用高场强元素和Th对玄武岩的形成构造环境进行判别
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3355
5.微量元素的示踪意义
Hugh R. Rollinson.1993. Using Geochemical Data:
河南理工E大va学l-u机a械tio与n动, 力Pr学e院sentation, Interpretation.
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2255
5.微量元素的示踪意义
2.2进行岩石分类
Zr/Ti acts as a proxy for Si
碧玄岩 副长石岩
Nb/Y acts as a
proxy for
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total alkalis.
2266
5.微量元素的示踪意义
2.2进行岩石分类
俯冲消减至一定深度时，将发生脱水作用。 3. 赋存于沉积物和蚀变玄武岩中的强活动性元素将随流
体一起流出，而存在于副矿物 中的Nb、Ta则保持相 对稳定而不发生迁移。释放出来的流体将向上运移而 进入上覆的地幔楔。其结果将降低地幔岩石的固相线 并与地幔岩石发生交代作用，导致地幔岩石发生部分 熔融作用形成的熔体中，富集如LILE等强活动性元素， 而高场强Nb、Ta则显示出相对亏损。
the Am河ad南e理us工B大a学s-in机.械与动力学院
1111
5.微量元素的示踪意义
(5)应用：岛弧火山岩与Nb/Ta亏损
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1122
5.微量元素的示踪意义
问题：为什么岛弧火山岩出现Nb、Ta的负异常？
1. Nb、Ta属于高场强元素，主要富集在副矿物中。 2. 大洋沉积物和蚀变玄武岩富含流体，在大洋板块发生
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板 块 构 造
3300
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
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3311
5.微量元素的示踪意义
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3322
5.微量元素的示踪意义
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3333
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22
5.微量元素的示踪意义
(1)多元素标准化数据
I 原始地幔 （primitive/primordial mantle） 目前常用的元素排列顺序和数值根据 Sun & MacDonough, 1989
II 球粒陨石 Sun & MacDonough, 1989
III MORB, Pearce, 1983
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2200
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。
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2211
5.微量元素的示踪意义
Pither，1983，花岗岩的类型与构造环境
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四、微量元素地球化学
5.微量元素的示踪意义
1.微量元素处理方法 1.1多元素标准化图解
A属REE标准化图解的扩展和普及化，最早用于玄武岩， 现在可以用于所有岩石（岩浆岩和沉积岩）类型。
B标准化数值——原始地幔、球粒陨石，MORB等。 C作图意图——比较样品与标准化数据之间的偏离程度
我们可以称之为： 原始地幔(球粒陨石)标准化多元素图解，微量元素含量 蜘蛛图
99
5.微量元素的示踪意义
Mantle-normalized diagram for incompatible elements in loess. Shown are the average values of loess samples from Banks Peninsula, New Zealand, Kansas and lowa, USA, and Kaiserstuhl, Germany.
分异结晶过程中，M和H元素的D值相对1可以忽略:
故：CLH
CH O,L
•
F 1
CLM
CM O,L
• F 1
两式相除：
CiH
/ CiM
CH O,L
/
CM O,L
cons t代表一个
火山岩系列的成分点沿一条水
平线分布。
部分熔融中H元素D值可忽略，
而M元素D值不能不予考虑，
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2277
5.微量元素的示踪意义
2.3鉴别岩石形成的构造环境
1. 微量元素对岩石形成构造环境的指示。
2. 岩浆作用是构造活动的物质表现形式，而不 同构造环境形成的岩浆具有不同的岩石组合 和化学特征。
3. 其基本的假设是，该岩石形成时，地球已存 在现代体制的板块构造运动。
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OIB
0 0
河南T理i p工pm大学-机械18与00动0 力学院
1155
5.微量元素的示踪意义
2.微量元素图解研究用途
2.1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，Ni和Co赋存在Ol中，Cr在Sp和Cpx中，这些元素的高度富集（例如Ni＝250-300 ppm, Cr=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
C
H L
CH O ,S
/F
CLM
CM O,S
/(DOM
F)
在图解中，代表一种岩套的成
分点沿斜率为
DOM
/
CM O,S
(近似)的
直线河分南布理工。大学-机械与动力学院
1.冰岛;2.Reykjanes ridge1199
5.微量元素的示踪意义
矿物、岩石的成因与分类：如碳酸盐类岩石中方解石 与磷灰石的Yb/Ca—Yb/La图解
2222
5.微量元素的示踪意义
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
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2233
5.微量元素的示踪意义
硅质岩成因
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2244
5.微量元素的示踪意义
太原组硅质岩的热液成因解释
Zr, Hf 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 Ba, Rb
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Ca（但是在Py中不取代Ca），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
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5.微量元素的示踪意义
大地构造地球化学
Convergent Plate Boundary
(Mariana, Tonga)
Island Arc
Divergent Plate Boundary
(EPR, MAR)
Intraplate (Hawaii, Reunion)
Ol的分离结晶作用。Cr的逐渐降低代表尖晶石或者Cpx的分离结晶作用。
V, Ti
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-Ti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Ti显示差异性质， 则Ti可以类质同象进入一些副矿 物相，例如榍石和金红石。
IV 沉积岩 NASC，Gromet et al, 1984
Ⅴ平均地壳成分根据Taylor & McLennan (1981)
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5.微量元素的示踪意义
(1)多元素标准化数据 标准化顺 序和数值
球粒陨石
原始地幔
其中有些不用，例 如Tl，Sc，W，Sn ，F等
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State Circle shales,
three Paleozoic to
Mesozoic shales from
the Perth Basin, two
Paleozoic shales from
Canning Basin, and six
Upper Proterozoic to
Cambrian shales from
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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；