地球化学图解应用
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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。
地球化学课件5
元素在地壳中的分布
阐述元素在地壳中的丰度、分布特征及其与地质构造、岩石类型 等因素的关系。
元素在地球各圈层中的迁移
分析元素在大气圈、水圈、生物圈和岩石圈之间的迁移途径和影响 因素。
元素迁移的地球化学过程
探讨元素迁移的主要地球化学过程，如溶解、沉淀、吸附、解吸、 氧化、还原等。
Hale Waihona Puke 元素存在形式及转化机制利用放射性同位素衰变规 律测定地质体年龄。
稳定同位素年代学
利用稳定同位素分馏原理 研究古气候、古环境等。
应用实例
测定岩石、矿物、化石等 地质体年龄，研究地球历 史与演化；分析古气候、 古环境变化，揭示地球环
境演变规律。
同位素示踪技术在环境科学中应用
大气环境示踪
利用同位素技术研究大气污染物的来源、 迁移转化和归宿。
运用色谱法、质谱法等有机分析技术，研 究样品中有机质的组成、结构和地球化学 行为。
数据处理与解释方法
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
数据整理与统计
对实验数据进行整理、 分类和统计，计算元素 的平均值、标准差、变 异系数等统计参数，了 解元素的空间分布和变 化特征。
数据可视化
利用GIS技术、地球化 学图件编制等方法，将 实验数据以图形、图像 等形式展现出来，直观 地反映元素的空间分布 规律和地球化学异常。
实验室分析测试技术
样品前处理
元素含量测定
对采集的样品进行破碎、研磨、过筛等前 处理，以满足不同测试方法的要求。
采用原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、 电感耦合等离子体发射光谱法等方法，准 确测定样品中元素的含量。
同位素分析
有机地球化学分析
利用质谱法、中子活化法等手段，测定样 品中同位素的组成和比值，为地球化学示 踪和年代学研究提供重要依据。
同位素地球化学10分解28页PPT
同位素地球化学10分解
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
地球化学分析方法PPT课件
计算参数 （1）储层岩石含油气总量ST(mg烃/g岩石)：
ST=S′0+S′1-1+S′2-1+S′2-2+S′2-3+（10RC′/0.9）
（2）凝析油指数P1： （3）轻质原油指数P2： （4）中质原油指数P3： （5）重质原油指数P4：
（6）原油轻重烃比指数LHI： （7）含气率GR（％）： （8）含汽油率GSR（％）： （9）含煤油柴油率KDR（％）： （10）含蜡重油率WHR（％）： （11）含沥青率AR（％）： （12）含残余油率ROR（％）：
薄层色谱：将吸付剂研成粉末，再压成或涂成 薄膜。然后将样品溶液在其上展开以达到分离 的目的。 3．按物理化学原理分类 吸付色谱：用固体吸付剂作固定相，利用它对 混合物中不同物质的吸付性差异达到分离目的。 分配色谱：利用不同组分在给定的两相中有不 同的分配系数使之分离。
油气地化研究中应用最为广泛的是气相色谱： 气相色谱可对混合物进行多组分定性、定量
二、分离和纯化 抽提出来的沥青是十分复杂的混合物，视
研究目的进一步进行组分的分离和纯化。 柱色层法：利用硅胶和氢化钻作吸付剂。使混 合物分离以满足分析需要。柱色层重复性好， 可以定量，但流柱长。如碳即用此方法测定。 薄层色谱法：对于分离量少，多组分的混合物 十分方便。能检出0.1-0.005μg物质。
2
B．主峰碳 指相对百分含量最高值的正烷烃碳数。
•藻类为主，nC15~nC21；陆源高等植物nC25~ nC39；双峰型的谱图是多物源有机质或差异成 熟的反应。 C．轻重烃比值（∑nC-21/∑nC+22）
水生生物为主的母质类型，一般轻重烃比 值较高；反之，则与陆源高等植物有关。
D．（nC21+nC22）/（nC28+nC29） •陆源有机质为主，比值为0.6-1； •海洋有机质为主，比值为1.5-5.0； 湖生低等生物为主，比值1.5-5.0。 E．奇偶优势（CPI ，OEP值）
地球化学图解应用
8、Sm-Nd（钐一钕法）年龄样
（1）方法特点 衰变期较长，适于测中生代以前岩石年龄；岩石中Sm.
