地球化学件七2实用课件
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5、地壳亏亲铁元素，富集亲气不相容元素。
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三、元素克拉克值在地球化学研究中的意义
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第25ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ/共60页
2、作为元素集中分散的标尺 浓度克拉克值=观测值/克拉克值 大于1，元素富集或集中，小于1，元素贫化或分散。
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670km深处地震波不连续则与辉石、橄榄石转变为 钛铁矿ilmenite结构和钙钛矿perovskite结构的相变 相吻合。 ③下地幔(900～2700km)是结构极为紧密的Mg、 Fe硅酸盐矿物组合（如钙钛矿结构等）。
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钙钛矿结 构
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四面体
四面体 和八面体
八面体
2.榴辉岩橄榄岩互层地幔模型
Anderson(1979,1982)根据计算发现： a、在220-270Km（压缩波速）Vp、（剪切 波速）Vs值比纯橄榄岩高4-5%和3-7%，该 速度与橄榄-榴辉岩相近。 b、400km和670km地震波波速变化与 Ringwood提出的相变不吻合。
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1.橄榄岩地幔岩模型Pyrolite model:
Ringwood(1962) 提出可以用模式橄榄岩代表整个地 幔的成分，并根据高温高压实验成果提出一个完整的橄榄 岩相转变系列可以解释地幔中主要地震波（剪切波Shear 、 压缩波Pressure）不连续面性质，即将地幔划分为三个 带，各带之间均为等化学的相转变关系：
将地幔自上而下划分为三层： ①“富集”的橄榄岩上地
幔（从Moho面到220km 深度）enriched upper mantle ；
②“亏损”的橄榄岩-榴 辉岩过渡带 (220~670km)depleted transitional zone ；
③“亏损”的橄榄岩下地 幔depleted lower mantle。
地球内部活动强，物质垂直分流分异明显。而18亿年后 （古元古-中元古），随235U衰变量减小，地球能量低， 导致上地幔顶部和地壳合成统一的岩石圈，刚性增强，导 致板块水平运动。
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第三节 地幔地球化学
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一、地幔结构及低速带
由Ringwood提出的橄榄岩地幔模型和Anderson提出的橄榄岩-榴辉岩互层地幔模型。
仍与陨石化学成分相同。 假设：a.陨石在太阳系形成；b.陨石与小行星成 分相同；c.陨石是破坏了的星体碎片；d.产生陨 石的星体，其内部结构和成分与地球相似。
但各类陨石比例如何确定？
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2、地球模型和陨石类比法:
按 地 球 的 各 主 要 圈 层 的 比 例 计 算 ： a. 地 核 (32.4%)—23.1% 球 粒 陨 石 的 镍 铁 金 属 相 +5.3% 陨硫铁(硫化物相)代表；b.地幔+地壳(67.6%)-球粒陨石的平均硅酸盐成分。
3、标示地壳元素富集和成矿能力 浓集系数=矿石边界品位/克拉克值，表明元素富集 成矿能力，即元素成为可开采利用矿石需富集倍 数
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4、地壳丰度对地球能源限制 地壳能源来源：太阳能和放射性衰变。 地球形成45亿年来，235U已衰变95%，238U已衰变50%，
232Th已衰变20%。 地壳元素衰变影响地壳物质流。如18亿前，衰变强，
第一节 地球的圈层构造及化学组成
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一、地球的圈层结 构
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地壳、地幔、地核
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二.地球元素丰度研究方法：
1、陨石类比法： 认为与陨石同源，现今为分异结果，但总成分
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二、地壳元素丰度特征
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2、原子序数增加，丰度降低，但Li、Be、B丰度 仍亏损，但规律不如太阳系元素特征规律强，表 明两者相似但有区别。
3、除少数惰性气体和少数元素外，质量数为偶数 的元素丰度大于奇数。
4、质量数为4倍数的元素占主导地位。4A （87%），4A+3（13%），4A+1和4A+2 （0.1n%)
3、地球物理类比法(黎丹):
A+B+C+D+E+F+G(层)结合地球物理资料。 A：地壳；BCD分别为上地幔、中地幔和下地幔； EFG为外核、过渡层和内核。
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第二节 地壳平均化学成分
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几个概念： 克拉克值：地壳的平均化学成分。 重量克拉克值：地壳中元素的重量平均含量。 原子克拉克值：地壳中元素的原子平均含量。
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3、地幔低速带 在岩石圈下部存在低速带，地震波波带低，热
流值大，高的电导率，称为地幔低速带（软流 圈）。
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2、细粒碎屑岩法 碎屑岩是多种岩石混合，代有物源区地壳成分。
2）Taylor and Mclennan(1985)发现泥质岩（如 黄土、深海沉积物）稀土分配模式与现代大陆上 地壳几乎一致，用之估算。
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3、地壳模型法 Taylor and Mclennan(1985)认为：地壳由75%太 古宙+25%后太古宙。 后太古宙发生在岛孤地区（岛孤安山岩）。 局限：大陆地壳生长过程中不同时期原始物质认 识不相同，结果不一致。
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理由：
橄榄石平均零压密度与上 地幔密度相等。
辉长岩-榴辉岩相变线与 莫霍面不吻合，即在该深 度不可能发生辉长岩-榴 辉岩相变。
地幔包裹体中橄榄石数量 远大于榴辉岩。
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①上地幔（从Mohorovic面到350km深度）由橄 榄石olivine→斜方辉石enstenite→单斜辉石 clinopyroxene→石榴子石garnet组成。 ②过渡带transition zone(350～900km)：地幔岩 Pyrolite 发生相转变，伴随密度改变，引起地震波 的不连续，350～400km的地震波不连续面与橄榄 石→β相（类尖晶石结构）、辉石→石榴子石复杂 固熔体的相变带对应。
