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《微量元素在地質(zhì)中的應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、微量元素在地質(zhì)中的應(yīng)用?一、基本概念?微量元素(minor?elements)依不同學(xué)者給出了不同的定義。蓋斯特(Gast,?1968)定義微量元素“不作作系內(nèi)任何相主要組份存的非化學(xué)計量的分散元素”。?按此定義，微量元素是相對的，在一個體系中為微量元素，而在另一個體系中可能為常量元素。比如，K、Na在超基性巖中可做微量元素。在長石類巖石中不能做微量元素。Zr在鋯英石中不是微量元素，但在長石中都是微量元素。Fe一般情況下不是微量元素，但閃鋅礦中Fe都是微量元素。所以根據(jù)含量來劃分微量元素是不準確的。所以有人從熱力學(xué)角
2、度來定義微量元素：在研究的對象中元素的其含量低到可可近似地用稀溶液定律來描述其行為，則該元素可稱為微量元素。?一般的，將地殼中除O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti?等9種元素（它們的總重量豐度占99％左右）以外的其它元素統(tǒng)稱為微量元素，它們在巖石或礦物中的含量一般在1％或0.1％以下，含量單位常以10-6或10-9表示。?二、微量元素地球化學(xué)指示劑?1.大離子親石元素的指示意義?1.1?指示巖漿演化過程?大離子半徑親石元素主要指的是Ba、Rb、Sr、Ca和K。由于Sr的性質(zhì)與此同時Ca相似，當(dāng)它的為+2
3、價陽離子時，其離子半徑分別為1.17?和1.0?。在巖漿演化過程中，Sr長石—熔體間的分配系數(shù)大，也就是說Sr2+易進入含Ca2+礦物中，因此在中酸性巖漿演化過程中，Sr一般也隨Ca的減少而貧化。但是，Sr2+的半徑比Ca2+略大，按類質(zhì)同象規(guī)律，Ca2+、Sr2+優(yōu)先進入晶格中，所以Sr2+貧化較慢，隨著巖漿分異作用的進行，Sr/Ca值逐漸增加。這就決定了殘余巖漿最后結(jié)晶的斜長石。具有最高的Sr/Ca值和最低的Ca含量。因此，利用Sr/Ca比值可判斷巖漿的演化分異程度。?綜合Rb、Sr地球化學(xué)行為一般認為Rb/Sr
4、比值是巖漿演化過最明顯的指示劑，巖漿分異程度愈好，Rb/Sr比值愈大。?1.2?指示構(gòu)造部位?大離子半徑親石元素除了指示巖漿的演化分異以外，還可用來區(qū)分同大地構(gòu)造部的巖石類型(表1-1)。?表1-1??不同構(gòu)造環(huán)境火山巖某些微量元素的參數(shù)?Rb(PPm)Sr(PPm)Ba(PPm)K/Rb?Rb/Sr島弧拉斑玄武巖3-10100-20050-15010000.01-0.05島弧鈣堿性巖系30380?270400-5000.05-0.10大洋拉斑玄武巖0.2-5.070-1506-3010000.02?從表中可見島弧拉
5、斑玄武巖的Rb和Sr豐度比大洋拉斑玄武巖的要高，但Rb/Sr和K/Rb比值卻近似。?1.3?指示地殼厚度?利用Rb/Sr比值還可確定地殼的厚度，K、C、Condie研究表明與消之帶有關(guān)的的年輕火山巖中的Rb、Sr的分布對地殼厚度很靈敏，利用環(huán)太平消帶年輕火山巖中Rb-Sr的變化曲線與可靠的地殼厚度資料，繪制了Rb-Sr地殼厚度。?2.?放射性生熱元素指示地殼生成熱?放射性元素在地質(zhì)作用過程中自然地放出射線，即能量，或熱從而使地球具有很豐富的熱能，甚至有人認為地球中的高溫主要是由放射性元素衰變過程而引起。?放射性元素含
6、量還可用來估算巖石釋放的放射性蛻變熱，其計算公式為：?A=ρ×10(-2)×(3.48K+2.56Th+9.52U）式中：A為生成熱；ρ為巖石密度，單位為g/cm3，利用公式計算的各類巖石的生成熱。?根據(jù)這類元素隨深度遞減的規(guī)律，Haack計算得到了大陸地殼中這些元素的濃度，K為2.09%，Th為443PPm，U為0.66PPm，利用計算了地球平均生成熱為0.69UW/m3。?3.?過渡元素的指示意義?過渡族元素是地質(zhì)作用中最有意義的元素。這些元素最大共同特點是離子半徑相差不大。且價態(tài)多為+2價和+3價。因此，其地球
7、化學(xué)性質(zhì)也有相似性。一般情況下，過渡族元素多是相容元素，在分離結(jié)晶時，優(yōu)先進入結(jié)晶相，所以分離結(jié)晶作用的定量模型計算中，常用這些元素的數(shù)據(jù)。與之相反，親石元素為不相容元素，在部分熔融過程中易進入熔體，所以常用親石元素進行部分熔融作用的定量模型計算。為此，常用一個過渡元素與一個親石元素對來研究巖漿的形成和演化特征。?值得指出的是過渡族元素由于具有不同的地球化學(xué)親和性或價態(tài)，從而在不同的地質(zhì)環(huán)境，它們之間顯示了不同的相關(guān)性。?4.?非活動性元素的指示意義?Nb、Ta、Zr、Hf等其活動性較小。它們之間?？砂l(fā)生類質(zhì)同象交換
8、。?Nb和Ta地球化學(xué)性質(zhì)非常相近，所以在地質(zhì)作用中，密切伴生，但二者在地球化學(xué)性質(zhì)上略有差，從而Nb/Ta比值可作為形成條件的指示劑，超基性巖Nb/Ta約為16左右，花崗巖約為4.8，花崗巖中Na、Ta的地球化學(xué)行為取決于巖漿中Ti和Ca濃度。若漿巖中富Ca，則Nb、Ta分散于含鈣礦物，特別是含鈣的鈦礦物如榍石，褐簾石和鈣鈦礦等礦物中。?利用
