微量元素地球化学

元素的离子最外层一般为8个电子(S2P6)，属于惰性气体型 的稳定结构，是主要的造岩矿物。
是电负性较小的金属元素，易于形成高价状态，离子半径 不大。与氧具有较强的亲和力，故又称亲氧元素。
亲石元素在元素周期表中的位置：
周1 2 期
34
5 67
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 1H
氢
34 2 Li Be
锂铍
2 He 氦
56
7
8 9 10
BC
N
O F Ne
硼碳 氮 氧 氟氖
11 12 3N M
ag 钠镁
13 14 15 16 17 18
Al Si
P
S Cl Ar
铝硅 磷 硫 氯氩
19 20 4 K Ca
钾钙
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 钪 钛 钒铬 锰 铁 钴 镍 铜 锌 镓 锗 砷 硒 溴 氪
6 Cs Ba 70 Lu Hf 铯钡镧 镥 铪
Ta W 钽钨
Re Os 铼锇
Ir Pt 铱铂
Au Hg Tl Pb Bi 金汞 铊铅 铋
Po At Rn 钋 砹氡
系
87 88 89- 10 104 10 10 10 108 10 110 11 112 11 114 115 11 11 11
7 Fr R 10 3 Rf 5 6 7 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱs
1 1H
氢
34 2 Li Be
锂铍
2 He 氦
56
7
8 9 10
BC
N
O F Ne
硼碳 氮 氧 氟氖
11 12 3N M
ag 钠镁
13 14 15 16 17 18
Al Si
P
S Cl Ar
铝硅 磷 硫 氯氩
19 20 4 K Ca
钾钙
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 钪 钛 钒铬 锰 铁 钴 镍 铜 锌 镓 锗 砷 硒 溴 氪
钫 a 2 Lr
Db Sg Bh
9 Uun 1 Uub 3 Uuq Uup 6 7 8
Mt
Uu
Uut
Uu Uu Uu
镭锕 铹
u
hso
亲石元素在元素周期表中的位置：
镧 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 系 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb
1 1H
氢
34 2 Li Be
锂铍
2 He 氦
56
7
8 9 10
BC
N
O F Ne
硼碳 氮 氧 氟氖
11 12 3N M
ag 钠镁
13 14 15 16 17 18
Al Si
P
S Cl Ar
铝硅 磷 硫 氯氩
19 20 4 K Ca
钾钙
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 钪 钛 钒铬 锰 铁 钴 镍 铜 锌 镓 锗 砷 硒 溴 氪
或者占据晶格缺陷位置，构成缺位固溶体。 前两种形式的微量元素具有一定的偶然性，主要是机械的、物理的因素
造成，固溶体形式的微量元素则受化学的和地球化学的因素控制，可以通过 不同方法加以鉴别。
三、微量元素的类型
1.按元素周期表、依化学性质，可以分为 稀碱金属 (Li、Rb、Cs 等)， 稀有元素 (Be、Nb、Ta、Zr、Hf 等)， 稀土元素 (La、Ce、Nd 等)， 过渡族元素 (Fe、Co、Ni、Cu、Zn 等)。
地壳：硫(S) 铁(Fe) 钴(Co) 镍(Ni) 铜(Cu) 锌(Zn) 铅(Pb) 镓(Ga) 砷(As) 硒(Se) 铋(Bi) 钼(Mo) 铑(Rh)钯(Pd) 银(Ag) 镉(Cd) 铟(In) 锑(Sb) 碲(Te) 汞(Hg) 铊(Ti)
离子最外层多为 18个电子(S2P6d10)型的铜型结构。 电负性较高、化合价较低、半径较大，与硫的亲和力较强。 在富硫的情况下易形成硫化物，地壳中常见于硫化矿床中。
37 38 5 R Sr
b锶 铷
39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 钇 锆 铌钼 锝 钌 铑 钯 银 镉 铟 锡 锑 碲 碘 氙
55 56 56- 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
2.上世纪60年代以前，基于微量元素原子的电子层构造、离 子半径、价态、配位数及其化合物的种类、键型和元素的地化 特征划分为4类：
亲铁元素、亲铜元素、亲石元素、亲气元素。
➢亲铁元素
钴(Co) 镍(Ni) 钛(Ti) 锡(Sn) 铱(Ir) 铬(Cr) 铂(Pt) 铼(Re) 锇(Os) 铑(Rh) 金(Au) 锗(Ge) 钼(Mo) 钌(Ru) 铁(Fe) 钒(V) 碳(C) 磷(P) 钛(Ti)
镧铈 镨 钕 钷钐 铕 钆铽 镝 钬铒 铥 镱
锕 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 10 10 10
系 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es 0F 1M 2N
锕 钍 镤 铀 镎 钚 镅* 锔* 锫* 锎 锿* m d钔 o锘
*
镄* * *
➢亲气元素
钫 a 2 Lr
Db Sg Bh
9 Uun 1 Uub 3 Uuq Uup 6 7 8
Mt
Uu
Uut
Uu Uu Uu
镭锕 铹
u
hso
➢亲石元素
锂(Li) 铍(Be) 硼(B) 氧(O) 铪(Hf) 氟(F) 钠(Na)镁(Mg) 铝(Al) 硅(Si) 氯(Cl)铷(Rb)钾(K) 钙(Ca)钪(Sc)钛(Ti) 钒(V) 铱(Ir) 铬(Cr)锰(Mn)钇(Y) 铌(Nb)铯(Cs)钡(Ba) 碘(I) 镧(La) 钽(Ta)氙(Xe)钍(Th) 锶 (Sr) 铀(U) REE
