[化学课件]微量元素地球化学课件(中国地质大学)1微量元素的测定技术及数据分析

微量元素的地球化学行为
在熔体/溶液-固体共存体系（岩石部分熔 融或岩浆分离结晶）中：
离子半径
– 大半径离子优先进入溶液/熔体
离子电价
– 高电价离子优先进入溶液/熔体.
火成岩岩石学中一些非常有用的微量元素
元素
岩石成因指示
高度相容元素. Ni (Co) 在橄榄石中富集, Cr在尖晶石和单斜辉石中富集。 Ni, Co, Cr 高含量指示地幔来源。
3. 如果我们想了解某光纤不同圈层 中元素(比如Pb)含量，应该选择 什么仪器？
4. 如果我们想利用头发研究环境随 时间的变化，应该选择什么分析 仪器？
100m
1.微量元素的测定技术及数据评价
1.1. 微量元素定义 1.2. 微量元素的重要性 1.3. 微量元素的测定 1.4. 微量元素数据评价
tiation
Upper crust Lower crust
Rock/Chondrite
1
Ce Nd Sm Gd Dy Er Yb
Fra Baidu bibliotekLa Pr
Eu Tb Ho Tm Lu
Eu
100
10
1
Ce Nd Sm Gd Dy Er Yb
La Pr
Eu Tb Ho Tm Lu
Rock/Chondrite
100
Eu
V, Ti Zr, Hf
二者在Fe-Ti氧化物 (钛铁矿和钛磁铁矿)中都是高度相容元素. 如果二者行为不一致，那么Ti很可能 被分馏进入了一种副矿物相（如榍石或金红石）
高度不相容元素，它们很难类质同象替代主要硅酸盐矿物，但可能替代榍石和金红石中的Ti
Ba, Rb Sr REE Y
高度不相容元素，可以替代钾长石、云母和角闪石中的K。 相对于角闪石， Rb在钾长石和云母中更容易发生类质同象替代， 因此通过K/Ba比值变化可以 区分这些矿物相。
可以替代斜长石中的Ca，但不会替代辉石中的Ca；可以少量替代钾长石中的K。 在斜长石稳定存在的低压条件下，表现出相容元素特征； 在斜长石不稳定的高压条件下，表现出不相容元素特征。
HREE比LREE更容易进入石榴石；辉石和角闪石具有类似特征。 斜长石、榍石和磷灰石更容易结合LREE； Eu2+会强烈分离进入斜长石。
and lower crust delamination
Clastic sediments
Eu
100 10
Rock/Chondrite
Rock/Chondrite
100
Eu
10
1
Ce Nd Sm Gd Dy Er Yb
La Pr
Eu Tb Ho Tm Lu
New crustal Intracrustal additions Differen-
“Geochemistryreallyisforev eryone!”
ByFersman(1958)
1. 文献阅读 2. 课程讲授 3. 问题思考 4. 应用设计
1. 某厂家给定其产品玻璃棒中Cu含 量为5ppm，Pb含量为5ppm，他们 所用的仪器为ICP-AES。请问该 数据是否可靠？
2. 某厂家给定产品玻璃光纤中Cu含 量为0.5ppm，Pb含量0.1ppm，他 们所用的仪器为ICP-MS。请问该 数据是否可靠？
3. 近似服从稀溶液定律（Henry定律）
(ai=Kbi)
Henry定律
ai=Kbi
分配达平衡时微量元素i在各相 间的化学势相等，其活度（ai）
正比于其摩尔浓度 (bi)
1.2. 微量元素的重要性
DM Shaw, 2007. Trace elements in magmas. Cambridge University Press
10
1
Ce Nd Sm Gd Dy Er Yb
和HREE行为相似，会强烈分离进入石榴石和角闪石。 榍石和磷灰石也会富集Y，如果榍石和磷灰石作为副矿物，那么它们对Y的分布具有强烈的控制作用。
After Green (1980). Tectonophys., 63, 367-385
K.D. Nelson (1992)
Eu anomaly as a probe for crustal evolution
Gill R.1999, Modern analytical geochemistry. Person Education Asia Ltd. Singapore
1.1. 微量元素定义
1. 在体系的矿物相中不计入化学计量式的 组分，在岩石中含量通常是ppm(10-6)及 ppb(10-9)级;
2. 不影响所在体系的物理/化学特性;
1.1. 微量元素定义
主量元素/常量元素（Major element） 含量>1%（10-2），组成主要矿物； 微量元素(Minor element)(部分副矿物) 1%（10-2）>含量>0.1%（10-3） 痕量元素（Trace element） 含量<0.1%（10-3） 相对性
1.2. 微量元素的重要性
微量元素含量高度变化; 微量元素地球化学行为多样; 微量元素比常量元素变化更灵敏。
微量元素可以提供大量 有关岩石成因及地质作 用过程的信息。
含量高度变化
Note magnitude of major element changes
Harker variation diagram for 310 analyzed volcanic rocks from Crater Lake (Mt. Mazama), Oregon Cascades. Data compiled by Rick Conrey (personal communication). From Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
Magnitude of trace element changes
Harker Diagram for Crater Lake. From data compiled by Rick Conrey. From Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.