1应用地球化学讲义2元素分布

X% 橄榄石 角闪石 辉 石 黑云母 斜长石 绿帘石 — — — Ti,F K TR
0.x% Ni,Mn Ti,F,K,Mn,Cl, Rb Ti,Ni,Mn,K Ca,Na,Ba, Mn,Rb Sr Mn.,Ti
0.0x%
0.00x%
Ca,Al,Cr,Ti,P, Zn,V,Cu,Sc Co Zn,Cr,V,Sr,Ni Cr,V,Ni,Cl,Sr Ba,Cu,P,Co, Ga, Pb,Li,B P,Cu,Co,Zn,Li,Rb, Ba
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第二节
元素的共生组合
一、元素的亲和性 二、成岩与成矿作用的典型元素组合 三、元素的时空分布—地球化学场
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第二节
元素的共生组合
岩石类型 元 素 共 生 组 合
1、深成岩 一般组合
Si-Al-Fe-Mg-Ca-Na-K-Ti-Mn Zr-Hf-Th-U-B-Be-Li-Sr-Ba-P-V Cr-Sn-Ga-Nb-Ta-W-卤族-TR Cr-Co-Ni-Mg-Fe-Cu Fe-Mg-Ti-V-Sc Ba-Li-W-Mo-Sn-Zr-Hf-U-Th Ti-Nb-Ta-Zr-TR-F-P Li-Rb-Cs-Be-REE-Nb-Ta-U-Th-Zr-Hf-Sc
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二、常量组分分布特征
遵循化学计量原则形成自然矿物 地壳：易熔的硅铝长英质成分（Si、Al、 地壳 Ca）和Ｋ、Na、水增加，以长英质浅色 矿物为主 地幔：难熔组分Mg、Fe、Ni、Co、Cr； 地幔 以铁镁暗色矿物为主
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华南花岗岩的形成时代由老到新，岩石中SiO2 、K2O 的含量越来越高，相应的不相容元素Nb、Ta、REE、 W、Sn、Be、Li、Rb、Pb、F、Cu等含量越来越高， 巴尔科特把岩浆岩演化的这种规律总结为极性演化， 即酸性岩越来越酸性，基性岩越来越基性。 这为矿产评价与找矿提供了思路，即在时代最新的花 岗岩类岩体中寻找不相容元素的矿床，如我国稀有金 属元素总是与燕山期花岗岩有关，而相容元素如Cr、 Ni、Pt等主要在最年轻的基性岩、超基性岩岩体中去 找。
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我国华南不同时期花岗岩中元素含量特征
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成岩时期 研究岩体数 SiO2（％） K2O Nb Ta TR（总量) WO3 Li Rb
雪峰-四堡期 加里东期 61 69.3 29 15 3 208 2.87 67 190 143 70.53 3.8.6 21 6 209 2.79 58 214
0.0x% Mn,Ta,V,Cr U,Pb Ga Rb,Ti Cr,Mn,V,Cs,Ga Cr,Ga,Sn,Cu,V Zn,Cu,Sn,Ni Ti,Mn,P —
0.00x% Ba As,Cr,V — Pb,Ga,V,Zn,Ni,Cu,Li Zn,Sn,Cu,B,Nb Rb Co,Pb,Mo Be,U,Sn,Nb Fe,Mg,Al,Ti,Na,B,Ga ,Ge,Mn,Zn
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二．成岩成矿作用的典型元素组合
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常见岩石、矿石类型中元素的组合特征
异）
查瓦理斯基分类（12族）（成岩成矿作用） 成岩成矿作用） 查瓦理斯基分类（ 族）（成岩成矿作用 谢尔巴科夫 相容性分类（岩浆作用） 相容性分类（岩浆作用）
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谢尔巴科夫用元素的向心力和离心力描述这 种向地球外圈贫化或富集的趋势。其假设： 陨石成分（u）当作地球的平均成分，代表地 球的原始浓度 玄武岩作为地幔平均成分，将玄武岩元素丰 度（V）作为元素离心的基本参数； 页岩是地壳中广泛分布的沉积岩，是地球表 部各类岩石的平均成分代表（c）
应用地球化学
-----第一章
任利民
renlm9974@163.com
地球科学学院地球化学研究所
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本章内容
一、地球化学旋回与元素分布 二、元素的共生组合 三、元素的空间分布 四、元素含量的概率分布
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榍 石 磷灰石 石榴石 正长石 白云母 电气石 磁铁 锆石 石英
— — Mn,Cr Na — — Ti,Al, Cr Hf —
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元素的地球化学分类
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戈尔德斯密特的元素分类（ 类）（圈层分 戈尔德斯密特的元素分类（5类）（圈层分
第一章
元素分布的基本规律
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元素分布、分配有两重含义： 1、元素在地球各圈层的分布，特别是地壳表 层各地质体间及各类岩石、矿物间的分布、 分配； 2、元素在各地质作用过程中的分布、分配。 前者是后者的结果，是应用地球化学研究的 主要内容 自然组合方式与赋存形式
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第一节 应 用 地 球 化 学
地球化学旋回
一、地球化学旋回 二、常量组分分布特征 三．微量元素的分布规律
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Cl,Zn,V,Cr,Li, Cu,Sn,Sr,Co, Ni P,Pb,Ga Ba,Rb,Ti,Mn Th,Sn P,Ga,V,Zn,Ni,Pb, Cu,Li V,Nb,Zn,Be,U
