自然体系中元素共生结合规律 参考答案-刘丙祥

自然体系中元素共生结合规律参考答案

1、在岩石圈内，下列元素主要表现出哪些亲合性质，并举矿物说明。

Fe, Cu, Ni, Au, Ba, Ca, Zn, Nb, Hg

答：（1）亲铁元素：Cu,Au,Ni,

(2) 亲硫元素：Cu，Zn,Fe2+,Hg，Au

(3) 亲氧元素：Fe3+,Ca,Nb,Ba

矿物：自然金(Au)------亲铁元素

辉铜矿（Cu

2

S）,铜蓝(CuS)，闪锌矿（ZnS）-----亲硫元素

方解石（CaCO

3）,钙斜长石（Ca[AlSi

3

O

8

]-------亲氧元素

2、在硅酸盐矿物中检出下列微量元素，试分析可能被下列微量元素类质同像置换的造岩元素，并加以说明。

Rb, Sr, Ga, Ti, Li, Ba, Ge, REE, Pb, Ni, Mn, Sc

答：建议答案总结简练一些：

（1）根据隐蔽法则可知，有哪些离子可以类质同像

（2）根据戈尔德施密特法则可知，有哪些离子可以类质同像

（3）根据电负性法则可知，有哪些离子可以类质同像

1.Rb+(1.49A)与K+(1.33A)离子半径相似，且电荷数相等，根据隐蔽法则可知。

2.Sr2+(1.27A)与Ca2+(1.06A) 离子半径相似，且电荷数相等，根据隐蔽法则可知。

3.Ga3+(0.62A)与Fe3+(0.67A) 离子半径相似，且电荷数相等，根据隐蔽法则可知。

4.Ti3+(0.69A)与Fe3+(0.67A) 离子半径相似，且电荷数相等，根据隐蔽法则可知。

5.Li+(0.78A)与Mg2+(0.78A) 离子半径相似,虽然电价不同，根据“捕获”法则可知。

6.Ba2+(1.43A)与K+(1.33A) 离子半径相似,虽然电价不同，根据“捕获”法则可知。

7.Ge4+(0,44A)与Si4+(0.39A) 离子半径相似，且电荷数相等，根据隐蔽法则可知。

8.REE3+(0.89A-1.22A),平均离子半径与Ca2+(1.06A)大致相等，可根据”捕获“法则解释。

9.Pb2+(1.32A)与K+(1.33) 离子半径相似,虽然电价不同，根据“捕获”法则可知。

10.Ni2+(0.78A)与Mg2+(0.78A) 离子半径相似，且电荷数相等，根据隐蔽法则可知。

11.Mn2+(0.91A)与Mg2+(0.78A)，Fe2+(0.83A)。离子半径相似，电荷数相等，Mg,Fe主要进入

早期结晶矿物，而Mn则进入较晚期结晶矿物。

12.Sc3+(0.83A)与Fe2+(0.83A)离子半径相似,虽然电价不同，根据“捕获”法则可知。

3.说明在矿物中不存在下列类质同象置换关系的原因

①C4+→Si4+②Cu+→Na+；③Sc 3+→Li+；

①C4+→Si4+它们都是第四周期的主族元素，也都具有部分共价键性和部分离子键性，但由于Si4+（四次配位）和C4+(三次配位)的配位数不同且它们的离子半径相差较大，它们之间不能发生类质同象置换。

②Cu+→Na+

Cu通常是亲硫元素，倾向于形成共价键化合物；Na是亲氧元素，倾向于形成离子键化合物，两种元素之间不能发生类质同象。键性相对接近是类质同象的首要条件。

③Sc 3+→Li+

（戈尔德施米特总结）若两种离子的半径相似而电价不等，较高价的离子优先进入较早结晶的矿物晶体，集中

于较早的矿物中，称“捕获”（capture）；较低价离子集中于较晚期的矿物中，称为被“容许”（admit）。Sc3+（0.083nm）和Li+（0.078nm）离子半径相近但电价不同，高价的Sc3+被早期结晶的镁铁矿物（辉石、角闪石）所捕获，集中于基性、超基性岩中；Li+因电价低被“容许”进入较晚形成的镁铁矿物（黑云母、电气石）中，富集于酸性岩或伟晶岩中。

4.为什么在碱性长石中常见钾长石与钠长石的条纹结构，而在斜长石中则不见这种结构？

答：

(1) 碱性长石在高温时钾和钠可以以完全类质同像的形式交代，形成完全的类质同像固溶体；当温度下降时，结晶过程中钾和钠则分离，一部分钠长石从高温下形成的固溶体析出成为单独的矿物相，这就导致高温下的固溶体变得不稳定，进而成为不完全固溶体，因此就形成钾长石与钠长石的条纹结构。（2）斜长石中钠长石和钙长石能量相似，可以以任意比例形成连续固溶体，无法单独析出，所以在斜长石中不见这种条纹结构。

（建议参考我PPT中的三角图解在课堂上讲解）