Nd 保存好，比其它方法可靠；可同时获得岩石的年龄数 据及物质来源信息。同位素质谱分析，精度要高于万分之 一，误差小于5%。要求提供同位素测试数据、等时线图、 等时线斜率、截距、相关系数、等时线年龄及误差范围。 （2）主要用途 测定岩浆岩、变质岩的原岩年龄；测定沉积岩的原岩年龄； 研究岩浆岩的物质来源。 （3）采样要求
量越低则样重越大。测中、新生代单矿物样重 25～100g，全岩样500～1 000g。
5、40Ar-39Ar（中子活化）年龄样
（1）方法特点 只需测定Ar同位素比值，分析精度高；可多阶段加热测定样品的结晶年龄及 后期多次热事件的年龄；可测定硫化物的年龄；
（2）主要用途 测定岩浆岩的结晶年龄及后期热事件；测定沉积岩的沉积年龄及后期热事
件；测定变质作用的年龄；测定矿床中硫化物的年龄。 （3）采样要求 A．测定岩浆岩的结晶年龄，要采岩浆结晶时生成的含钾矿物：辉石( 2g)、
角闪石( 2g)、云母类(0.5g)、钾长石(0.5g)、斜长石(2g)，火山熔岩全岩样需 250～500g。样品要求新鲜，未受后期的交代、蚀变、风化。 B．测定沉积岩的年龄，要采沉积同时生成的含钾矿物，如海绿石(0.5g)，尽 量挑选绿色粗大颗粒。 C．测定变质作用的年龄，要采变质形成的新生矿物如云母类(0.5g)、钾长石 类(0.5g)、石榴石(2g)、透辉石(2g)、绿帘石(2g)等，样品要未遭受后期的再 改造。 D．测定矿床的成矿时代，要采与矿床同期的硫化物，如黄铁矿、黄铜矿、 方铅矿、辉钼矿等，样品重量为5g。 E．样品纯度要接近100%，尽量挑选1～2mm 左右级的样品，不要研加工。 F．样品加工时不能用酸碱处理及高温烘烤。 G．送样时需附详细的送样单。内容包括：a、样品编号；b、样品名称和重 量；、采样地点；d、采样点的地质描述（附相关地质图图件）；e、样品岩 石描述（附薄片）；f、采样目的；g、测试方法及分析要求；h、送样单位； i、送样人；j、送样时间。
地球化学课件第二章1
Fe2+，Co2+，Ni2+，Cu2+，Zn2+， 交界碱 Pb2+，Sn2+，Sb3+，Bi3+， B(CH3)3，SO2，NO+，C6H5+， GaH3
H2O，OH-，F-，CH3COO-， PO43-，SO42-，Cl-，CO32-， ClO4-，NO3-，ROH，R2O， NH3，RNH2，N2H4
8～12 Na+，K+，Ca2+，Rb+，Sr2+，Cs+，Ba2+，La3+，Ce3+， Pb2+
晶体类型
金属晶体 离子晶体 原子晶体 分子晶体 化学键 离子键（电子交换） 共价键（电子共用） 金属键（价电子自由移动） 范德华键（分子间或惰性原子间，存在弱的偶极或瞬时偶
极） 氢键（也属分子间静电力，含H的分子与其它极性分子或负
Sr（325ppm）、Li（18ppm）、Rb（78ppm）
自然界元素有一定的结合规律和赋存方式。 那么, 元素的结合规律与赋存方式受什么因素控制？
元素的结合规律与赋存形式
本章内容
自然体系及自然作用产物 元素的地球化学亲和性和元素的 地球化学分类 类质同象 晶体场稳定能及其对过渡金属行为的控制 元素结合规律的微观控制因素 元素的赋存形式
S2-，R2S，I-，SCN-，S2O32-， CN-，CO，C2H4，C6H6，H-， RC6H5NH2，N3-，Br-，NO2-， SO32-，N2
电价对应结合
在多元素多相体系中，阳离子及阴离子电价不同时，将发生高价阳 离子与高价阴离子结合，低价阳离子与低价阴离子结合，这样结合 的体系能量为最低。自然界存在电价对应结合规律。不仅如此，而 且电价差越大，规律越明显。因此，自然界中石英（SiO2）与萤石 （CaF2）共生在一起常见，但没有CaO与SiF4的组合。