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X%
0.x% TR,Nb,Sn, Sr Sr,TR,Mn Ti,TR Ca,Ba,Sr Ti,Na,Fe,Ba, Rb,Li Ti,Li,Mn Mn，V ， TR,Th —
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一、地球化学旋回
元素演化是以元素的赋存介质的变迁实现的。 岩石大循环： 岩石大循环 在大旋回演化过程中，同时还存在不同级次 的次级旋回。 地球化学旋回的方式可以重复，但其物质成 分的演化趋势是不可逆的，不能简单的重复， 从而引起了化学元素的分异和演化，这种分 异和演化是有规律的。
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总分配系数： D 相容元素： D＞1 不相容元素：D＜1 弱不相容： D ：0.1-1 ：Zr、Nb 、Ta、HREE； ＜0.1的有K、Rb、U、Th、Pb、LREE Th、Pb、LREE等 K Rb、 强不相容： D ： ＜0.01 Rb、Cs、K、U、Th、 Rb、Cs、 Th、 Nb 、Ta、Ba、La、Ce Ba、La、 Ba 大离子亲石元素：离子半径大，电荷高而不 易进行类质同象置换，如K、Pb、Sr、Ba、Nb、 Ta、W、LREE 高场强元素：离子电位＞3的不溶于水的不相 容元素，Th、Nb、Ta、P、Zr、Hf、HREE
加里东 期
143 1.6 16 792 15 27 37 61 51 4.6
海西 期
62 15 25 18 36 46 6
燕 山 期
272 5.4 2.5 1388 42 38 54 28 16 1
研究岩体数 Be Cs F Sn Cu Pb Cr V Co
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一、元素的亲和性 戈尔德施密特将冶炼炉中出现的四相(金属铁、 硫化铁、硅酸盐矿渣和气体)与陨石中的铁陨 石、陨硫铁和球粒陨石中的化学成分相比较， 并结合地质作用中元素共生规律，提出了划 分为亲铁、亲硫(亲铜)、亲氧(亲石)、亲气、 亲生物元素的分类方案，并得到了广泛的认 同。
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元素相容性分类 应 用 地 球 化 学
地球化学家用来描述在结晶相或流体相 富集的特征。 D>1 D>1为相容元素，相当于谢尔巴科夫的 向心元素 D＜1为不相容元素，相当于谢尔巴科夫 的离心元素，如LILE
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Hofman(1988年)排出了亲石元素不相容性降低序列： Rb、Pb、U、Th、Ba、K、La、Ce、Nb、Pr、Sr、 Nd、Zr、Na、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Y、 Tm、Ti、Lu、Cu、Sc、Co、Mg、Ni。 地幔部分熔融形成岩浆，下地壳岩石在增温增压，特 别是在含有一定水时可以重熔成岩浆。每次重熔，不 相容元素和相容元素都产生一次分离，从而使晚期的 岩浆较早期的岩浆更富集不相容元素。
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三．微量元素的分布规律
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微观上受元素类质同象置换条件制约 微观 宏观上受元素分配系数制约，以某种统计规 宏观 律反映富集贫化趋势。
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常见造岩矿物中类质同象混入物微量元素含量表
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海西期 62 71.23 4.36 21 4 152
燕山期 272 72.76 4.74 35 8 256 5.16 96 358
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成岩时期
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雪峰-四 堡期
61 1.6 16 726 15 28 33 129 87 10
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1、向心元素 v/u<1 c/v<1 Mg、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Ru、Rh、Pt、 Os、Ir、Pd、Au 2、最弱离心元素 v/u>1 c/v<1 P、Na、Ca、Sc、Ti、V、Mn、Zn、C、N、 Cl Br I Cl、Br、I 3、弱离心元素 v/u<1 c/v>1 Ga、Ge、As、Se、Sn、Te、Bi、Re、Mo 4、离心元素 v/u>1 c/v>1 Li、Rb、Cs、Sr、Ba、Y、REE、Zn、Hf、Nb、 Ta、B、Al、In、Tl、Si、Pb、 Sb、U、F、O
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10000 1000 100 10 1 雪峰-四堡期
我国华南不同时期花岗岩中元素含量特征
加里东期
海西期
燕山期
SiO2 K2O Nb Ta TR Cs Sn Cu Pb Cr V
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岩石循环
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a
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View of Earth’s layered structure
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