地球化学

0.022 0.040 0.013 5 10 0.03 0.02 0.03 0.05 0.05 0.15 0.23 0.34 0.42
ຫໍສະໝຸດ Baidu
0.031 0.060 0.026 7 34 0.056 0.092 0.230 0.445 0.474 0.582 0.583 0.542 0.506
0.042 0.012 0.023 0.955 1.345 0.001 0.007 0.026 0.102 0.243 1.940 4.700 6.167 6.950
Trace element geochemistry
重要性—量微而信息不微
各离子与氯离子比值基本保持恒定
重要性—量微而信息不微
1. 微量元素的变化通常较主要元素大 2. 存在形式多样，对于主要元素不敏感的过程 敏感 3. 种类远多于主要元素，每一种含有独特的地 质、地化信息
第一节 微量元素地球化学基本理论
* Eu3+/Eu2+ Italics are estimated
Data from Rollinson (1993).
假定：石榴石二辉橄榄岩 = 60wt% 橄榄石, 25wt% 斜方辉石, 10wt% 单斜辉石, 以及 5 wt % 石榴石, 总分配系数为 DEr = (0.6 · 0.026) + (0.25 · 0.23) + (0.10 · 0.583) + (0.05 · 4.7) = 0.366
第一节 微量元素的基本概念
一、微量元素的概念 二、稀溶液定律 三、能斯特分配定律和分配系数
1. 能斯特分配定律 2.分配系数
2.1 分配系数的定义 2.2 控制分配系数的因素 2.3 测定方法
四、岩石的总分配系数和元素的相容性
第一节 微量元素的基本概念
一、微量元素的概念 二、稀溶液定律 三、能斯特分配定律和分配系数 四、岩石的总分配系数和元素的相容性
斜长石 Amph Magnetite 角闪石 磁铁矿 Plag 0.071 0.29 1.830 0.46 0.23 0.42 0.01 6.8 29 0.01 2.00 7.4 0.148 0.544 2 0.082 0.843 2 0.055 1.340 2 0.039 1.804 1 0.1/1.5* 1.557 1 0.023 2.024 1 0.020 1.740 1.5 0.023 1.642 1.4 0.019 1.563
橄榄石 Olivine 斜方辉石 单斜辉石Garnet 石榴石 Opx Cpx
Rb Sr Ba Ni Cr La Ce Nd 稀 Sm Eu 土 Dy 元 Er 素 Yb Lu
0.010 0.014 0.010 14 0.70 0.007 0.006 0.006 0.007 0.007 0.013 0.026 0.049 0.045
斜长石 Amph Magnetite 角闪石 磁铁矿 Plag 0.071 0.29 1.830 0.46 0.23 0.42 0.01 6.8 29 0.01 2.00 7.4 0.148 0.544 2 0.082 0.843 2 0.055 1.340 2 0.039 1.804 1 0.1/1.5* 1.557 1 0.023 2.024 1 0.020 1.740 1.5 0.023 1.642 1.4 0.019 1.563
第一节 微量元素的基本概念
一、微量元素的概念 二、稀溶液定律 三、能斯特分配定律和分配系数
1. 能斯特分配定律 2.分配系数
2.1 分配系数的定义 2.2 控制分配系数的因素 2.3 测定方法
2.3 分配系数的测定
1)直接测定法 ——斑晶-基质法
2.3 分配系数的测定
1)直接测定法 ——斑晶-基质法 2)实验测定法
橄榄石 斜方辉石 单斜辉石 Garnet 石榴石 Olivine Opx Cpx 0.010 0.022 0.031 0.042 0.014 0.040 0.060 0.012 0.010 0.013 0.026 0.023 14 5 7 0.955 0.70 10 34 1.345 0.007 0.03 0.056 0.001 0.006 0.02 0.092 0.007 0.006 0.03 0.230 0.026 0.007 0.05 0.445 0.102 0.007 0.05 0.474 0.243 0.013 0.15 0.582 1.940 0.026 0.23 0.583 4.700 0.049 0.34 0.542 6.167 0.045 0.42 0.506 6.950
样品号 橄榄石Ni 单斜辉石Ni KD(橄/辉) 温度(℃)
1 2 3 4 5
1555 1310 955 935 840
255 245 240 235 220
6.10 5.35 3.98 3.98 3.82
1175 1143 1076 1076 1068
2.2 控制分配系数的因素
1）温度、压力 2）体系成分
斜长石 Amph Magnetite 角闪石 磁铁矿 Plag 0.071 0.29 1.830 0.46 0.23 0.42 0.01 6.8 29 0.01 2.00 7.4 0.148 0.544 2 0.082 0.843 2 0.055 1.340 2 0.039 1.804 1 0.1/1.5* 1.557 1 0.023 2.024 1 0.020 1.740 1.5 0.023 1.642 1.4 0.019 1.563
• Ni/Cr 随橄榄石结晶迅速减小， 随辉石晶出迅速增加
* Eu3+/Eu2+
0.031 0.060 0.026 7 34 0.056 0.092 0.230 0.445 0.474 0.582 0.583 0.542 0.506
0.042 0.012 0.023 0.955 1.345 0.001 0.007 0.026 0.102 0.243 1.940 4.700 6.167 6.950
Italics are estimated
Data from Rollinson (1993).
Rare Earth Elements
第一节 微量元素的基本概念
一、微量元素的概念 二、稀溶液定律 三、能斯特分配定律和分配系数
1. 能斯特分配定律 2.分配系数
2.1分配系数的定义 2. 2控制分配系数的因素
橄榄石 Olivine 0.010 0.014 0.010 14 0.70 0.007 0.006 0.006 0.007 0.007 0.013 0.026 0.049 0.045 斜方辉石 Opx 0.022 0.040 0.013 5 10 0.03 0.02 0.03 0.05 0.05 0.15 0.23 0.34 0.42 单斜辉石Garnet 石榴石 Cpx
第一节 微量元素地球化学基本理论
一、微量元素的概念
一、微量元素的概念
1. 一般在自然体系中含量低于0.1%的元素
硅酸盐地球中元素丰度的三维柱状图
一、微量元素的概念
1.一般在自然体系中含量低于0.1%的元素 2.体系中不作为任何相的主要化学组分存在
的元素（Gast ，1968）
3.只要某元素在所研究的体系（地质体、岩石、 矿物等）中的浓度低到可以近似地用稀溶液定律 描述其行为，该元素就可称为微量元素。
* Eu3+/Eu2+ Italics are estimated
Data from Rollinson (1993).
Rare Earth Elements
Rb Sr Ba Ni Cr La Ce Nd Sm Eu Dy Er Yb Lu
橄榄石 石榴石 Olivine 斜方辉石 单斜辉石 Garnet Opx Cpx 0.010 0.022 0.031 0.042 0.014 0.040 0.060 0.012 0.010 0.013 0.026 0.023 14 5 7 0.955 0.70 10 34 1.345 0.007 0.03 0.056 0.001 0.006 0.02 0.092 0.007 0.006 0.03 0.230 0.026 0.007 0.05 0.445 0.102 0.007 0.05 0.474 0.243 0.013 0.15 0.582 1.940 0.026 0.23 0.583 4.700 0.049 0.34 0.542 6.167 0.045 0.42 0.506 6.950
2.2 控制分配系数的因素
1）温度、压力
微量元素地质温度计
ln K D A / T B
前提条件： 1）在各相间的分配达到平衡 2）关系式的适用温度范围 3）测定浓度准确（矿物纯度） 4）压力不变
微量元素地质温度计
ln K D 8.45 / T 7.65 （1000-1200 ℃ ）
Rare Earth Elements
Table 9-1. Partition Coefficients (CS/CL) for Some Commonly Used Trace Elements in Basaltic and Andesitic Rocks Rb Sr Ba Ni Cr La Ce Nd Sm Eu Dy Er Yb Lu
1.岩石的总分配系数
1. 岩石的总分配系数
• 体系中所有矿物的简单分配系数加权和称为 总分配系数Di。
D KD wj
i i, j j 1
n
其中，n为含微量元素i的矿物数，wj 为第j种 矿物的质量百分含量，KDi,j 为第j种矿物对微 量元素 i 的简单分配系数(固/液)。
S
L
Elements in Basaltic and Andesitic Rocks Rb Sr Ba Ni Cr La Ce Nd 稀 Sm Eu 土 Dy 元 Er 素 Yb Lu
斜长石 Amph Magnetite 角闪石 磁铁矿 Plag 0.071 0.29 1.830 0.46 0.23 0.42 0.01 6.8 29 0.01 2.00 7.4 0.148 0.544 2 0.082 0.843 2 0.055 1.340 2 0.039 1.804 1 0.1/1.5* 1.557 1 0.023 2.024 1 0.020 1.740 1.5 0.023 1.642 1.4 0.019 1.563
1. 能斯特分配定律
1 能斯特分配定律
• 在稀溶液中，在恒温恒压条件下，溶质（微量组 分i ）在两平衡相α和β间的平衡浓度比为一常数
KD ，
KD
ai ai