H2O，OH-，F-，CH3COO-， PO43-，SO42-，Cl-，CO32-， ClO4-，NO3-，ROH，R2O， NH3，RNH2，N2H4
8～12 Na+，K+，Ca2+，Rb+，Sr2+，Cs+，Ba2+，La3+，Ce3+， Pb2+
晶体类型
金属晶体 离子晶体 原子晶体 分子晶体 化学键 离子键（电子交换） 共价键（电子共用） 金属键（价电子自由移动） 范德华键（分子间或惰性原子间，存在弱的偶极或瞬时偶
极） 氢键（也属分子间静电力，含H的分子与其它极性分子或负
Sr（325ppm）、Li（18ppm）、Rb（78ppm）
自然界元素有一定的结合规律和赋存方式。 那么, 元素的结合规律与赋存方式受什么因素控制？
元素的结合规律与赋存形式
本章内容
自然体系及自然作用产物 元素的地球化学亲和性和元素的 地球化学分类 类质同象 晶体场稳定能及其对过渡金属行为的控制 元素结合规律的微观控制因素 元素的赋存形式
S2-，R2S，I-，SCN-，S2O32-， CN-，CO，C2H4，C6H6，H-， RC6H5NH2，N3-，Br-，NO2-， SO32-，N2
电价对应结合
在多元素多相体系中，阳离子及阴离子电价不同时，将发生高价阳 离子与高价阴离子结合，低价阳离子与低价阴离子结合，这样结合 的体系能量为最低。自然界存在电价对应结合规律。不仅如此，而 且电价差越大，规律越明显。因此，自然界中石英（SiO2）与萤石 （CaF2）共生在一起常见，但没有CaO与SiF4的组合。
SURFER在地球化学图制图中的应用
SU RFER 在地球化学图制图中的应用赵荣军1,和向丽2(1.河南省地质调查院,河南郑州 450007;2.河南省地质矿产局第二地质勘查院,河南许昌 461000)摘要:用SURFER 的9种网格化模型分别绘制了等值线图,通过对比认为径向基本函数法对数据网格化后绘制的图形与手绘图形元素异常与分布趋势基本一致,作为地球化学图绘制的网格化模型效果最佳;提出了用采样点位图自动计算坐标—SURFER 绘制等值线—MAPGIS 处理成图的工作流程。
关键词:等值线图;SURFER ;网格化模型;MAPGIS中图分类号:P632;TP391.41 文献标识码:A 文章编号:1000-8918(2004)02-0167-03 地球化学图是化探工作中最重要的基础图件,特点是数据多、制图工作量大,其数字化制图占了化探图件制作的大部分时间,成为制约工作周期的“瓶颈”。
如果能用软件自动绘制等值线,将常规制图流程中的分析数据标注、勾绘等值线、等值线图清绘、扫描、矢量化步骤略去,而且生成的图形文件能以多种文件格式输出以便被其它软件调用,那么将会大大提高工作效率。
SU RFER 就是这样的软件。
1 SU RFER 简介SURFER 是美国G olden 软件公司用于绘制等值线图及相应的三维图形的软件,1985年推出,最新版本为SURFER 8.0(下述以SURFER 7.03为例),其功能强大、界面友好,在地质、矿业等领域得到了广泛应用。
微机绘制等值线,最关键的一点是对原始数据进行网格化,即采用一定的网格化方法对不规则分布的原始数据点进行插值,生成在原始数据分布范围内规则间距的数据点分布。
因此,数学模型是绘制等值线的核心。
SU RFER 提供了9种数学模型(网格化模型),通过对数学模型的选择和进行灵活的参数设置,可以绘制各种类型的等值线图。
这9种数学模型为:距离幂倒数法、克里金法、最小曲率法、多元回归法、径向基本函数法、改进谢别德法、三角网2线性插值法、自然相邻法、最近相邻法。
地球化学ppt课件
即碳酸钙的氧同位素组成是温度的函数。温度升高时，相对 较轻的16O由于有较高的活性，易于迁移，在同位素交换反应 中将优先被吸收进生物壳体内，致使18O含量相对减少，δ180 值随温度的上升而下降。