6 Cs Ba 70 Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt 铯钡镧 镥 铪 钽 钨 铼 锇 铱 铂
Au Hg Tl Pb Bi 金汞 铊铅 铋
Po At Rn 钋 砹氡
系
87 88 89- 10 104 10 10 10 108 10 110 11 112 11 114 115 11 11 11
氦(He) 氮(N) 氖(Ne) 氩(Ar) 氪(Kr) 氙(Xe)碘（I） 氢(H) 碳(C) 氯(Cl) 溴 (Br) 氮(N) 氧(O)
元素的离子最外层多为8个电子，元素容积大， 主要富集于大气圈中。
亲气元素在元素周期表中的位置：
周1 2 期
34
5 67
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
6 Cs Ba 70 Lu Hf 铯钡镧 镥 铪
Ta W Re Os 钽钨 铼 锇
Ir Pt 铱铂
Au Hg Tl Pb Bi 金汞 铊铅 铋
Po At Rn 钋 砹氡
系
87 88 89- 10 104 10 10 10 108 10 110 11 112 11 114 115 11 11 11
7 Fr R 10 3 Rf 5 6 7 Hs
37 38 5 R Sr
b锶 铷
39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 钇 锆 铌钼 锝 钌 铑 钯 银 镉 铟 锡 锑 碲 碘 氙
7 Fr R 10 3 Rf 钫 a 2 Lr
5 6 7 Hs Db Sg Bh
9 Uun 1 Uub 3 Uuq Uup 6 7 8
Mt
Uu
Uut
Uu Uu Uu
镭锕 铹
u
hso
➢亲铜元素
陨石：磷(P) 硫(S) 银(Ag) 铬(Cr) 锰(Mn) 铜(Cu) 锌(Zn) 砷(As) 硒(Se) 钒(V) 镉(Cd) 碲(Te)
b锶 铷
39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 钇 锆 铌钼 锝 钌 铑 钯 银 镉 铟 锡 锑 碲 碘 氙
55 56 56- 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
微量元素可以作为地质—地球化学作用的示踪剂，其特色之 处就是能近似定量地解决问题，使实际资料与模型设计结合起 来。
为此，他们在解决当代地球化学的基础理论问题—如天体、 地球、生命和元素的起源，为人类提供充足资源和良好生存环 境等方面正发挥着重要作用。
实际上，微量元素地球化学是和现代分析技术的发展相伴生 的，早期的分析仪器主要是光谱和X-衍射，随着电感耦合等离 子发射光谱、中子活化、电子探针、离子探针以及同位素质谱 稀释法的发展和应用，使得大量快速的精确的微区微粒的微量 元素测定成为可能。
37 38 5 R Sr
b锶 铷
39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 钇 锆 铌钼 锝 钌 铑 钯 银 镉 铟 锡 锑 碲 碘 氙
55 56 56- 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
第三章 微量元素 地球化学
第一节 微量元素与稀溶液定律 第二节 微量元素的分类 第三节 微量元素的研究内容和意义 第四节 稀土元素地球化学
微量元素地球化学是研究微量元素在地球及其子系统中的分 布特征、化学作用及化学演化的一门分支学科。根据系统的特 征和微量元素的特性，阐明它们在地球系统中的分布分配，在 自然体系中的性状以及在自然界的运动过程和演化历史。
亲铜元素在元素周期表中的位置：
周1 2 期
1 1H
氢
34 2 Li Be
锂铍
3
4 567
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
2 He 氦
56
7
8 9 10
BC
N
O F Ne
硼碳 氮 氧 氟氖
11 12 3N M
ag 钠镁
13 14 15 16 17 18
Al Si
P
S Cl Ar
二、微量元素存在的状态
通常以次要组分容纳于矿物和岩石主要组分所形成的矿物中，可以呈现 三种存在形式：
(1)表面吸附，由于矿物表面电价不饱和，而吸附其它微量元 素离子；
(2)吸留作用，矿物生长过程中机械地包裹了一些外来物质， 形成显微包裹体；
(3)固溶体，在一般情况下，微量元素占据晶格中的规则位置， 构成置换固溶体。但有时微量元素占据晶格之间的位置，构成间隙固溶体，
目前，微量元素研究涉及地球化学和地质学的一切领域，大 至地球和天体的形成和演化、小至矿物晶格中的元素分配。同 时，微量元素与同位素的结合，可以更加准确全面地理解地质、 地球化学过程，所以说，微量元素地球化学的应用和发展有助 于各项地质研究，包括油气地质研究。
第一节 微量元素的概念及类型
一、 什么是 微量（minor）或 痕量（trace）元素
离子最外层一般为8( S2P6 )~18( S2P6d10 )个电子的过渡型结构。 主要集中于地壳内部铁镍核心中，是金属元素中电负性最大
的一族元素； 电离势均很高，易形成自然金属状态。
亲铁元素在元素周期表中的位置：
周1 2 期
3
4 567
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
铝硅 磷 硫 氯氩
19 20 4 K Ca
钾钙
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 钪 钛 钒铬 锰 铁 钴 镍 铜 锌 镓 锗 砷 硒 溴 氪
37 38 5 R Sr
（1）将矿物、岩石中含量<1%或<0.1%的元素称为微量元素。 （2）地壳中O、C、Si、Al、Fe、Ca、 Mg、Na、K等9种元
素占99%，称为主要元素，其它元素均称为微量元素。
❖地球化学中微量元素的定义：
某元素在所研究的客体(地质体、岩石、矿物等)中的含 量低到可以近似地用稀溶液定律描述其行为，该元素称为微 量元素。(指摩尔浓度)