Kbi Kbi


ci
ci
第一节 微量元素的基本概念
一、微量元素的概念 二、稀溶液定律 三、能斯特分配定律和分配系数
1. 能斯特分配定律 2.分配系数
* Eu3+/Eu2+ Italics are estimated
Data from Rollinson (1993).
Figure 9-1a. Ni Harker Diagram for Crater Lake. From data compiled by Rick Conrey. From Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
第一节 微量元素的基本概念
一、微量元素的概念 二、稀溶液定律
二、稀溶液定律—Henry定律
在极稀薄的溶液中，溶质（元素i）的活 度a正比于溶质的摩尔分数c，即： ai = Kci 比例常数K称为Henry常数。
第一节 微量元素的基本概念
一、微量元素的概念 二、稀溶液定律 三、能斯特分配定律和分配系数
2.1分配系数的定义
2.1 分配系数的定义
• 恒温恒压条件下，微量元素在两相间的平衡浓度 比KD称为分配系数，或者称能斯特分配系数、简
单分配系数。
KD
ci
ci
cis KD l ci
• 两相：多数情况下是晶体相-矿物和液相-熔体。
cis Table 9-1. Partition Coefficients (C S/CL) for Some Commonly Used D K Trace l ci Elements in Basaltic and Andesitic Rocks 玄武岩和安山岩中常见元素的分配系数