最适用于有孔虫同位素分析的关系式： t＝16.9－4.4(δs－δw)＋0.10(δs－δw)2 式中，δs：壳体中氧同位素值，δw：水体的氧同位素值
环境地球化学 第21页
+ 冰期与间冰期对碳酸盐溶解作用的影响不同，也会引起 海水中CO2总含量的变化。 经计算，末次冰期极盛期的CO2含量稍高于间冰期， 两者的比值为1.15±0.5。
这样，由海水表温、盐度、冰川体积等因素变化引 起的大气CO2浓度变化仅占实际变化的5％。因此，如果 当时不存在其它海水化学性质的变化，则大气CO2含量将 保持近于恒定。
环境地球化学 第4页
4氧同位素应用
（l）查明地质时期海水古温度的变化趋势
通过生物氧同位素研究法确定了自晚白垩纪（约7000 万年前）以来全球气候有逐渐变冷的趋势。
Emiliani（1954）根据底栖有孔虫δ180值逐渐递增的 趋势，确定了自白垩纪以来，全球大洋深水平均温度曾从 13oC逐渐下降到目前的2oC左右。
由于在任何时候、任何地区，底栖有孔虫氧同位素温 度始终低于浮游有孔虫的氧同位素温度，表明大洋的底层 水系由高纬地区的表层水下沉扩散而来，所以，从新生代 底层水的这种变冷趋势可以推出高纬地区的表层水以致大 气圈也存在着逐渐变冷的趋势。
环境地球化学 第5页
南
北 半 球
极 冰 盖
南极海冰 大量形成
冰形
盖成
环境地球化学 第24页
热带东太平洋V19-30柱状样15万年来浮游有孔虫N.dutertrei与底栖有孔虫 U.sentioncosa碳同位素组分的差值（Δδ13C） 变化图
最适用于有孔虫同位素分析的关系式： t＝16.9－4.4(δs－δw)＋0.10(δs－δw)2 式中，δs：壳体中氧同位素值，δw：水体的氧同位素值
环境地球化学 第21页
+ 冰期与间冰期对碳酸盐溶解作用的影响不同，也会引起 海水中CO2总含量的变化。 经计算，末次冰期极盛期的CO2含量稍高于间冰期， 两者的比值为1.15±0.5。
这样，由海水表温、盐度、冰川体积等因素变化引 起的大气CO2浓度变化仅占实际变化的5％。因此，如果 当时不存在其它海水化学性质的变化，则大气CO2含量将 保持近于恒定。
环境地球化学 第4页
4氧同位素应用
（l）查明地质时期海水古温度的变化趋势
通过生物氧同位素研究法确定了自晚白垩纪（约7000 万年前）以来全球气候有逐渐变冷的趋势。
Emiliani（1954）根据底栖有孔虫δ180值逐渐递增的 趋势，确定了自白垩纪以来，全球大洋深水平均温度曾从 13oC逐渐下降到目前的2oC左右。
由于在任何时候、任何地区，底栖有孔虫氧同位素温 度始终低于浮游有孔虫的氧同位素温度，表明大洋的底层 水系由高纬地区的表层水下沉扩散而来，所以，从新生代 底层水的这种变冷趋势可以推出高纬地区的表层水以致大 气圈也存在着逐渐变冷的趋势。
环境地球化学 第5页
南
北 半 球
极 冰 盖
南极海冰 大量形成
冰形
盖成
环境地球化学 第24页
热带东太平洋V19-30柱状样15万年来浮游有孔虫N.dutertrei与底栖有孔虫 U.sentioncosa碳同位素组分的差值（Δδ13C） 变化图
4章-地球化学11-12-13谢PPT课件
假定我们直接观察到的各种地质体是曾经在某种
热力学平衡条件下形成的，并且自形成以来一直
保持着当时的平衡状态，而未被后来的作用所改 造，那么依靠实验测得的矿物和岩石的热力学性 质，运用热力学理论，可以合理地推测各种地质 体形成的过程及其物理化学条件。
20世纪以来，地球化学热力学取得了重要进展 ：获得大量矿物和离子的热力学数据；发展了 编制矿物（体系）平衡相图的方法；建立矿物 固溶体热力学；对硅酸盐熔体、超临界流体的 研究有了很大进展。
想要制造出热效率为百分之百的热机也是绝对不可 能的。如汽车发动机总是要往外散热的。
热量不会自动从低温物体向高温物体转移，要实现 这种转移，需外界对它做功，如空调、冰箱。