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三、元素克拉克值在地球化学研究中的意义
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2、作为元素集中分散的标尺 浓度克拉克值=观测值/克拉克值 大于1，元素富集或集中，小于1，元素贫化或分散。
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670km深处地震波不连续则与辉石、橄榄石转变为 钛铁矿ilmenite结构和钙钛矿perovskite结构的相变 相吻合。 ③下地幔(900～2700km)是结构极为紧密的Mg、 Fe硅酸盐矿物组合（如钙钛矿结构等）。
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钙钛矿结 构
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四面体
四面体 和八面体
八面体
2.榴辉岩橄榄岩互层地幔模型
Anderson(1979,1982)根据计算发现： a、在220-270Km（压缩波速）Vp、（剪切 波速）Vs值比纯橄榄岩高4-5%和3-7%，该 速度与橄榄-榴辉岩相近。 b、400km和670km地震波波速变化与 Ringwood提出的相变不吻合。
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1.橄榄岩地幔岩模型Pyrolite model:
Ringwood(1962) 提出可以用模式橄榄岩代表整个地 幔的成分，并根据高温高压实验成果提出一个完整的橄榄 岩相转变系列可以解释地幔中主要地震波（剪切波Shear 、 压缩波Pressure）不连续面性质，即将地幔划分为三个 带，各带之间均为等化学的相转变关系：
将地幔自上而下划分为三层： ①“富集”的橄榄岩上地
幔（从Moho面到220km 深度）enriched upper mantle ；
②“亏损”的橄榄岩-榴 辉岩过渡带 (220~670km)depleted transitional zone ；
③“亏损”的橄榄岩下地 幔depleted lower mantle。
地球内部活动强，物质垂直分流分异明显。而18亿年后 （古元古-中元古），随235U衰变量减小，地球能量低， 导致上地幔顶部和地壳合成统一的岩石圈，刚性增强，导 致板块水平运动。
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第三节 地幔地球化学
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一、地幔结构及低速带
由Ringwood提出的橄榄岩地幔模型和Anderson提出的橄榄岩-榴辉岩互层地幔模型。
仍与陨石化学成分相同。 假设：a.陨石在太阳系形成；b.陨石与小行星成 分相同；c.陨石是破坏了的星体碎片；d.产生陨 石的星体，其内部结构和成分与地球相似。
但各类陨石比例如何确定？
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2、地球模型和陨石类比法:
按 地 球 的 各 主 要 圈 层 的 比 例 计 算 ： a. 地 核 (32.4%)—23.1% 球 粒 陨 石 的 镍 铁 金 属 相 +5.3% 陨硫铁(硫化物相)代表；b.地幔+地壳(67.6%)-球粒陨石的平均硅酸盐成分。
3、标示地壳元素富集和成矿能力 浓集系数=矿石边界品位/克拉克值，表明元素富集 成矿能力，即元素成为可开采利用矿石需富集倍 数
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4、地壳丰度对地球能源限制 地壳能源来源：太阳能和放射性衰变。 地球形成45亿年来，235U已衰变95%，238U已衰变50%，
232Th已衰变20%。 地壳元素衰变影响地壳物质流。如18亿前，衰变强，
第一节 地球的圈层构造及化学组成
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一、地球的圈层结 构
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地壳、地幔、地核
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二.地球元素丰度研究方法：
1、陨石类比法： 认为与陨石同源，现今为分异结果，但总成分
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二、地壳元素丰度特征
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2、原子序数增加，丰度降低，但Li、Be、B丰度 仍亏损，但规律不如太阳系元素特征规律强，表 明两者相似但有区别。
3、除少数惰性气体和少数元素外，质量数为偶数 的元素丰度大于奇数。
4、质量数为4倍数的元素占主导地位。4A （87%），4A+3（13%），4A+1和4A+2 （0.1n%)
3、地球物理类比法(黎丹):
A+B+C+D+E+F+G(层)结合地球物理资料。 A：地壳；BCD分别为上地幔、中地幔和下地幔； EFG为外核、过渡层和内核。
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第二节 地壳平均化学成分
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几个概念： 克拉克值：地壳的平均化学成分。 重量克拉克值：地壳中元素的重量平均含量。 原子克拉克值：地壳中元素的原子平均含量。
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3、地幔低速带 在岩石圈下部存在低速带，地震波波带低，热
流值大，高的电导率，称为地幔低速带（软流 圈）。
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2、细粒碎屑岩法 碎屑岩是多种岩石混合，代有物源区地壳成分。
2）Taylor and Mclennan(1985)发现泥质岩（如 黄土、深海沉积物）稀土分配模式与现代大陆上 地壳几乎一致，用之估算。
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3、地壳模型法 Taylor and Mclennan(1985)认为：地壳由75%太 古宙+25%后太古宙。 后太古宙发生在岛孤地区（岛孤安山岩）。 局限：大陆地壳生长过程中不同时期原始物质认 识不相同，结果不一致。
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理由：
橄榄石平均零压密度与上 地幔密度相等。
辉长岩-榴辉岩相变线与 莫霍面不吻合，即在该深 度不可能发生辉长岩-榴 辉岩相变。
地幔包裹体中橄榄石数量 远大于榴辉岩。
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①上地幔（从Mohorovic面到350km深度）由橄 榄石olivine→斜方辉石enstenite→单斜辉石 clinopyroxene→石榴子石garnet组成。 ②过渡带transition zone(350～900km)：地幔岩 Pyrolite 发生相转变，伴随密度改变，引起地震波 的不连续，350～400km的地震波不连续面与橄榄 石→β相（类尖晶石结构）、辉石→石榴子石复杂 固熔体的相变带对应。