人往高处走，水往低处流都是自然而然的吗？
2）热力学第二定律的定量表达
①第一种表达 以卡诺热机的热效率来表达：η=W/Q1=(Q1Q2)/Q1 =(T1-T2)/T1（可逆过程） （5.3）
2.热力学第二定律
自然界里的自发过程常常具有一定的方向性。 例如热量只能从高温向低温物体传递；溶解的 盐类从高浓度向低浓度溶液扩散；水流从高压 向低压流动；岩块从高位势向低位势移动等等 。上述例子向相反方向进行的话，并不违背第 一定律。但实践表明，这种情况是决不会出现 的（除非有外来或者说环境的干预）。说明制 约自然界中自发过程进行的方向，除了第一定 律外，还存在其他的制约因素。热力学第二定 律正是阐明自发过程进行的方向学动力学
热力学是研究热现象的一门科学。它从具有公理 性质的四个基本定律出发，演绎物质体系的宏观 性质与热、功形式的能量之间的关系。
热力学原理应用于研究化学反应（包括相变）形 成了化学热力学分支，它要解决的主要问题是根 据化学反应和相变过程中伴随的能量变化，预测 化学反应和相变的方向和进程。化学热力学与地 球化学相结合形成了地球化学热力学。
热力学平衡条件下形成的，并且自形成以来一直
保持着当时的平衡状态，而未被后来的作用所改 造，那么依靠实验测得的矿物和岩石的热力学性 质，运用热力学理论，可以合理地推测各种地质 体形成的过程及其物理化学条件。
20世纪以来，地球化学热力学取得了重要进展 ：获得大量矿物和离子的热力学数据；发展了 编制矿物（体系）平衡相图的方法；建立矿物 固溶体热力学；对硅酸盐熔体、超临界流体的 研究有了很大进展。
想要制造出热效率为百分之百的热机也是绝对不可 能的。如汽车发动机总是要往外散热的。
热量不会自动从低温物体向高温物体转移，要实现 这种转移，需外界对它做功，如空调、冰箱。
人往高处走，水往低处流都是自然而然的吗？
2）热力学第二定律的定量表达
①第一种表达 以卡诺热机的热效率来表达：η=W/Q1=(Q1Q2)/Q1 =(T1-T2)/T1（可逆过程） （5.3）
2.热力学第二定律
自然界里的自发过程常常具有一定的方向性。 例如热量只能从高温向低温物体传递；溶解的 盐类从高浓度向低浓度溶液扩散；水流从高压 向低压流动；岩块从高位势向低位势移动等等 。上述例子向相反方向进行的话，并不违背第 一定律。但实践表明，这种情况是决不会出现 的（除非有外来或者说环境的干预）。说明制 约自然界中自发过程进行的方向，除了第一定 律外，还存在其他的制约因素。热力学第二定 律正是阐明自发过程进行的方向学动力学
热力学是研究热现象的一门科学。它从具有公理 性质的四个基本定律出发，演绎物质体系的宏观 性质与热、功形式的能量之间的关系。
热力学原理应用于研究化学反应（包括相变）形 成了化学热力学分支，它要解决的主要问题是根 据化学反应和相变过程中伴随的能量变化，预测 化学反应和相变的方向和进程。化学热力学与地 球化学相结合形成了地球化学热力学。
应用地球化学.ppt
2. 生态地球化学调查相关理论
2．1．生态地球化学调查理论基础 2．1．1．地球表层、具生物效应的元素对生态系统存在控制与 影响作用
生态效应的表现之一，是元素在人体中的分布对健康的 影响，上表中标记为浅色的元素是对健康的必须元素；深 色的是有毒元素，而有些元素具双重性；生态地球化学调 查的元素主要局限于这些有生态效应的元素。
国土资源部目前正组织开展多目标地球化学调查，而生态 地球化学调查是其中的一部分，相关人员实际已在开展生 态地球化学工作，有不少的实际工作积累和认识积累，并 有理论和方法上的探讨（如奚小环“关于区域生态地球化 学评价若干意见”、杨忠芳的“多目标地球化学调查”、 湖南地质调查研究院的“洞庭湖区多目标生态地球化学调 查中的第四纪地质工作方法”等发言、报告等），相信大 家对他们的思想观点都已有认识，在此不再赘述；现将一 些通过阅读文献和实际工作形成的一些自己不成熟的认识 向大家作一介绍，由于这些认识完全是自我认识，虽有思 路较新的特点，同时也不成熟之弊病，请多提意见。
生态地球化学调查的理论及方法：生态地球化学 学科的定位决定了指导和开展生态地球化学调查的 理论和方法为生态学理论、地球化学理论以及二者 交叉融合可能形成的真正属于生态地球化学的理论 和方法，目前人们在开展生态地球化学调查时主要 借鉴的是地球化学理论与方法，而系统的生态地球 化学理论和方法还在人们的探索和形成过程中。
2．1．2．具生物效应的元素在地球表层分布、生态系 统均有时空上的差异性（不均一性）以及相互间的联系性 ，这种差异性的存在才使得开展生态地球化学调查具有必 要性，而联系性使调查发现规律成为可能。
如图2.1,2.2,2.3表现元素的空间分布的不均匀与不同生 态系统间的对应性（Dissanayake et al., 2019）。
地球化学在矿床研究中的应用
地球化学在矿床研究中的应用地球化学是研究地球化学元素及其同位素在地壳圈各介质中分布规律和地球化学作用的一门科学，它在矿床研究中有着重要的应用价值。
通过对地质样品中地球化学元素和同位素的测定，可以揭示矿床成因、矿物资源富集规律以及找矿方向，为矿产资源勘查与开发提供重要依据。
一、矿床成因研究地球化学能够通过测定地质样品中元素的含量和同位素组成，揭示矿床的成因机制。
例如，通过分析矿石中重稀土元素的含量及同位素组成，可以判断矿床是由热液沉淀还是岩浆作用形成。
另外，通过分析同位素比值，可以确定矿床形成的年代，从而进一步了解矿床的演化历史。
二、矿物资源勘查地球化学在矿床勘查中有着广泛的应用。
通过对地质样品中元素含量和同位素组成的测定，可以辨别矿区、找寻矿体。
例如，在铜矿勘查中，通过测定地质样品中铜和与其赋存关系密切的元素（如银、金等）的含量，可以确定矿体的赋存状态以及找矿方向。
此外，地球化学还可以通过对地表土壤样品的分析，追踪矿床的地质异常，指导找矿工作。
三、矿石选冶过程控制地球化学在矿石选冶过程控制方面也有着重要的应用。
通过分析矿石中有害元素（如砷、锑、铅等）的含量及其同位素组成，可以评估矿石的品质，并制定相应的选矿工艺方案。
另外，地球化学还可以通过分析矿石中金属元素的赋存状态、物相组成等，为选冶过程中的工艺参数的调整提供依据，提高矿石选冶过程的效率。
四、矿床环境影响评价地球化学在矿山环境影响评价方面也发挥着重要作用。
通过对矿山周边环境的地质样品分析，可以评估矿山开发活动对周边环境的影响程度。
例如，通过分析水体中的重金属元素含量，可以评估矿山废水对周边水环境的污染程度。
另外，地球化学还可以通过对大气中悬浮颗粒物的化学成分进行分析，评估矿山对大气环境的影响。
综上所述，地球化学在矿床研究中具有重要的应用价值。
通过对地质样品中元素含量和同位素组成的测定，可以揭示矿床成因、矿物资源富集规律以及找矿方向。
此外，地球化学还可应用于矿石选冶过程控制和矿床环境影响评价等方面，为矿产资源勘查与开发提供科学依据。
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Nb-Y和Ta-Yb判别 图解； Rb-（Y+Nb）和 Rb-（Yb+Ta）判 别图解；
图解常具多解性。
基于变量Hf-Rb-Ta的判别图解
碰撞后花岗岩与火山弧花岗岩有广泛的重叠。
Maniar的五组判别图解 岩石的SiO2含量必须大 于60%；石英实际含量 须大于2%，岩石时代必 须是显生宙的。 判别造山后花岗岩效果 显著。 注：右侧两个图解需分 别计算AFM及ACM（三 角图）百分含量，再用 两个变量进行投影。
其他补充
U-Pb同位素：中生代及其以前的岩浆岩、变质岩、 沉积岩的沉积岩年龄、变质年龄、热事件年龄。 氢、氧、硫、碳同位素：计算成岩、成矿温度等物 理化学条件。 铅同位素：计算模式年龄，判别成因。 关于岩石成因系列：涉及到成因岩石学，不同的划 分方法和种类，内容繁琐。 关于变质岩判别：一般是进行原岩恢复，再用岩浆 岩或沉积岩的角度去判断。主要还是靠野外认识， 许多原岩恢复图解不是那么准确可靠。
（2）不相容元素图解（蜘蛛图解）
标准化：原始地幔、球粒陨石、MORB 火成岩：1.源区地球化学特征；2.岩石演化过程中 晶体/熔体的平衡关系 ；3.构造环境对比分析。 沉积岩（常用平均页岩数值标准化）：对比？
（3）铂金属组元素（PGE）图解 Ru，Rh，Pd，Os，Ir、Pt及Au、Cu、Ni等 （4）过度金属元素图解 Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、 Zn （5）双变量微量元素图解 （6）富集亏损图解 ……
Sr-Nd同位素
Sr同位素常用于花岗岩类成因研究： （1）低锶花岗岩 ， 87Sr/86Sr初始比值介于 0.702～ 0.706之间，为玄武岩的初始比值，一般认为是幔 源型花岗岩。（2）中等锶花岗岩， 87Sr/86Sr初始 比值介于0.706～0.719之间，这类岩石形成机制和 物质来源较复杂，大致有三种类型：①由下地壳 源岩部分熔融形成；②地幔和地壳的混熔作用形 成；③导源下地壳的岩浆在上升过程中与上地壳 物质混染。又基本上可分为两段，下段(87Sr/86Sr)i 为0.706～0.712，主要由于壳幔混熔或下地壳物质 部分熔融所形成；上段(87Sr/86Sr)i为0.712～0.719， 主要导源于下地壳的岩浆在上升过程中受到上地 壳物质的混染所形成。（3）高锶花岗岩， 87Sr/86Sr初始比值大于0.719，多数属于陆壳的古老 硅铝质源岩部分熔融形成，少数可能由古老花岗 岩重熔而成。
任何成功的地球化学研究都必须建立 在对研究区域地质学正确认识的基础 之上；所有地球化学图解的运用，都 需建立在坚实的地质基础和丰富的工 作经验之上。
参考文献（教材）：
1.赵伦山和张本仁. 地球化学[M]. 北京：地质出版社，1988. 2.韩吟文，马振东，张宏飞，张本仁，李方林，高山，鲍 征宇. 地球化学[M]. 北京：地质出版社，2003，7. 3.赵振华. 微量元素地球化学原理[M]. 北京：科学出版社， 1997. 4.肖庆辉，邓晋福，马大铨等.花岗岩研究思维与方法[M] . 5.刘英俊，曹励明. 元素地球化学导论[M]. 北京：地质出 版社，1987 . 6.Hugh R. and Rollison. 岩石地球化学[M]. 杨学明等译. 安 徽：中国科学技术大学出版社，2000. 7.中国科学院地球化学研究所. 高等地球化学[M]. 北京： 科学出版社，1998.
3、放射性同位素地球化学
关于MSWD（加权平均方差） 衡量等时线拟合好坏的一个重要参数理想 的MSWD数值是≤1.0；但对于一般的数据来 说MSWD等于2.5仍能接受为限定的等时线; 当MSWD>2.5时，很可能是一条误差等时 线。 模式年龄 表示样品从地幔分离出来的时间，样品最 初起源于地幔，常用于Sm-Nd体系。常用 CHUR（球粒陨石均一储库）和DM（亏损 地幔）。
（1）稀土元素配分模式图
（1）稀土元素配分模式图
火成岩REE模式：1.表示岩 浆分异的程度；2.区分相似 的岩石；3.判别岩石的不同 成因；4.反映部分熔融和分 离结晶的程度；5.指示洋中 脊的扩张速度；6.确定岩浆 来源。 沉积岩REE模式：1.反映物 源岩石成分；2.反映物源区 风化程度。
Sr-Nd同位素联用
Sr-Nd同位素联用常用于花岗岩类成因研究：
Sr-Nd同位素图解
幔源系列分布在Ⅱ
陆壳改造型系列在Ⅳ 右下侧。
同熔型系列在Ⅳ左上 侧。
4、构造判别图解
（1）玄武质至安山质成分岩石判别图解
Ti-Zr，Ti-Zr-Y和Ti-Zr-Sr图解： 用于成分在20%>CaO+MgO>12%的拉斑玄武岩。
地球化学图解基本认识
内容提纲
认识基础
采样及分析
数据整理及相关图解
三、数据整理及相关图解
数据整理
Excel表格 Geokit 主量元素图解 微量元素图解 同位素相关 构造判别图解
相关图解
1、主量元素图解
（1）岩石分类
TAS分类命名
先剔除H2O及CO2，重 新换算成100%，在进 行TAS图解投影。
火山弧玄武岩优先使用的图解
Cr-Y图解
Cr-Ce/Sr图解
La/10-Y/15Nb/8图解
F1-F2-F3图解
成分范围：20wt%>CaO+MgO>12wt%
MgO-FeO-Al2O3图解
适用于SiO2范围为 51wt%～56wt%（剔 除挥发分后）的亚 碱性玄武岩和玄武 质安山岩，碱性玄 武岩不能用此图。 对新鲜的现代亚碱 性火山岩十分有效
其他Ti-Zr-Y-Nb变量的判别图解
玄武岩的Zr/Y-Zr图解：易区分大洋岛弧、MORB、板内 玄武岩 Ti/Y-Nb/Y图解：区分板内玄武岩、MORB、火山弧玄 武岩（后两者有很大重叠） Zr-Nb-Y图解：若干类型端元有重叠
Th-Hf-Ta图解
特点： （1）能判别不同类型的 MORB； （2）能够适应于中性和 酸性熔岩及玄武岩； （3）识别火山弧玄武岩 效果特别好。 注意： 样品不能含有大量的 蚀变玻璃及磁铁矿。
Harker图解：反映岩浆分离 结晶、部分熔融。沉积岩中 不同矿物组分混合的结果； 变质岩中的混合作用等等。
（3）成因系列判别
花岗岩K2O-SiO2图解
花岗岩SiO2-AR图解
花岗岩A/NK-A/KNC判别图
花岗岩SiO2-AR图解
2、微量元素图解
当地幔发生部分熔融作用时，微量元素优 先进入矿物相的元素称为相容元素；择优 进入熔体相的微量元素叫做不相容元素 （亲岩浆元素）。 不相容元素分为 高场强元素（HFS）：具有半径小和电价高 阳离子的元素，离子势>2.0； 低场强元素（LILE）：具大半径且低电价阳 离子的元素，离子势<2.0。 分配系数是元素在矿物中的含量比该元素 在熔体中的含量。用来描述微量元素在矿 物和熔体之间的平衡分布。
标准矿物岩石命名
CIPW标准矿物（Cross、Iddings、Pirrson、Washingdon，1903） 阳离子标准矿物（Bar另外，沉积岩、变质岩中矿物成分和化学 成分之间的简单关系十分困难，不能用简单 的图解来进行分类。
（2）协变图解
三变量图解
二变量图解
TiO2-K2O-P2O5图解不适 用于碱性玄武岩，AFM图 解中需剔除A大于20%的 样品。
MnO-TiO2-P2O5图解适用 于SiO2含量为45%～54% 的玄武岩和玄武安山岩。 可划分MORB、大洋岛拉 斑玄武岩、大洋岛碱性玄 武岩、岛弧玄武岩和钙碱 性玄武岩。
（2）花岗质成分岩石的判别图解
R1-R2判别图解
1-地幔分异产物 2-板块碰撞前 3-碰撞后隆起 4-造山晚期 5-非造山 6-同碰撞 7-造山后
（3）碎屑沉积岩的判别图解
砂岩判别函数图解 对具有较高CaO含 量（作为碳酸盐岩 形式存在）的样品 须进行碳酸盐含量 校正。
砂岩双变量判别函数图解
砂岩双变量判别函数图解，判断物源。
Nd同位素用于火成岩成因研究： 常用εNd(t)表示Nd同位素组成，εNd(t)反映了岩石 在其形成时的 143Nd/144Nd初始值与原始未熔融的 地幔的相对偏离。 火成岩的εNd(t)<0，表明它们来源于地壳物质，或 至少它们形成的过程中与地壳物质发生过相当明 显的混染，混染程度越明显，其负值越大； εNd(t)>0，表明它们来源于亏损地幔，正值越大， 表明它们来源于轻稀土亏损越是明显的地幔源区。